CN105467542A - 一种双重封闭平面凸轮侧向调焦装置 - Google Patents
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Abstract
一种双重封闭平面凸轮侧向调焦装置，涉及光学镜头的机械侧调焦领域，解决了现有侧向调焦机构存在的无越程保护功能、结构复杂、成本高的问题。包括固定座、移动座、探测器、探测器联接螺钉、调焦手轮、两个力封闭压缩弹簧、导向座挡板、导向座、导向轴、导向轴轴端固定座、手轮外密封圈、调焦凸轮安装座、凸轮安装座密封圈、调焦偏心凸轮轴、手轮内密封圈、轴承内圈挡圈、轴承外圈挡圈、凸轮轴旋转轴承、调焦施力轴承和施力轴承挡圈。调焦施力轴承的外圆柱面位于移动座的矩形封闭槽内部构成形封闭平面凸轮副；两个力封闭压缩弹簧将移动座的矩形封闭槽的受力面压向调焦施力轴承的外圆柱面。本发明具备越程保护功能，结构简单、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜头的机械侧调焦技术领域，具体涉及一种双重封闭平面凸轮侧向调焦装置。
背景技术
目前，在光学瞄准器的手动调焦技术中多采用侧向调焦方式，侧向调焦方式方便使用者操作，更符合人机工程化。现有侧向调焦机构多采用齿轮齿条传动和锥齿轮传动技术，这两种侧向调焦机构都存在以下问题：一，这两种侧向调焦机构必须在调焦行程的两个极限位置设置限位机构，且手动旋转驱动齿轮到一个方向的极限位置后必须反向旋转退回，不具备越程保护功能，因此机构在极限位置容易出现过量磨损等故障；二，这两种侧向调焦机构的加工和装配的精度要求较高，且对生产工人的技能要求较高，因此其制造成本也较高；三，这两种侧向调焦机构较为适用于调焦行程比较大的光学系统中，对于行程不大于5mm且调焦精度要求较高的侧向调焦应用中，上述两种侧向调焦机构必须配以必要的减速环节，使得机构设置过于复杂。
发明内容
为了解决现有侧向调焦机构存在的无越程保护功能、结构复杂、成本高的问题，本发明提供一种双重封闭平面凸轮侧向调焦装置。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种双重封闭平面凸轮侧向调焦装置，包括：
固定座；
安装在固定座内部的移动座；所述移动座上下端各设置有一圆柱孔，左侧面设置有矩形封闭槽；
与移动座固定为一体的探测器；
侧调焦凸轮组件，包括固定在固定座左侧面上的调焦凸轮安装座、套装在调焦凸轮安装座外圆柱槽内的手轮外密封圈、置于调焦凸轮安装座与固定座之间的凸轮安装座密封圈、调焦偏心凸轮轴、套装在调焦偏心凸轮轴的圆柱面三上的手轮内密封圈、内圈固定在调焦偏心凸轮轴的圆柱面二上且外圈固定在调焦凸轮安装座的内孔圆柱面上的凸轮轴旋转轴承、用于固定凸轮轴旋转轴承内圈在调焦偏心凸轮轴上的位置的轴承内圈挡圈、用于固定凸轮轴旋转轴承外圈在调焦凸轮安装座上的位置的轴承外圈挡圈、内圈固定在调焦偏心凸轮轴的圆柱面一上且外圆柱面位于移动座的矩形封闭槽内部的调焦施力轴承、用于固定调焦施力轴承内圈在调焦偏心凸轮轴上的位置的施力轴承挡圈；所述调焦施力轴承的外圆柱面与移动座的矩形封闭槽构成封闭平面凸轮副；
与调焦偏心凸轮轴固定为一体的调焦手轮；
在移动座的两个圆柱孔内对称设置的两组运动导向机构，每组运动导向机构包括分别固定在移动座的圆柱孔两端的导向座挡板；通过导向座挡板压紧在移动座的圆柱孔内的导向座；穿过导向座且两端伸出导向座挡板外侧的导向轴，所述导向轴一端端部固定在固定座上，另一端端部固定在导向轴轴端固定座上，所述导向轴的外圆柱面与导向座的内圆柱面构成圆柱副；套入导向轴一端、两端面分别压在固定座和导向座挡板上的力封闭压缩弹簧一，所述力封闭压缩弹簧一有预压紧量，当移动座向压紧力封闭压缩弹簧一的方向移动时，力封闭压缩弹簧一的弹簧压力将移动座上的矩形封闭槽的受力面压在调焦施力轴承的外圆柱面上从而实现该方向调焦运动的力封闭；套入导向轴另一端、两端面分别压在导向轴轴端固定座和导向座挡板上的力封闭压缩弹簧二，所述力封闭压缩弹簧二有预压紧量，当移动座向压紧力封闭压缩弹簧二的方向移动时，力封闭压缩弹簧二的弹簧压力将移动座上的矩形封闭槽的受力面压在调焦施力轴承的外圆柱面上从而实现该方向调焦运动的力封闭。
进一步的，所述固定座为中空结构，后端为全开口结构，上下端均设置有凸起结构，前端面上设置有大圆形开口结构，左侧面上设置有小圆形开口结构，小圆形开口结构边缘带有密封槽；所述调焦凸轮安装座通过螺钉与固定座的小圆形开口结构固定为一体。
进一步的，所述移动座的矩形封闭槽的宽度尺寸与调焦施力轴承外径相配合，所述矩形封闭槽在垂直于调焦运动方向的尺寸大于调焦施力轴承的外径与调焦偏心凸轮轴偏心量之和。
进一步的，所述调焦偏心凸轮轴上的圆柱面二与圆柱面一的轴线平行，所述圆柱面二与圆柱面一的偏心量为所需调焦运动行程的一半。
进一步的，调焦时，旋拧调焦手轮，调焦偏心凸轮轴绕着凸轮轴旋转轴承的轴线旋转，此时调焦施力轴承的轴线即绕着凸轮轴旋转轴承的轴线做以半径为所需调焦运动行程的一半的圆周运动。
本发明的有益效果是：
1、本发明中，调焦施力轴承的外圆柱面位于移动座的矩形封闭槽内部，从而构成封闭平面凸轮副；力封闭压缩弹簧一与力封闭压缩弹簧二将移动座的矩形封闭槽的受力面压向调焦施力轴承的外圆柱面，从而在封闭平面凸轮副的基础上又同时具备了力封闭特性。
2、本发明的侧向调焦装置的传动方式采用力、形双重封闭的平面凸轮传动机构，平面凸轮结构形式以调焦偏心凸轮轴的偏心结构来实现，本发明手动调焦时调焦手轮旋转不需要反转即能实现调焦所需的往复直线运动，具备越程保护功能。
3、本发明的侧向调焦装置在调焦过程中更加平稳，磨损小且密封性能优良、机构寿命更长，结构更简单、成本更低廉。
4、本发明的侧向调焦装置更适用于行程不大于5mm的小行程侧向调焦应用工况中。
附图说明
图1为本发明的一种双重封闭平面凸轮侧向调焦装置的总装三维爆炸视图。
图2为本发明的一种双重封闭平面凸轮侧向调焦装置的总装主视剖视图。
图3为图2所示的本发明的一种双重封闭平面凸轮侧向调焦装置的总装右视剖视图。
图4为侧调焦凸轮组件的三维爆炸图。
图5为调焦偏心凸轮轴的结构示意图。
图6为移动座的结构示意图。
图中：1、固定座，2、移动座，201、圆柱孔，202、矩形封闭槽，3、探测器，4、探测器联接螺钉，5、调焦手轮，6、手轮外密封圈，7、调焦凸轮安装座，8、凸轮安装座密封圈，9、手轮联接螺钉，10、调焦偏心凸轮轴，1001、圆柱面一，1002、圆柱面二，1003、圆柱面三，11、手轮内密封圈，12、轴承内圈挡圈，13、轴承外圈挡圈，14、凸轮轴旋转轴承，15、调焦施力轴承，16、施力轴承挡圈，17、力封闭压缩弹簧一，18、导向座挡板，19、导向座，20、导向轴，21、力封闭压缩弹簧二，22、导向轴轴端固定座，23、侧调焦凸轮组件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的一种双重封闭平面凸轮侧向调焦装置包括固定座1、移动座2、探测器3、探测器联接螺钉4、调焦手轮5、手轮联接螺钉9、力封闭压缩弹簧一17、导向座挡板18、导向座19、导向轴20、力封闭压缩弹簧二21、导向轴轴端固定座22和侧调焦凸轮组件23。
如图1所示，固定座1为中空结构，后端为全开口结构，上下端均设置有凸起结构，前端面上设置有大圆形开口结构，一个侧面上设置有小圆形开口结构，小圆形开口结构边缘带有密封槽。
如图6所示，移动座2为中空结构，后端为全开口结构，上下端都设置有一圆柱孔201，前端面上设置有矩形开口结构，一个侧面设置有矩形封闭槽202。固定座1安装在移动座2外部。通过探测器联接螺钉4将探测器3与移动座2固定为一体。
如图2、图4和图5所示，侧调焦凸轮组件23包括手轮外密封圈6、调焦凸轮安装座7、凸轮安装座密封圈8、调焦偏心凸轮轴10、手轮内密封圈11、轴承内圈挡圈12、轴承外圈挡圈13、凸轮轴旋转轴承14、调焦施力轴承15和施力轴承挡圈16。调焦凸轮安装座7通过螺钉与固定座1的小圆形开口结构固定为一体。手轮外密封圈6位于调焦手轮5与调焦凸轮安装座7之间，手轮外密封圈6套装在调焦凸轮安装座7外圆柱上的槽内。凸轮安装座密封圈8位于固定座1和调焦凸轮安装座7之间，凸轮安装座密封圈8置于调焦凸轮安装座7与固定座1接触面上所对应的小圆形开口结构边缘的密封槽内。手轮内密封圈11套装在调焦偏心凸轮轴10上与调焦手轮5相配合的圆柱面三1003上。通过手轮外密封圈6、凸轮安装座密封圈8和手轮内密封圈11三处密封圈的使用来增强密封性能，可以隔绝外界颗粒物和液体进入装置内部。凸轮轴旋转轴承14的内圈固定安装在调焦偏心凸轮轴10的圆柱面二1002上，通过轴承内圈挡圈12固定凸轮轴旋转轴承14的内圈在调焦偏心凸轮轴10上的位置，凸轮轴旋转轴承14的外圈固定安装在调焦凸轮安装座7的内孔圆柱面上，通过轴承外圈挡圈13固定凸轮轴旋转轴承14的外圈在调焦凸轮安装座7上的位置。调焦施力轴承15的内圈固定安装在调焦偏心凸轮轴10的圆柱面一1001上，通过施力轴承挡圈16固定调焦施力轴承15的内圈在调焦偏心凸轮轴10上的位置，调焦施力轴承15的外圆柱面位于移动座2的矩形封闭槽202内部，调焦施力轴承15的外圆柱面即为调焦装置的凸轮面，由调焦施力轴承15的外圆柱面与移动座2的矩形封闭槽202构成了封闭平面凸轮副。手轮内密封圈11、轴承内圈挡圈12、轴承外圈挡圈13、凸轮轴旋转轴承14、调焦施力轴承15和施力轴承挡圈16位于调焦手轮5与调焦偏心凸轮轴10之间。调焦手轮5通过手轮联接螺钉9与侧调焦凸轮组件23中的调焦偏心凸轮轴10固定为一体。
如图3所示，力封闭压缩弹簧一17、导向座挡板18、导向座19、导向轴20、力封闭压缩弹簧二21、导向轴轴端固定座22组成运动导向机构。运动导向机构为两组，即在移动座2上的两个圆柱孔201内对称设置两组。以其中一组运动导向机构举例说明：导向座19的外圆柱面安装在移动座2上的圆柱孔201内，在移动座2的圆柱孔201两端分别压一个导向座挡板18，导向座挡板18通过螺钉与移动座2的圆柱孔201两端固定，导向座19通过前后两个导向座挡板18压紧在移动座2上的圆柱孔201内，导向轴20穿过导向座19且两端伸出导向座挡板18外侧，导向轴20的一端端部固定在固定座1上，另一端端部固定在导向轴轴端固定座22上，导向轴20的外圆柱面与导向座19的内圆柱面构成圆柱副，导向轴20相对于导向座19能自由滑动。力封闭压缩弹簧一17套入导向轴20一端，导向轴20作为力封闭压缩弹簧一17受力压缩变形的导向元件，力封闭压缩弹簧一17的一端面压在固定座1上、另一端面压在导向座挡板18上，力封闭压缩弹簧一17有一定的预压紧量，当移动座2向压紧力封闭压缩弹簧一17的方向移动时，力封闭压缩弹簧一17的弹簧压力将移动座2上的矩形封闭槽202的受力面压在调焦施力轴承15的外圆柱面上从而实现该方向调焦运动的力封闭。力封闭压缩弹簧二21套入导向轴20另一端，导向轴20同时也作为力封闭压缩弹簧二21受力压缩变形的导向元件，力封闭压缩弹簧二21的一端面压在导向轴轴端固定座22上、另一端面压在导向座挡板18上，力封闭压缩弹簧二21有一定的预压紧量，当移动座2向压紧力封闭压缩弹簧二21的方向移动时，力封闭压缩弹簧二21的弹簧压力将移动座2上的矩形封闭槽202的受力面压在调焦施力轴承15的外圆柱面上从而实现该方向调焦运动的力封闭。本发明的运动导向机构对称布置两根导向轴20和两个导向座19，由一对平行的圆柱副构成了只能沿着调焦方向平动的移动副，该移动副即为本发明的侧向调焦装置所必须的运动导向机构。
通过探测器联接螺钉4将探测器3与移动座2固定为一个整体，移动座2在侧调焦凸轮组件23的带动下运动，同时带动探测器3做调焦运动。移动座2的一侧壁开有宽度尺寸与调焦施力轴承15外径相配合的矩形封闭槽202，矩形封闭槽202在垂直于调焦运动方向的尺寸大于调焦施力轴承15的外径与调焦偏心凸轮轴10偏心量e的和，矩形封闭槽202与调焦施力轴承15的外圆柱面构成了封闭平面凸轮副。
如图5所示，调焦偏心凸轮轴10上加工有用于安装凸轮轴旋转轴承14内圈的圆柱面二1002和用于安装调焦施力轴承15内圈的圆柱面一1001，圆柱面二1002与圆柱面一1001的轴线平行且二者偏心量为所需调焦运动行程的一半e，例如调焦行程为±e，那么圆柱面二1002与圆柱面一1001两者的轴线偏心量为e，当需要进行调焦时，通过旋拧调焦手轮5，调焦偏心凸轮轴10即绕着凸轮轴旋转轴承14的轴线旋转，此时调焦施力轴承15的轴线即绕着凸轮轴旋转轴承14的轴线做以半径为e的圆周运动，调焦运动量s＝esinθ，式中s为调焦运动量，θ为调焦手轮5的旋转角度，其范围为0°～∞°；由于调焦手轮5能够整周旋转，因此调焦时仅需要向一个方向旋拧调焦手轮5，即能实现全行程调焦，不需要设置特殊的限位装置，也不需要反转调焦手轮5，即能实现调焦所需的探测器3前进和后退运动。
本发明的一种双重封闭平面凸轮侧向调焦装置的装配过程：第一步，单独装配好侧调焦凸轮组件23，同时可以并行将两个导向座19、探测器3装配到移动座2上所对应的位置并通过相应螺钉进行固定；第二步，将两根导向轴20分别装入两个导向座19中，将两只力封闭压缩弹簧一17分别套入两根导向轴20上，随后将两个导向轴20装入固定座1上所对应的圆柱孔内，然后将两只力封闭压缩弹簧二21套入导向轴20的另一端，最后装入两件导向轴轴端固定座22，并用螺钉固定导向轴轴端固定座22；第三步，将已经装配好的调焦凸轮组件23通过螺钉固定到固定座1上；第四步，用手轮联接螺钉9将调焦手轮5固定到调焦偏心凸轮轴10所对应的位置，完成双重封闭平面凸轮调焦机构的装配。
Claims (5)
1.一种双重封闭平面凸轮侧向调焦装置，其特征在于，包括：
固定座(1)；
安装在固定座(1)内部的移动座(2)；所述移动座(2)上下端各设置有一圆柱孔(201)，左侧面设置有矩形封闭槽(202)；
与移动座(2)固定为一体的探测器(3)；
侧调焦凸轮组件(23)，包括固定在固定座(1)左侧面上的调焦凸轮安装座(7)、套装在调焦凸轮安装座(7)外圆柱槽内的手轮外密封圈(6)、置于调焦凸轮安装座(7)与固定座(1)之间的凸轮安装座密封圈(8)、调焦偏心凸轮轴(10)、套装在调焦偏心凸轮轴(10)的圆柱面三(1003)上的手轮内密封圈(11)、内圈固定在调焦偏心凸轮轴(10)的圆柱面二(1002)上且外圈固定在调焦凸轮安装座(7)的内孔圆柱面上的凸轮轴旋转轴承(14)、用于固定凸轮轴旋转轴承(14)内圈在调焦偏心凸轮轴(10)上的位置的轴承内圈挡圈(12)、用于固定凸轮轴旋转轴承(14)外圈在调焦凸轮安装座(7)上的位置的轴承外圈挡圈(13)、内圈固定在调焦偏心凸轮轴(10)的圆柱面一(1001)上且外圆柱面位于移动座(2)的矩形封闭槽(202)内部的调焦施力轴承(15)、用于固定调焦施力轴承(15)内圈在调焦偏心凸轮轴(10)上的位置的施力轴承挡圈(16)；所述调焦施力轴承(15)的外圆柱面与移动座(2)的矩形封闭槽(202)构成封闭平面凸轮副；
与调焦偏心凸轮轴(10)固定为一体的调焦手轮(5)；
在移动座(2)的两个圆柱孔(201)内对称设置的两组运动导向机构，每组运动导向机构包括分别固定在移动座(2)的圆柱孔(201)两端的导向座挡板(18)；通过导向座挡板(18)压紧在移动座(2)的圆柱孔(201)内的导向座(19)；穿过导向座(19)且两端伸出导向座挡板(18)外侧的导向轴(20)，所述导向轴(20)一端端部固定在固定座(1)上，另一端端部固定在导向轴轴端固定座(22)上，所述导向轴(20)的外圆柱面与导向座(19)的内圆柱面构成圆柱副；套入导向轴(20)一端、两端面分别压在固定座(1)和导向座挡板(18)上的力封闭压缩弹簧一(17)，所述力封闭压缩弹簧一(17)有预压紧量，当移动座(2)向压紧力封闭压缩弹簧一(17)的方向移动时，力封闭压缩弹簧一(17)的弹簧压力将移动座(2)上的矩形封闭槽(202)的受力面压在调焦施力轴承(15)的外圆柱面上从而实现该方向调焦运动的力封闭；套入导向轴(20)另一端、两端面分别压在导向轴轴端固定座(22)和导向座挡板(18)上的力封闭压缩弹簧二(21)，所述力封闭压缩弹簧二(21)有预压紧量，当移动座(2)向压紧力封闭压缩弹簧二(21)的方向移动时，力封闭压缩弹簧二(21)的弹簧压力将移动座(2)上的矩形封闭槽(202)的受力面压在调焦施力轴承(15)的外圆柱面上从而实现该方向调焦运动的力封闭。
2.根据权利要求1所述的一种双重封闭平面凸轮侧向调焦装置，其特征在于，所述固定座(1)为中空结构，后端为全开口结构，上下端均设置有凸起结构，前端面上设置有大圆形开口结构，左侧面上设置有小圆形开口结构，小圆形开口结构边缘带有密封槽；所述调焦凸轮安装座(7)通过螺钉与固定座(1)的小圆形开口结构固定为一体。
3.根据权利要求1所述的一种双重封闭平面凸轮侧向调焦装置，其特征在于，所述移动座(2)的矩形封闭槽(202)的宽度尺寸与调焦施力轴承(15)外径相配合，所述矩形封闭槽(202)在垂直于调焦运动方向的尺寸大于调焦施力轴承(15)的外径与调焦偏心凸轮轴(10)偏心量之和。
4.根据权利要求1所述的一种双重封闭平面凸轮侧向调焦装置，其特征在于，所述调焦偏心凸轮轴(10)上的圆柱面二(1002)与圆柱面一(1001)的轴线平行，所述圆柱面二(1002)与圆柱面一(1001)的偏心量为所需调焦运动行程的一半。
5.根据权利要求1所述的一种双重封闭平面凸轮侧向调焦装置，其特征在于，调焦时，旋拧调焦手轮(5)，调焦偏心凸轮轴(10)绕着凸轮轴旋转轴承(14)的轴线旋转，此时调焦施力轴承(15)的轴线即绕着凸轮轴旋转轴承(14)的轴线做以半径为所需调焦运动行程的一半的圆周运动。
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