一种柔性微动精密无侧向飘移转台

技术领域

本发明涉及精密仪器技术领域，尤其是涉及一种柔性微动精密无侧向飘移转台。

背景技术

在精密镜片调节过程中，通常需要镜片或者棱镜能实现以旋转中心做微小的旋转调节，甚至是高频率地往复调节；而旋转中心是否一致往往影响调节的精度及控制的精度，在以往的旋转调节机构中，通常会存在镜片或者棱镜旋转中心发生飘移的现象，影响仪器精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性微动精密无侧向飘移转台，以解决现有技术中存在的至少一个上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种柔性微动精密无侧向飘移转台，包括：柔性基座、旋转台和驱动机构；

所述柔性基座包括座体和多个连接筋；

多个连接筋的内侧端相互固定连接，连接筋的外侧端与座体固定连接；

所述旋转台与连接筋的内侧端固定连接；

在所述旋转台的旋转中心的周向上，多个所述连接筋均匀间隔布设或者以过所述旋转台旋转中心的任意一条直径为中心线对称设置；

所述驱动机构的动力输出部与所述连接筋的内侧端固定连接，用于驱动多个连接筋在所述旋转中心的周向上同步产生柔性形变，进而带动所述旋转台转动。

本发明通过驱动机构带动多个连接筋在旋转中心的周向上同步发生柔性变形，从而进一步带动旋转台在设定角度范围内摆转，利用连接筋限制旋转台的旋转中心发生飘移，从而大大提高了仪器在摆转过程中的调节精度。

进一步地，所述连接筋的数量为3-8条。

进一步地，所述连接筋为板条形状，板条侧立设置，板条的最大侧面与所述旋转中心平行。

一般情况下，旋转台水平设置，板条的最大侧面与所述旋转中心平行，则板条的最大侧面则竖直设置，从而可最大可能地承受自身、旋转台及其被承载物的重力，旋转台及其被承载物的下沉幅度较小，同时，板条为柔性薄片，便于在旋转中心的周向上发生柔性变形。

进一步地，还包括安装座，多个连接筋的内侧端分别与所述安装座连接，所述旋转台固定设置在所述安装座上。

其中，所述旋转台通过螺钉、螺栓、铆钉等紧固件固定连接在所述安装座上；或者，所述安装座中间设置有安装轴孔，所述旋转台通过连接轴固定插装在所述安装轴孔上。

优选地，所述柔性基座一体制成，即所述座体、安装座和多个连接筋一体制成。

进一步地，所述座体上设置有限位槽，所述连接筋布设在限位槽内。当座体左右摆转时，限位槽的左右侧壁可有效限定连接筋的左右摆转角度，避免摆转幅度超过设定范围。

进一步地，所述驱动机构包括电动伸缩机构和摆臂；

所述摆臂与所述连接筋的内侧端固定连接；具体而言，所述摆臂以所述旋转中心为中心相对于本体可摆转设置，摆臂与所述安装座连接；

所述电动伸缩机构与所述摆臂连接，用于驱动摆臂带动所述安装座以及所述旋转台摆转。

进一步地，所述电动伸缩机构包括主体和可伸缩设置的动力输出部；所述主体与所述座体固定连接，所述动力输出部与所述摆臂抵接。

其中优选地，电动伸缩机构为压电陶瓷驱动器。

进一步地，还包括仪器本体，所述柔性基座设置在所述本体上；所述摆臂可摆转设置在所述本体上，所述动力输出部顶靠在摆臂末端的一侧，摆臂末端的另一侧与所述本体之间设置有复位件，复位件趋向于迫使摆臂向所述动力输出部方向摆转。

优选地，所述柔性基座与所述本体一体制成。

优选地，所述电动伸缩机构的主体通过夹紧机构固定在仪器本体上。

进一步地，所述摆臂上嵌装有钢球，所述动力输出部顶靠在所述钢球上。

进一步地，所述本体上设置有调节螺杆，调节螺杆与所述动力输出部同轴设置；调节螺杆可旋入旋出地设置在所述本体的螺纹孔内；所述动力输出部设置在所述主体的一侧；调节螺杆的顶端顶靠在所述主体的另一侧；通过旋入或旋出所述调节螺杆可调节所述动力输出部与所述摆臂之间的预设压力。

其中，所述调节螺杆的末端设置在本体的螺纹孔外，优选地设置有与扳手适配的夹持部、或与螺丝刀适配的十字孔或一字孔等。

进一步地，所述柔性基座还包括刚度加强臂(或称支撑臂)，所述刚度加强臂一端与所述座体连接，所述刚度加强臂另一端向所述旋转中心方向延伸并与所述安装座连接。刚度加强臂可采用连接筋同样的材料制成，刚度加强臂的横截面交连接筋更大，或者，刚度加强臂采用相对于连接筋刚度更大的材料制成，用于提高漂移转台的结构刚度。

进一步地，所述刚度加强臂相对于两条相邻的连接接筋对称设置；或者，所述刚度加强臂的所述主干部分为左右对称的两部分。

进一步地，所述安装座、刚度加强臂与所述座体一体制成。

进一步地，所述刚度加强臂包括主干部和腰鼓部；腰鼓部两端粗中间细，腰鼓部上横截面最细小的中心设置在所述旋转中心处。

其中，主干部整体比腰鼓部更粗大，即横截面较大，从而提供较大的结构刚度，而腰鼓部的设置则尽可能地减小在旋转过程中刚度加强臂对旋转台的周向限制。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的一种柔性微动精密无侧向飘移转台，结构简单，有效解决了精密仪器旋转中心飘移的问题，利用连接筋限制旋转台的旋转中心发生飘移，从而大大提高了仪器在摆转过程中的调节精度。

同时，在高频(500-1500Hz)往复运动的应用场景里，本发明既满足了仪器精准摆转需要，又满足了高频下的瞬态响应要求，本申请结构柔性变形处柔性好，同时整体结构弹性刚度强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种柔性微动精密无侧向飘移转台的立体图；

图2为图1所示的柔性微动精密无侧向飘移转台的局部剖视图；

图3为图1所示的柔性微动精密无侧向飘移转台的仰视图；

图4为本发明实施例中去除本体后柔性微动精密无侧向飘移转台的工作原理图；

图5为仪器本体的立体结构示意图；

图6为图5中仪器本体中柔性基座处的局部结构示意图；

图7为仪器本体底板的剖面结构示意图；

图8为图7中柔性基座处的局部结构示意图。

附图标记：

100-仪器本体；110-柔性基座；111-座体；112-连接筋；113-安装座；114-刚度加强臂；114a-腰鼓部；114b-主干部；115-限位槽；120-旋转台；121-连接轴；130-驱动机构；131-电动伸缩机构；131a-主体；131b-动力输出部；132-摆臂；133-钢球；134-复位件；140-调节螺杆；141-夹紧机构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。

本实施例中图1为本发明实施例提供的一种柔性微动精密无侧向飘移转台的立体图；图2为图1所示的柔性微动精密无侧向飘移转台的局部剖视图；图3为图1所示的柔性微动精密无侧向飘移转台的仰视图。如图1-3所示，本实施例提供的一种柔性微动精密无侧向飘移转台，包括：仪器本体100、柔性基座110、旋转台120和驱动机构130。柔性基座110设置在本体100上。其中，驱动机构130包括电动伸缩机构131和摆臂132。

图4为本发明实施例中去除本体后柔性微动精密无侧向飘移转台的工作原理图；图6为本发明实施例中柔性基座的立体结构示意图。图4和图1-3中的旋转台120形式不同，当功能基本相同，均用于固定安装仪器的镜片或者棱镜。参照图4和图6所示，柔性基座110包括一体设置的座体111和多个连接筋112；多个连接筋112的内侧端相互固定连接，连接筋112的外侧端与座体111固定连接；旋转台120与连接筋112的内侧端固定连接；在旋转台120的旋转中心的周向上，多个连接筋112均匀间隔布设或者以过所述旋转台120的旋转中心的任一直径为中心线对称设置；即多个连接筋的延长线的交点处为旋转台120的旋转中心。驱动机构130的主体131a可固定在仪器本体100上，动力输出部131b通过摆臂132与连接筋112的内侧端连接，动力输出部131b通过摆臂132带动多个连接筋112在旋转中心的周向上同步产生柔性形变，进而带动旋转台120转动。

本发明通过驱动机构130带动多个连接筋112在旋转中心的周向上同步发生柔性变形，从而进一步带动旋转台120在设定角度范围内摆转，利用连接筋112限制旋转台120的旋转中心发生飘移，从而大大提高了仪器在摆转过程中的调节精度。

本实施例中的连接筋112的数量为4条，具体实施过程中，连接筋112的数量可根据结构和使用需要而增加，其中优选地，连接筋112的数量为3-8条。多个连接筋112在旋转中心周向上均匀间隔布设。更为优选地，当连接筋的个数为单数时，均匀间隔设置。

在上述技术方案中作为一种优选示例，连接筋112为板条形状，板条侧立设置，板条的最大侧面与旋转台120的旋转中心平行。

一般情况下，旋转台120水平设置，板条状的连接筋112的最大侧面与旋转台120旋转中心平行，则连接筋112的最大侧面则竖直设置，即连接筋112侧立，从而可承受自身、旋转台120及其被承载物的重力，旋转台120及其被承载物的下沉幅度较小，同时，板条为柔性薄片，便于在旋转中心的周向上发生柔性变形。

在上述技术方案中作为一种优选示例，座体111可以为一种矩形框架结构，在框架中心部位设置有安装座113，多个连接筋112的内侧端分别与安装座113连接，旋转台120固定设置在安装座113上。

如图5所示，仪器本体100、安装座113、刚度加强臂114与座体111一体制成。

如图6-8所示，座体111上设置有限位槽115，连接筋112布设在限位槽115内。当座体111左右摆转时，限位槽115的左右侧壁可有效限定连接筋112的左右摆转角度，避免摆转幅度超过设定范围。

更为优选地，本实施例还包括刚度加强臂114，刚度加强臂114一端与座体111连接，刚度加强臂114另一端向旋转台120旋转中心方向延伸并与安装座113连接。安装座113一般情况下是常设的，但也不是必须的，例如连接筋112的内侧端直接与旋转台120连接，此时刚度加强臂114另一端向旋转台120旋转中心方向延伸并与连接筋112的内侧端连接。刚度加强臂114可采用连接筋112同样的材料制成，刚度加强臂114的横截面交连接筋112更大，或者，刚度加强臂114采用相对于连接筋112刚度更大的材料制成，用于提高漂移转台的结构刚度。

本实施例中，座体111、安装座113和刚度加强臂114一体制成，其中一种可实施的加工方式，在本体100的底板上采用激光切割方式刻画出安装座113、刚度加强臂等结构。安装座113、刚度加强臂114和多个连接筋112以摆臂132的中心轴线为中心左右对称设置。

更为优选地，如图8所示，刚度加强臂114包括主干部114b和腰鼓部114a；腰鼓部114a两端粗中间细，腰鼓部114a上横截面最细小的中心设置在旋转中心处。其中，主干部114b整体比腰鼓部114a更粗大，即横截面较大，从而提供较大的结构刚度，而腰鼓部114a的设置则尽可能地减小在旋转过程中刚度加强臂114对旋转台120的周向限制。

摆臂132以旋转中心为中心可摆转设置，摆臂132的一端与安装座113连接；电动伸缩机构131与摆臂132另一端连接，用于驱动摆臂132带动安装座113以及旋转台120摆转。电动伸缩机构131包括主体131a和可伸缩设置的动力输出部131b；主体131a与座体111固定连接，动力输出部131b与摆臂132连接。

其中优选地，电动伸缩机构131为压电陶瓷驱动器。

在上述技术方案中作为一种优选示例，参照图3所示，电动伸缩机构131的主体131a通过夹紧机构141固定在仪器本体100上。参照图2所示，动力输出部131b顶靠在摆臂132末端(即另一端)的一侧，摆臂132末端的另一侧与本体100之间设置有复位件134，复位件134趋向于迫使摆臂132向动力输出部131b方向摆转。复位件134优选为压缩弹簧，压缩弹簧设置在本体100的安装孔内，优选地，安装孔外侧设置旋设有调节螺钉，调节螺钉顶靠在压缩弹簧上，通过旋入或旋出调节螺钉从而可调节压缩弹簧的压紧力。

在上述技术方案中作为一种优选示例，参照图3所示，摆臂132上嵌装有钢球133，动力输出部131b顶靠在钢球133上。本体100上设置有调节螺杆140，调节螺杆140与动力输出部131b同轴设置；调节螺杆140可旋入旋出地设置在本体100的螺纹孔内；动力输出部131b设置在主体131a的一侧；调节螺杆140的顶端顶靠在主体131a的另一侧；通过旋入或旋出调节螺杆140可调节动力输出部131b与摆臂132之间的预设压力。

其中，调节螺杆140的末端设置在本体100的螺纹孔外，优选地设置有与扳手适配的夹持部、或与螺丝刀适配的十字孔或一字孔等。

工作时，以压电陶瓷驱动器为例，压电陶瓷驱动器提供动力，压电陶瓷伸出推动摆臂摆动，压电陶瓷驱动器的主体可通过旋入或旋出调节螺杆140调节预紧力，调节完成后夹紧机构141固定在仪器本体100上；由于摆臂132刚度比较强，摆臂132将扭矩传递到安装座113，连接筋112为薄板条形状的金属片，多个连接筋112形成一个柔性铰链，其旋转中心就在多个连接筋112的对称面交叉中心。通过四条对称的柔性薄片的一致变形，使连接于柔性基座的旋转台120旋转；提高连接筋112刚度，可以在保证旋转中心不变的前提下提高柔性铰链弹性刚度，实现小角度、高频率、无旋转中心漂移的微小旋转；以及，连接筋112内侧端相互固定连接，由此不会出现悬臂梁效果，从而确保调节时不出现俯仰变化，保证了调节精度；总之，本申请通过有限元分析可以得到旋转台为以旋转中心点均匀的旋转运动。

本实施例中所说的侧向飘移是指转台的旋转中心轴线沿着与旋转中心垂直的面平行移动。

本发明提供的一种柔性微动精密无侧向飘移转台，结构简单，有效解决了精密仪器旋转中心飘移的问题，利用连接筋112限制旋转台120的旋转中心发生飘移，从而大大提高了仪器在摆转过程中的调节精度。

同时，在高频(500-1500Hz)往复运动的应用场景里，本发明既满足了仪器精准摆转需要，又满足了高频下的瞬态响应要求，本申请结构柔性变形处柔性好，同时整体结构弹性刚度强。

需要说明的，本实施例中的驱动机构130还可以采取现有的摆转机构，例如舵机、步进电机及其传动机构等；电动伸缩机构131也可根据仪器需要选择高频或中低频的电动伸缩杆等。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。