專利名稱：精密寬范圍調(diào)焦裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種利用杠桿原理實(shí)現(xiàn)位移調(diào)節(jié)的裝置，可適用于精密儀器的位移調(diào)節(jié)之中。
在實(shí)際生活與工作中，許多場(chǎng)合都需要對(duì)某些儀器、設(shè)備的位置進(jìn)行精確度較高的調(diào)節(jié)。例如，在顯微鏡、放大機(jī)等等機(jī)件的使用中均需要精確調(diào)整焦距，以獲得最佳工作效果。仍以顯微鏡為例，如掃描聲學(xué)顯微鏡，光聲顯微鏡等為了檢測(cè)樣品表層狀態(tài)特征，需要能夠在較大范圍內(nèi)準(zhǔn)確地對(duì)顯微鏡的聚焦位置進(jìn)行定位調(diào)節(jié)，以便有效地控制及實(shí)現(xiàn)顯微鏡的層析掃描檢測(cè)功能。
現(xiàn)有技術(shù)中的調(diào)焦裝置主要有蝸輪、蝸桿傳動(dòng)，凸輪升程機(jī)構(gòu)，差分螺紋傳動(dòng)，控制微電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及壓電陶瓷直接驅(qū)動(dòng)等。在這些現(xiàn)有技術(shù)中，蝸輪蝸桿傳動(dòng)，凸輪升程機(jī)構(gòu)及差分螺紋傳動(dòng)等屬于機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)件，這些機(jī)構(gòu)盡管具有調(diào)節(jié)范圍大的優(yōu)點(diǎn)，但由于運(yùn)動(dòng)時(shí)存在機(jī)械摩擦和反向間隙，且慣量較大，需要手動(dòng)調(diào)節(jié)，因此存在較大的運(yùn)動(dòng)誤差，同時(shí)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制層析掃描檢測(cè)技術(shù)所必需的自動(dòng)調(diào)焦要求。用控制微電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，雖可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)焦功能，并具有調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，但由于其運(yùn)動(dòng)同樣是采用機(jī)械傳動(dòng)來(lái)完成的，故同樣存在運(yùn)動(dòng)誤差較大的缺點(diǎn)，并且電機(jī)運(yùn)行時(shí)還會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)振動(dòng)、發(fā)熱、噪聲等不利影響。采用壓電陶瓷直接驅(qū)動(dòng)調(diào)焦技術(shù)，可克服機(jī)械傳動(dòng)的不足，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)且精確的位置調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)范圍卻十分有限，不能滿足實(shí)際使用要求，此外，該方法還存在著工作電壓高，有電滯和老化現(xiàn)象等缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的在于提出一種能彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，并能在較寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)精密調(diào)節(jié)裝置。
本實(shí)用新型的構(gòu)成要點(diǎn)在于，在一塊經(jīng)過(guò)處理的彈性材料板材(1)上，加工出槽和縫，其槽和縫形成n級(jí)杠桿(n＝1.2.3.……)，每一個(gè)杠桿均有彈性支承點(diǎn)(b)，力作用點(diǎn)(a)和端點(diǎn)(c)，并且每一級(jí)杠桿的端點(diǎn)(c)均與下一級(jí)力作用點(diǎn)(a)相連，并為下一級(jí)杠桿提供作用力。在第一級(jí)杠桿的力作用點(diǎn)(a)上安置有一個(gè)作用力源(2)，第n級(jí)杠桿的端點(diǎn)處(3)與被調(diào)節(jié)器件相連接。
若需要放大的效果，在制造本實(shí)用新型所述的調(diào)焦裝置時(shí)，可使每一級(jí)杠桿的彈性支承點(diǎn)與力作用點(diǎn)之間的距離小于力作用點(diǎn)與端點(diǎn)之間的距離，從而構(gòu)成杠桿放大彈性支承驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。在第一級(jí)杠桿的力作用點(diǎn)(a)上可安置由計(jì)算機(jī)或其它控制操作裝置所控制的電致伸縮陶瓷微位移器，作為作用力源(2)，當(dāng)作用力源(2)對(duì)第一級(jí)杠桿(a)處施加一作用力后，由于支承點(diǎn)(b)的彈性變形，使第一級(jí)杠桿的端點(diǎn)(c)產(chǎn)生位移，同時(shí)又對(duì)第二級(jí)杠桿的力作用點(diǎn)(a)施加作用力……如此經(jīng)過(guò)n級(jí)杠桿放大作用，使初始作用在第一級(jí)杠桿(a)處的微位移在第n級(jí)杠桿的端點(diǎn)處(3)得到放大，使安裝在第n級(jí)杠桿端點(diǎn)處(3)的被調(diào)節(jié)器件可產(chǎn)生一較大的位移，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)摩擦、無(wú)間隙的精密寬范圍的位移調(diào)節(jié)功能。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)有，具有較大的調(diào)節(jié)范圍(可達(dá)數(shù)百微米)，無(wú)機(jī)械摩擦，無(wú)間隙，不需要潤(rùn)滑，不產(chǎn)生熱量、振動(dòng)、噪聲，并具有較高的定位精度。可利用微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)開環(huán)或閉環(huán)控制；可用于各種需要精確調(diào)節(jié)焦距的場(chǎng)合，特別適用于顯微鏡層析掃描檢測(cè)。
附


圖1n級(jí)(四級(jí))杠桿原理圖；附圖2支承點(diǎn)在端部的二級(jí)杠桿放大調(diào)節(jié)裝置示意圖；附圖3支承點(diǎn)在中部的二級(jí)杠桿放大調(diào)節(jié)裝置示意圖；附圖4本實(shí)用新型用于掃描聲學(xué)顯微鏡的調(diào)焦裝置示意圖。
附
圖1給出了本實(shí)用新型在板材上刻制出四級(jí)混合杠桿的工作原理圖。附圖2、3、4是本實(shí)用新型中的某具體實(shí)施例。在本實(shí)施例中采用了兩級(jí)杠桿放大彈性支承機(jī)構(gòu)，并在第二級(jí)杠桿中采用了兩根平行杠桿聯(lián)合組成一級(jí)杠桿。采用這種結(jié)構(gòu)的好處在于可提高被調(diào)節(jié)器件的穩(wěn)定性，使其能夠平行地上下移動(dòng)。附圖4中的(6)為聲學(xué)透鏡，通過(guò)連接架(5)和螺釘(4)安裝在二級(jí)杠桿放大支承機(jī)構(gòu)本體的第二級(jí)杠桿端點(diǎn)處(3)。
附圖2是一種彈性支承點(diǎn)(b)位于力作用點(diǎn)(a)外，與端點(diǎn)(c)相對(duì)的杠桿中一端的杠桿放大調(diào)節(jié)裝置；附圖3是一種彈性支承點(diǎn)(b)位于力作用點(diǎn)(a)與端點(diǎn)(c)之間的杠桿放大調(diào)節(jié)裝置。無(wú)論用哪種結(jié)構(gòu)形式，在其彈性支承點(diǎn)處最好被加工成圓弧切口形式。
權(quán)利要求1.一種寬范圍精密調(diào)焦裝置，其特征在于，在一塊板材上依照杠桿原理加工出槽和縫，其槽和縫形成n級(jí)杠桿(n=1.2.3.……)每一個(gè)杠桿均有彈性支承點(diǎn)，力作用點(diǎn)和端點(diǎn)，每一級(jí)杠桿的端點(diǎn)均與一下一級(jí)杠桿的力作用點(diǎn)相連；在第一級(jí)杠桿的力作用點(diǎn)的位置安置有一個(gè)作用力源，第n級(jí)杠桿(n=1.2.3.……)的端點(diǎn)處為與被調(diào)節(jié)器件相連接處。
2.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的調(diào)焦裝置，其特征在于，所說(shuō)的彈性支承點(diǎn)可位于力作用點(diǎn)外，與端點(diǎn)相對(duì)的杠桿另一端；也可位于力作用點(diǎn)與端點(diǎn)之間。
3.按照權(quán)利要求3所說(shuō)的調(diào)焦裝置，其特征在于，在所說(shuō)的彈性支承點(diǎn)處，可被加工成圓弧切口形式。
4.按照權(quán)利要求3所說(shuō)的調(diào)焦裝置，其特征在于，所說(shuō)的每一級(jí)杠桿均可由兩根或兩根以上的杠桿聯(lián)合組成同一級(jí)杠桿。
5.按照權(quán)利要求4所說(shuō)的調(diào)焦裝置，其特征在于，采用兩級(jí)杠桿。
6.按照權(quán)利要求5所說(shuō)的調(diào)焦裝置，其特征在于，所說(shuō)的作用力源可以是電致伸縮陶瓷微位移器。
專利摘要本實(shí)用新型為一種可用于調(diào)節(jié)顯微鏡類儀器位置的裝置。在一塊板材上依照杠桿原理加工出n級(jí)杠桿彈性支承機(jī)構(gòu)，利用安裝在第一級(jí)杠桿上的作用力源，逐級(jí)推動(dòng)杠桿位移，使之調(diào)節(jié)所需調(diào)節(jié)的儀器。本實(shí)用新型特別適用于對(duì)顯微鏡的聚焦檢測(cè)位置進(jìn)行自動(dòng)控制定位調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)顯微鏡的層析檢測(cè)功能。本實(shí)用新型具有無(wú)機(jī)械摩擦、無(wú)間隙、不需要潤(rùn)滑、不振動(dòng)、無(wú)噪聲、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B7/04GK2128745SQ9222703
公開日1993年3月24日 申請(qǐng)日期1992年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月26日
發(fā)明者師漢民, 張鴻海, 朱峰, 黃奇葵, 陳日曜, 江福祥 申請(qǐng)人:華中理工大學(xué)