阅读说明：本技术 一种用于光学元件的定位及姿态调整装置 (Positioning and attitude adjusting device for optical element ) 是由 郭海林 聂凤明 王大森 裴宁 李晓静 张广平 张旭 李维杰 于 2019-09-02 设计创作，主要内容包括：一种用于光学元件的定位及姿态调整装置,包括基板、初步定位机构、终定位机构和姿态调整结构,基板为左右平行设置二条,基板上设有导轨,基板上从下往上依次设有移动顶板、夹具顶板和顶板,移动顶板通过导轮可沿导轨自由移动；初步定位机构包括元件吊钩、套筒和螺母,夹具顶板通过定位销定位于移动顶板的上方,元件通过元件吊钩挂置在移动顶板的下方,通过套筒和螺母与移动顶板夹紧定位；终定位机构包括左侧顶轴和右侧顶轴；姿态调整结构包括调整丝套和锁紧螺母,调整丝套拧入顶板中,顶板通过螺钉固定于架体顶板上,通过微调调整丝套实现元件与X-Y平面的平行度。本发明不仅结构简单、成本低、操作方便,而且定位精度高、成本低、易于加工制造。(A positioning and posture adjusting device for an optical element comprises a base plate, a primary positioning mechanism, a final positioning mechanism and a posture adjusting structure, wherein the base plate is provided with two left and right parallel plates, a guide rail is arranged on the base plate, a moving top plate, a clamp top plate and a top plate are sequentially arranged on the base plate from bottom to top, and the moving top plate can freely move along the guide rail through a guide wheel; the preliminary positioning mechanism comprises an element lifting hook, a sleeve and a nut, the clamp top plate is positioned above the movable top plate through a positioning pin, the element is hung below the movable top plate through the element lifting hook and clamped and positioned with the movable top plate through the sleeve and the nut; the final positioning mechanism comprises a left top shaft and a right top shaft; the posture adjusting structure comprises an adjusting screw sleeve and a locking nut, the adjusting screw sleeve is screwed into the top plate, the top plate is fixed on the top plate of the frame body through screws, and the parallelism between the element and the X-Y plane is realized through fine adjustment of the adjusting screw sleeve. The invention has the advantages of simple structure, low cost, convenient operation, high positioning precision, low cost and easy processing and manufacturing.)

一种用于光学元件的定位及姿态调整装置

技术领域

本发明涉及一种用于光学元件的定位及姿态调整装置，应用于真空环境下平面光学元件的离子束抛光加工。

背景技术

离子束抛光去除的原理是被加速的气体离子与材料表面碰撞，通过动量传递导致材料表面原子或者分子去除，实现元件表面的去除，具有精度高，非接触，无损伤等特点，特别适用于超光滑光学元件表面的制造。离子束抛光工艺要求光学元件首先要进行精确定位及与离子源相对姿态调整，从而保证离子束抛光轨迹及入射角等技术参数的精确控制。

目前采用的装夹定位装置需要电机带动蜗杆，蜗杆再带动涡轮旋转，结合丝杆与旋转螺母的方式实现元件的抬升，存在结构复杂、成本较高的缺陷，而且制造安装也比较麻烦。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、定位精度高、成本低、操作方便的用于光学元件的定位及姿态调整装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于光学元件的定位及姿态调整装置，其特征在于：包括基板、以及元件的初步定位机构、终定位机构和姿态调整结构，基板为左右平行设置的二条，基板上沿长度方向设置有导轨，导轨的上方从下往上依次设有移动顶板、夹具顶板和顶板，移动顶板的底部设有导轮，移动顶板通过导轮可沿导轨自由移动；

初步定位机构包括元件吊钩、套筒和螺母，夹具顶板通过定位销初定位于移动顶板的上方，元件吊钩竖直贯穿夹具顶板和移动顶板，元件通过元件吊钩挂置在移动顶板的下方，通过套筒和螺母与移动顶板的底部夹紧定位；

终定位机构包括设置在真空腔室设有用于对移动顶板进行限位的挡板、设置在夹具顶板的左右两侧左侧顶轴和右侧顶轴，装置移动至挡块位置后停止，通过左侧顶轴和右侧顶轴的左右移动实现夹具顶板的抬升与定位；

姿态调整结构包括调整丝套和锁紧螺母，调整丝套拧入顶板中，顶板通过螺钉固定于架体顶板上，通过微调调整丝套实现元件与X-Y平面的平行度。

作为改进，所述导轨为左右两条，其中一条为平导轨，另一条为V型导轨，导轨通过内六角螺钉固定于基板上。

作为改进，所述移动顶板的底部四角位置设有用于安装导轮的轴承座，轴承座的上端固定在移动顶板的四角位置、位于导轨的外侧，轴承座内安装有轴承，导轮上开有键槽，导轮通过键与导轮轴相连接，导轮轴的另一端穿过轴承可转动地安装在轴承座上，并通过压盖压紧定位。

再改进，所述元件吊钩为若干个，元件吊钩均布在元件的周向位置，元件吊钩的下端翻折成型有供元件的底部边缘搁置的平台，元件吊钩的上端穿过移动顶板、夹具顶板通过螺母锁定，套筒套设在元件吊钩上，套筒的下端与元件的上端面相抵、上端与移动顶板的底部相抵，通过螺母实现元件与移动顶板的压紧定位。

再改进，所述定位销为一圆柱销和一菱形销，移动顶板的左右两侧开设有配套的通孔，夹具顶板上开设有对应的定位孔，夹具顶板设置在移动顶板上，通过圆柱销和菱形销初步定位。

进一步，所述终定位机构还包括左侧钢套和右侧钢套，左侧钢套和右侧钢套分别设置在夹具顶板的左右两侧、通过螺钉与基板固定，右侧钢套内开设有供右侧顶轴穿置的通孔，右侧顶轴的左端为锥形，夹具顶板的右侧成型有供右侧顶轴的锥形端***的凹孔，通过右侧顶轴的移动、锥形端与凹孔配合实现夹具顶板右侧的抬升与定位。

再进一步，所述右侧钢套和右侧顶轴为前后设置的2套，右侧钢套的通孔右端为扩径的内螺纹孔，右侧顶轴的左端为锥形，中部为圆柱形，右端为扩径的外螺纹段，在外螺纹段孔的尾端开设有供工具***便于旋转的贯穿孔，右侧顶轴通过旋转实现在通孔内的左右移动。

再进一步，所述左侧钢套内设有一锥形销，夹具顶板的左侧凹设有与锥形销相对应的锥形孔，锥形销的前端伸出左侧钢套与夹具顶板的左侧锥形孔相抵，左侧顶轴穿置在左侧钢套内与锥形销的后端内孔相抵，左侧顶轴的后端设有可移动定位的肘夹，左侧顶轴上套设有一弹簧，弹簧支撑在锥形销与左侧顶轴之间，使得锥形销具有始终与夹具顶板的左侧锥形孔紧抵的趋势。

再进一步，所述锥形销的后端开设有一螺纹孔，左侧顶轴上有一键槽，螺纹孔处有与键槽配合的紧定螺钉，当右侧顶轴移动到位后，扳动肘夹，使肘夹处于自锁位置，肘夹的位移通过左侧顶轴压缩弹簧，弹簧将力传递给锥形销，锥形销***夹具顶板上的锥形孔实现抬升、定位和夹紧，松开肘夹，肘夹的位移通过左侧顶轴传递给紧定螺钉,紧定螺钉传递给锥形销，脱出夹具顶板上的锥形孔，松开夹具顶板。

最后，所述调整丝套、锁紧螺母为四套，调整丝套具有中空的外螺纹结构，调整丝套的尾部为方形结构，顶板的四角开设有供调整丝套置入的内螺纹孔，调整丝套拧入顶板的内螺纹孔中，内六角螺钉穿过调整丝套的内孔将顶板固定于架体顶板上，通过微调4个调整丝套，达到要求的平行度后，拧紧锁紧螺母固定。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)通过导轮在导轨上移动输送装置，操作方便；

(2)通过调整丝套的调节实现元件姿态调整，保证元件与X-Y平面的平行度；

(3)采用锥形销实现元件的定位和抬升，精度高；

本发明不仅结构简单、成本低、操作方便，而且定位精度高、成本低、易于加工制造，应用于真空环境下平面光学元件的离子束抛光加工。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的俯视图；

图3是图1沿A-A方向的剖视图；

图4是图2中C区域的局部放大图；

图5是图2中D区域的局部放大图；

图6是图1中B区域的局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～6所示，一种用于光学元件的定位及姿态调整装置，包括基板1、以及元件40的初步定位机构、终定位机构和姿态调整结构，基板1为左右平行设置的二条，基板1的纵截面呈L形，每条基板1上沿长度方向设置有导轨1.1，其中一条为平导轨，另一条为V型导轨，导轨1.1通过内六角螺钉固定于基板1上。导轨1.1的上方从下往上依次设有移动顶板5、夹具顶板6和顶板11，移动顶板5的底部设有导轮2，移动顶板5通过导轮2可沿导轨1.1自由移动。导轮2为四个，移动顶板5的底部四角位置设有用于安装导轮2的轴承座3，轴承座3的上端固定在移动顶板5的四角位置、位于导轨1.1的外侧，轴承座3内安装有轴承，导轮2上开有键槽，导轮2通过键与导轮轴2.1相连接，导轮轴2.1的另一端穿过轴承可转动地安装在轴承座3上，并通过压盖4压紧定位。

初步定位机构包括元件吊钩7、套筒8和螺母9，夹具顶板6通过定位销10初定位于移动顶板5的上方，元件吊钩7为均布在元件40的周向位置的若干个，元件吊钩7竖直贯穿夹具顶板6和移动顶板5，元件吊钩7的下端翻折成型有供元件40的底部边缘搁置的平台71，元件吊钩7的上端穿过移动顶板5、夹具顶板6通过螺母9锁定，套筒8套设在元件吊钩7外，套筒8的下端与元件40的上端面相抵、上端与移动顶板5的底部相抵，元件40通过元件吊钩7挂置在移动顶板5的下方，通过套筒8和螺母9实现与移动顶板5的压紧定位。定位销10为一圆柱销和一菱形销，移动顶板5的左右两侧开设有配套的通孔，夹具顶板6上开设有对应的定位孔，夹具顶板6设置在移动顶板5上，通过圆柱销和菱形销初步定位。

终定位机构包括设置在真空腔室设有用于对移动顶板5进行限位的挡板30、设置在夹具顶板6的左右两侧左侧顶轴17和右侧顶轴21，装置移动至挡块30位置后停止，通过左侧顶轴17和右侧顶轴21的左右移动实现夹具顶板6的抬升与定位。终定位机构还包括左侧钢套15和右侧钢套20，左侧钢套15和右侧钢套20分别设置在夹具顶板6的左右两侧、通过螺钉与基板1固定，右侧钢套20和右侧顶轴21为前后设置的2套，右侧钢套20内开设有供右侧顶轴21穿置的通孔，通孔右端为扩径的内螺纹孔，在外螺纹段孔的尾端开设有供工具***便于旋转的贯穿孔211，通过右侧顶轴21的旋转左右移动，使得锥形端与凹孔配合实现夹具顶板6右侧的抬升与定位。左侧钢套15内设有一锥形销16，夹具顶板6的左侧凹设有与锥形销16相对应的锥形孔，锥形销16的前端伸出左侧钢套15与夹具顶板6的左侧锥形孔相抵，左侧顶轴17穿置在左侧钢套15内与锥形销16的后端内孔相抵，左侧顶轴17的后端设有可移动定位的肘夹18，左侧顶轴17上套设有一弹簧19，弹簧19支撑在锥形销16与左侧顶轴17之间，使得锥形销16具有始终与夹具顶板6的左侧锥形孔紧抵的趋势，锥形销16的后端开设有一螺纹孔，左侧顶轴17上有一键槽，螺纹孔处有与键槽配合的紧定螺钉161，当右侧顶轴17移动到位后，扳动肘夹18，使肘夹18处于自锁位置，肘夹18的位移通过左侧顶轴17压缩弹簧19，弹簧19将力传递给锥形销16，锥形销16***夹具顶板6上的锥形孔实现抬升、定位和夹紧，松开肘夹18，肘夹18的位移通过左侧顶轴17传递给紧定螺钉161，紧定螺钉161传递给锥形销16，脱出夹具顶板6上的锥形孔，松开夹具顶板6。

姿态调整结构包括调整丝套12和锁紧螺母13和内六角螺钉14，调整丝套12和锁紧螺母13和内六角螺钉14为四套，其中调整丝套12具有中空的外螺纹结构，调整丝套12的尾部为方形结构，顶板11的四角开设有供调整丝套12置入的内螺纹孔，调整丝套12拧入顶板的内螺纹孔中，内六角螺钉14穿过调整丝套12的内孔将顶板11固定于架体顶板上，通过微调4个调整丝套12，达到要求的平行度后，拧紧锁紧螺母13固定，这样通过微调调整丝套12实现元件40与X-Y平面的平行度，即调节与离子源的相对姿态。

具体操作为：

上件时，先将移动顶板5通过导轮2移至真空腔室外，然后拧松元件吊钩7，将光学元件40放置在元件吊钩7的平台71上，用套筒8压住元件40上表面，拧紧螺母9，实现元件40在夹具顶板6上的固定；然后将夹具顶板6放置在移动顶板5上，通过二根定位销10(圆柱销和菱形销)实现初定位；将夹具顶板6和移动顶板5推入真空腔室，直至碰到挡块30后停止；旋入右侧顶轴21，直至右侧顶轴21前部端面与夹具顶板6侧端面对齐，扳动肘夹18，使得锥形销16***夹具顶板6的锥形孔，实现元件40的定位、抬升与夹紧；下件过程与上件过程相反。