发明名称 光学元件的夹具和角度调整机构
摘要 一种光学元件的夹具和角度调整机构,包括外底座、内顶板、磁板、磁块、连杆、竖杆、限位柱、磁铁、定杆、动杆。本发明通过调节定杆和动杆,使顶板和底板相对转动,在磁板和磁块的作用下,顶板和底板保持接触,通过三个连杆带动三个竖杆分离,可以放入不同尺寸的光学元件,然后在磁铁的磁力作用下,各个杆件复位,将光学元件在竖杆之间夹紧,从而实现不同直径和尺寸的光学元件夹持功能;本发明通过位于磁铁上的螺孔,通过螺纹顶丝机构,使得竖杆可以在底板后侧的腰形限位通孔内移动,实现平面内三个角度的调整。本发明通过磁铁实现夹紧,省去了以往的柔性铰链或弹簧调整机构,结构简单,整体结构稳定可靠紧凑。
申请公布号 CN103984074B 申请公布日期 2016.04.13
申请号 CN201410184407.4 申请日期 2014.05.04
申请人 中国科学院上海光学精密机械研究所 发明人 徐世福;王向朝;唐锋
分类号 G02B7/00(2006.01)I 主分类号 G02B7/00(2006.01)I
代理机构 上海新天专利代理有限公司 31213 代理人 张泽纯
主权项 一种光学元件的夹具和角度调整机构,其特征在于:包括外底座(1)、内顶板(2)、磁板(3)、磁块(4)、连杆(5)、竖杆(6)、限位柱(7)、磁铁(8)、定杆(9)和动杆(10):所述的外底座(1)是一个圆柱环形结构,外底座(1)的顶面有三个圆周方向成120度均布的U形凹槽(1‑1),外底座(1)的中间有第一基准圆孔(1‑3);该第一基准圆孔(1‑3)的周围是中心对称的圆环形台阶(1‑4)并且所述的圆环形台阶(1‑4)与所述的U形凹槽(1‑1)连通;所述的U形凹槽(1‑1)的两侧壁各有一个磁板槽(1‑5);在每一个U形凹槽的一侧在磁板槽(1‑5)的下方还有一个第一磁铁槽(1‑6);所述的外底座(1)的外圆柱上在两个U形凹槽(1‑1)之间有一个通孔(1‑7),在另两个U形凹槽(1‑1)之间还有动杆安装螺孔(1‑10)和一个矩形槽(1‑11);所述的外底座(1)的每个U形凹槽(1‑1)和圆环形台阶(1‑4)相连的位置均具有一个腰形限位通孔(1‑2);在每一个腰形限位通孔(1‑2)的两侧各设有第二螺纹顶丝机构(1‑9),在每一个腰形限位通孔(1‑2)的一侧还设有第一螺纹顶丝机构(1‑8);所述第一螺纹顶丝机构(1‑8)、第二螺纹顶丝机构(1‑9)具有相同的结构,并且都包括一个顶丝和一个螺孔;所述的内顶板(2)是一个中间具有第二基准圆孔(2‑3)的准圆环形基体(2‑4),在内顶板(2)圆周方向成120度均布有向外突出的三个U形键(2‑1),以嵌入所述的外底座(1)的圆环形台阶(1‑4)和U形凹槽(1‑1)中,在每一个U形键(2‑1)的底面都开有楔形磁块槽(2‑2),每一个U形键(2‑1)的一侧还有一个第二磁铁槽(2‑6);所述的内顶板(2)的基体(2‑4)上,还有三个圆周方向成120度均布对应于所述的U形键(2‑1)的第一螺孔(2‑5);所述的內顶板(2)的底面靠近第二磁铁槽(2‑6)处还具有第三螺纹顶丝机构(2‑8);所述的內顶板(2)上两个U形键(2‑1)之间的外圆柱有一个定杆安装螺孔(2‑7);所述的内顶板(2)的外圆柱上在两个U形键(2‑1)之间有一个第二螺孔(2‑9);所述的磁板(3)呈板型结构,磁板(3)的两面分别为N极和S极,所述磁板(3)置于所述的外底座(1)的磁板槽(1‑5)中,通过位于每一个腰形限位通孔(1‑2)的两侧的第二螺纹顶丝机构(1‑9)进行压紧固定;在磁板(3)的面上有第四螺纹顶丝机构(3‑1),所述第四螺纹顶丝机构(3‑1)与第一螺纹顶丝机构(1‑8)相同,也包括一个顶丝和一个螺孔;所述的磁块(4)呈楔形结构,磁块(4)的两端分别为N极和S极,所述磁块(4)置于所述的内顶板(2)的楔形磁块槽(2‑2)中,通过自身的楔形结构与内顶板(2)相对固定,通过与每个腰形限位通孔(1‑2)相对应的第一螺纹顶丝机构(1‑8)进行压紧固定;所述的连杆(5)呈长条形结构,在连杆(5)的两端设有第一连杆螺孔(5‑1)和第三连杆螺孔(5‑3),在连杆(5)的中间设有第二连杆螺孔(5‑2),所述第二连杆螺孔(5‑2)与内顶板(2)的第一螺孔(2‑5)通过螺纹铰接固定;所述的竖杆(6)呈阶梯柱形结构,在竖杆(6)的一端为竖杆螺柱(6‑1),另一端为光学元件的接触端(6‑2),所述的竖杆(6)的竖杆螺柱(6‑1)拧入所述的连杆(5)的第三连杆螺孔(5‑3)中;所述的限位柱(7)呈阶梯柱形结构,该限位柱(7)的一端为限位螺柱(7‑2),另一端为限位端(7‑1),所述的限位柱(7)的限位螺柱(7‑2)拧入所述的连杆(5)的第一连杆螺孔(5‑1)中固定;所述限位柱(7)与外底座(1)的腰形限位通孔(1‑2)的边缘接触,可以在腰形限位通孔(1‑2)内滑动;所述的磁铁(8)呈长方体,在磁铁(8)的两端分别为N极和S极,所述的磁铁(8)置于所述的第一磁铁槽(1‑6)和第二磁铁槽(2‑6)中,位于第一磁铁槽(1‑6)的磁铁(8)和位于第二磁铁槽(2‑6)的磁铁(8)之间由于磁性作用相互排斥;所述的定杆(9)是长杆形结构和阶梯柱形结构,定杆(9)的一端为定杆螺柱(9‑1),另一端为定杆手触端(9‑2),所述的定杆(9)通过定杆螺柱(9‑1)穿过所述的矩形槽(1‑11)拧入所述的内顶板(2)的定杆安装螺孔(2‑7)中;所述的动杆(10)是短杆形结构,动杆(10)的一端有动杆螺柱(10‑1),另一端为动杆手触端(10‑2),所述的动杆(10)的动杆螺柱(10‑1)拧入所述的动杆安装螺孔(1‑10)中;所述光学元件的夹具和角度调整机构的连接装配关系为:所述的竖杆(6)通过竖杆螺柱(6‑1)拧入所述的连杆(5)的第三连杆螺孔(5‑3),所述的限位柱(7)的限位螺柱(7‑2)拧入所述的连杆(5)的第一连杆螺孔(5‑1),将所述第二连杆螺孔(5‑2)与内顶板(2)的第一螺孔(2‑5)通过螺纹铰接固定;分别将三个磁铁(8)置于内顶板(2)的第二磁铁槽(2‑6),磁铁(8)的S级在外侧,通过第三螺纹顶丝机构(2‑8)固定,将另外三个磁铁(8)置于外底座(1)的第一磁铁槽(1‑6),通过第一螺纹顶丝机构(1‑8)固定,磁铁(8)的N级在外侧;将磁块(4)置于内顶板(2)的楔形磁块槽(2‑2)中,使N级在外侧,通过自身的楔形结构与内顶板(2)相对固定,再通过与每个腰形限位通孔(1‑2)相对应的第一螺纹顶丝机构(1‑8)进行压紧固定;将外底座(1)与内顶板(2)配合,内顶板(2)上的U形键(2‑1)置于所述的外底座(1)的三个U形凹槽(1‑1)中,内顶板(2)的第二基准圆孔(2‑3)与底板(1)的第一基准圆孔(1‑3)同轴,所述的限位柱(7)嵌入腰形限位通孔(1‑2)内;所述的磁板(3)置于所述的外底座(1)的磁板槽(1‑5)中,使磁板(3)的S级与内顶板(2)的磁块(4)的N级保持接触,通过位于每一个腰形限位通孔(1‑2)的两侧的第二螺纹顶丝机构(1‑9)进行压紧固定;所述的定杆(9)通过定杆螺柱(9‑1)穿过所述的矩形槽(1‑11)拧入所述的内顶板(2)的定杆安装螺孔(2‑7)中;所述的动杆(10)的动杆螺柱(10‑1)拧入所述的动杆安装螺孔(1‑10)中;通孔(1‑7)的直径大于第二螺孔(2‑9),将外接的支撑螺柱穿过所述的通孔(1‑7),拧入第二螺孔(2‑9),使内顶板(2)固定,从而通过固定外接的支撑螺柱,将所述的光学元件的夹具和角度调整机构固定于光学平台上,方便应用于光学实验;所述光学元件的夹具和角度调整机构的装夹和调整方式为:通过手动调节定杆手触端(9‑2)和动杆手触端(10‑2)的相对距离,使得定杆(9)和动杆(10)距离接近,此时内顶板(2)的准圆环形基体(2‑4)在外底座(1)的圆环形台阶(1‑4)内转动,U形键(2‑1)在U形凹槽(1‑1)内转动,限位柱(7)与腰形限位通孔(1‑2)一侧边缘时刻保持接触,腰形限位通孔(1‑2)的宽度大于限位柱(7),由于内顶板(2)和外底座(1)相对转动,腰形限位通孔(1‑2)驱动限位柱(7),从而使得连杆(5)可以绕着第二连杆螺孔(5‑2)转动,将三个竖杆(6)的光学元件的接触端(6‑2)分开,此时,所述光学元件的夹具和角度调整机构从关闭状态转为打开状态,可以放入光学元件;再松开定杆手触端(9‑2)和动杆手触端(10‑2),此时,由于位于第一磁铁槽(1‑6)和第二磁铁槽(2‑6)内的磁铁(8)的相互排斥,使得内顶板(2)和外底座(1)相对回转,通过腰形限位通孔(1‑2)驱动限位柱(7),从而使得连杆(5)可以绕着第二连杆螺孔(5‑2)反向转动,通过三个竖杆(6)的光学元件的接触端(6‑2)将光学元件夹紧;通过位于磁板(3)上的第四螺纹顶丝机构(3‑1)的调节,改变相互吸引的磁板(3)和磁块(4)的相对距离,通过连杆(5)的连接,由于腰形限位通孔(1‑2)的宽度大于限位柱(7),使得限位柱(7)在腰形限位通孔(1‑2)内滑动,从而改变外底座(1)和内顶板(2)的相对角度,进而改变了竖杆(6)所夹持的光学元件的角度。
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