CN111474660A - 一种谐波分力调焦机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种谐波分力调焦机构，属于空间载荷技术领域，用于解决现有技术中调焦机构支撑刚度和稳定性不易保证的技术问题，本发明设置有基座，调焦安装座安装于基座内部、并且两端通过直线导轨与基座滑动连接，调焦安装座内部对称地旋转连有连杆；偏心分力部件设置有与基座固定连接的分力座；分力座两侧均旋转连接有转轴；转轴均固连有与连杆旋转连接的偏心轮，通过偏心轮使连杆从调焦安装座两侧驱动调焦安装座沿直线导轨直线位移；驱动部件设置有能够伸入转轴内部的驱动轴；驱动轴末端固连的谐波发生器上安装有柔轮，柔轮与转轴齿轮啮合地谐波传动，本发明具有支撑刚度大、一阶模态高，结构紧凑，对零部件加工、装配精度要求较低的有益效果。

Description

一种谐波分力调焦机构
技术领域
本发明涉及空间载荷技术领域，尤其涉及一种谐波分力调焦机构。
背景技术
目前，由于空间光学系统的应用环境非常恶劣，且环境对光学系统的影响因素复杂，比如环境温度的变化、大气压力的变化、系统振动、外界冲击的影响等因素，均会使光学系统的焦面产生一定程度的轴向偏移，从而对光学系统的成像质量造成不利影响；
现有技术中，为了保证光学系统的成像质量，需要对光学系统中相应光学组件的轴向位置进行调整，从而对光学系统焦面离焦量进行反向修正，这时就会用到调焦机构；
随着对空间相机分辨率、幅宽要求日益增高，空间相机的体量越来越大，从而对空间相机光学元件的支撑要求越来越高，尤其是调焦机构(运动部件)，因其结构的特殊性，调焦机构支撑刚度和稳定性不易保证。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种调焦安装座采用两点支撑方式支撑，不存在过约束，支撑刚度大、一阶模态高，结构紧凑，对零部件加工、装配精度要求较低的一种谐波分力调焦机构。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明公开的一种谐波分力调焦机构，包括：
基座；
调焦安装座，其安装于所述基座内部、并且两端通过直线导轨与所述基座滑动连接，所述调焦安装座内部对称地旋转连有连杆；
偏心分力部件，其设置有与所述基座固定连接的分力座；
所述分力座两侧均旋转连接有转轴；
所述转轴均固连有与所述连杆旋转连接的偏心轮，通过所述偏心轮使所述连杆从调焦安装座两侧驱动所述调焦安装座沿所述直线导轨直线位移；
驱动部件，其设置有能够伸入所述转轴内部的驱动轴；
所述驱动轴末端固连的谐波发生器；
所述谐波发生器通过柔轮与所述转轴齿轮啮合地谐波传动。
进一步的，所述偏心分力部件以所述分力座为中心呈左右对称结构。
进一步的，所述偏心分力部件包括所述分力座、设置在所述分力座一侧的第一安装座、设置在所述分力座另一侧的第二安装座、以及两个所述转轴；
所述转轴包括第一转轴和第二转轴；
所述分力座和所述第一安装座之间旋转连接有所述第一转轴；
所述分力座和所述第二安装座之间的所述第二转轴；
其中，所述第一转轴和所述第二转轴一端均通过钢轮与所述分力座旋转连接、另一端均固连有所述偏心轮；
所述第一安装座和所述第二安装座顶端均固连有两个耳板；
两个所述耳板之间形成有容纳所述偏心轮的空间。
进一步的，所述第二转轴为空心结构，并且套设在所述驱动轴外部。
进一步的，所述第二安装座固连有电机组件；
所述电机组件包括所述驱动轴和电机、以及连接所述驱动轴和所述电机的联轴器；
所述驱动轴远离所述联轴器端固连有所述谐波发生器；
所述谐波发生器通过所述柔轮与所述钢轮齿轮啮合地谐波传动。
进一步的，所述钢轮包括固连在所述第一转轴上的第一钢轮和固连在所述第二转轴上的第二钢轮；
所述第一钢轮和所述第二钢轮的内齿轮齿数不一致。
进一步的，所述调焦安装座内部相对的两个侧壁固连有传动座；
所述传动座通过轴与所述连杆旋转连接，所述连杆远离所述轴端与所述偏心轮旋转连接。
进一步的，所述基座两端对称地固连有支座，所述调焦安装座两端通过直线导轨与所述支座滑动连接。
在上述技术方案中，本发明提供的一种谐波分力调焦机构，有益效果：
1、本发明设计的偏心分力部件包括分力座，分力座一侧设置第一安装座、另一侧设置第二安装座，分力座与第一安装座之间旋转连接有第一转轴，分力座与第二安装座之间的第二转轴，通过第一安装座和第二安装座为调焦安装座提供两点支撑，刚度大、一阶模态高，结构紧凑；
其次，第一转轴和第二转轴互相彼此不约束，从而补偿偏心分力部件中的各个部件之间的制造、装配误差导致的运动干涉，因此，使该谐波分力调焦机构在保证支撑刚度的前提下，解决了多支撑点运动干涉的问题，降低了零件加工及装配难度；
2、本发明设计的驱动轴，驱动轴末端固连有谐波发生器，谐波发生器通过柔轮与钢轮齿轮啮合地谐波传动，钢轮包括固连在第一转轴上的第一钢轮和固连在第二转轴上的第二钢轮，第一钢轮和第二钢轮的内齿轮齿数不一致，这样柔轮的谐波运动转化为第一钢轮和第二钢轮的轴向转角差，第一钢轮和第二钢轮驱动第一转轴和第二转轴反向转动，从而使偏心轮驱动连杆带动调焦安装座进行竖直移动，实现调焦的目的；
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明公开的一种谐波分力调焦机构的主视图；
图2是本发明公开的一种谐波分力调焦机构的左视图；
图3是本发明公开的一种谐波分力调焦机构的俯视图；
图4是本发明公开的一种谐波分力调焦机构的局部放大视图；
图5是从图1右视图或左视图看两个连杆理论运动简图。
附图标记说明：
1、调焦安装座；2、传动座；3、直线导轨；4、轴；5、第一安装座；6、连杆；7、第一转轴；8、分力座；9、第一刚轮；10、偏心轮；11、柔轮；12、第二刚轮；13、谐波发生器；14、第二转轴；15、驱动轴；16、第二安装座；19、联轴器；20、电机；21、基座；22、支座；
100、正曲柄滑块机构；
200、反曲柄滑块机构。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
参见图1-3所示；
发明一种谐波分力调焦机构，包括：调焦安装座1、基座21和偏心分力部件；
基座21两端对称地固连有支座22，调焦安装座1两端通过直线导轨3与支座22滑动连接。
调焦安装座1安装于基座21内部，调焦安装座1两端均固连有直线导轨3，直线导轨3与支座22滑动连接，调焦安装座1两端内部相对的两个侧壁均固连有传动座2，传动座2通过轴4与连杆6旋转连接，连杆6远离轴4端与偏心轮10旋转连接，工作时，通过连杆6驱动调焦安装座1沿直线导轨3位移，并且，参见图1所示，调焦安装座1上的两个连杆6以偏心分力部件的分力座8为中心呈左右对称设置(沿纸面对称)，参见图5所示，图5为以图1为基准从图1的右视或左视看该谐波分力调焦机构，该谐波分力调焦机构的两个连杆理论运动简图如图5所示，使用时，当调焦安装座1沿直线导轨3位移时，分力座8一侧的连杆6与直线导轨3形成正曲柄滑块机构100(从图1的右视图看，偏心轮10带动连杆6以驱动轴15为中心呈顺时针旋转)，分力座8另一侧的连杆6与直线导轨3形成反曲柄滑块机构200(从图1的右视图看，偏心轮10带动连杆6以驱动轴15为中心呈逆时针旋转)；
参见图1所示，偏心分力部件设置有与基座21固定连接的分力座8；并且偏心分力部件以分力座8为中心呈左右对称结构；分力座8两侧均旋转连接有转轴；转轴均固连有与连杆6旋转连接的偏心轮10，通过偏心轮10使连杆6从调焦安装座1两侧驱动调焦安装座1沿直线导轨3直线位移；
驱动部件，其设置有能够伸入转轴内部的驱动轴15；驱动轴15末端固连有谐波发生器13，谐波发生器13上安装有柔轮11、并通过柔轮11与转轴齿轮啮合地谐波传动。
工作时，驱动轴15旋转，谐波发生器13的柔轮11与转轴齿轮啮合地谐波传动，转轴从分力座8两侧带动偏心轮10旋转地驱动调焦安装座1沿直线导轨3位移；
参见图1所示；
优选的，偏心分力部件包括分力座8、设置在分力座8一侧的第一安装座5、设置在分力座8另一侧的第二安装座16、以及两个转轴；
转轴包括第一转轴7和第二转轴14；
分力座8和第一安装座5之间旋转连接有第一转轴7，分力座8和第二安装座16之间的第二转轴14；其中，第一转轴7和第二转轴14一端均通过钢轮与分力座8旋转连接、另一端均固连有偏心轮10；第二转轴14为空心结构，并且套设在驱动轴15外部，驱动轴15末端通过谐波发生器13上安装的柔轮11与第一转轴7和第二转轴14固连的钢轮谐波传动；
第一安装座5和第二安装座16顶端均固连有两个耳板，两个耳板之间形成有放置偏心轮10的空间，通过两个耳板使第一安装座5和第二安装座16在偏心轮10两侧支撑转轴，结构稳定。
该结构中，偏心分力部件在分力座8一侧设置第一安装座5、另一侧设置第二安装座16，该偏心分力部件通过第一安装座5和第二安装座16为调焦安装座1提供两点支撑，支撑刚度大，并且，分力座8和第一安装座5之间旋转连接有第一转轴7，分力座8和第二安装座16之间的第二转轴14，使第一转轴7和第二转轴14互相彼此不约束，从而补偿偏心分力部件中的各个部件之间的制造、装配误差导致的运动干涉，因此，使该谐波分力调焦机构在保证支撑刚度的前提下，解决了多支撑点运动干涉的问题，降低了零件加工及装配难度；
优选的，第二安装座16固连有电机组件；电机组件包括驱动轴15和电机20、以及连接驱动轴15和电机20的联轴器19；
驱动轴15远离联轴器19端固连有谐波发生器13；谐波发生器13通过柔轮11与钢轮齿轮啮合地谐波传动。
优选的，钢轮包括固连在第一转轴7上的第一钢轮9和固连在第二转轴14上的第二钢轮12；第一钢轮9和第二钢轮12的内齿轮齿数不一致；
具体的，该结构中通过将第一钢轮9和第二钢轮12的内齿轮齿数设置成不一致，这样柔轮11的谐波运动转化为第一钢轮9和第二钢轮12的轴向转角差，第一钢轮9和第二钢轮12驱动第一转轴7和第二转轴14反向转动，实现第一转轴7顺时针旋转、使偏心轮10带动连杆6顺时针旋转，第二转轴14逆时针旋转、使偏心轮10带动连杆6呈逆时针旋转，进而实现两个连杆6从调焦安装座1两侧驱动调焦安装座1进行竖直移动，从而达到调焦的目的；
在上述技术方案中，本发明提供的一种谐波分力调焦机构；
工作原理：电机20启动，电机20的动力输出端通过联轴器19带动驱动轴15旋转，谐波发生器13跟随驱动轴15转动，谐波发生器13带动柔轮11进行谐波运动；
柔轮11外齿分别与第一钢轮9和第二钢轮12啮合，第一钢轮9带动第一转轴7转动，第二钢轮12带动第二转轴14转动；
第一转轴7、第二转轴14通过偏心轮10驱动调焦安装座1两侧的连杆6反向转动地带动调焦安装座1沿直线导轨3竖直地位移；
有益效果：
1、本发明设计的偏心分力部件包括分力座，分力座一侧设置第一安装座、另一侧设置第二安装座，分力座与第一安装座之间旋转连接有第一转轴，分力座与第二安装座之间的第二转轴，通过第一安装座和第二安装座为调焦安装座提供两点支撑，刚度大、一阶模态高，结构紧凑；
其次，第一转轴和第二转轴互相彼此不约束，从而补偿偏心分力部件中的各个部件之间的制造、装配误差导致的运动干涉，因此，使该谐波分力调焦机构在保证支撑刚度的前提下，解决了多支撑点运动干涉的问题，降低了零件加工及装配难度；
2、本发明设计的驱动轴，驱动轴末端固连有谐波发生器，谐波发生器通过柔轮与钢轮齿轮啮合地谐波传动，钢轮包括固连在第一转轴上的第一钢轮和固连在第二转轴上的第二钢轮，第一钢轮和第二钢轮的内齿轮齿数不一致，这样柔轮的谐波运动转化为第一钢轮和第二钢轮的轴向转角差，第一钢轮和第二钢轮驱动第一转轴和第二转轴反向转动，从而使偏心轮驱动连杆带动调焦安装座进行竖直移动，实现调焦的目的；
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (8)

1.一种谐波分力调焦机构，其特征在于，包括：
基座(21)；
调焦安装座(1)，其安装于所述基座(21)内部、并且两端通过直线导轨(3)与所述基座(21)滑动连接，所述调焦安装座(1)内部对称地旋转连有连杆(6)；
偏心分力部件，其设置有与所述基座(21)固定连接的分力座(8)；
所述分力座(8)两侧均旋转连接有转轴；所述转轴均固连有与所述连杆(6)旋转连接的偏心轮(10)，通过所述偏心轮(10)使所述连杆(6)从调焦安装座(1)两侧驱动所述调焦安装座(1)沿所述直线导轨(3)直线位移；
驱动部件，其设置有能够伸入所述转轴内部的驱动轴(15)；
所述驱动轴(15)末端固连的谐波发生器(13)；
所述谐波发生器(13)通过柔轮(11)与所述转轴齿轮啮合地谐波传动。
2.根据权利要求1所述的一种谐波分力调焦机构，其特征在于；
所述偏心分力部件以所述分力座(8)为中心呈左右对称结构。
3.根据权利要求2所述的一种谐波分力调焦机构，其特征在于；
所述偏心分力部件包括所述分力座(8)、设置在所述分力座(8)一侧的第一安装座(5)、设置在所述分力座(8)另一侧的第二安装座(16)、以及两个所述转轴；
所述转轴包括第一转轴(7)和第二转轴(14)；
所述分力座(8)和所述第一安装座(5)之间旋转连接有所述第一转轴(7)；
所述分力座(8)和所述第二安装座(16)之间的所述第二转轴(14)；
其中，所述第一转轴(7)和所述第二转轴(14)一端均通过钢轮与所述分力座(8)旋转连接、另一端均固连有所述偏心轮(10)；
所述第一安装座(5)和所述第二安装座(16)顶端均固连有两个耳板；
两个所述耳板之间形成有容纳所述偏心轮(10)的空间。
4.根据权利要求3所述的一种谐波分力调焦机构，其特征在于；
所述第二转轴(14)为空心结构，并且套设在所述驱动轴(15)外部。
5.根据权利要求4所述的一种谐波分力调焦机构，其特征在于；
所述第二安装座(16)固连有电机组件；
所述电机组件包括所述驱动轴(15)和电机(20)、以及连接所述驱动轴(15)和所述电机(20)的联轴器(19)；
所述驱动轴(15)远离所述联轴器(19)端固连有所述谐波发生器(13)；
所述谐波发生器(13)通过所述柔轮(11)与所述钢轮齿轮啮合地谐波传动。
6.根据权利要求5所述的一种谐波分力调焦机构，其特征在于；
所述钢轮包括固连在所述第一转轴(7)上的第一钢轮(9)和固连在所述第二转轴(14)上的第二钢轮(12)；
所述第一钢轮(9)和所述第二钢轮(12)的内齿轮齿数不一致。
7.根据权利要求1所述的一种谐波分力调焦机构，其特征在于；
所述调焦安装座(1)内部相对的两个侧壁固连有传动座(2)；
所述传动座(2)通过轴(4)与所述连杆(6)旋转连接，所述连杆(6)远离所述轴(4)端与所述偏心轮(10)旋转连接。
8.根据权利要求1所述的一种谐波分力调焦机构，其特征在于；
所述基座(21)两端对称地固连有支座(22)，所述调焦安装座(1)两端通过直线导轨(3)与所述支座(22)滑动连接。
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