[发明专利]一种5自由度激光准直微调装置及其调节方法

权利要求书

1.一种5自由度激光准直微调装置，其特征在于，包括单向初调机构、2自由度转动调节机构及2自由度轴向微调机构；所述单向初调机构中设x向移动微分头、移动平台及弹簧复位机构，移动平台能够在x向移动微分头的作用下沿x轴方向移动，并由弹簧复位机构复位；所述2自由度转动调节机构中设大动板、y轴旋转顶丝及z轴旋转顶丝，大动板通过支架设置在移动平台上，大动板通过弹簧支撑机构与支架弹性连接，在y轴旋转顶丝的作用下大动板能够绕y轴方向转动，在z轴旋转顶丝的作用下大动板能够绕z轴方向转动，弹簧支撑机构同时用于大动板复位；所述2自由度轴向微调机构中设小动板、y向移动微分头及z向移动微分头，小动板通过弹簧悬吊机构悬吊在大动板的中心孔内，在y向移动微分头的作用下小动板能够沿y轴方向移动，在z向移动微分头的作用下小动板能够沿z轴方向移动；弹簧悬吊机构同时用于小动板复位；小动板的中部设激光准直器安装孔；所述单向初调机构由底座、移动平台、x向移动微分头及弹簧复位机构组成，底座顶部设滑轨，底座一端与滑轨平行地设有x向移动微分头，移动平台底部设滑槽与滑轨配合滑动，在与x向移动微分头相对一端的底座与移动平台之间设弹簧复位机构，弹簧复位机构由1至多个复位弹簧组成；所述支架为L形支架，其底板与移动平台通过螺钉连接，立板垂直于x轴方向设置，立板中部对应激光准直器安装孔的位置设通孔。

2.根据权利要求1所述的一种5自由度激光准直微调装置，其特征在于，所述2自由度转动调节机构由大动板、y轴旋转顶丝、z轴旋转顶丝、支撑头及弹簧支撑机构组成；大动板是立面为正方形的板状体，与支架的立板平行设置；大动板中部在靠近支架一侧开设通孔，另一侧开设小动板安装孔；大动板的底部一端设支撑头，另一端设y轴旋转顶丝，支撑头上方的大动板顶部设z轴旋转顶丝，支撑头、z轴旋转顶丝、y轴旋转顶丝分别穿过大动板后垂直顶紧在支架立面上，且支撑头与z轴旋转顶丝轴线的连线平行于z轴方向，支撑头与y轴旋转顶丝轴线的连线平行于y轴方向；所述弹簧支撑机构由多个支撑弹簧及弹簧连杆组成，在支撑头与z轴旋转顶丝之间并且在两者轴线的连线上设有数个支撑弹簧，在支撑头与y轴旋转顶丝之间并且在两者轴线的连线上设有数个支撑弹簧，支撑弹簧的两端套在弹簧连杆上，弹簧连杆分别卡设在大动板或支架上开设的安装孔中。

3.根据权利要求2所述的一种5自由度激光准直微调装置，其特征在于，所述支撑头、z轴旋转顶丝、y轴旋转顶丝的头部端面为球面。

4.根据权利要求1所述的一种5自由度激光准直微调装置，其特征在于，所述2自由度轴向微调机构由小动板、y向移动微分头、z向移动微分头及弹簧悬吊机构组成；小动板置于大动板上的小动板安装孔中，大动板在对应小动板安装孔一侧的立面上开设弹簧安装槽，弹簧悬吊机构由至少3个悬吊弹簧组成，悬吊弹簧分别置于弹簧安装槽中，两端分别与大动板、小动板固定连接；沿小动板上激光准直器安装孔的竖直轴线方向，小动板的上方设y向移动微分头，y向移动微分头穿过大动板后垂直顶紧在小动板的水平平面上；沿小动板上激光准直器安装孔的水平轴线方向，小动板的一侧设z向移动微分头，z向移动微分头穿过大动板后垂直顶紧在小动板的竖直平面上。

5.根据权利要求1所述的一种5自由度激光准直微调装置，其特征在于，所述小动板的外侧还设有盖板，盖板与大动板固定连接并对小动板起封挡作用，盖板的中部设操作孔，操作孔的直径大于小动板上激光准直器安装孔的直径，在激光准直器安装孔与操作孔之间的小动板上设有多个调节螺钉孔，调节螺钉穿过小动板上的调节螺钉孔后顶紧在大动板的外立面上。

6.根据权利要求5所述的一种5自由度激光准直微调装置，其特征在于，所述调节螺钉的头部端面为球面。

7.如权利要求1所述的一种5自由度激光准直微调装置的调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）进行x向大位移平动调节；通过旋合固定在底座一端的x向移动微分头，推动移动平台沿底座上的滑轨移动，通过滑轨另一端设置的复位弹簧复位，实现对激光准直器沿x向大位移平动调节；

2）进行y轴、z轴方向的2自由度转动调节；大动板与支架活动连接，通过支撑弹簧的拉力，以及y轴旋转顶丝、z轴旋转顶丝及支撑头的推力作用，使大动板相对于支架保持初始的稳定状态；在支撑头和y轴旋转顶丝的定位作用下，旋合z轴旋转顶丝时将会带动大动板绕着y轴旋转顶丝与支撑头轴线连线方向转动，从而实现大动板绕z轴方向的转动调节；同理，旋合y轴旋转顶丝时将会带动大动板绕着z轴旋转顶丝与支撑头轴线连线方向转动，从而实现大动板绕y轴方向的转动；2自由度转动调节均通过支撑弹簧复位；

3）进行y轴、z轴方向的2自由度微量调节；小动板通过弹簧悬吊机构与大动板活动连接，进行步骤1）和步骤2）的调节时，小动板随之移动和转动；旋合大动板上的z向移动微分头和y向移动微分头，分别推动小动板沿着y轴方向和z轴方向小位移移动，实现对激光准直器位置的微调，并由悬吊弹簧实现复位；

4）由于大动板与支架之间、小动板与大动板之间均为活动连接，当激光准直器嵌入小动板上的激光准直器安装孔开始工作时，激光准直器的重力和布线操作对小动板的姿态形成扰动；激光准直器布线后，在不拆卸盖板的情况下，通过调节螺钉调节小动板与盖板的x向间隙，实现小动板活动灵敏度的调节，也可以锁死小动板。