[发明专利]机械修整装置及修整方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在公差临界设计中利用修整以补偿机械公差的装置。

背景技术

设计机械系统时，其构造通常使用不同材料的组件。原因可能是所用零部件的特殊要求，如硬度、损耗性、耐腐蚀性、表面粗糙度、透明度、颜色、电特性、熔点、成本等。

在组合不同材料时，所用零部件通常具有不同的机械公差。这些公差包括尺寸公差或所用零部件的刚度公差。

弹簧的刚度公差通常相当大，这也是导致机械系统中使用的弹簧需要针对特殊力的机械尺寸公差。

在许多情况下，公差通过机械调整来改进。然而，如果所用零部件因调整而毁坏或是调整过程太昂贵，这并非总是可行的。

一种更好的选择是不改变所用零部件的公差，并增加机械修整装置。

公差临界结构的实例包括微定位设备、激光光束控制、显微镜聚焦(包括原子、光学和超声波)、半导体制造、微定位传感器、光谱学以及光具座。

在微定位中，通常由以压电晶体堆形式存在的致动器来控制定位。压电晶体堆具有大约堆长度的0.1％的驱动范围。同时，堆还具有0.5％的长度公差。这导致了需要进行机械修整。

一种简单的机械修整方法是采用普通的螺丝钉通过机械锚定穿过螺纹孔。标准的螺纹导程，甚至M2螺纹，可高达400μm/转。几乎不可能对这种螺丝钉进行几微米的修整。一种对螺丝钉进行修整的改进方法是提供两种相反的螺纹，二者在斜度上有较小的不同。美国专利1,532,702描述了这种方法；然而，这种方法的缺点在于其相对昂贵，要求螺纹表面粗糙度低，且需要空间。

发明内容

本发明的目的在于，提供设计简单、制造成本低且小尺寸的机械修整装置和方法。

上述目的依照各独立权利要求提供的装置及方法来实现，而具体实施方式体现在从属权利要求中。

因此，本发明首先致力于减缓或者消除一个或多个上述现有技术中的单独的或结合的问题或者不足，并且提供如权利要求所述的装置和/或方法解决至少部分上述问题。

本发明涉及一种用于修整机械体的厚度的装置和方法。通过这样的方式实现修整：将螺钉旋过螺纹孔，该螺钉的一端挤压盘状部件或垫片的中心，该盘状部件或垫片变形为杠杆作用于相邻体。这将减小螺钉导程对由该杠杆支配的传输的影响，且相邻体的移动距离远短于螺钉的运动的距离。

本发明实施方式提供一种机械修整装置，包括：可调螺钉和具有至少一个螺纹穿孔的第一本体，所述螺纹穿孔围住所述可调螺钉；可移动的第二本体，可相对于所述第一本体移动，所述第二本体内具有空腔，其中，当所述第二本体靠在所述第一本体时，所述空腔容纳所述可调螺钉的近端；至少一个具有中心和外沿的盘状部件，置于所述第一本体和所述第二本体之间，其中所述空腔朝向所述盘状部件，空腔的边缘位于所述盘状部件的外沿内，以使所述盘状部件的外沿位于所述第一本体和第二本体之间；调整后，所述可调螺钉提升所述盘状部件的中心，在所述盘状部件作为杠杆运行期间，所述杠杆包括第一分布接触点和第二分布接触点，所述第一分布接触点与所述第二本体的所述空腔的边缘接触，所述第二分布接触点在所述盘状部件的外缘上并与所述第一本体的表面接触，其中，所述第一本体沿所述可调螺钉的轴向方向移动，该移动小于所述可调螺钉的运动。

一些实施方式中，机械调整装置的盘状部件包括朝所述中心移动的狭缝。

又一些实施方式中，盘状部件还可包括朝向所述中心的切片元件。所述盘状部件不仅可以为圆形，还可以是多边形。

一些实施方式中，机械修整装置与机械温度补偿元件串联连接。

另一些实施方式中，机械修整装置与致动器单元及机械温度补偿元件串联连接。

另一方面，本发明还提供一种用于在与机械修整装置的表面相正交方向上进行修整的方法，该方法包括调整螺钉以提升盘状部件的中心，以使盘状部件作为杠杆运行，所述杠杆包括第一分布接触点和第二分布接触点，所述第一分布接触点与第二本体的空腔的边缘接触，所述第二分布接触点在所述盘状部件的空腔的外缘并与第一本体的表面接触，所述第一本体为可移动体，所述第二本体相对于所述第一本体移动。

进一步地，该方法使用上述的机械修整装置，用于对压电晶体堆的冲程进行机械修整。

优选地，该方法中，所述杠杆沿所述螺钉的轴向方向移动，该移动小于所述螺钉的运动。

本发明的有益效果在于，通过将螺钉旋过螺纹孔，该螺钉的一端压挤盘状部件的中心，该盘状部件变形为杠杆作用于相邻体。这将减小螺钉导程对由该杠杆决定的传输的影响，为位置的修整提供了简便且经济的方式。