CN110017907A - 一种迈克尔逊干涉仪及其数显传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数显传动装置，包括导轨以及设于所述导轨上方的丝杆，所述导轨的两端分别与定位板和尾座固定连接，所述丝杆的两端分别穿入所述定位板和所述尾座且转动连接，所述丝杆与滑动组件螺纹连接，所述丝杆上设有压紧套接的蜗轮，所述蜗轮一侧设有与所述蜗轮啮合传动的细调组件，所述丝杆的轴端设有同轴转动的粗调组件，所述丝杆的轴端还设有用于获取显示所述滑动组件的滑动位置的数显组件。本发明还公开了一种包括上述数显传动装置的迈克尔逊干涉仪。上述数显传动装置通过粗调组件与细调组件以实现高精度高调节细度的位置调节，零件加工要求大大降低，加工变得容易，成本降低，装调简易，且舒适度好，读数直接。

Description

一种迈克尔逊干涉仪及其数显传动装置

技术领域

本发明涉及光学仪器技术领域，特别涉及一种数显传动装置。还涉及一种迈克尔逊干涉仪。

背景技术

迈克尔逊干涉仪是根据光的干涉原理制成的一种光学精密仪器，它可以对光波的波长、微小长度、光源的相干长度等进行精密测量，这样就要求仪器的传动装置的精度特别高，且调节细度也要求很高，要能测量出0.0001mm的微小位移变化，才能满足仪器的要求。

在第一种现有技术中，迈克尔逊干涉仪的高精度传动系统采用长刻尺读数加手轮刻划细分读数加蜗轮蜗杆进一步细分手轮刻划读数的复杂结构，此种结构要求蜗轮蜗杆的加工精度特别高，加工时难度高，成本高，装配时需要进行精细的研磨配合，且舒适程度不好，测量时要经过三个读数装置所读的数值结合起来才能得到最终的数值，过程繁锁，耗时。

在另一种现有技术中，传动系统取消了蜗轮蜗杆的结构，将编码器直接安装在丝杆上，丝杆端头安装一个手轮，用来转动丝杆，编码器与数显表相连接，测量结果可直接显示在数显表上，此种结构虽然简易，易加工，读数直接，但调节细度不够，要求实验时，操作者的操作精准度特别高，否则很容易越过理想的位置。

因此，如何能够提供一种零件加工要求低、易于加工、成本低、装调简易、舒适度好、易于读数的高精度高调节细度的数显传动装置是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种数显传动装置，通过粗调组件与细调组件以实现滑动组件高精度高调节细度的位置调节，零件加工要求大大降低，加工变得容易，成本降低，装调简易，且舒适度好，读数直接。本发明的另一目的是提供一种包括上述数显传动装置的迈克尔逊干涉仪。

为实现上述目的，本发明提供一种数显传动装置，包括导轨以及设于所述导轨上方且与所述导轨同向延伸的丝杆，所述导轨的两端分别与定位板和尾座固定连接，所述丝杆的两端分别穿入所述定位板和所述尾座且转动连接，所述丝杆与用于沿所述丝杆滑动的滑动组件螺纹连接，所述丝杆上设有压紧套接的蜗轮，所述蜗轮一侧设有与所述蜗轮啮合传动的用以实现所述滑动组件的滑动位置的精细调节的细调组件，所述丝杆的轴端设有用以实现所述滑动组件的滑动位置的粗略调节的粗调组件，所述丝杆的轴端还设有用于获取显示所述滑动组件的滑动位置的数显组件。

优选地，所述数显组件包括与所述丝杆同轴转动的编码器以及与所述编码器相连的数显表。

优选地，所述粗调组件为粗调手轮，所述丝杆穿出所述定位板后依次穿入所述编码器和所述粗调手轮，所述编码器与所述粗调手轮分别设有第二顶丝和第三顶丝以实现与所述丝杆的同轴转动，所述粗调手轮和所述定位板之间设有外壳。

优选地，所述编码器和所述蜗轮之间设有轴承座，所述轴承座与所述丝杆螺纹连接，所述轴承座中设有第二轴承，所述第二轴承与所述蜗轮之间设有摩擦片，所述摩擦片与所述丝杆间隙配合。

优选地，所述定位板上设有第二支座和第三支座，两个所述第三支座通过螺钉与所述定位板固定连接，两个所述第二支座分别通过螺钉与两个所述第三支座固定连接，所述编码器通过螺钉在两个所述第二支座之间固定。

优选地，所述定位板上设有开孔的第一支座，两个所述第一支座通过螺钉与所述定位板固定连接，所述细调组件包括蜗杆和微调手轮，所述蜗杆穿设两个所述第一支座的开孔，所述蜗杆的轴段与所述蜗轮啮合配合，所述微调手轮设于所述蜗杆的轴端，所述微调手轮中设有与所述蜗杆螺纹连接的螺母。

优选地，所述定位板中设有转动套接所述丝杆的第一轴承以及固定所述第一轴承的压圈。

优选地，所述滑动组件包括丝母和平衡板，所述丝母通过螺钉锁紧并与所述丝杆螺纹连接，所述平衡板通过螺钉与所述丝母固定连接。

优选地，所述丝杆穿入所述尾座的轴端设有端孔，所述端孔中设有粘接固定的钢球，还包括设于所述尾座的顶紧组件，所述顶紧组件包括第一顶丝、导向套和顶块，所述导向套通过螺钉与所述尾座固定连接，所述顶块间隙配合装设在所述导向套的光孔中并与所述钢球接触，所述第一顶丝在所述导向套中螺纹连接且抵紧所述顶块。

本发明还提供一种迈克尔逊干涉仪，包括上述任一项数显传动装置。

相对于上述背景技术，本发明所提供的数显传动装置包括导轨以及设置在导轨上方的丝杆，导轨的两端分别固定设置定位板与尾座，丝杆的两端分别穿入定位板和尾座，丝杆在定位板和尾座之间可转动固定，丝杆与滑动组件螺纹连接，丝杆上设有压紧套接的蜗轮，丝杆的轴端设有同轴转动的粗调组件，蜗轮一侧设有与蜗轮啮合传动的细调组件，丝杆的轴端还设有数显组件，该数显传动装置通过导轨以实现两端的定位板与尾座的固定，通过定位板与尾座以实现丝杆在导轨上方的可转动固定，通过与丝杆螺纹连接的滑动组件以实现丝杆旋转运动时滑动组件的线性运动，通过在丝杆的轴段压紧套接蜗轮以实现二者的连动，通过在丝杆的轴侧设置并与蜗轮啮合传动的细调组件以实现细调组件对丝杆精细精度的转动调节也即滑动组件的精细位置的线性调节，通过设于丝杆轴端的粗调组件以实现丝杆粗略精度的转动调节也即滑动组件的粗略位置的线性调节，通过设于丝杆轴端的数显组件以实现丝杆的角位移也即滑动组件的线位移的获取读数，综上，该数显传动装置通过粗调组件与细调组件以实现高精度高调节细度的位置调节，满足精度要求的同时零件加工要求低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的数显传动装置的轴向剖面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的数显传动装置的径向部分剖面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的数显传动装置的主要连接关系示意框图。

其中：

1-第一顶丝、2-导向套、3-顶块、4-钢球、5-尾座、6-丝杆、7-丝母、8-平衡板、9-导轨、10-定位板、11-第一轴承、12-压圈、13-蜗轮、14-摩擦片、15-第二轴承、16-轴承座、17-外壳、18-编码器、19-粗调手轮、20-微调手轮、21-螺母、22-蜗杆、23-第一支座、24-第二支座、25-第三支座、26-数显表、27-滑块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，其中，图1为本发明实施例提供的数显传动装置的轴向剖面结构示意图，图2为本发明实施例提供的数显传动装置的径向部分剖面结构示意图，图3为本发明实施例提供的数显传动装置的主要连接关系示意框图。

在第一种具体的实施方式中，本发明提供的数显传动装置包括导轨9以及分别设于导轨9两端的定位板10和尾座5，定位板10和尾座5分别与导轨9固定连接，导轨9上方设有与导轨9同向延伸的丝杆6，丝杆6的两端分别穿入定位板10和尾座5，丝杆6的两端分别与定位板10和尾座5转动连接，丝杆6在导轨9的上方可转动固定，丝杆6与滑动组件螺纹连接，丝杆6的轴段设有压紧套接的蜗轮13，丝杆6的轴侧设有与蜗轮13啮合传动的细调组件，丝杆6的轴端设有与丝杆6保持同轴同步转动的粗调组件，丝杆6的轴端还设有用于获取显示滑动组件的滑动位置的数显组件。

在本实施例中，粗调组件与丝杆6同轴设置，在旋调粗调组件的过程中丝杆6保持与粗调组件同方向、同角度的转动以实现丝杆6在旋转方向上的粗略调节；细调组件与蜗轮13啮合，在旋调细调组件的过程中，细调组件的旋转运动在蜗轮13的作用下变速并细分，细调组件的旋调角度经由一定的变速比后作用在丝杆6以实现丝杆6在旋转方向上的精细调节。同时，丝杆6在粗调组件以及细调组件的旋转方向以及旋转角度的调节过程中，丝杆6通过与滑动组件之间螺纹连接的螺纹实现旋转运动向线性运动的转化，也即在丝杆6的旋转运动下、滑动组件在丝杆6上沿丝杆6的延伸方向线性直线运动。换句话说，粗调组件作用在丝杆6的旋转方向上的粗略调节转化为作用在滑动组件的线性方向上的粗略调节，细调组件作用在丝杆6的旋转方向上的精细调节转化为作用在滑动组件的线性方向上的精细调节。

需要说明的是，蜗轮13压紧套接在丝杆6的轴段，也即蜗轮13在压紧力以及与丝杆6之间的摩擦力的作用下与丝杆6压紧配合。在通常情况下，蜗轮13与丝杆6相对固定且二者连动，蜗轮13在受到阻力作用时能够与丝杆6相对转动。在本实施例中，旋调粗调组件时丝杆6同步转动，与细调组件啮合的蜗轮13受到啮合处的阻力而静止不动，此时蜗轮13与丝杆6之间能够相对转动；旋调细调组件时蜗轮13转动，压紧套接丝杆6的蜗轮13带动丝杆6同步转动。换句话说，蜗轮13压紧套接丝杆6后具有带动丝杆6同步转动的第一摩擦力，蜗轮13与细调组件啮合后静止时具有啮合接触的第一阻力，第一摩擦力应小于第一阻力。

除此以外，本实施例中粗调组件与丝杆6同轴设置并驱动丝杆6旋转运动，粗调组件包括但不限于转轮、把手或握杆等设置方式。细调组件与蜗轮13啮合并经由蜗轮13变速细分以实现作用于丝杆6的精细调节，细调组件包括但不限于设有齿的齿轮、蜗轮杆等。

在本实施例中，数显组件包括与丝杆6同轴转动的编码器18以及与编码器18相连的数显表26，编码器18具体为把角位移转换成电信号的码盘，并进一步与数显表26相连以实现丝杆6的转动读数，除此以外，无论编码器18设置为接触式编码器、非接触式编码器或增量式编码器、绝对式编码器都应属于本实施例的说明范围。

在另一种具体的实施方式中，定位板10和尾座5通过螺钉固定连接在导轨9的两端。尾座5设有供丝杆6穿入并转动配合舒适的孔，定位板10中设有供丝杆6穿入的孔，供丝杆6在定位板10中与第一轴承11转动套接，定位板10中还设有用于固定第一轴承11的压圈12。

在本实施例中，滑动组件包括丝母7和平衡板8，丝母7与丝杆6螺纹连接，丝母7上还设有用于锁紧并与丝杆6配合舒适的螺孔和螺钉，平衡板8通过螺钉与丝母7固定连接，进一步，平衡板8上可设置用于实现线性运动的滑块27等结构。

除此以外，丝杆6穿入尾座5的轴端设有端孔，端孔中粘接固定有钢球4，尾座5中设有顶紧组件，顶紧组件接触并抵紧钢球4以实现可转动的丝杆6的端侧固定。更具体的，顶紧组件包括第一顶丝1、导向套2和顶块3，导向套2通过螺钉与尾座5固定连接，顶块3间隙配合装设在导向套2的光孔中并与钢球4接触，第一顶丝1在导向套2中螺纹连接并抵紧顶块3。在本实施例中，旋紧在导向套2中的第一顶丝1，第一顶丝1向内抵紧顶块3，在导向套2中间隙配合的顶块3在第一顶丝1的抵紧作用下顶紧钢球4，保证丝杆6不串动且转动舒适。

在另一种具体的实施方式中，粗调组件具体为粗调手轮19。相较于丝杆6穿入尾座5的一端，丝杆6穿入并穿出定位板10的另一端依次穿入编码器18和粗调手轮19，编码器18和粗调手轮19在丝杆6上固定且同步转动。编码器18轴端的第二顶丝锁紧，使编码器18的轴与丝杆6连动且转动舒适。粗调手轮19与丝杆6配合且用第三顶丝锁紧，使粗调手轮19与丝杆6连动且转动舒适。

为了更好的技术效果，粗调手轮19和定位板10之间设有外壳17，外壳17包裹容纳粗调手轮19与定位板10之间的部件如蜗轮13、编码器18等进行包围保护，粗调手轮19位于外壳17的外侧。

在另一种具体的实施方式中，外壳17中还设有位于编码器18和蜗轮13之间的轴承座16，轴承座16与丝杆6螺纹连接，轴承座16设有第二轴承15，第二轴承15与蜗轮13之间设有摩擦片14，摩擦片14与丝杆6间隙配合。在本实施例中，旋拧与丝杆6螺纹配合的轴承座16，使得第二轴承15的右端盖与摩擦片14紧密接触，且转动蜗轮13时丝杆6能够随同蜗轮13同步转动且无相对转动。

在本实施例中，定位板10上设有第二支座24和第三支座25，两个第三支座25通过螺钉与定位板10固定连接，两个第三支座25分别位于蜗轮13轴线方向的两侧，两个第二支座24分别通过螺钉与两个第三支座25固定连接，两个第二支座24位于编码器18的两侧，编码器18通过螺钉在两个第二支座24之间固定。

除此以外，定位板10还设有开孔的第一支座23，两个第一支座23通过螺钉在定位板10上固定设置，两个第一支座23的开孔的轴线共线。细调组件包括蜗杆22和微调手轮20，蜗杆22穿设两个第一支座23的开孔并在两个第一支座23中可转动固定，蜗杆22设于蜗轮13一侧并在轴段处与蜗轮13啮合配合，微调手轮20设置在蜗杆22的轴端，微调手轮20设有可供蜗杆22的轴端插入的孔，微调手轮20的孔中还设有与蜗杆22螺纹连接以实现微调手轮20与蜗杆22固定连接的螺母21。在本实施例中，蜗轮13与蜗杆22不参与仪器的精度，不参与读数，只起到微调的作用，即提高调节细度的作用，故加工要求较低，装调要求较低，使装置的加工、装调变得容易，成本降低，且调节细度提高了几十倍，在操作过程中很容易的精准确定位置。

相较于第一种现有技术中的长刻尺读数加手轮刻划细分读数加蜗轮蜗杆，本发明通过使用了编码器18、数显表26代替原要求极高的蜗轮蜗杆读取测量数据的结构型式来实现传动系统的精确运动及读取数据，保证了仪器的高精度要求，使零件加工要求大大降低，加工变得容易，成本降低，装调简易，且舒适度好，读数直接。

相较于另一种现有技术中现有编码器直接安装在现有丝杆、现有丝杆的端头安装一个手轮，本发明通过采用加工等级较低的蜗轮13、蜗杆22，使得调节细度提高了几十倍，在操作过程中很容易的精准确定位置，并且此处的蜗轮13和蜗杆22不参与仪器的精度，不参与读数，故加工要求低，装调要求低。

本发明还公开了一种包括上述数显传动装置的迈克尔逊干涉仪，应具有上述数显传动装置的全部有益效果，这里不再一一赘述。

以上对本发明所提供的迈克尔逊干涉仪及其数显传动装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种数显传动装置，其特征在于，包括导轨(9)以及设于所述导轨(9)上方且与所述导轨(9)同向延伸的丝杆(6)，所述导轨(9)的两端分别与定位板(10)和尾座(5)固定连接，所述丝杆(6)的两端分别穿入所述定位板(10)和所述尾座(5)且转动连接，所述丝杆(6)与用于沿所述丝杆(6)滑动的滑动组件螺纹连接，所述丝杆(6)上设有压紧套接的蜗轮(13)，所述蜗轮(13)一侧设有与所述蜗轮(13)啮合传动的用以实现所述滑动组件的滑动位置的精细调节的细调组件，所述丝杆(6)的轴端设有用以实现所述滑动组件的滑动位置的粗略调节的粗调组件，所述丝杆(6)的轴端还设有用于获取显示所述滑动组件的滑动位置的数显组件。

2.根据权利要求1所述的数显传动装置，其特征在于，所述数显组件包括与所述丝杆(6)同轴转动的编码器(18)以及与所述编码器(18)相连的数显表(26)。

3.根据权利要求2所述的数显传动装置，其特征在于，所述粗调组件为粗调手轮(19)，所述丝杆(6)穿出所述定位板(10)后依次穿入所述编码器(18)和所述粗调手轮(19)，所述编码器(18)与所述粗调手轮(19)分别设有第二顶丝和第三顶丝以实现与所述丝杆(6)的同轴转动，所述粗调手轮(19)和所述定位板(10)之间设有外壳(17)。

4.根据权利要求3所述的数显传动装置，其特征在于，所述编码器(18)和所述蜗轮(13)之间设有轴承座(16)，所述轴承座(16)与所述丝杆(6)螺纹连接，所述轴承座(16)中设有第二轴承(15)，所述第二轴承(15)与所述蜗轮(13)之间设有摩擦片(14)，所述摩擦片(14)与所述丝杆(6)间隙配合。

5.根据权利要求2所述的数显传动装置，其特征在于，所述定位板(10)上设有第二支座(24)和第三支座(25)，两个所述第三支座(25)通过螺钉与所述定位板(10)固定连接，两个所述第二支座(24)分别通过螺钉与两个所述第三支座(25)固定连接，所述编码器(18)通过螺钉在两个所述第二支座(24)之间固定。

6.根据权利要求1至5任一项所述的数显传动装置，其特征在于，所述定位板(10)上设有开孔的第一支座(23)，两个所述第一支座(23)通过螺钉与所述定位板(10)固定连接，所述细调组件包括蜗杆(22)和微调手轮(20)，所述蜗杆(22)穿设两个所述第一支座(23)的开孔，所述蜗杆(22)的轴段与所述蜗轮(13)啮合配合，所述微调手轮(20)设于所述蜗杆(22)的轴端，所述微调手轮(20)中设有与所述蜗杆(22)螺纹连接的螺母(21)。

7.根据权利要求1至5任一项所述的数显传动装置，其特征在于，所述定位板(10)中设有转动套接所述丝杆(6)的第一轴承(11)以及固定所述第一轴承(11)的压圈(12)。

8.根据权利要求1至5任一项所述的数显传动装置，其特征在于，所述滑动组件包括丝母(7)和平衡板(8)，所述丝母(7)通过螺钉锁紧并与所述丝杆(6)螺纹连接，所述平衡板(8)通过螺钉与所述丝母(7)固定连接。

9.根据权利要求1至5任一项所述的数显传动装置，其特征在于，所述丝杆(6)穿入所述尾座(5)的轴端设有端孔，所述端孔中设有粘接固定的钢球(4)，还包括设于所述尾座(5)的顶紧组件，所述顶紧组件包括第一顶丝(1)、导向套(2)和顶块(3)，所述导向套(2)通过螺钉与所述尾座(5)固定连接，所述顶块(3)间隙配合装设在所述导向套(2)的光孔中并与所述钢球(4)接触，所述第一顶丝(1)在所述导向套(2)中螺纹连接且抵紧所述顶块(3)。

10.一种迈克尔逊干涉仪，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的数显传动装置。