一种光学实验用精密摆角台及装配方法与流程

1.本发明涉及一种精密角度调节装置，尤其是涉及一种光学实验用精密摆角台及装配方法。


背景技术：

2.在光学实验中，我们需要调节反光镜或透镜进行光路对接系统设计，一般这种俯仰或者扭转角度在
±5°
和
±
10
°
左右，但是对于角度调节装置的定位精度和回差等参数要求严格。目前，光学实验用摆角台均基于蜗轮蜗杆的设计方案，虽然在角度量程上可以满足使用要求，但是其传动效率和回程间隙导致使用过程中定位精度较差，特别是啮合齿面磨损导致的精度衰退非常严重，因此该类摆角台运动方案已经不能满足日益精密的光学测量和标定需求。


技术实现要素：

3.为了满足光学实验中摆动角的精密调整，本发明提出了一种光学实验用精密摆角台及装配方法，可以实现安装平面的精密摆动且没有回程间隙。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.精密摆角台，包括摆动台面、步进电机、联轴器、导向支撑轴、输入端锥齿轮、输出端锥齿轮、直角座、谐波减速器组件、支撑平板、立板、圆弧导轨以及导轨底座，一对立板和支撑平板共同组成龙门架，导轨底座栓接在龙门架两边的立板上，步进电机通过导向支撑轴安装于直角座上，并通过联轴器和输入轴驱动输入端锥齿轮转动，经过锥齿轮组后输出端锥齿轮驱动谐波减速器组件转动，从而带动安装于圆弧导轨上的摆动台面进行摆动。
6.所述谐波减速器组件包括波发生器轴、柔性轴承、刚轮和柔轮组成，波发生器轴也是输出端锥齿轮的安装轴，通过销钉进行锁紧，且经过铜套安装于直角座上，在输出端锥齿轮带动波发生器轴转动的过程中，刚轮固定在直角座上，柔轮转动输出，刚轮和柔轮进行少齿差啮合传动。
7.所述输出端锥齿轮、谐波减速器组件以及摆动台面回转中心重合。
8.所述摆动台面上中心区域均布6个间距25mm的m6螺纹孔矩阵用于光学组件的安装，弧形槽面与圆弧导轨配合，通孔与谐波减速器组件进行栓接。
9.所述立板在两个侧面底角上各有3个m4的螺纹通孔与导轨底座栓接，在顶面中心线间隔25mm均布m4的螺纹孔与支撑平板栓接，此外在支撑平板接触的平面两端开有矩形槽，用于安装调整垫片。
10.所述支撑平板上开有直角座在横向限位挡边和纵向限位挡边，两个方向限位挡边的高度为2mm。
11.所述导轨底座上开有用于安装圆弧导轨的弧形槽，槽口的深度为3mm，在侧面上开有与立柱栓接的沉头孔。
12.所述步进电机上安装有手动螺母，断电的状态下也可以通过旋转手动螺母驱动摆
动台面运动。
13.摆角台的安装最重要的是要保证谐波减速器组件的轴线与摆动台面的轴线重合，因此需要从3个步骤进行装调：
14.s1：装配支撑平板和立板，通过两对立板与支撑平板接触面间的调整垫片保证支撑平板的平面度；
15.s2：调整支撑平板纵向限位挡边处的安装垫片厚度，保证谐波减速器组件输出端轴线与摆动台面轴线前后方向的位置关系；
16.s3：调整直角座与支撑平板安装面的垫片厚度保证谐波减速器组件输出端轴线与摆动台面轴线高度方向的位置关系。
17.由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明所述的一种光学实验用精密摆角台及装配方法，通过步进电机驱动锥齿轮和谐波减速器的结构形式，配合各组件的限位与调整过程，实现了摆动台面的精确角位移，解决了原有涡轮蜗杆形式下摆角台回程误差的设计弊端。
附图说明
18.图1.精密摆角台结构图
19.图2.输出端锥齿轮与谐波减速器组件剖视图
20.图3.摆动台面结构图
21.图4.立板结构图
22.图5.支撑平板结构图
23.图6.导轨底座结构图
24.图中标注为：1摆动台面，2步进电机，3直角座，4导轨底座，5输入端锥齿轮，6输出端锥齿轮，7谐波减速器组件，8支撑平板，9立板，10导向支撑轴，11手动螺母，12联轴器，13圆弧导轨。
具体实施方式
25.参照附图1中精密摆角台结构图，包括1摆动台面、2步进电机、12联轴器、10导向支撑轴、5输入端锥齿轮、6输出端锥齿轮、3直角座、7谐波减速器组件、8支撑平板、9立板、13圆弧导轨以,4导轨底座，一对9立板和8支撑平板共同组成龙门架，4导轨底座栓接在龙门架两边的立板上，1步进电机通过10导向支撑轴安装于3直角座上，并通过12联轴器和输入轴驱动5输入端锥齿轮转动，经过锥齿轮组后6输出端锥齿轮驱动7谐波减速器组件转动，从而带动安装于13圆弧导轨上的1摆动台面进行摆动。
26.如图2所示，所述7谐波减速器组件包括7.1波发生器轴、7.4柔性轴承、7.2刚轮和7.3柔轮组成，7.1波发生器轴也是6输出端锥齿轮的安装轴，通过销钉进行锁紧，且经过铜套安装于3直角座上，在6输出端锥齿轮带动7.1波发生器轴转动的过程中，7.2刚轮固定在3直角座上，7.3柔轮转动输出，7.2刚轮和7.1柔轮进行少齿差啮合传动。
27.所述6输出端锥齿轮、7谐波减速器组件以及1摆动台面回转中心重合。
28.如图3所示，所述1摆动台面上中心区域均布6个间距25mm的m6的1.2螺纹孔矩阵用于光学组件的安装，1.1弧形槽面与13圆弧导轨配合，1.3通孔与7谐波减速器组件进行栓
接。
29.如图4所示，所述9立板在两个侧面底角上各有3个m4的螺纹通孔与4导轨底座栓接，在顶面中心线间隔25mm均布m4的螺纹孔与8支撑平板栓接，此外在8支撑平板接触的平面两端开有矩形槽，用于安装调整垫片。
30.如图5所示，所述8支撑平板上开有3直角座在8.3横向限位挡边和8.2纵向限位挡边，两个方向限位挡边的高度为2mm。
31.如图6所示，所述4导轨底座上开有用于安装13圆弧导轨的4.2弧形槽，槽口的深度为3mm，在侧面上开有与9立柱栓接的4.1沉头孔。
32.所述2步进电机上安装有11手动螺母，断电的状态下也可以通过旋转11手动螺母驱动1摆动台面运动。
33.摆角台的安装最重要的是要保证7谐波减速器组件的轴线与1摆动台面的轴线重合，因此需要从3个步骤进行装调：
34.s1：装配8支撑平板和9立板，通过两对9立板与8支撑平板接触面间的调整垫片保证支撑平板的平面度；
35.s2：调整8支撑平板8.2纵向限位挡边处的安装垫片厚度，保证7谐波减速器组件输出端轴线与1摆动台面轴线前后方向的位置关系；
36.s3：调整3直角座与8支撑平板安装面的垫片厚度保证7谐波减速器组件输出端轴线与1摆动台面轴线高度方向的位置关系。
37.由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明所述的一种光学实验用精密摆角台及装配方法，通过步进电机驱动锥齿轮和谐波减速器的结构形式，配合各组件的限位与调整过程，实现了摆动台面的精确角位移，解决了原有涡轮蜗杆形式下摆角台回程误差的设计弊端。


技术特征：
1.一种光学实验用精密摆角台，其特征在于：包括摆动台面、步进电机、联轴器、导向支撑轴、输入端锥齿轮、输出端锥齿轮、直角座、谐波减速器组件、支撑平板、立板、圆弧导轨以及导轨底座，一对立板和支撑平板共同组成龙门架，导轨底座栓接在龙门架两边的立板上，步进电机通过导向支撑轴安装于直角座上，并通过联轴器和输入轴驱动输入端锥齿轮转动，经过锥齿轮组后输出端锥齿轮驱动谐波减速器组件转动，从而带动安装于圆弧导轨上的摆动台面进行摆动。2.根据权利要求1所述的一种光学实验用精密摆角台，其特征在于：所述谐波减速器组件包括波发生器轴、柔性轴承、刚轮和柔轮组成，波发生器轴也是输出端锥齿轮的安装轴，通过销钉进行锁紧，且经过铜套安装于直角座上，在输出端锥齿轮带动波发生器轴转动的过程中，刚轮固定在直角座上，柔轮转动输出，刚轮和柔轮进行少齿差啮合传动。3.根据权利要求1所述的一种光学实验用精密摆角台，其特征在于：所述输出端锥齿轮、谐波减速器组件以及摆动台面回转中心重合。4.根据权利要求1所述的一种光学实验用精密摆角台，其特征在于：所述摆动台面上中心区域均布6个间距25mm的m6螺纹孔矩阵用于光学组件的安装，弧形槽面与圆弧导轨配合，通孔与谐波减速器组件进行栓接。5.根据权利要求1所述的一种光学实验用精密摆角台，其特征在于：所述立板在两个侧面底角上各有3个m4的螺纹通孔与导轨底座栓接，在顶面中心线间隔25mm均布m4的螺纹孔与支撑平板栓接，此外在支撑平板接触的平面两端开有矩形槽，用于安装调整垫片。6.根据权利要求1所述的一种光学实验用精密摆角台，其特征在于：所述支撑平板上开有直角座在横向限位挡边和纵向限位挡边，两个方向限位挡边的高度为2mm。7.根据权利要求1所述的一种光学实验用精密摆角台，其特征在于：所述导轨底座上开有用于安装圆弧导轨的弧形槽，槽口的深度为3mm，在侧面上开有与立柱栓接的沉头孔。8.根据权利要求1所述的一种光学实验用精密摆角台，其特征在于：所述步进电机上安装有手动螺母，断电的状态下也可以通过旋转手动螺母驱动摆动台面运动。9.根据权利要求1所述的一种光学实验用精密摆角台，其特征在于：摆角台的安装最重要的是要保证谐波减速器组件的轴线与摆动台面的轴线重合，因此需要从三个步骤进行装调：s1：装配支撑平板和立板，通过两对立板与支撑平板接触面间的调整垫片保证支撑平板的平面度；s2：调整支撑平板纵向限位挡边处的安装垫片厚度，保证谐波减速器组件输出端轴线与摆动台面轴线前后方向的位置关系；s3：调整直角座与支撑平板安装面的垫片厚度保证谐波减速器组件输出端轴线与摆动台面轴线高度方向的位置关系。

技术总结
本发明公开了一种光学实验用精密摆角台及装配方法，包括摆动台面、步进电机、联轴器、导向支撑轴、输入端锥齿轮、输出端锥齿轮、直角座、谐波减速器组件、支撑平板、立板、圆弧导轨以及导轨底座，一对立板和支撑平板共同组成龙门架，导轨底座栓接在龙门架两边的立板上，步进电机通过导向支撑轴安装于直角座上，并通过联轴器和输入轴驱动输入端锥齿轮转动，经过锥齿轮组后输出端锥齿轮驱动谐波减速器组件转动，从而带动安装于圆弧导轨上的摆动台面进行摆动。通过步进电机驱动锥齿轮和谐波减速器的结构形式，配合各组件的限位与调整过程，实现了摆动台面的精确角位移，解决了原有涡轮蜗杆形式下摆角台回程误差的设计弊端。形式下摆角台回程误差的设计弊端。形式下摆角台回程误差的设计弊端。


技术研发人员：胡秋实 王广 杨雪娇 路玉恩
受保护的技术使用者：国华（青岛）智能装备有限公司
技术研发日：2021.07.17
技术公布日：2021/12/13