CN104459978A - 一种大口径光学望远镜次镜调焦机构 - Google Patents

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Abstract

本发明一种大口径光学望远镜次镜调焦机构，属于光机电工程技术领域，解决了现有技术中精度及效率较低、可靠性较差的技术问题；本发明包括次镜组件、直线轴承、套筒、轴承组件、丝杆螺母机构、调焦电机组件及直线位移传感器；次镜组件包括次镜和次镜座；次镜安装在次镜座上，次镜座与直线轴承的内圈螺纹连接；轴承组件包括轴承座、轴承和轴承压圈；轴承座固定于套筒上；调焦电机组件包括电机和电机座；电机通过电机座固定于轴承座上，电机输出轴通过微型联轴器与丝杆传动轴连接，位移传感器固定于电机座上；丝杆螺母机构包括丝杆传动轴、螺母和弹簧；螺母与直线轴承的内圈螺纹连接，弹簧通过预紧可有效地消除丝杆螺母的传动间隙。

Description

一种大口径光学望远镜次镜调焦机构
技术领域
本发明属于光机电工程技术领域，具体涉及一种大口径光学望远镜次镜调焦机构。
背景技术
在大口径光学望远镜系统工作过程中，为了对目标进行实时的跟踪与捕获，必须对系统的焦距进行实时的调整。同时，由于压力、温度等环境条件的改变，重力、系统响应过程中带来的冲击等因素的影响，系统的焦平面也将产生不同程度的偏移。为了保证系统的成像质量，需要对变化了的焦平面加以校正，而变焦的关键在于调焦机构，其决定了变焦的精度。因此，调焦机构是光学系统保证测量精度的重要组成部分。
在大口径光学望远镜系统中，由于主镜尺寸大，质量大，不适宜作为调焦对象，而次镜尺寸小，质量小，而且位于光学系统会聚光束中，调整起来比较容易，而且容易保证调焦精度，因此，一般选择次镜作为调焦元件。
不同的光学系统，调焦方式各不相同，大口径光学望远镜次镜调焦方式可分为两种，一种是凸轮调焦，另一种是丝杆螺母调焦。凸轮调焦方式结构简单，精度高，抗冲击振动能力较好，但体积稍大，凸轮曲线加工要求较高。丝杆螺母结构简单，精度高，易于加工，但电机控制稍微复杂。这两种调焦方式各有优点，可根据不同的加工能力、设计要求和使用条件等加以选择。
但是，无论是凸轮调焦，还是丝杆螺母调焦，都需要设置相应的防转机构，从而将电机的旋转运动转化为调焦镜组的平移运动，但这往往会带来额外摩擦载荷、正反转空回误差等不利的影响，降低了调焦机构的可靠性和效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种大口径光学望远镜次镜调焦机构，解决现有技术中的调焦机构可靠性较差、效率较低的技术问题。
本发明一种大口径光学望远镜次镜调焦机构包括次镜组件、直线轴承、套筒、轴承组件、丝杆螺母机构、调焦电机组件及直线位移传感器；
次镜组件包括次镜和次镜座；次镜装配在次镜座上，次镜座与直线轴承的内圈螺纹连接，直线轴承的外圈与套筒螺纹连接；
丝杆螺母机构包括丝杆传动轴、螺母和弹簧；螺母安装在丝杆传动轴一端上，并通过螺纹连接固定在直线轴承的内圈上，弹簧套在轴承座与螺母之间；
轴承组件包括角接触球轴承和轴承座；角接触球轴承的内圈与丝杆传动轴的另一端过盈连接，角接触球轴承的外圈固定在轴承座上，轴承座及轴承压圈与套筒螺纹连接。
调焦电机组件包括电机、电机座Ⅰ和电机座Ⅱ；电机固定连接在电机座Ⅰ和电机座Ⅱ上，电机座Ⅰ和电机座Ⅱ固定连接在轴承座上，电机输出轴通过微型联轴器与丝杆螺母机构中的丝杆传动轴连接，直线位移传感器固定在电机座Ⅱ上，直线位移传感器的探测头顶在螺母上。
所述丝杆传动轴的中心轴与所述直线轴承的中心轴存在偏心e。
本发明的工作原理：启动电机，电机转动，电机的输出轴通过微型联轴器带动丝杆传动轴做旋转运动，丝杆传动轴将运动传递给螺母，并通过弹簧的预紧，消除丝杆螺母的传动间隙，提高传递精度。丝杆螺母与直线轴承存在偏心距，由偏心轮传动原理，当丝杆传动轴做旋转运动时，螺母及直线轴承将做直线移动，进而带动次镜座及次镜做直线平移运动，实现了次镜调焦功能。然后通过位移传感器检测螺母的位移，实现次镜调焦的闭环控制。
本发明的有益技术效果：本发明通过将丝杆螺母的中心轴与直线轴承的中心轴进行合理的偏心设置，无需增加防转机构，简化了调焦机构，并消除了摩擦载荷、正反转空回误差等不利影响；且本发明具有结构简单，高效率、高精度、稳定可靠的优点。
附图说明
图1为本发明一种大口径光学望远镜次镜调焦机构的剖视图；
其中，1、次镜，2、次镜座，3、直线轴承，4、螺母，5、丝杆传动轴，6、角接触轴承，7、轴承座，8、套筒，9、弹簧，10、轴承压圈，11、微型联轴器，12、电机座Ⅰ，13、电机座Ⅱ，14、电机，15、直线位移传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
参见附图1，本发明一种大口径光学望远镜次镜调焦机构包括次镜组件、直线轴承3、套筒8、轴承组件、丝杆螺母机构、调焦电机组件及直线位移传感器15；
次镜组件包括次镜1和次镜座2；次镜1装配在次镜座2上，次镜座2与直线轴承3的内圈螺纹连接，直线轴承3的外圈与套筒8螺纹连接；
丝杆螺母机构包括丝杆传动轴5、螺母4和弹簧9；螺母4安装在丝杆传动轴5一端上，并通过螺纹连接固定在直线轴承3的内圈上，弹簧9套在轴承座7与螺母4之间；
轴承组件包括角接触球轴承6和轴承座7；角接触球轴承6的内圈与丝杆传动轴5的另一端过盈连接，外圈固定在轴承座7上，轴承座7及轴承压圈10与套筒8螺纹连接。
调焦电机组件包括电机14、电机座Ⅰ12和电机座Ⅱ13；电机14固定连接在电机座Ⅰ12和电机座Ⅱ13上，电机座Ⅰ12和电机座Ⅱ13固定连接在轴承座7上，电机14输出轴通过微型联轴器11与丝杆螺母机构中的丝杆传动轴5连接，直线位移传感器15固定在电机座Ⅱ13上，直线位移传感器15的探测头顶在螺母4上。
所述丝杆传动轴5的中心轴与所述直线轴承3的中心轴存在偏心e。
启动电机，电机转动，电机的输出轴通过微型联轴器11带动丝杆传动轴做旋转运动，丝杆传动轴将运动传递给螺母4，并通过弹簧9的预紧，消除丝杆螺母4的传动间隙，提高传递精度。丝杆螺母与直线轴承3存在偏心距，由偏心轮传动原理，当丝杆传动轴做旋转运动时，螺母4及直线轴承3将做直线移动，进而带动次镜座2及次镜1做直线平移运动，实现了调焦功能。通过位移传感器检测螺母4的位移，实现调焦的闭环控制。
本发明具有结构简单，高效率、高精度、稳定可靠的优点。

Claims (2)

1.一种大口径光学望远镜次镜调焦机构，其特征在于，包括次镜组件、直线轴承(3)、套筒(8)、轴承组件、丝杆螺母机构、调焦电机组件及直线位移传感器(15)；
次镜组件包括次镜(1)和次镜座(2)；次镜(1)装配在次镜座(2)上，次镜座(2)与直线轴承(3)的内圈螺纹连接，直线轴承(3)的外圈与套筒(8)螺纹连接；
丝杆螺母机构包括丝杆传动轴(5)、螺母(4)和弹簧(9)；螺母(4)安装在丝杆传动轴(5)的一端上，并通过螺纹连接固定在直线轴承(3)的内圈上，弹簧(9)套在轴承座(7)与螺母(4)之间；
轴承组件包括角接触球轴承(6)和轴承座(7)；角接触球轴承(6)的内圈与丝杆传动轴(5)的另一端过盈连接，角接触球轴承(6)的外圈固定在轴承座(7)上，轴承座(7)及轴承压圈(10)与套筒(8)螺纹连接；
调焦电机组件包括电机(14)、电机座Ⅰ(12)和电机座Ⅱ(13)；电机(14)固定连接在电机座Ⅰ(12)和电机座Ⅱ(13)上，电机座Ⅰ(12)和电机座Ⅱ(13)固定连接在轴承座(7)上，电机(14)输出轴通过微型联轴器(11)与丝杆螺母机构中的丝杆传动轴(5)连接，直线位移传感器(15)固定在电机座Ⅱ(13)上，直线位移传感器(15)的探测头顶在螺母(4)上。
2.根据权利要求1所述的一种大口径光学望远镜次镜调焦机构，其特征在于所述丝杆传动轴(5)的中心轴与所述直线轴承(3)的中心轴存在偏心e。
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