CN109724916B - 设有柔性接触环节光谱仪模式切换的定位和夹紧机构 - Google Patents

Abstract

设有柔性接触环节光谱仪模式切换的定位和夹紧机构，设有光谱仪光栅系统的旋转及精确定位机构，该旋转及精确定位机构中设有动力系统，其特征在于，该旋转及精确定位机构中设有柔性接触结构，该柔性定位结构中，缓冲轴下部设有弹簧；该缓冲轴的上端与固定轴固定联结；动力系统通过减速系统与传动机构带动固定臂杆转动，所述固定轴的顶端位于该固定臂杆摆动端的摆动轨迹上；所述固定轴、缓冲轴带动整个光谱仪光栅系统旋转，现实光栅的缓慢、精确定位。本发明定位精度高，定位结构有柔性接触环节，夹紧和定位不存在破坏风险。本发明拆卸方便，不存在任何阻碍，使用柔性定位结构配合具有一定预紧力的柔性定位环，夹紧过程平稳且定位精度高。

Description

设有柔性接触环节光谱仪模式切换的定位和夹紧机构

技术领域

本发明涉及一种定位和夹紧机构。涉及到天文终端设备、光学检测、石油探测等技术领域，特别是涉及一种设有柔性接触环节光谱仪模式切换的定位和夹紧机构，具体更涉及一种应用于天文望远镜光谱仪不同分辨率切换后定位和夹紧装置。

背景技术

天文望远镜光谱仪作为天文望远镜终端设备，用于对星光进行处理获取星光光谱，在天文领域应该极为广泛。光谱仪是用CCD作为光探测器测量谱线不同波长位置强度的装置。其构造由一个入射狭缝，一个色散系统，一个成像系统和像差矫正系统组成。以色散元件将星光分离出所需要的波长或波长区域，并在选定的波长上（或扫描某一波段）成像在CCD靶面上，用于后续的数据处理。

对于不同分辨率的需求改变，较为常用的使用不同分辨率光栅自动切换功能和改变狭缝缝宽大小。通过改变狭缝大小提高光谱仪分辨率带来问题是降低光谱仪通过效率；而通过不同分辨率光栅切换方式改变光谱仪分辨率，不会对光谱仪效率产生影响。通过不同分辨率光栅切换方式改变光谱仪分辨率，在实际工作中使用高精度定位和夹紧装置，实际使用过程中方便快捷。

定位和夹紧机构通常作为一个整体使用，在设计中需要设计成一个整体。定位和夹紧机构和光谱仪连接使用螺钉定位，根据实际需求调整灵活、实用和便捷。

发明内容

为了解决现有技术中不同分辨率光栅自动切换后定位精度不高和定位后不稳定的问题，本发明提供一种设有柔性接触环节光谱仪模式切换的定位和夹紧机构，本发明不仅可以作为动力运动机构，亦可保证光谱仪运动部件夹紧后自锁保持固定不动。本发明设置了柔性接触定位环节，能够减少动力源对定位面动力接触时的力，降低定位时冲击力，对光谱仪具有一定保护作用。

完成上述发任务的技术方案是，一种设有柔性接触环节光谱仪模式切换的定位和夹紧机构，设有光谱仪光栅系统的旋转及精确定位机构，该旋转及精确定位机构中设有动力系统，其特征在于，该旋转及精确定位机构中设有柔性接触结构，该柔性定位结构中，缓冲轴下部设有弹簧；该缓冲轴的上端与固定轴固定联结；动力系统通过减速系统与传动机构带动固定臂杆转动，所述固定轴的顶端位于该固定臂杆摆动端的摆动轨迹上；所述固定轴、缓冲轴带动整个光谱仪光栅系统旋转，现实光栅的缓慢、精确定位。

所述柔性定位结构中还设有定位面，用以限制固定臂杆的转动幅度。当固定臂杆接触柔性定位结构定位端面时停止，完成光谱仪模式的切换。

所述传动机构可以采用涡轮蜗杆齿轮系统，所述动力系统与固定臂杆之间的驱动方式是：动力系统通过电机减速器与涡轮蜗杆齿轮系统中的蜗杆联结；该涡轮蜗杆齿轮系统中的涡轮与固定臂杆的转动轴同轴联结。同样，涡轮和固定臂杆同轴同步转动。

夹紧和定位系统有位置判断传感器，当固定臂杆接触到定位面时，该位置判断传感器的输出信号控制电机运行停止，该系统对光谱仪系统具有较好的保护作用。

所述蜗杆安装在两个轴承座中间，连接通过一个高精度转轴和两个背靠背安装轴承实现。该结构保证蜗杆转动平稳顺畅。

工作时，动力系统通过传动机构带动固定臂杆转动，该固定臂杆通过固定轴带动缓冲轴向内移动，弹簧压缩产生反向力，降低固定臂杆向前推力；随固定臂杆向前移动越大弹簧产生反作用力越大，当固定臂杆接触到定位面时，弹簧产生反作用力最大，此时固定臂杆和定位面接触力最小，达到缓冲柔性接触目的。

换言之，所述动力系统与固定臂杆之间的驱动方式是：动力系统通过电机减速器带动蜗杆与固定臂杆旋转；该涡轮与固定臂杆之间采用涡轮蜗杆齿轮系统动力传输；当固定臂杆旋转过程中接触到固定轴时，该固定臂杆带动固定轴旋转，由固定轴带动整个光谱仪光栅系统旋转，当接触柔性定位结构定位端面时停止，完成光谱仪模式的切换。

在优化方案中，该定位和夹紧机构中精确柔性定位系统，该精确柔性定位系统中安装带有预紧力的缓冲轴和高精度的定位面，现实光栅的缓慢、精确定位。

所述的动力传输系统，使用蜗轮蜗杆系统，该传输系统特点在于力的传输为单方向，即电机传向固定臂，该机构具有自锁功能，有效保证了夹紧后的设备稳定性。

换言之，本发明包括动力系统、高精密柔性定位和夹紧系统；动力系统包括电机减速器、涡轮和蜗杆；高精密柔性定位和夹紧系统包括定位固定臂、固定轴和柔性定位结构。

动力系统：图2为动力系统原理结构图，动力系统通过电机减速器带动蜗杆与固定臂杆旋转；该涡轮与固定臂杆之间采用涡轮蜗杆齿轮系统动力传输，最后通过固定臂和柔性定位机构完成设备定位和夹紧。

柔性接触精确定位和夹紧通过切换组件定位面和柔性定位机构的定位面来精确定位。通过给定合适的预紧力降低定位时接触力，提高定位过程平稳性。夹紧过程中固定臂杆旋转过程中接触到固定轴时，该固定臂杆带动固定轴旋转，由固定轴带动整个光谱仪系统旋转，当接触柔性定位结构定位端面时停止，完成中高分辨率光栅切换、定位和夹紧。

柔性定位结构14、15、16、17通过给定合适的预紧力和夹紧机构定位面和缓冲轴精密配合精确控制夹紧时在两定位断面接触时力大小，实现柔性接触目的，降低光谱仪模式切换过程时力冲击，提高切换稳定性。

本发明的定位和夹紧机构传动平稳，夹紧过程中国采用柔性卸力结构，整体结构简洁，不存在破坏风险。

根据本发明的设计，由于安装、拆卸和调试方便，不存在任何阻碍，使用柔性定位机构具有一定预紧力的柔性定位环，切换平稳且定位精度高。

本发明特点之一：带自锁夹紧机构。传统夹紧机构是运动到指定位置后，另外设计一套机构夹紧，因此传统夹紧机构需要设计运动和夹紧两套机构，体积较大且成本较高；本发明中带自锁夹紧机构不仅可以作为动力运动机构，亦可保证光谱仪运动部件夹紧后自锁保持固定不动。

本发明特点之二：柔性接触定位环节。本发明中设计柔性接触定位机构，减少动力源对定位面动力接触时的力，降低定位时冲击力，对光谱仪具有一定保护作用。

附图说明

图1-1、图1-2示出本发明的总体结构图（主视图）；

图2示出根据本发明的总体结构图（等轴视图）；

图3示出根据本发明的柔性定位结构图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明的实施例，以详细说明技术方案。

实施例1，设有柔性接触环节光谱仪模式切换的定位和夹紧机构，图1-1、图1-2和图2是本发明的总体结构图，为整体结构系统方案。光谱仪模式切换的定位和夹紧机构有两个子系统组成——动力系统和带有柔性接触的精确定位系统。

总体结构图精确的描述了本发明动力传输原理，电机减速器13提供动力源，带动涡轮蜗杆10旋转，通过涡轮蜗杆机构带动涡轮11 旋转，即带动固定臂杆5旋转夹紧，完成动力传输。

图3是柔性定位结构图，固定臂杆5接触到缓冲轴15，带动缓冲轴15向内移动，弹簧18压缩产生反向力，降低固定臂杆5向前推力；随固定臂杆5向前移动越大弹簧18产生反作用力越大，当固定臂杆5接触到定位面14时，弹簧18产生反作用力最大，此时固定臂杆5和定位面14接触力最小，达到缓冲柔性接触目的。

电机减速系统13和蜗杆10保证同轴，通过矩形键传递力矩使蜗杆随减速机轴同步转动。同样，涡轮11和固定臂杆5同轴同步转动。

固定臂杆5和电机减速机之间使用蜗轮蜗杆动力传输，该动力传输中为单向动力传输，即电机传向固定臂，该机构具有自锁功能，有效保证了夹紧后的设备稳定性。

夹紧和定位系统有位置判断传感器，当固定臂杆5接触到定位面14时，电机运行停止，该系统对光谱仪系统具有较好的保护作用。

蜗杆10安装在两个轴承座（9轴承座1和12轴承座2）中间，连接通过一个高精度转轴和两个背靠背安装轴承实现。该结构保证蜗杆转动平稳顺畅。

涡轮11通过轴承安装于8涡轮支撑轴上，连接通过一个高精度转轴和两个背靠背安装轴承实现。该结构保证蜗杆转动平稳顺畅。

固定臂杆5和涡轮11通过螺钉固定在一起，该机构可以实现固定臂杆5和涡轮11同步转动和力同步传送。

底座2底部安装多个孔槽，可以根据实际位置调节和定位于光谱仪安装位置接口，有效保证了机械安装位置精度，同时也方便该夹紧和运动机械结构拆卸和安装。

该柔性接触环节光谱仪模式切换的定位和夹紧机构材料表面全部发黑处理，降低杂散光对光谱仪或者相关检测设备的性能影响。

本发明不限于上述设施方式，凡是在本发明权利要求1技术方案基础上作简单变形，都在本发明意图保护范围之内。

Claims (3)

1.一种设有柔性接触环节光谱仪模式切换的定位和夹紧机构，设有光谱仪光栅系统的旋转及精确定位机构，该旋转及精确定位机构中设有动力系统，其特征在于，该旋转及精确定位机构中设有柔性接触结构，该柔性接触结构中，缓冲轴下部设有弹簧；该缓冲轴的上端与固定轴固定联结；动力系统通过减速系统与传动机构带动固定臂杆转动，所述固定轴的顶端位于该固定臂杆摆动端的摆动轨迹上；所述固定轴、缓冲轴带动整个光谱仪光栅系统旋转，现实光栅的缓慢、精确定位；

所述柔性接触结构中还设有定位面，用以限制固定臂杆的转动幅度；

所述传动机构采用涡轮蜗杆齿轮系统；所述动力系统与固定臂杆之间的驱动方式是：动力系统通过电机减速器与涡轮蜗杆齿轮系统中的蜗杆联结；该涡轮蜗杆齿轮系统中的涡轮与固定臂杆的转动轴同轴联结；所述涡轮和固定臂杆同轴同步转动。

2.根据权利要求1所述的设有柔性接触环节光谱仪模式切换的定位和夹紧机构，其特征在于，夹紧和定位系统有位置判断传感器，当固定臂杆接触到定位面时，该位置判断传感器的输出信号控制电机运行停止。

3.根据权利要求1或2所述的设有柔性接触环节光谱仪模式切换的定位和夹紧机构，所述蜗杆安装在两个轴承座中间，连接通过一个高精度转轴和两个背靠背安装轴承实现。

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