[发明专利]一种用于激光追踪测量系统的标准球微调装置

权利要求书

1.一种用于激光追踪测量系统的标准球微调装置，其特征在于：该装置分为两个部分；第一部分，水平面二维移动部分由二维移动滑台(9)构成，通过旋转手轮实现标准球(1)在水平面上的二维微动；第二部分，垂直移动部分由阶梯轴(2)、微调螺母(3)、普通直线轴承(4)、压弹簧(5)、垫片(6)、法兰直线轴承(7)、连接板(8)、销钉(10)和拉弹簧(11)构成；通过旋紧或旋松微调螺母(3)，实现标准球(1)在垂直方向上的微动；

微调螺母(3)的微调螺母细牙螺纹(12)与阶梯轴(2)的阶梯轴细牙螺纹(13)固定连接，标准球(1)通过螺纹连接的方式与阶梯轴(2)固定连接；将阶梯轴(2)插入装有垫片(6)的普通直线轴承(4)，伸出部分插入装有垫片(6)的压弹簧(5)；再将伸出部分插入装有垫片(6)的法兰直线轴承(7)；将拉弹簧(11)的一端插入阶梯轴(2)的阶梯轴端面孔(14)，并将销钉(10)插入销钉孔(15)中；将拉弹簧(11)的另一端插入连接板(8)的矩形通孔(20)中，同时将销钉(10)插入连接板(8)的U型孔(19)中；至此，拉弹簧(11)将阶梯轴(2)和连接板(8)弹性连接在一起；最后通过螺纹连接的方式将法兰直线轴承(7)与连接板(8)固定连接，将连接板(8)与二维移动滑台(9)固定连接；

通过法兰直线轴承(7)的法兰端将标准球(1)、阶梯轴(2)、微调螺母(3)、普通直线轴承(4)、压弹簧(5)、垫片(6)、法兰直线轴承(7)、连接板(8)、销钉(10)和拉弹簧(11)整体与二维移动滑台(9)固定连接在一起，因此通过旋转二维移动滑台(9)的两个手轮实现标准球(1)在水平面上的微动。

2.根据权利要求1所述的一种用于激光追踪测量系统的标准球微调装置，其特征在于：压弹簧(5)和拉弹簧(11)的弹力平衡，保持标准球(1)在垂直方向上的稳定；当顺时针旋转微调螺母(3)时，阶梯轴(2)相对于微调螺母(3)向上移动；阶梯轴(2)上的销钉(10)拉紧拉弹簧(11)，使拉弹簧(11)伸长；微调螺母(3)的下端面将运动传递到垫片(6)上，垫片(6)又将运动通过普通直线轴承(4)传递到压弹簧(5)上，压紧压弹簧(5)，使压弹簧(5)缩短；伸长的拉弹簧(11)和缩短的压弹簧(5)增加的弹力相同，在实现标准球(1)向上运动的过程中，重新保持了标准球(1)在垂直方向上的稳定；当逆时针旋转微调螺母(3)时，阶梯轴(2)相对于微调螺母(3)向下移动；阶梯轴(2)上的销钉(10)放松拉弹簧(11)，使拉弹簧(11)缩短；由于受到来自普通直线轴承(4)的压力变小，使压弹簧(5)伸长；压弹簧(5)伸长时将运动传递到普通直线轴承(4)，普通直线轴承(4)又将运动传递到微调螺母(3)下方的垫片(6)；缩短的拉弹簧(11)和伸长的压弹簧(5)减小的弹力相同，在实现标准球(1)向下运动的过程中，重新保持了标准球(1)在垂直方向上的稳定。

3.根据权利要求1所述的一种用于激光追踪测量系统的标准球微调装置，其特征在于：在旋紧和旋松微调螺母(3)的过程中，阶梯轴(2)始终保持压弹簧压力(21)、拉弹簧拉力(22)和阶梯轴重力(23)的力学平衡，如公式(1)；

F1＝F2+G (1)

F1表示压弹簧压力(21)，F2表示拉弹簧拉力(22)，G表示阶梯轴重力(23)；

由胡克定律(2)可知，弹簧在发生弹性形变时，弹簧的弹力F和弹簧的伸长量或压缩量成正比；其中，F表示弹簧弹力，k表示弹性系数，Δx表示弹性变形量；

F＝k·Δx (2)

因此，压弹簧(5)和拉弹簧(11)的弹力变化与弹性变形量之间的关系如公式(3)；其中，ΔF₁表示压弹簧(5)的弹力变化，ΔF₂表示拉弹簧(11)的弹力变化；

F1+ΔF₁＝F₂+ΔF₂+G (3)

根据公式(1)和公式(3)可知，压弹簧(5)和拉弹簧(11)的弹力变化相等，压弹簧(5)和拉弹簧(11)的弹性变形量的变化也相等，如公式(4)和公式(5)；其中，k₁表示压弹簧(5)的弹性系数，k₂表示拉弹簧(11)的弹性系数，Δx₁表示压弹簧(5)的弹力变化过程中对应的弹性变形量的变化，Δx₂表示拉弹簧(11)的弹力变化过程中对应的弹性变形量的变化；

ΔF₁＝ΔF₂ (4)

k₁·Δx₁＝k₂·Δx₂ (5)

在垂直方向上微调标准球(1)时，为了使标准球(1)能够精确且稳定地线性移动，压弹簧(5)和拉弹簧(11)的变形量要保持一致，因此压弹簧(5)和拉弹簧(11)的弹性系数必须相同。