專利名稱：二維轉動微調調整架的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種二維轉動微調調整架。主要應用于精密光學和精密機械的調整機構中。如激光器的諧振腔架或者光纖光學的調整架。
已有技術在二維轉動調整架中，調節部分和固定部分是兩個分立的部件，它們通過三個高副支承點進行聯結，這三個點中一個為調節支點，另外兩個為調節點，依靠這二個調節點的調節和一個調節支點來實現二維調整。這類調整架已廣泛應用于各類精密光學和精密機械的調整結構中，并已有系列化產品(參見文獻1.Newport Catalog，1992，P.D1-E16.2.Micro Control Catalog，1992，P.7.90-7.140.3.精密儀器結構設計手冊，機械工業出版社，1987，P.945)。上述調整架的元件較多，制造精度要求高，裝配復雜，生產效率低；同時很難控制調整架的尺寸，不適用于那些要求體積小，調節空間小的場合；并且由于調整部件和調整支座之間靠高副連接，靜態漂移較大，在實際使用中常常會導致穩定性的下降。
本實用新型的目的是為了克服上述已有技術的不足，提供一種結構簡單、加工裝配方便，體積小，穩定性好，造價低廉的二維轉動微調調整架。
本實用新型調整架的結構如圖1、圖2、圖3所示，它主要包括兩種元件，調整架主體1和調整螺釘2、3、4、5。調整架主體1是由同一種材料構成的一體化結構，它含有兩個細頸部102和104，兩彈性層101和103以及基座105。
調整架主體1的具體結構是調整架主體1含有基座105，基座105的上面有細頸部104，細頸部104的上面有彈性層103，彈性層103的上面有細頸部102，細頸部102的上面有彈性層101。
兩細頸部102和104結構形狀相同，它們相互垂直置放且兩者之間隔有彈性層103。四只調整螺釘2、3、4和5均勻分布在基座105上，也就是說，兩對螺釘2、4和3、5的連線是相互垂直的。其中兩調整螺釘2和4頂在彈性層101上，如圖1所示。兩調整螺釘3和5頂于彈性層103上，如圖2所示。沿調整架的主體1中心軸線上有中心通孔106。當本實用新型的調整架用在激光諧振腔調節時光束可通過中心通孔106不會受到遮攔。
所說的細頸部102和104的最細部分的寬度t＜2mm，通常取t＝0.3～1.5mm。細頸部102的兩端分別與彈性層101和103連接的部位以及細頸部104的兩端分別與彈性層103和基座105連接的部位有半徑為R的圓弧，如圖4、圖5所示。
所說的彈性層103的寬度w小于兩調整螺釘2與4之間的距離D，如圖3所示。
利用細頸部102，通過調節調整螺釘2和4，可以使彈性層101繞細頸部102相對于彈性層103作一維(左右或上下)的轉動。通過調節調整螺釘3和5，可以使彈性層103繞細頸部104相對于基座105作另一維(上下或左右)的轉動。因為細頸部102、104和彈性層101、103以及基座105是一體的，這樣就可實現彈性層101相對于基座105的兩維轉動調節。調整架主體1可采用有良好彈性的耐磨材料如QSn4-3。調整螺釘采用50號鋼或GCr15或T10等材料制造，淬火后磨削。根據調節所需的分辨率確定調整螺釘的螺距。在設計過程中，上述調整架主體1的各個部分可根據使用要求設計關鍵尺寸，一般選取t＝0.3～1.5mm，R＝1～3mm，若調整架主體1的外徑為d1，也就是說基座105、彈性層101以及彈性層103長度方向上外弧的直徑為d1，如圖3所示。通常取d1＝10t～20t，彈性層103的寬度w＝1/3d1～2/3d1，中心通孔106的直徑d2＝1/3w～2/3w，基座105的厚度h0＝5～20t，彈性層103的厚度h1＝5～15t，彈性層101的厚度h2＝5～20t，調整螺釘2和4之間的距離D＞2/3d1。
本實用新型的優點本二維轉動微調調整架的結構簡單，元件少，對制造和裝配的要求較低，對調整架的主體1可實現數控加工，一次性加工即成，而且裝配方便，便于批量生產。因此能大大提高生產效率和降低調整架造價。同時可通過適當地設計調整架的關鍵尺寸來滿足不同場合下的使用要求，特別是那些要求體積小，調節空間小的場合。另外由于基座105與調節部分的彈性層101和103為一體化結構，大大減小了靜態漂移，增加了調整架的穩定性。因此在諸如光纖光學以及各種小型激光器的諧振腔的腔鏡的調節器件中，具有極大的優越性和推廣價值。
圖1為本實用新型二維轉動微調調整架的半剖正視簡圖圖2為本實用新型二維轉動微調調整架的半剖左視簡圖圖3為本實用新型二維轉動微調調整架的A-A剖視簡圖圖4為圖1圓圈O1內細頸部102的部分剖視示意圖圖5為圖2圓圈O2內細頸部104的部分剖視示意圖實施例將上述圖1、圖2所示的結構投入實際使用中，應用于半導體激光器的諧振腔反射鏡的調整機構上。該調整架中的結構特征尺寸為t＝0.4mm，R＝1mm，d1＝20mm，w＝10mm，d2＝5mm，h0＝8mm，h1＝2mm，h2＝4mm，D＝14mm二維轉動的調整范圍±5°。該調整架穩定性好，實際使用中穩定時間大于24小時，是已有技術穩定時間的5～10倍，并且該調整架的造價僅有已有技術中常規二維轉動調整架的1/10，因此本新型具有很高的推廣價值和使用價值。
權利要求1.一種二維轉動微調調整架，包括調整架的主體(1)和調整螺釘(2)、(3)、(4)和(5)，其特征在于具體結構是<1>調整架的主體(1)含有基座(105)，基座(105)的上面有細頸部(104)，細頸部(104)的上面有彈性層(103)，彈性層(103)的上面有細頸部(102)，細頸部(102)的上面有彈性層(101)；<2>上述調整架主體(1)的基座(105)，兩細頸部(102)和(104)以及兩彈性層(101)和(103)均是同一種材料構成的一體化結構；<3>兩細頸部(102)和(104)的結構形狀相同，相互垂直置放且兩者之間隔有彈性層(103)；<4>四只調整螺釘(2)、(3)、(4)和(5)均勻分布在基座(105)上，其中兩調整螺釘(3)和(5)頂在彈性層(103)上，兩調整螺釘(2)和(4)頂在彈性層(101)上；<5>沿調整架的主體(1)中心軸線上有中心通孔(106)。
2.根據權利要求1的二維轉動微調調整架，其特征在于細頸部(102)或細頸部(104)的最細部分的寬度t＜2mm。
3.根據權利要求1的二維轉動微調調整架，其特征在于細頸部(102)的兩端分別與彈性層(101)和(103)連接的部位以及細頸部(104)的兩端分別與彈性層(103)和基座(105)連接的部位有半徑為R的圓弧。
4.根據權利要求1的二維轉動微調調整架，其特征在于彈性層(103)的寬度w小于兩調整螺釘(2)與(4)之間的距離D。
專利摘要一種二維轉動微調調整架,它包括調整架主體和四只調整螺釘。調整架的主體是由同一種材料構成的一體化結構,它含有基座,兩層彈性層和兩細頸部。兩細頸部結構形狀相同,它們相互垂直置放且兩者之間隔有一層彈性層。細頸部與基座和彈性層連接的部位有半徑為R的圓弧。均勻分布在基座上的四只調整螺釘,兩兩相對地分別頂在兩層彈性層上。本實用新型具有結構簡單、元件少、靜態漂移小,穩定性好的特點。
文檔編號F16M11/22GK2359554SQ9922568
公開日2000年1月19日 申請日期1999年2月8日 優先權日1999年2月8日
發明者張全慧, 周根發, 謝虎, 朱健強 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所