专利名称：一种消间隙精密导向位移装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种消间隙精密导向位移装置。
背景技术：
目前，光学仪器中常用的直线运动主要是靠导轨的直线位移来完成的。导轨的主要形式有滑动摩擦导轨和滚动摩擦导轨，其作用是对运动件支撑与导向。导向精度高，运动轻便平稳，耐磨性高，承载能力大，消间隙及加工装调方便是对导轨的基本要求。滑动摩擦导轨承导面的加工和检验都比较简单，但最大的缺点是间隙不能调整，磨损后不能用调整的方法补偿，而且对温度的变化比较敏感。而现有的滚动导轨虽然对温度变化的敏感性较低，但对导轨面的加工精度要求很高，并且共需要三根导轨，两根静导轨、一根动导轨，动、 静导轨之间的间隙调整起来非常困难。随着科学的发展与现代化的进步，对光学仪器的精度和准确性以及调整工艺提出了更高的要求，例如在光学仪器望远镜系统中的实时调焦， 光刻机中高精度定位等。因此，现有的导轨结构形式已经不能满足现在光学仪器的发展步伐。
发明内容
本发明的技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种消间隙精密导向位移装置，有效地消除了丝杆与螺母之间的运动间隙，提高了导轨直线性；此外还具重复定位高， 耐磨性高，载能力大的优点。本发明的技术解决方案一种消间隙精密导向位移装置，包括消间隙结构和V形圆柱形动导轨结构，消间隙结构包括电机1、电机座3、轴承架5、联轴节6、消间隙板7、丝母环9、丝杆10、轴承压块14、第一推力轴承16和第二推力轴承18 ；V形圆柱形活动导轨结构包括圆柱形动导轨11、V型定导轨22和两个滑动轨25、26、三点式固定架23、平端紧定螺钉 24,24'、24〃，钢球四、29' ,29"；固定在电机座3上的电机1通过联轴节6与丝杆10连接；轴承架5固定在电机座3上，第一推力轴承16和第二推力轴承18安装在轴承架5的两端，丝杆10安装在第一推力轴承16和第二推力轴承18内圈上；轴承压块14固定在丝杆10 上，调整轴承压块14使丝杆10与第一推力轴承16和第二推力轴承18的内圈紧密配合；丝母环9和消间隙板7通过螺纹配合在丝杆10上，并将丝母环9和消间隙板7固紧；丝母环 9与圆柱形动导轨11固定在一起；在圆柱形动导轨11的圆周上均布开有三个V形槽a、b、 c，下面的一个V形槽a与V型的定导轨22配合，两者之间放有钢球四，采用第一保持架31 将钢球四分开；与圆柱形动导轨11上面的两个V型槽配合的是两个滑动轨25、26，在另两个V型槽b、c与两个滑动轨25J6之间放有钢球四‘,29"，采用另外两个保持架32、33将钢球四‘,29"分开，V型定导轨22和两个滑动轨25、26固定在三点式固定架23上，平端紧定螺钉>24"位于两个滑动轨25、沈上，调整平端紧定螺钉M、30消除圆柱形动导轨 11和定导轨22之间的间隙。在所述定导轨22的两端装有限位开关37、38，当圆柱形动导轨11运动到两端极限位置时，两端的限位开关37、38发出信号，使电机1停止转动，提高定位精度。在所述圆柱形动导轨11的前端面装有X向法兰盘27，可作为光学仪器的调焦；在所述圆柱形活动导轨11的上端面装有Y向法兰盘观，作为工件台使用。在所述轴承架5上端固定有用于防尘的轴承盖15。在所述电机轴的另一端装有手轮21，一方面便于调试，另一方面可作为一个接口， 方便和角编码器相连。本发明的原理本发明包含了消间隙结构，用消间隙板将丝杆与丝母环的间隙消除后，用2个推力轴承把消了间隙的丝杆和丝母环固定在轴承架上。轴承架与电机座固定在一起，用联轴节将固定在电机座上的双轴电机与丝杆相联。丝母环用螺钉与圆柱形动导轨固定在一起。在圆柱形动导轨的圆周上均布开有3个V形槽，下面的V形槽与1个V型的定导轨配合，它们之间放有钢球，用保持架将钢球分开。与上面两个V型槽配合的是两个滑动轨，在V型槽与滑动轨之间放有钢球，用保持架将钢球分开，调整滑动轨和定导轨上的平端紧定螺钉，消除圆柱形动导轨和定导轨之间的间隙，使活动导轨运动舒适、平稳、无卡滞现象。圆柱形动导轨将电机与丝杆的转动转变成了导轨的直线运动。另外，在定导轨的两端装有限位开关，当动导轨运动到位后，限位开关发出信号，电机停止转动。将光栅尺接口板、光栅尺读数头、光栅尺安装在固定架上，以提高位移导向装置的定位精度。为了便于调试，在电机的另一端装有手轮。本发明与现有的技术相比具有以下优点(1)本发明加装了消间隙结构，采用消间隙板将丝杆与丝母环的间隙消除后，用2 个推力轴承把消了间隙的丝杆和丝母环固定在轴承架上，消除了丝杆与螺母之间的运动间隙，提高了导轨直线性。(2)本发明的圆柱形活动导轨与定导轨之间的间隙通过调整滑动轨和定导轨上的螺钉达到最佳状态，从而进一步提高了发明的直线性，使重复定位精度，耐磨性等技术参数有所提高。
图1为本发明的消间隙精密导向位移装置的局部视图；图2为本发明的消间隙精密导向位移装置的主视图；图3为本发明的消间隙精密导向位移装置的A-A视图；图4为本发明的消间隙精密导向位移装置的俯视图；图中1电机，2螺钉，3电机座，4螺钉，5轴承架，6联轴节，7消间隙板，8螺钉，9丝母环，10丝杆，11圆柱形动导轨，12沉头螺钉，13沉头螺钉，14轴承压块，15轴承盖，16第一推力轴承，17螺钉，18第二推力轴承，19圆柱销，20圆柱销，21手轮，22V型导轨，23三点式固定架，M平端调整螺钉，25,26滑动轨，27X向法兰盘，28Y向法兰盘，29,29' ,29“为钢球，30平端紧定螺钉，31 33保持架，34光栅尺接口板，35光栅尺读数头，36光栅尺，37限位开关，38限位开关。
具体实施例方式如图1，图2，图3，图4所示，本发明例实施包括电机1，螺钉2，电机座3，螺钉4，轴承架5，联轴节6，消间隙板7，螺钉8，丝母环9，丝杆10，圆柱形动导轨11，沉头螺钉12， 沉头螺钉13，轴承压块14，轴承盖15，第一推力轴承16，螺钉17，第二推力轴承18，圆柱销 19，圆柱销20，手轮21。V型定导轨22，三点式固定架23，平端调整螺钉M、24' ,24",滑动轨25、26，乂向法兰盘27，￥向法兰盘观，钢球四、29' ,29"，平端紧定螺钉30，保持架31、 32、33，光栅尺接口板34，光栅尺读数头35，光栅尺36，第一限位开关37，第二限位开关38。用螺钉2将电机1 (采用双轴承电机)固定在电机座3上，电机1的左轴与联轴节 6的右端与相联，联轴节6左端用圆柱销19与丝杆10的右端相联。用螺钉4将轴承架5固定在电机座3上，将2个推力轴承16、18安装在轴承架5的两端，然后再将丝杆10安装在 2个推力轴承16、18内圈上，用螺钉13将调整轴承压块14固定在丝杆10上，调整轴承压块14将丝杆10与2个推力轴承16、18的内圈紧密配合，用沉头螺钉12将轴承盖15固定在轴承架5上用于防尘。丝母环9、消间隙板7通过螺纹配合在丝杆10上，用螺钉17把丝母环9和消间隙板7固紧。为了便于调试时手动，将手轮21用圆柱销20联接在电机1的另外一个轴上。用螺钉8将丝母环9与圆柱形动导轨11固定在一起，用平端调整螺钉24， 24'和将1个V型定导轨22和两个滑动轨25、26固定在三点式固定架23上。将钢球 29,29' ,29"分别放在3个保持架31、32、33上，保持架31放在圆柱形动导轨11与V型定导轨22之间，保持架32、33放在圆柱形动导轨11与两个滑动轨25 J6之间。另外，在导轨的两端装有限位开关37、38，当圆柱形动导轨11运动到位后，限位开关37或38发出信号， 电机1停止转动。将光栅尺接口板34、光栅尺读数头35、光栅尺36安装在三点式固定架23 上，以提高位移导向装置的定位精度。电机1通电后转动，通过联轴节6带动2个推力轴承16、18的内圈随着丝杆10 — 起转动，丝母环9和消间隙板7在丝杆10上移动。由于圆柱形动导轨11是用螺钉8与丝母环9连接在一起，圆柱形动导轨11在V型定导轨22和两个滑动轨25 J6之间沿X方向做平移。在圆柱形动导轨11与V型导轨22和两个滑动轨25 J6之间放有钢球四、29'、 29"和固定架31、32、33，钢球四、29'、四〃放在固定架31、32、33的圆形孔内。用平端紧定螺钉M、24' ,24"、30调整V型定导轨22、滑动轨25与圆柱形动导轨11之间的间隙，使圆柱形动导轨11运动舒适、平稳、无卡滞现象。工作一段时间后，圆柱形动导轨11与V型定导轨22以及钢球四都会有一些磨损，导轨的导向精度就会有些降低，这时只需要调整两个滑动轨25 J6上的平端紧定螺钉,24"以及30，即可提高圆柱式滚动摩擦导轨的导向精度，简单、快捷、方便。在圆柱形动导轨11与V型定导轨22和两个滑动轨25 J6配合沿X方向运动中，用固定在光栅尺接口板34上光栅尺36及光栅尺读数头35测量位移驱动器的定位精度和重复定位精度及直线性。在导轨的两端装有限位开关37、38，当圆柱形动导轨11运动到位后，限位开关37或38发出信号，电机1停止转动。根据需要，在圆柱形动导轨11的前端面装有X向法兰盘27，可用于光学仪器调焦。在圆柱形动导轨11的上端面装有Y向法兰盘观，可作为平移工件台。电机1的转速可以根据需要进行调整，通过调节电机1的转速，找到符合要求的传动比，以便控制装置运动时间，从而提高了装置效率；在电机1的另1个轴上端装有手轮 21，一方面便于调试时或断电时使用。
权利要求
1.一种消间隙精密导向位移装置，其特征在于包括消间隙结构和V形圆柱形动导轨结构，消间隙结构包括电机(1)、电机座(3)、轴承架(5)、联轴节(6)、消间隙板(7)、丝母环(9)、丝杆(10)、轴承压块(14)、第一推力轴承(16)和第二推力轴承、(18)；V形圆柱形动导轨结构包括圆柱形动导轨(11)、V型定导轨0 和两个滑动轨05 J6)、三点式固定架 (23)、平端紧定螺钉04、对',24")，钢球09、四',29")；固定在电机座⑶上的电机 (1)通过联轴节(6)与丝杆(10)连接；轴承架( 固定在电机座C3)上，第一推力轴承(16) 和第二推力轴承(18)安装在轴承架(5)的两端，丝杆(10)安装在第一推力轴承(16)和第二推力轴承(18)内圈上；轴承压块(14)固定在丝杆(10)上，调整轴承压块(14)使丝杆(10)与第一推力轴承(16)和第二推力轴承(18)的内圈紧密配合；丝母环(9)和消间隙板 (7)通过螺纹配合在丝杆(10)上，并将丝母环(9)和消间隙板(7)固紧；丝母环(9)与圆柱形动导轨(11)固定在一起；在圆柱形动导轨(11)的圆周上均布开有三个V形槽(a、b、 c)，下面的一个V形槽(a)与V型的定导轨0 配合，两者之间放有钢球( )，采用第一保持架(31)将钢球09)分开；与圆柱形动导轨(11)上面的两个V型槽配合的是两个滑动轨 (25，26)，在另两个V型槽(b、c)与两个滑动轨(25,26)之间放有钢球(29' ,29")，采用另外两个保持架(32，3；3)将钢球,29")分开，V型定导轨0 和两个滑动轨05、 26)固定在三点式固定架03)上，平端紧定螺钉) (24")位于两个滑动轨(25、26) 上，调整平端紧定螺钉04)、(30)消除圆柱形动导轨(11)和定导轨02)之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的消间隙精密导向位移装置，其特征在于在所述定导轨02) 的两端装有限位开关(37，38)，当圆柱形动导轨(11)运动到两端极限位置时，两端的限位开关(37、38)发出信号，使电机(1)停止转动，提高定位精度。
3.根据权利要求1所述的消间隙精密导向位移装置，其特征在于在所述圆柱形动导轨(11)的前端面装有X向法兰盘(27)，可作为光学仪器的调焦；在所述圆柱形动导轨(11) 的上端面装有Y向法兰盘( )，作为工件台使用。
4.根据权利要求1所述的消间隙精密导向位移装置，其特征在于在所述轴承架(5) 上端固定有用于防尘的轴承盖(15)。
5.根据权利要求1所述的消间隙精密导向位移装置，其特征在于在所述电机轴的另一端装有手轮，一方面便于调试，另一方面可作为一个接口，方便和角编码器相连。
全文摘要
一种消间隙精密导向位移装置包括消间隙结构和圆柱形活动导轨结构，用消间隙板将丝杆与丝母环的间隙消除后，用2个推力轴承把消了间隙的丝杆和丝母环固定在轴承架上；轴承架与电机座固定在一起，用联轴节将固定在电机座上的双轴电机与丝杆相联；在圆柱形动导轨的圆周上均布开有3个V形槽，下面的V形槽与V型的定导轨配合，它们之间放有钢球，用保持架将钢球分开；与上面两个V型槽配合的是两个滑动轨，在V型槽与滑动轨之间放有钢球，用保持架将钢球分开，调整滑动轨和定导轨上的平端紧定螺钉。本发明较大幅度提高重复定位精度，定位精度、直线度，运动平行度等技术参数指标。
文档编号G12B5/00GK102262905SQ20111010060
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者任绍恒, 刘岩, 李新阳, 李梅, 王彩霞, 王春鸿, 胡诗杰, 邵力, 鲜浩, 黄奎 申请人:中国科学院光电技术研究所