CN103630237A

CN103630237A - 一种具有反馈功能的电动精密可调狭缝装置

Info

Publication number: CN103630237A
Application number: CN201210296293.3A
Authority: CN
Inventors: 查卿; 刘斌
Original assignee: Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology of CAS
Current assignee: Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology of CAS
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2014-03-12

Abstract

本发明公开了一种具有反馈功能的电动精密可调狭缝装置，包括偏心轮驱动系统，柔性铰链执行系统，传感器反馈系统和外壳，所述可调狭缝装置由步进电机连接谐波减速器通过膜片联轴器驱动偏心轮轴，所述偏心轮轴安装在偏心轮支座上，所述偏心轮轴中间安装有一个驱动轴承，所述驱动轴承的内圈由锁紧螺母锁定，所述偏心轮轴承与垂直驱动轴连接，所述垂直驱动轴通过垫片上放置的钢球间接接触柔性铰链，所述柔性铰链安装在底座上面，所述柔性铰链上安装有刀口组件及LVDT位移传感器。采用本发明技术方案，保证了所述装置的精度和通光性能，并且结构可靠，稳定性好，同时提高了精度、可靠性和减少了维护。

Description

一种具有反馈功能的电动精密可调狭缝装置

技术领域

本发明涉及光学仪器领域，具体而言，涉及一种具有反馈功能的电动精密可调狭缝装置。

背景技术

狭缝(特别是入射狭缝)在光谱仪器中的作用很大。从成像关系上来看，光谱线是入射狭缝的单色像；从光能传递的关系上来看，入射狭缝是限制通光能量的有效光栏。而出射狭缝仅仅是起着光栏的作用。狭缝是光栅单色仪的重要组成部分，由于光谱仪器所获得的不同波长的谱线是入射狭缝经过整个光学系统后形成的像，因此入射狭缝的性能直接影响光谱仪器的工作性能和质量。作为单色仪的重要部件，它对单色仪的性能影响来自狭缝本身的性能包括其开口的均匀性、对称性、重复性和分辨率，及环境的兼容性和狭缝位置及姿态。本方案设计的狭缝机构基于柔性铰链结构，采用步进电机驱动的偏心轮结构使狭缝开合，缝口大小由LVDT位移传感器测量，反馈给单片机调节驱动器，如此形成一个闭环系统。传感器输出信号直接反映缝口大小的变化，有效地补偿了机械调节系统的误差对缝宽精度的影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的以上问题，提供一种具有反馈功能的电动精密可调狭缝装置。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种具有反馈功能的电动精密可调狭缝装置，包括偏心轮驱动系统，柔性铰链执行系统，传感器反馈系统和外壳，所述可调狭缝装置由步进电机连接谐波减速器通过膜片联轴器驱动偏心轮轴，所述偏心轮轴安装在偏心轮支座上，所述偏心轮轴中间安装有一个驱动轴承，所述驱动轴承的内圈由锁紧螺母锁定，所述偏心轮轴与垂直驱动轴连接，所述垂直驱动轴通过垫片上放置的钢球间接接触柔性铰链，所述柔性铰链安装在底座上面，所述柔性铰链上安装有刀口组件即左刀口架、右刀口架、刀片及LVDT位移传感器。

进一步的，所述步进电机与谐波减速器之间通过电机连接板连接，所述谐波减速器的输出轴与所述偏心轮轴之间通过所述膜片联轴器连接，所述偏心轮轴两端安装有支撑轴承，并用第一轴承端盖和第二轴承端盖压住。

进一步的，所述偏心轮支撑座通过四个螺钉固定在安装架上，所述偏心轮支撑座与所述安装架的中间孔里面安装有导向铜套，所述导向铜套内安装有垂直驱动轴，并用弹簧支撑，所述垂直驱动轴的上端与所述驱动轴承的外缘接触，所述垂直驱动轴的下端安装连接套筒，并用螺母锁紧，所述连接套筒下端是钢球。

进一步的，所述柔性铰链执行机构通过所述钢球与所述偏心轮驱动组件连接，所述钢球通过垫片安装在所述柔性铰链的上端，所述柔性铰链通过均布螺栓安装在安装架上，并且用把所述柔性铰链的下端外圆面作为定位面，所述柔性铰链用压盖固定在所述安装架上所述压盖，安装架和柔性铰链中间都设置有一定宽度的缝。

进一步的，所述刀口组件固定在所述柔性铰链的中部，所述两个刀片通过螺钉固定在所述左刀口架和右刀口架上，所述左刀口架和右刀口架交错布置在所述柔性铰链上，所述LVDT位移传感器通过左夹具和右夹具与所述刀片并行安装在所述柔性铰链上。

本发明的有益效果是:

采用本发明技术方案，保证了所述装置的精度和通光性能，并且结构可靠，稳定性好，同时提高了精度、可靠性和减少了维护。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构侧剖视图；

图3为本发明结构正剖视图；

图4为本发明刀口机构的结构示意图。

图中标号说明：1、步进电机，2、电机连接板，5、谐波减速器，6、输出轴，7、膜片联轴器，8、第一轴承端盖，11、第二轴承端盖，12、螺钉，14、弹簧，15、螺母，16、钢球，18、压盖，19、螺钉，22、均布螺栓，23、偏心轮支座，24、锁紧螺母，25、驱动轴承，26、偏心轮轴，31、垂直驱动轴，32、导向铜套，33、连接套筒，34、垫片，35、柔性铰链，36、安装架，37、左刀口架，38、右刀口架，39、刀片，41、左夹具，42、LVDT位移传感器，43、右夹具。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

如图所示，一种具有反馈功能的电动精密可调狭缝装置，包括偏心轮驱动系统，柔性铰链执行系统，传感器反馈系统和外壳，所述可调狭缝装置由步进电机1连接谐波减速器5通过膜片联轴器7驱动偏心轮轴26，所述偏心轮轴26安装在偏心轮支座23上，所述偏心轮轴26中间安装有一个驱动轴承25，所述驱动轴承25的内圈由锁紧螺母24锁定，所述偏心轮轴26与垂直驱动轴31连接，所述垂直驱动轴31通过垫片34上放置的钢球16间接接触柔性铰链35，所述柔性铰链35安装在底座上面，所述柔性铰链35上安装有刀口组件即左刀口架37、右刀口架38、刀片39及LVDT位移传感器42。

进一步的，所述步进电机1与谐波减速器5之间通过电机连接板2连接，所述谐波减速器5的输出轴6与所述偏心轮轴26之间通过所述膜片联轴器7连接，所述偏心轮轴26两端安装有支撑轴承，并用第一轴承端盖8和第二轴承端盖11压住。

进一步的，所述偏心轮支撑座23通过四个螺钉12固定在安装架36上，所述偏心轮支撑座23与所述安装架36的中间孔里面安装有导向铜套32，所述导向铜套32内安装有垂直驱动轴31，并用弹簧14支撑，所述垂直驱动轴31的上端与所述驱动轴承25的外缘接触，所述垂直驱动轴31的下端安装连接套筒33，并用螺母15锁紧，所述连接套筒33下端是钢球16。

进一步的，所述柔性铰链执行机构通过所述钢球16与所述偏心轮驱动组件连接，所述钢球通过垫片34安装在所述柔性铰链35的上端，所述柔性铰链35通过均布螺栓22安装在安装架36上，并且用把所述柔性铰链的下端外圆面作为定位面，所述柔性铰链用压盖18固定在所述安装架36上所述压盖18，安装架36和柔性铰链35中间都设置有一定宽度的缝。

进一步的，所述刀口组件固定在所述柔性铰链35的中部，所述两个刀片39通过螺钉19固定在所述左刀口架37和右刀口架38上，所述左刀口架37和右刀口架38交错布置在所述柔性铰链35上，所述LVDT位移传感器通过左夹具41和右夹具43与所述刀片39并行安装在所述柔性铰链35上。

进一步的，安装架是可调狭缝整体外框架，是与测量系统结合的外部接口，其他组成的部分安装的母体，精度保证的主要控制部分。采用2A12铝合金材料以保证兼顾刚度、抗振性、热变形等因素。安装面的精密配合部位均采用精加工时配做，从而进一步提高整体的配合精度。

进一步的，柔性铰链执行系统是完成功能实现的部件，采用四边形柔性铰链机构来实现。整体采用刚性材料以保证兼顾刚度、抗振性、热变形等因素。安装面的精密配合部位均采用精加工时配做，从而进一步提高整体的配合精度。在狭缝安装部分增加预应力，保证整个移动过程中不会产生变化。

进一步的，采用LVDT位移传感器作为反馈，确定当前狭缝的开口宽度。

进一步的，狭缝刀口件加工成单直角斜面刀片，并且斜面背对入射光，刀片的小断面的宽度小于0.03mm，一方面对于高精度摄谱仪的成像质量没有影响，另一方面刀口又不易产生缺口。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种具有反馈功能的电动精密可调狭缝装置，包括偏心轮驱动系统，柔性铰链执行系统，传感器反馈系统和外壳，所述可调狭缝装置由步进电机（1）连接谐波减速器（5）通过膜片联轴器（7）驱动偏心轮轴（26），所述偏心轮轴（26）安装在偏心轮支座（23）上，所述偏心轮轴（26）中间安装有一个驱动轴承（25），所述驱动轴承（25）的内圈由锁紧螺母（24）锁定，所述偏心轮轴（26）与垂直驱动轴（31）连接，所述垂直驱动轴（31）通过垫片（34）上放置的钢球（16）间接接触柔性铰链（35），所述柔性铰链（35）安装在底座上面，所述柔性铰链（35）上安装有刀口组件即左刀口架（37）、右刀口架（38）、刀片（39）及LVDT位移传感器（42）。

2.根据权利要求1所述的具有反馈功能的电动精密可调狭缝装置，其特征在于：所述步进电机（1）与谐波减速器（5）之间通过电机连接板（2）连接，所述谐波减速器（5）的输出轴（6）与所述偏心轮轴（26）之间通过所述膜片联轴器（7）连接，所述偏心轮轴（26）两端安装有支撑轴承，并用第一轴承端盖（8）和第二轴承端盖（11）压住。

3.根据权利要求1所述的具有反馈功能的电动精密可调狭缝装置，其特征在于：所述偏心轮支撑座（23）通过四个螺钉（12）固定在安装架（36）上，所述偏心轮支撑座（23）与所述安装架（36）的中间孔里面安装有导向铜套（32），所述导向铜套（32）内安装有垂直驱动轴（31），并用弹簧（14）支撑，所述垂直驱动轴（31）的上端与所述驱动轴承（25）的外缘接触，所述垂直驱动轴（31）的下端安装连接套筒（33），并用螺母（15）锁紧，所述连接套筒（33）下端是钢球（16）。

4.根据权利要求1、3所述的具有反馈功能的电动精密可调狭缝装置，其特征在于：所述柔性铰链执行机构通过所述钢球（16）与所述偏心轮驱动组件连接，所述钢球通过垫片（34）安装在所述柔性铰链（35）的上端，所述柔性铰链（35）通过均布螺栓（22）安装在安装架（36）上，并且用把所述柔性铰链的下端外圆面作为定位面，所述柔性铰链用压盖（18）固定在所述安装架（36）上所述压盖（18），安装架（36）和柔性铰链（35）中间都设置有一定宽度的缝。

5.根据权利要求1所述的具有反馈功能的电动精密可调狭缝装置，其特征在于：所述刀口组件固定在所述柔性铰链（35）的中部，所述两个刀片（39）通过螺钉（19）固定在所述左刀口架（37）和右刀口架（38）上，所述左刀口架（37）和右刀口架（38）交错布置在所述柔性铰链（35）上，所述LVDT位移传感器通过左夹具（41）和右夹具（43）与所述刀片（39）并行安装在所述柔性铰链（35）上。