一种一体式自动复位位移调整架

技术领域

本发明涉及光学实验设备技术领域，特别涉及一种一体式自动复位位移调整架。

背景技术

光学元件是光学系统的基本组成单元，其大部分起成像的作用，如透镜、棱镜、反射镜等。另外还有一些在光学系统中起特殊作用（如分光、传像、滤波等）的零件，如分划板、滤光片、光栅用以光学纤维件等。

在各类光学实验或应用场景中，为了获得更好的成像效果，需要对光学元件的位置进行微调以满足实验需求，此时就需要将光学元件安装在位移调整架上，搭建光学系统对光学元件的位置进行调整与固定。

现有技术中已公开了许多用于调整光学元件的装置，如专利申请号为CN202220721654.3公开了一种可调节透镜位置的夹具，包括两个弹簧组件、纵向调节螺丝、横向调节螺丝、透镜调节框架、透镜盖板和透镜固定组件，两个所述弹簧组件安装于透镜调节框架，横向调节螺丝安装于透镜调节框架远离一个弹簧组件的一侧，纵向调节螺丝安装于透镜调节框架远离另一个弹簧组件的一侧，所述透镜固定组件通过透镜盖板安装于透镜调节框架。

上述夹具也是用于调整光学元件的调整架，其采用的是弹簧式复位机构，各零件之间均是依靠弹簧顶紧产生的力接触在一起，在使用过程中，弹簧承受的负载以及稳定性较低，且在一个轴处于弹簧压缩极限时另一个轴在弹簧回弹极限位置的一小段区间会出现摩擦过大而使其透镜固定组件回退不了，在行程末端的时候，由于弹簧所提供的推力减小，会导致透镜固定组件无法完全复位，降低了光学元件的调整精度；

此外，当采用该夹具调整光学元件的位置时，X轴和Y轴会随着纵向调节螺丝或横向调节螺丝的驱动都发生位移，无法实现单方向的位移调整，降低光学元件位置的调整效率和调整精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、调整精度高的一体式自动复位位移调整架。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种一体式自动复位位移调整架，包括壳体、安装于壳体内的浮动环和盖设于壳体顶部的后盖，所述壳体的中心设有避让孔，且其相邻的两侧壁分别连接有用于驱动浮动环沿X轴移动、沿Y轴移动的第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构和第二驱动机构的一端均伸入壳体内连接有轴承，所述浮动环与所述第一驱动机构、第二驱动机构相邻的外侧壁上均开设有导向槽，所述轴承卡设于所述导向槽内，在远离所述第一驱动机构、第二驱动机构且与所述导向槽相对立的浮动环的外侧壁上均滑动连接有浮动块。

本发明通过设有在浮动环的外侧壁设有导向槽，并通过导向槽内卡设的轴承与第一驱动机构和第二驱动机构连接，可通过向内旋入第一驱动机构或第二驱动机构实现浮动环在X轴或Y轴的单方向位置调整，当需要浮动环沿X轴或Y轴的反方向运动或复位时，只需要向外旋出第二驱动机构即可带动浮动环沿X轴或Y轴的反方向运动或复位；该调整架无需采用弹簧复位的结构，直接采用第一驱动机构和第二驱动机构直接拉动整个浮动环运动的刚性连接结构，增强了整体结构的稳定性及负载能力，解决了弹簧复位结构无法完全复位的问题，有效提高了光学元件的调整精度；

本发明的浮动块与浮动环之间采用滑动连接的结构，第一驱动机构或第二驱动机构可驱动浮动环沿X轴或Y轴运动，在相应的Y轴或X轴方向，浮动环的一侧会在轴承和导向槽的导向作用下于导向槽内沿平行于X轴或Y轴的方向运动，其另一侧会在浮动块上也沿平行于X轴或Y轴的方向运动，使浮动环整体只沿X轴或Y轴方向运动，进而可单方向调整光学元件的位置，提高光学元件的调整精度。

进一步，所述导向槽为燕尾槽或T型槽。

进一步，所述壳体包括两个驱动边框、两个导向边框以及设于底部的底板，所述两个驱动边框用于安装第一驱动机构和第二驱动机构，且其和两个导向边框依次连接形成壳体的方形框架，在方形框架和底板之间还设有第一沉台，所述避让孔开设于底板的中心。

进一步，所述第一沉台的四周侧面均向驱动边框和导向边框的内侧壁方向凸出，且该凸出的部位与驱动边框和导向边框的内侧壁之间形成卡槽，所述浮动块卡设于所述卡槽内，并在该卡槽内沿X轴或Y轴方向运动。

进一步，所述浮动环与浮动块滑动连接的结构为：所述浮动块的外侧壁上设有从外向内延伸的第二沉台，且其内侧壁上开设有与所述第二沉台内部相连通的腰型孔，所述腰型孔内卡设有定位螺钉，所述定位螺钉的一端位于第二沉台内，其另一端与浮动环的外侧壁可拆卸连接。

进一步，所述浮动环的外侧壁与所述定位螺钉连接的部位设有第一垫片，所述定位螺钉的螺帽和螺杆连接的部位设有第二垫片，所述第二垫片和螺帽均位于第二沉台内。

进一步，所述浮动环与浮动块滑动连接的另一种结构为：所述浮动块的内侧壁开设有从其左侧壁向右侧壁贯穿的沉槽，所述浮动环的外侧壁与所述浮动块相对应的位置设有与所述沉槽相卡合的凸条。

进一步，所述第一驱动机构包括X轴调节螺纹副，所述X轴调节螺纹副伸入壳体内的一端与所述轴承的轴孔连接。

进一步，所述第二驱动机构包括Y轴调节螺纹副，所述Y轴调节螺纹副伸入壳体内的一端与所述轴承的轴孔连接。

进一步，所述浮动环包括从下至上依次连接并同轴设置的连接环、光学元件安装环和限位环，所述光学元件安装环内还设有卡环。

本发明一种一体式自动复位位移调整架的有益效果：

（1）本发明的结构简单、安装方便，通过设有在浮动环的外侧壁设有导向槽，并通过导向槽内卡设的轴承与第一驱动机构和第二驱动机构连接，当需要浮动环沿X轴或Y轴的方向运动时，可通过向内旋入第一驱动机构或第二驱动机构实现浮动环在X轴或Y轴的位置调整；当需要浮动环沿X轴或Y轴的反方向运动或复位时，只需要向外旋出第二驱动机构即可带动浮动环沿X轴或Y轴的反方向运动或复位；该调整架取消了弹簧复位的结构，直接采用第一驱动机构和第二驱动机构直接拉动整个浮动环运动的刚性连接结构，增强了整体结构的稳定性及负载能力，解决了弹簧复位结构无法完全复位的问题，有效提高了光学元件的调整精度；

（2）本发明的浮动块与浮动环之间采用滑动连接的结构，当第一驱动机构或第二驱动机构驱动浮动环沿X轴或Y轴运动时，通过轴承和导向槽可将第一驱动机构或第二驱动机构旋转进给运动中的旋转运动剔除，使整个浮动环沿X轴或Y轴方向运动；而在相应的Y轴或X轴方向，浮动环的一侧会在轴承和导向槽的导向作用下于导向槽内沿平行于X轴或Y轴的方向运动，其另一侧会在浮动块上也沿平行于X轴或Y轴的方向运动，使浮动环整体只沿X轴或Y轴方向运动，进而可单方向调整光学元件的位置，提高光学元件的调整精度。

附图说明

图1—为本发明一体式自动复位位移调整架的结构示意图；

图2—为图1的俯视图；

图3—为图1的爆炸示意图；

图4—为另一视角的爆炸示意图；

图5—为壳体的立体结构示意图；

图6—为浮动环的立体结构示意图；

图7—为第一浮动块的立体结构示意图；

图8—为第二轴承的立体结构示意图；

图9—为轴承和浮动块安装于浮动环上的立体结构示意图；

图10—为浮动环和浮动块安装于壳体上的立体结构示意图。

上述附图标记：1-壳体，2-后盖，3-避让孔，4-X轴调节螺纹副，5-Y轴调节螺纹副，6-通孔，7-螺纹孔，8-浮动环，9-第一驱动边框，10-第二驱动边框，11-第一导向边框，12-第二导向边框，13-底板，14-第一浮动块，15-第二浮动块，16-第一沉台，17-第一卡槽，18-第二卡槽，19-第三卡槽， 20-第四卡槽，21-第一燕尾槽，22-第二轴承，23-第二燕尾槽，24-连接环，25-光学元件安装环，26-限位环，27-卡环，28-第一四氟垫片，29-波珠，30-第二沉台，31-腰型孔，32-定位螺钉，33-第二四氟垫片，34-轴孔。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明，但这些具体实施方案不以任何方式限制本发明的保护范围。

实施例1

参见图1-10，一体式自动复位位移调整架，包括壳体1和盖设于壳体1顶部的后盖2，所述壳体1的中心设有避让孔3，所述后盖2的中心设有与避让孔3连通的通孔6。

所述后盖2与壳体1之间通过螺钉可拆卸连接，其上的通孔6带SM2内螺纹，可用于安装SM2透镜套筒或SM2系列转接件，且其上与壳体1上都设有用于连接光学接杆的螺纹孔7。

所述壳体1内安装有浮动环8，且其包括一体成型的两个驱动边框（具体为第一驱动边框9和第二驱动边框10）、两个导向边框（具体为第一导向边框11和第二导向边框12）和底板13，第一驱动边框9、第二驱动边框10、第一导向边框11和第二导向边框12首尾相连、依次连接形成壳体1的方形框架，底板13位于方形框架的底部，在方形框架和底板13之间还设有第一沉台16，所述避让孔3开设于底板13的中心，所述浮动环8安装于第一沉台16内。

所述第一沉台16的四周侧面均向第一驱动边框9、第二驱动边框10、第一导向边框11和第二导向边框12的内侧壁凸出，且该凸出的部位与第一驱动边框9、第二驱动边框10、第一导向边框11和第二导向边框12的内侧壁之间均形成卡槽（具体分别对应为第一卡槽17、第二卡槽18、第三卡槽19和第四卡槽20），所述第三卡槽19内卡设有第一浮动块14，所述第四卡槽20内卡设有第二浮动块15，第一浮动块14和第二浮动块15的结构相同。

卡槽的设定可限定浮动块的运动方向，具有导向的作用，具体为：当对浮动环8的X轴方向进行位置调整时，所述第一浮动块14在该第三卡槽19内只能沿X轴方向运动；当对浮动环8的Y轴方向进行位置调整时，所述第二浮动块15在该第四卡槽20内只能沿Y轴方向运动。

所述第一驱动边框9和第二驱动边框10上分别安装有第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构包括X轴调节螺纹副4，所述X轴调节螺纹副4胶粘于所述壳体1上（具体为：X轴调节螺纹副4的螺杆上套设有衬套，衬套与螺杆螺纹连接，且其露出壳体1外并与壳体1的外侧壁连接的部位与壳体1的外侧壁之间点胶固定连接），所述X轴调节螺纹副4伸入壳体1内连接有第一轴承，且其伸入壳体1内的一端与第一轴承的轴孔34连接，所述浮动环8与所述X轴调节螺纹副4相邻的外侧壁上开设有第一燕尾槽31，所述第一轴承卡设于所述第一燕尾槽31内，且第一燕尾槽31的长度大于第一轴承的长度。

所述第二驱动机构包括Y轴调节螺纹副5，所述Y轴调节螺纹副5胶粘于所述壳体1上（具体为：Y轴调节螺纹副5的螺杆上套设有衬套，衬套与螺杆螺纹连接，且其露出壳体1外并与壳体1的外侧壁连接的部位与壳体1的外侧壁之间点胶固定连接），所述Y轴调节螺纹副5伸入壳体1内连接有第二轴承22，且其伸入壳体1内的一端与第二轴承22的轴孔34连接，所述浮动环8与所述Y轴调节螺纹副5相邻的外侧壁上开设有第二燕尾槽23，所述第二轴承22卡设于所述第二燕尾槽23内，且第二燕尾槽23的长度大于第二轴承22的长度。第一轴承和第二轴承22的结构相同，第一燕尾槽31和第二燕尾槽23的结构相同。

第一浮动块14、第二浮动块15滑动连接于远离所述X轴调节螺纹副4、Y轴调节螺纹副5且与所述第一燕尾槽31、第二燕尾槽23相对立的浮动环8的外侧壁上，且第一浮动块14和第二浮动块15位于壳体1与浮动环8的外侧壁之间（具体为第一浮动块14位于第一导向边框11的内侧壁与浮动环8的外侧壁之间，第二浮动块15位于第二导向边框12的内侧壁与浮动环8的外侧壁之间）。

上述方案中，通过设有在浮动环8的外侧壁设有第一燕尾槽31、第二燕尾槽23，并在第一燕尾槽31和第二燕尾槽23内卡设有与X轴调节螺纹副4和Y轴调节螺纹副5连接的第一轴承和第二轴承22，当需要浮动环8沿X轴的方向运动时，可通过向内旋入X轴调节螺纹副4，第一轴承和第一燕尾槽31可将X轴调节螺纹副4旋转进给运动中的旋转运动剔除，使整个浮动环8沿X轴方向运动；当需要浮动环8沿X轴的反方向运动或复位时，只需要向外旋出X轴调节螺纹副4即可带动浮动环8沿X轴的反方向运动或复位，实现浮动环8在X轴的位置调整；

当需要浮动环8沿Y轴的方向运动时，可通过向内旋入Y轴调节螺纹副连接，第二轴承22和第二燕尾槽23可将Y轴调节螺纹副5旋转进给运动中的旋转运动剔除，使整个浮动环8沿Y轴方向运动，实现浮动环8在Y轴的位置调整；当需要浮动环8沿Y轴的反方向运动或复位时，只需要向外旋出Y轴调节螺纹副5即可带动浮动环8沿Y轴的反方向运动或复位。该调整架取消了弹簧复位的结构，直接采用X轴调节螺纹副4和Y轴调节螺纹副拉动整个浮动环8运动的刚性连接结构，增强了整体结构的稳定性及负载能力，解决了弹簧复位结构无法完全复位的问题，有效提高了光学元件的调整精度。

所述浮动环8包括从下至上依次连接并同轴设置的连接环24、光学元件安装环25和限位环26，所述光学元件安装环25内还设有卡环27，卡环27用于将光学元件卡设在光学元件安装环25内，所述连接环24和光学元件安装环25的内径相等，所述连接环24的外径小于避让孔3的内径，所述光学元件安装环25的外径大于避让孔3的内径，所述限位环26的内径小于光学元件安装环25的内径，且其上表面还设有波珠29，波珠29用于实现消除垂直方向的波动，且保持较低的接触面以降低摩擦。

所述浮动环8与第一浮动块14、第二浮动块15滑动连接的结构为：所述第一浮动块14和第二浮动块15的外侧壁上均设有从外向内延伸的第二沉台30，且其内侧壁上开设有与所述第二沉台30内部相连通的腰型孔31，所述腰型孔31内卡设有定位螺钉32，所述定位螺钉32的一端位于第二沉台30内，其另一端与浮动环8的外侧壁可拆卸连接（具体为浮动环8与定位螺钉32连接的部位设有螺孔，定位螺钉32与螺孔通过螺纹连接）。

本发明的第一浮动块14、第二浮动块15与浮动环8之间采用滑动连接的结构，当X轴调节螺纹副4驱动浮动环8沿X轴运动时，通过第一轴承和第一燕尾槽31可将X轴调节螺纹副4旋转进给运动中的旋转运动剔除，使浮动环8沿X轴方向运动；而在相应的Y轴方向，浮动环8开设有第二燕尾槽23的一侧会在第二轴承22和第二燕尾槽23的导向作用下沿平行于X轴的方向运动，其另一侧会在定位螺钉32和腰型孔31的导向作用下沿腰型孔31在第二浮动块15上也沿平行于X轴的方向运动，从而使浮动环8在Y轴方向未发生位移，使其整体只沿X轴方向运动，进而可单方向调整光学元件的位置，提高光学元件的调整精度；

当Y轴调节螺纹副5驱动浮动环8沿Y轴运动时，通过第二轴承22和第二燕尾槽23可将Y轴调节螺纹副5旋转进给运动中的旋转运动剔除，使浮动环8沿Y轴方向运动；而在相应的X轴方向，浮动环8开设有一燕尾槽31的一侧会在第一轴承和第一燕尾槽31的导向作用下沿平行于Y轴的方向运动，其另一侧会在定位螺钉32和腰型孔31的导向作用下沿腰型孔31在第一浮动块14上也沿平行于Y轴的方向运动，从而使浮动环8在X轴方向未发生位移，使其整体只沿Y轴方向运动，进而可单方向调整光学元件的位置，提高光学元件的调整精度。

所述浮动环8的外侧壁与所述定位螺钉32连接的部位设有第一四氟垫片28，所述定位螺钉32的螺帽和螺杆连接的部位设有第二四氟垫片33，所述第二四氟垫片33和螺帽均位于第二沉台30内，第一四氟垫片33和第二四氟垫片33实现在消除间隙的同时获得较小的摩擦力，降低运行过程的摩擦力。

本实施例一体式自动复位位移调整架的工作原理及使用方法：

当采用X轴调节螺纹副4调整光学元件的位置时，向内旋进X轴调节螺纹副4可带动第一轴承转动，通过第一轴承和第一燕尾槽31将X轴调节螺纹副4的旋转进给运动中的旋转剔除，保留进给运动而直接推动浮动环8沿X轴方向运动，而在相应的Y轴方向，浮动环8开设有第二燕尾槽23的一侧会在第二轴承22和第二燕尾槽23的导向作用下沿平行于X轴的方向运动，其另一侧会在定位螺钉32和腰型孔31的导向作用下沿腰型孔31在第二浮动块15上也沿平行于X轴的方向运动，从而使浮动环8在Y轴方向未发生位移，使其整体只沿X轴方向运动，进而可单方向调整光学元件的位置；

向外旋出X轴调节螺纹副4可直接带动浮动环8沿X轴的反方向运动，实现浮动环8的复位；

当采用Y轴调节螺纹副5调整光学元件的位置时，向内旋进Y轴调节螺纹副5可带动第二轴承22转动，通过第二轴承22和第二燕尾槽23将Y轴调节螺纹副5的旋转进给运动中的旋转剔除，保留进给运动而直接推动浮动环8沿Y轴方向运动，而在相应的X轴方向，浮动环8开设有第一燕尾槽31的一侧会在第一轴承和第一燕尾槽31的导向作用下沿平行于Y轴的方向运动，其另一侧会在定位螺钉32和腰型孔31的导向作用下沿腰型孔31在第一浮动块14上也沿平行于X轴的方向运动，从而使浮动环8在X轴方向未发生位移，使其整体只沿Y轴方向运动，进而可单方向调整光学元件的位置；

向外旋出Y轴调节螺纹副5可直接带动浮动环8沿Y轴的反方向运动，实现浮动环8的复位。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：所述浮动环8与第一浮动块14、第二浮动块15滑动连接的结构为：所述第一浮动块14和第二浮动块15的内侧壁开设有从其左侧壁向右侧壁贯穿的沉槽，所述浮动环8的外侧壁与所述第一浮动块14和第二浮动块15相对应的位置均设有与所述沉槽相卡合的凸条，所述凸条的长度小于沉槽的长度。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：所述导向槽为T型槽。

以上技术特征的改变，本领域的技术人员通过文字描述可以理解并实施，故不再另作附图加以说明。

需要另行说明的是，本文使用术语“一次”、“二次”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件和另一个元件区分开。

本文中所采用的描述方位或位置的词语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“内”、“外”等均是为了说明的方便基于附图中图面所示的方位或位置关系而言的，具体地，本文中的“内”是朝向壳体中心的方向，在实际装置中这些方位可能由于装置的摆放方式而有所不同，其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。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。