CN104730680B - 一种用于调节反射镜的导轨式调焦机构 - Google Patents

Abstract

一种用于调节反射镜的导轨式调焦机构，包括固定支架、电机、电位计、滚珠丝杠副、大齿轮、小齿轮、载物台、直线导轨、滑块等零部件。工作中通过控制电路驱动电机转动，滚柱丝杠副将电机旋转运动转化为直线运动，发明采用高精度直线导轨做为调焦机构移动导向装置，进行了调焦机构直线性精度保证设计；为确保反射镜面型的力学环境稳定性，设计了调焦机构载物台无过约束装配结构。该新型导轨式调焦机构不仅能满足调节反射镜时光学系统对调焦机构的直线性精度要求，具有高刚度特点，还能避免由于载物台安装过约束导致反射镜面型不稳定的因素，该发明能满足空间相机反射镜调焦或其它形式调焦对调焦机构高精度、高稳定性、大载荷的要求。

Description

一种用于调节反射镜的导轨式调焦机构

技术领域

本发明属于航天光学遥感器技术领域，涉及一种用于调节反射镜的导轨式调焦机构。

背景技术

空间相机的离焦由发射环境、地面与空间环境差异及在轨各因素造成，对其进行有效的补偿是获取良好成像质量的关键。相对直接移动焦面的方法，调节反射镜相对负载较小，能实现轻小型高精度要求的调焦装置设计。但移动反射镜调焦与移动焦面调焦相比，精度要求高，光学系统对反射镜调焦机构的要求是：调焦过程反射镜绕X轴、Y轴倾角允差值10″。

另外，由于调焦机构要求调焦精度较高，活动部件之间配合间隙控制严格，以往设计中滑动轴作为调焦机构的导向装置对设计图纸尺寸和形位公差要求很高，载物台是与滑动轴配合的重要结构，为了控制与滑动轴之间的间隙载物台孔尺寸容易超差，工艺解决办法是载物台孔尺寸留一定研磨加工余量，根据滑动轴的实测尺寸和间隙量对孔进行研磨配做。虽然属于成熟工艺，但废品率高、工序繁琐、生产周期较长的问题很突出。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于调节反射镜的导轨式调焦机构，该机构不仅能提供高精度、平滑稳定的直线运动，满足光学系统对调焦机构的直线性精度要求，还能显著的降低重要零件的加工难度，提高装调效率，大大增加调焦机构的工艺可靠性和力学稳定性。

本发明的技术方案是：一种用于调节反射镜的导轨式调焦机构，包括固定支架、电机、电位计、滚珠丝杠副、大齿轮、小齿轮、载物台、直线导轨、滑块、压条、电机支架、限位螺钉、限位螺母、支撑轴承；大齿轮的直径大于小齿轮；

所述限位螺钉上段为螺纹，中段为柱体，下段为直径大于中段的柱体；所述限位螺母为横向有一断口，断口侧有一小螺纹孔的特制螺母；所述滚柱丝杠副螺母为托架式，两侧各有一个腰形孔；

滚珠丝杠副通过支撑轴承安装在固定支架上；小齿轮通过销钉与电机伸出轴连接；电位计轴与滚珠丝杠副配合连接，并通过销钉锁死；大齿轮通过销钉与滚柱丝杠副丝杠固定连接；电机、电位计安装在电机支架上，电机支架安装在固定支架上；

两件直线导轨通过侧面压条和螺钉定位安装在固定支架上，一件直线导轨上安装两件滑块，载物台通过螺钉安装在四个滑块上；限位螺钉下段与滚珠丝杠副螺母腰形孔配合、中段与载物台孔配合、上端与限位螺母连接拧紧，限位螺母通过螺钉压紧缺口使其变形自锁，载物台与滚珠丝杠副螺母实现调焦方向限位，反射镜部件安装在载物台上；

调焦电路控制电机轴旋转，电机轴的旋转运动通过大齿轮、小齿轮减速并带动滚珠丝杠副丝杠转动将旋转运动转化为滚珠丝杠副螺母和载物台前后移动，载物台前后移动时通过滑块与直线导轨之间滚珠实现高精度滚动滑动。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1.载物台通过专用螺钉与滚柱丝杠副螺母在移动方向定位，其它两个垂直方向释放自由度，侧面调节螺钉压紧滑块紧贴载物台靠面时，载物台无过约束；垂直方面拧紧专用螺母时，也不对载物台造成过约束。因此载物台装配过程中不产生预压变形，在力学振动环境和热环境下能确保反射镜面型的稳定。

2.固定支架两侧设计高精度导轨基准靠面，直线导轨安装前通过压条预压消除间隙，保证两根导轨平行度和行走直线性要求，大大提高了调焦机构的结构刚度和可靠性，提高了调焦机构导向装置运动的直线精度，导轨直线性精度设计值为3.4″。

3.调焦机构采用高精度直线导轨代替滑动轴做为导向装置，固定支架、载物台等配合结构的加工精度要求大大降低，导轨平面安装节省了原来轴孔配做、研磨加工孔的装配时间，提高了生产效率。通过预算调焦机构主要结构件加工成本下降25％～30％，调焦机构生产、装配周期缩短40％。

附图说明

图1a、图1b为本发明传动装置安装示意图；

图2为本发明直线导轨安装示意图；

图3为本发明载物台安装示意图；

图4为限位螺钉和限位螺母安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

一种用于调节反射镜的导轨式调焦机构，包括固定支架1、电机2、电位计3、滚珠丝杠副4、大齿轮5、小齿轮6、载物台7、直线导轨8、滑块9、压条10、电机支架11、限位螺钉12、限位螺母13、支撑轴承15；大齿轮5的直径大于小齿轮6；

所述限位螺钉12上段为螺纹，中段为柱体，下段为直径大于中段的柱体；所述限位螺母13为横向有一断口，断口侧有一小螺纹孔的特制螺母；所述滚柱丝杠副4螺母为托架式，两侧各有一个腰形孔；

导轨8成对平行安装在固定支架1两侧，通过固定支架1上加工出来的基准靠面保证两根导轨8的平行度要求，单根导轨上安装两个滑块9，在允许空间里滑块间距设计为最大，增大导轨的抗弯能力。导轨的安装过程为：将导轨放置固定支架1安装面，安装螺钉不锁紧状态下与固定支架1的基准面靠紧；安装压条10，按顺序将直线导轨8的调节螺钉16拧紧，使轨道与基准面靠紧，将直线导轨8的安装螺钉按要求力矩拧紧，另一侧导轨相同安装方法，见附图2。

载物台7放置在四个滑块9上，按照对角线原则将载物台7的安装螺钉拧紧；专用螺钉12从滚珠丝杠副4腰形孔插入载物台7孔，用限位螺母13拧紧，螺钉14拧紧使限位螺母13变形自锁，从而实现滚珠丝杠副4螺母与载物台7在前后移动方向限位，如附图3、附图4所示。

电机加电带动小齿轮6、大齿轮5、滚柱丝杠副4丝杠转动，滚柱丝杠副4螺母通过螺旋副前后移动，通过限位螺钉12和限位螺母13带动载物台7前后移动，电位计3输出信号反应调焦量的大小和方向，如图1a、图1b所示。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种用于调节反射镜的导轨式调焦机构，其特征在于：包括固定支架(1)、电机(2)、电位计(3)、滚珠丝杠副(4)、大齿轮(5)、小齿轮(6)、载物台(7)、直线导轨(8)、滑块(9)、压条(10)、电机支架(11)、限位螺钉(12)、限位螺母(13)、支撑轴承(15)；大齿轮(5)的直径大于小齿轮(6)；

所述限位螺钉(12)上段为螺纹，中段为柱体，下段为直径大于中段的柱体；所述限位螺母(13)为横向有一断口，断口侧有一小螺纹孔的特制螺母；所述滚珠丝杠副(4)螺母为托架式，两侧各有一个腰形孔；

滚珠丝杠副(4)通过支撑轴承(15)安装在固定支架(1)上；小齿轮(6)通过销钉与电机(2)的伸出轴连接；电位计(3)的轴与滚珠丝杠副(4)配合连接，并通过销钉锁死；大齿轮(5)通过销钉与滚珠丝杠副(4)丝杠固定连接；电机(2)、电位计(3)安装在电机支架(11)上，电机支架(11)安装在固定支架(1)上；

两件直线导轨(8)通过侧面的压条(10)和螺钉(16)定位安装在固定支架(1)上，一件直线导轨(8)上安装两件滑块(9)，载物台(7)通过螺钉安装在四个滑块(9)上，在允许空间里滑块(9)间距设计为最大；限位螺钉(12)下段与滚珠丝杠副(4)螺母腰形孔配合连接，中段与载物台(7)孔配合连接，上端与限位螺母(13)连接拧紧，限位螺母(13)通过螺钉(14)压紧缺口使限位螺母(13)变形自锁，载物台(7)与滚珠丝杠副(4)螺母实现调焦方向限位，反射镜部件安装在载物台(7)上；

调焦电路控制电机(2)轴旋转，电机(2)轴的旋转运动通过大齿轮(5)、小齿轮(6)减速并带动滚珠丝杠副(4)丝杠转动将旋转运动转化为滚珠丝杠副(4)螺母和载物台(7)前后移动，载物台(7)前后移动时通过滑块(9)与直线导轨(8)之间滚珠实现高精度滚动滑动。