三自由度中心擺動平臺的制作方法
【專利摘要】本發明適用于電子器件裝配領域，提供了一種三自由度中心擺動平臺，包括：具有定位中心的夾具，用于驅動夾具以定位中心為原點、并繞Y軸轉動的Y軸旋轉定位機構，用于驅動夾具以定位中心為原點、并繞Z軸轉動的Z軸旋轉定位機構，以及用于驅動夾具以定位中心為原點、并繞X軸轉動的X軸旋轉定位機構。通過使用具有定位中心的夾具，以便在夾持光電子器件時，使其處于夾具的定位中心，方便對光電子器件進行定位；設置Y軸旋轉定位機構、X軸旋轉定位機構和Z軸旋轉定位機構，帶動夾具以其定位中心為原點，繞三維空間上相互垂直的XYZ三個軸轉動，以對光電子器件進行精確的空間調節，實現對光電子器件的精確對準，解放人力，提高效率。
【專利說明】
三自由度中心擺動平臺
技術領域
[0001]本發明屬于電子器件裝配領域，尤其涉及一種三自由度中心擺動平臺。
【背景技術】
[0002]在電子裝配技術中，特別是將兩具光學電子元器件組合安裝時，需要將一個光電子器件與另一個光電子器件進行組裝時，需要進行精確的對準。在將第一個光電子器件固定，將第二個光電子器件與第一個光電子器件對準，當將第二個光電子器件靠近對準第一個光電子器件時，為了精確對準，需要保證第二個光電子器件中心不移動的情況下，對該第二個光電子器件在空間上進行轉動微調。這就需要使用三自由度精確對準機構。當前三自由度平臺多是在大型部件上安裝多個弧形導軌，使工具沿弧形導軌移動，而對大型部件進行定位加工，這種三自由度平臺體積大、精度低，無法應用于光電子器件的精確對準。因而當前對光電子器件的精確對準一般是人工佩帶高倍放大鏡，進行手工對準，效率低，且人員易容疲勞后出現對準誤差，使得光電子器件不能夠達到最佳對準位置和方向。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種三自由度中心擺動平臺，旨在解決現有人工對光電子器件進行精確對準的工具精度低操作繁瑣，效率低，人員易疲勞的問題。
[0004]本發明是這樣實現的，一種三自由度中心擺動平臺，該三自由度中心擺動平臺包括:具有定位中心并用于將光電子器件夾持于該定位中心的夾具，用于驅動所述夾具以所述定位中心為原點、并繞Y軸轉動的Y軸旋轉定位機構，用于驅動所述Y軸旋轉定位機構與所述夾具以所述定位中心為原點、并繞Z軸轉動的Z軸旋轉定位機構，以及用于驅動所述Z軸旋轉定位機構、所述Y軸旋轉定位機構及所述夾具、以所述定位中心為原點、并繞X軸轉動的X軸旋轉定位機構;所述夾具與所述Y軸旋轉定位機構相連，所述Y軸旋轉定位機構與所述Z軸旋轉定位機構相連，所述Z軸旋轉定位機構與所述X軸旋轉定位機構相連。
[0005]進一步地，所述X軸旋轉定位機構包括支撐盤、安裝于所述支撐盤上的轉盤和驅動所述轉盤轉動的X軸驅動機構，所述Z軸旋轉定位機構與所述轉盤相連。
[0006]進一步地，所述X軸驅動機構包括一端與所述轉盤相連的擺動桿、推動所述擺動桿另一端擺動以帶動所述轉盤轉動的推動塊和驅動所述推動塊直線移動的直線驅動組件。
[0007]進一步地，所述推動塊上安裝有推動所述擺動桿的軸承。
[0008]進一步地，所述直線驅動組件包括驅動所述推動塊移動的絲桿、用于引導所述推動塊滑動的導軌、支撐所述絲桿的固定座和驅動所述絲桿轉動的X軸驅動電機，所述導軌平行于所述絲桿，所述推動塊滑動安裝于所述導軌上。
[0009]進一步地，所述直線驅動組件還包括套于所述絲桿上的軸套，所述軸套的一端設有連接座，所述連接座與所述推動塊固定相連。
[0010]進一步地，所述直線驅動組件還包括連接所述絲桿與所述X軸驅動電機的傳動結構。
[0011]進一步地，所述Z軸旋轉定位機構包括第一偏心擺動臺和驅動所述第一偏心擺動臺移動的Z軸驅動電機，所述第一偏心擺動臺與所述X軸旋轉定位機構相連。
[0012]進一步地，所述Y軸旋轉定位機構包括第二偏心擺動臺和驅動所述第二偏心擺動臺移動的Y軸驅動電機，所述第二偏心擺動臺與所述Z軸旋轉定位機構相連。
[0013]進一步地，還包括支撐座，所述X軸旋轉定位機構安裝于所述支撐座上。
[0014]本發明通過使用具有定位中心的夾具，以便在夾持光電子器件時，使其處于夾具的定位中心，方便對光電子器件進行定位;設置Y軸旋轉定位機構、X軸旋轉定位機構和Z軸旋轉定位機構，帶動夾具以其定位中心為原點，繞三維空間上相互垂直的XYZ三個軸轉動，以對光電子器件進行精確的空間調節，實現對光電子器件的精確對準，解放人力，提高效率。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明實施例提供的一種三自由度中心擺動平臺的立體結構示意圖；
[0016]圖2是圖1的三自由度中心擺動平臺的另一角度的立體結構示意圖；
[0017]圖3是圖1的三自由度中心擺動平臺的分解結構示意圖；
[0018]圖4是圖1的三自由度中心擺動平臺的另一角度的分解結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0020]為了方便描述，定義空間上相互垂直的三個坐標軸分別為X軸、Y軸和Z軸，其中X軸與Y軸為同一水平面相互垂直的兩個坐標軸，Z軸為豎直方向的坐標軸;X軸、Y軸和Z軸位于空間相互垂直有三個平面分別為XY面、YZ面和XZ面，其中，XY面為水平面，XZ面和YZ面均為豎直面，且XZ面與YZ面垂直。
[0021]請參閱圖1-圖4，本發明實施例提供的一種三自由度中心擺動平臺100。為了方便描述，在圖1的三自由度中心擺動平臺100的立體結構示意圖中還示出XYZ軸。
[0022]該三自由度中心擺動平臺100包括夾具10、Y軸旋轉定位機構20、Z軸旋轉定位機構30和X軸旋轉定位機構40;夾具10與Y軸旋轉定位機構20相連，Y軸旋轉定位機構20與Z軸旋轉定位機構30相連，Z軸旋轉定位機構30與X軸旋轉定位機構40相連。夾具1具有定位中心O，當夾具10夾持光電子器件90時，要以將光電子器件90夾持在夾具10的定位中心O，以方便對光電子器件90進行定位，方便確定其位置。Y軸旋轉定位機構20用于驅動夾具10以定位中心O為原點、并繞Y軸轉動，則夾具10上夾持光電子器件90時，Y軸旋轉定位機構20在驅動夾具10轉動時，不會改變其定位中心O的位置，也不會改變光電子器件90的中心位置，僅繞Y軸轉動。Z軸旋轉定位機構30用于驅動Y軸旋轉定位機構20與夾具10以定位中心O為原點、并繞Z軸轉動。Y軸旋轉定位機構20與Z軸旋轉定位機構30相連，Z軸旋轉定位機構30驅動Y軸旋轉定位機構20擺動，進而帶動夾具10擺動，而擺動的軸線為以定位中心O為原點的Z軸，則夾具10上夾持光電子器件90時，Z軸旋轉定位機構30在驅動Y軸旋轉定位機構20與夾具10轉動時，不會改變上述定位中心O的位置，也不會改變光電子器件90的中心位置，僅繞Z軸轉動。X軸旋轉定位機構40用于驅動Z軸旋轉定位機構30、Y軸旋轉定位機構20及夾具10、以定位中心O為原點、并繞X軸轉動。由于Z軸旋轉定位機構30與X軸旋轉定位機構40相連，X軸旋轉定位機構40驅動Z軸旋轉定位機構30擺動，則可以同時帶動Y軸旋轉定位機構20與夾具10擺動，而擺動的軸線為以定位中心O為原點的X軸，則夾具1上夾持光電子器件90時，X軸旋轉定位機構40在驅動Z軸旋轉定位機構30、Υ軸旋轉定位機構20與夾具10轉動時，不會改變上述定位中心O的位置，也不會改變光電子器件90的中心位置，僅繞X軸轉動。從而通過Y軸旋轉定位機構20、Ζ軸旋轉定位機構30和X軸旋轉定位機構40可以在不改變光電子器件90中心位置的情況下，對光電子器件90在空間上進行轉動調節，以便對光電子器件90進行精確對準。
[0023]通過使用具有定位中心O的夾具10，以便在夾持光電子器件90時，使其處于夾具10的定位中心O，方便對光電子器件90進行定位;設置Y軸旋轉定位機構20、Χ軸旋轉定位機構40和Z軸旋轉定位機構30，帶動夾具10以其定位中心O為原點，繞三維空間上相互垂直的XYZ三個軸轉動，以對光電子器件90進行精確的空間調節，實現對光電子器件90的精確對準，解放人力，提尚效率。
[0024]進一步地，夾具10可以為氣動夾爪，以實現自動夾持光電子器件90，方便控制夾持力度，保護光電子器件90，保證夾持穩定。另外，使用氣動夾爪，可以使其在夾持時，保證其定位中心O位置不變。
[0025]進一步地，X軸旋轉定位機構40包括支撐盤41、轉盤42和X軸驅動機構50，轉盤42安裝在支撐盤41上，可以在支撐盤41上轉動，X軸驅動機構50驅動轉盤42轉動，Z軸旋轉定位機構30與轉盤42相連。X軸驅動機構50驅動轉盤42轉動，進而帶動Y軸旋轉定位機構20、Ζ軸旋轉定位機構30與夾具10以夾具10的定位中心O為原點，繞X軸轉動。使用轉盤42，可以更穩定的支撐Z軸旋轉定位機構30，并且也可以保證轉動時更為平穩。設置支撐盤41，以方便安裝固定。
[0026]進一步地，轉盤42呈環狀，以方便定位和安裝，同時減輕重量。進一步地，支撐盤41也呈環狀，以方便定位與安裝轉盤42。
[0027]進一步地，X軸驅動機構50包括擺動桿51、推動塊52和直線驅動組件60，擺動桿51的一端與轉盤42相連，而直線驅動組件60驅動推動塊52直線移動，使推動塊52推動擺動桿51另一端擺動，進而帶動轉盤42轉動。使用直線驅動組件60，可以方便控制推動位置，而使用擺動桿51，擺動桿51的另一端移動較大的位置，也可以僅帶動轉盤42轉動較小的角度，以便提高調節的精度。在另一些實施例中，也可以使用電機等直接驅動轉盤42轉動。
[0028]進一步地，推動塊52上安裝有推動擺動桿51的軸承53。使用軸承53推動擺動桿51，可以減少對擺動桿51的摩擦，減小振動，以提高調節的精度，以時也方便控制，提高靈活度。
[0029]進一步地，軸承53可以為精密軸承，以進一步減少振動，提高推動擺動桿51擺動的精度。精密軸承按照130的分級標準分為:？0，？6少5，？4，？2.等級依次增高，其中PO為普通精度，其他等級都是精密級別。
[0030]更進一步地，軸承53設置在擺動桿51的一側，以方便安裝。X軸驅動機構50還包括連接擺動桿51與軸承53內環相連的彈簧(圖中未示出)，通過彈簧拉動擺動桿51與軸承53，使擺動桿51的側面與軸承53的外環相貼。
[0031 ] 進一步地，直線驅動組件60包括絲桿61、導軌63、固定座62和X軸驅動電機64，導軌63平行于絲桿61，推動塊52滑動安裝于導軌63上，絲桿61安裝在固定座62上，通過固定座62來支撐住絲桿61，導軌63用于引導推動塊52滑動，X軸驅動電機64驅動絲桿61轉動，驅動推動塊52沿導軌63移動，以實現直接移動。使用絲桿61轉動，可以精確控制推動塊52的移動位置，提高調節精度。使用導軌63可以更好的引導推動塊52直線移動，減少振動，也可以更穩定的支撐推動塊52，提高調節精度。進一步地，X軸驅動電機64可以為步進電機或伺服電機，以更好的控制絲桿61轉動，提高調節精度。在其它實施例中，也可以使用齒輪齒條直線移動機構，也可以直接使用氣缸等直線移動機構。
[0032]進一步地，絲桿61可以為精密絲桿，以提高定位精度。精密絲桿要求尺寸精度中軸頸的直徑達IT5 ；位置精度為0.001?0.005mm;表面粗糙度Ra0.16?0.63um。
[0033]進一步地，直線驅動組件60還包括軸套65，軸套65的一端設有連接座66，連接座66與推動塊52固定相連，軸套65套于絲桿61上。設置軸套65，可以起到保護絲桿61的作用，而軸套65與推動塊52通過連接座66固定相連，絲桿61轉動時，可以更穩定的推動塊52移動。設置連接座66，以便更穩定、方便的與推動塊52固定相連。
[0034]進一步地，直線驅動組件60還包括連接絲桿61與X軸驅動電機64的傳動結構70。設置傳動結構70，以方便布局X軸驅動電機64的位置。本實施例中，傳動結構70為皮帶傳動，傳動結構70包括與X軸驅動電機64相連的主動輪71、與絲桿61相連的從動輪72和連接主動輪71與從動輪72的皮帶73。在其它實施例中，也可以使用齒輪轉動結構。
[0035]進一步地，該三自由度中心擺動平臺100還包括支撐座80，X軸旋轉定位機構40安裝于支撐座80上。設置支撐座80，以方便安裝和固定X軸旋轉定位機構40，以方便將該三自由度中心擺動平臺100固定在其它介質上。具體地，本實施例中，支撐盤41安裝在支撐座80上，固定座62、X軸驅動電機64和導軌63固定在支撐座80上。
[0036]進一步地，Z軸旋轉定位機構30包括第一偏心擺動臺31和Z軸驅動電機32，Z軸驅動電機32用于驅動第一偏心擺動臺31移動，第一偏心擺動臺31與X軸旋轉定位機構40相連。設置第一偏心擺動臺31，當Z軸驅動電機32轉動時，可以使第一偏心擺動臺31以夾具10的定位中心O為原點的Z軸為軸線擺動，實現對夾具10上夾持的光電子器件90的精確調節。進一步地，Z軸驅動電機32可以為步進電機或伺服電機，以更好的控制絲桿61轉動，提高調節精度。具體地，第一偏心擺動臺31與X軸旋轉定位機構40的轉盤42相連。
[0037]同理，Y軸旋轉定位機構20包括第二偏心擺動臺21和Y軸驅動電機22，Y軸驅動電機22用于驅動第二偏心擺動臺21移動，第二偏心擺動臺21與Z軸旋轉定位機構30相連。設置第二偏心擺動臺21，當Y軸驅動電機22轉動時，可以使第二偏心擺動臺21以夾具10的定位中心O為原點的Y軸為軸線擺動，實現對夾具10上夾持的光電子器件90的精確調節。進一步地，Y軸驅動電機22可以為步進電機或伺服電機，以更好的控制絲桿61轉動，提高調節精度。具體地，第二偏心擺動臺21與Z軸旋轉定位機構30的第一偏心擺動臺31相連。
[0038]更進一步地，該三自由度中心擺動平臺100還包括連接板11，夾具10安裝在連接板11上，連接板11固定在Y軸旋轉定位機構20。設置連接板11，以方便將夾具10安裝與固定在Y軸旋轉定位機構20上。
[0039]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種三自由度中心擺動平臺，其特征在于，該三自由度中心擺動平臺包括:具有定位中心并用于將光電子器件夾持于該定位中心的夾具，用于驅動所述夾具以所述定位中心為原點、并繞Y軸轉動的Y軸旋轉定位機構，用于驅動所述Y軸旋轉定位機構與所述夾具以所述定位中心為原點、并繞Z軸轉動的Z軸旋轉定位機構，以及用于驅動所述Z軸旋轉定位機構、所述Y軸旋轉定位機構及所述夾具、以所述定位中心為原點、并繞X軸轉動的X軸旋轉定位機構;所述夾具與所述Y軸旋轉定位機構相連，所述Y軸旋轉定位機構與所述Z軸旋轉定位機構相連，所述Z軸旋轉定位機構與所述X軸旋轉定位機構相連。2.如權利要求1所述的三自由度中心擺動平臺，其特征在于，所述X軸旋轉定位機構包括支撐盤、安裝于所述支撐盤上的轉盤和驅動所述轉盤轉動的X軸驅動機構，所述Z軸旋轉定位機構與所述轉盤相連。3.如權利要求2所述的三自由度中心擺動平臺，其特征在于，所述X軸驅動機構包括一端與所述轉盤相連的擺動桿、推動所述擺動桿另一端擺動以帶動所述轉盤轉動的推動塊和驅動所述推動塊直線移動的直線驅動組件。4.如權利要求3所述的三自由度中心擺動平臺，其特征在于，所述推動塊上安裝有推動所述擺動桿的軸承。5.如權利要求3所述的三自由度中心擺動平臺，其特征在于，所述直線驅動組件包括驅動所述推動塊移動的絲桿、用于引導所述推動塊滑動的導軌、支撐所述絲桿的固定座和驅動所述絲桿轉動的X軸驅動電機，所述導軌平行于所述絲桿，所述推動塊滑動安裝于所述導軌上。6.如權利要求5所述的三自由度中心擺動平臺，其特征在于，所述直線驅動組件還包括套于所述絲桿上的軸套，所述軸套的一端設有連接座，所述連接座與所述推動塊固定相連。7.如權利要求5所述的三自由度中心擺動平臺，其特征在于，所述直線驅動組件還包括連接所述絲桿與所述X軸驅動電機的傳動結構。8.如權利要求1-7任一項所述的三自由度中心擺動平臺，其特征在于，所述Z軸旋轉定位機構包括第一偏心擺動臺和驅動所述第一偏心擺動臺移動的Z軸驅動電機，所述第一偏心擺動臺與所述X軸旋轉定位機構相連。9.如權利要求1-7任一項所述的三自由度中心擺動平臺，其特征在于，所述Y軸旋轉定位機構包括第二偏心擺動臺和驅動所述第二偏心擺動臺移動的Y軸驅動電機，所述第二偏心擺動臺與所述Z軸旋轉定位機構相連。10.如權利要求1-7任一項所述的三自由度中心擺動平臺，其特征在于，還包括支撐座，所述X軸旋轉定位機構安裝于所述支撐座上。
【文檔編號】B25B11/02GK105945841SQ201610490203
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月28日
【發明人】謝煜, 劉建輝, 劉夢瑤
【申請人】深圳市頂點視覺自動化技術有限公司