CN113946030A - 一种反射镜摆扫的驱动机构 - Google Patents

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Abstract

一种反射镜摆扫的驱动机构，包括背板、电机齿轮、齿轮轴、电机和外框架；反射镜与背板固定连接，且背板与外框架转动连接；齿轮轴的中心轴的一端与外框架固定连接，中心轴的另一端与背板转动连接，且齿轮轴的中心齿轮与电机齿轮啮合；电机固定设置在背板上，电机齿轮套装在电机的输出轴上；电机驱动电机齿轮绕齿轮轴的轴线转动。本发明解决了现有的反射镜的驱动结构轴向安装空间大，体积重量大的问题，实现了小型化、轻量化设计的伺服电机反驱动反射镜的驱动结构。

Description

一种反射镜摆扫的驱动机构
技术领域
本发明涉及到光学设备领域，特别涉及一种反射镜摆扫的驱动机构。
背景技术
在光机系统中，由于实际的使用需求，反射镜通常需要转动摆扫运动，这便需要在反射镜转轴两端安装包含电机、轴承、编码器的驱动机构，因此导致了反射镜驱动结构的轴向空间增大，体积重量增大，在某些空间要求严格的场合下，传统驱动方式无法满足使用要求。
因此，需要一种新的驱动反射镜的驱动结构，减小整体驱动结构体积与重量以满足实际使用需求。
发明内容
本发明为解决上述问题，本发明的目的在于解决在轴向空间较小的情况下驱动反射镜转动，实现反射镜摆扫运动，满足光学系统的使用要求。
为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：
一种反射镜摆扫的驱动机构，包括背板、电机齿轮、齿轮轴、电机和外框架；
反射镜与背板固定连接；
齿轮轴包括一体结构的中心轴和中心齿轮；
中心轴的一端与外框架的一端固定连接，中心轴的另一端与背板的一端转动连接，且中心齿轮与电机齿轮啮合；
背板的另一端与外框架的另一端转动连接；
电机固定设置在背板上，电机齿轮套装在电机的输出轴上；
电机驱动电机齿轮围绕中心齿轮的轴线转动，使反射镜绕外框架转动。
进一步的，电机的轴线和反射镜的转动的轴线平行布置。
进一步的，电机为伺服电机。
进一步的，驱动结构还包括转轴，转轴和齿轮轴布置在背板的两端，转轴的一端与外框架的另一端固定连接，转轴的另一端与背板的另一端转动连接。
进一步的，背板包括背板主体、第一凸起安装座和第二凸起安装座，第一凸起安装座和第二凸起安装座均固定在背板主体的一面上；电机固定在背板主体的另一面上；
第一凸起安装座与中心轴的另一端转动连接；
第二凸起安装座与转轴的另一端转动连接。
进一步的，反射镜布置在背板主体的顶面上。
进一步的，驱动结构还包括第一轴承和第二轴承；
第一轴承套接在中心轴的外部，第一轴承套接在第一凸起安装座的内部，中心轴和第一凸起安装座通过第一轴承实现转动连接；
第二轴承套接在转轴的外部，第二轴承套接在第二凸起安装座的内部，转轴和第二凸起安装座通过第二轴承实现转动连接。
进一步的，驱动结构还包括分别与背板固定连接的齿轮轴承压盖和转轴轴承压盖；
第一凸起安装座设有第一法兰环，第一轴承被夹于第一法兰环和齿轮轴承压盖之间，第一轴承的轴向位置被固定；
第二凸起安装座设有第二法兰环，第二轴承被夹于第二法兰环和转轴轴承压盖之间，第二轴承的轴向位置被固定。
进一步的，背板设置有陀螺仪用以采集反射镜的运动信息。
进一步的，中心齿轮位于背板和外框架之间。
本发明能够取得以下技术效果：
本发明利用伺服电机反驱动反射镜，解决了现有反射镜的驱动结构轴向安装空间大，体积重量大的问题，实现了小型化、轻量化设计的伺服电机反驱动反射镜的驱动结构。
附图说明
图1是本发明实施例的驱动结构的结构示意图；
图2是本发明实施例的不带外框架的驱动结构的结构示意图；
图3是本发明实施例的背板的结构示意图；
图4是本发明实施例的驱动结构的俯视结构示意图；
图5是本发明实施例的驱动结构的侧视结构示意图；
图6是本发明实施例的驱动结构的截面结构示意图；
图7是图6的A处的局部结构放大示意图；
图8是图6的B处的局部结构放大示意图。
附图标记：
反射镜1、背板2、电机齿轮3、齿轮轴4、中心轴41、中心齿轮42、电机5、外框架11、背板主体20、第一凸起安装座21、第二凸起安装座22、第一轴承23、第二轴承24、陀螺仪6、齿轮轴承压盖7、转轴9、转轴轴承压盖10、第一法兰坏210、第二法兰坏220。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
图1示出了驱动结构的结构，图2示出了不带外框架的驱动结构的结构，如图1-2所示，一种反射镜摆扫的驱动机构主要包括反射镜1、背板2、电机齿轮3、齿轮轴4、电机5和外框架11。
其中，反射镜1固定安装在背板2上；电机5固定设置在背板2上，电机5的输出轴连接电机齿轮3；背板和外框架11之间连接有电机齿轮3和齿轮轴4，背板2和外框架11通过电机齿轮3和齿轮轴4组成的动力传动机构，并利用电机5作为动力源，实现背板2相对外框架11进行转动，背板2围绕齿轮轴4的轴线转动。使用时，电机5驱动电机齿轮围绕齿轮轴4转动，使反射镜1与外框架11转动连接。因电机5自身可以控制其输出轴的转动方向，从而带动电机齿轮3可以围绕齿轮轴4进行顺时或逆时的两个方向的转动，从而实现反射镜1的两个转动方向的切换。
具体的，如图2所示，反射镜1通过背部的螺纹孔固定安装在背板2上。
具体的，齿轮轴4包括固定为一体的中心轴41和中心齿轮42，中心齿轮42设置在中心轴41的中间位置上。电机齿轮3和中心齿轮42互相啮合。
具体的，电机5设置在背板2的一面(如底面)上，和反射镜1分布在背板2的两侧，使驱动结构外观美观且结构紧凑。电机5优选为体积小、精度高并宜控制的伺服电机，且伺服电机的尾部需配合相应的编码器组合使用。背板2靠近齿轮轴的一侧安装伺服电机，如图5示出的驱动结构的侧视图，电机齿轮3套接安装在伺服电机的电机轴上并与齿轮轴4啮合配合。中心齿轮42和电机齿轮3均位于背板2和外框架11之间。
优选的，电机5的轴线和反射镜1的转动的轴线平行布置。这样与传统的电机的轴线垂直于反射镜的镜面相比，能减小驱动结构整体的轴向尺寸。
优选的，背板2的底部中心位置有螺纹孔，用以安装陀螺仪6用于采集并传输反射镜1的运动信息。尤其是伺服电机尾部的编码器和陀螺仪共同作用，精确控制电机的运动速度和角度。
更为具体的，图3示出了背板的结构，如图3所示，背板2包括一个平板并为圆盘状的背板主体20，在背板主体20的两端凸起分别形成第一凸起安装座21和第二凸起安装座22。反射镜1置于第一凸起安装座21和第二凸起安装座22之间，而且第一凸起安装座21、第二凸起安装座22同反射镜1均布置在背板2的另一面上(如顶面)，便于使驱动结构的整体结构紧凑，尺寸小。伺服电机的轴线与两个轴承安装孔的轴线平行。这样使得本文后述的第一轴承23和第二轴承24在空间上均安装在了反射镜1的背部，未超出反射镜1的整体外形，缩短了轴向安装空间。图4示出了驱动结构的俯视结构，外框架11可以为长方形框架结构。
如图6-8所示，第一轴承23套接在第一凸起安装座21和中心轴42之间，利用第一轴承23实现第一凸起安装座21和中心轴41之间的转动连接。更为具体的，中心轴41的一端与外框架11固定连接，中心轴41的另一端伸入到第一轴承23内。在第一轴承23的径向上，齿轮轴4和第一轴承23的内圈配合安装，第一凸起安装座21和第一轴承23的外圈配合安装。在第一轴承23的轴向上，首先第一凸起安装座21设有第一法兰环210，即第一轴承安装通孔的端部的内径小于轴承的外径，第一法兰环210挡住第一轴承的轴向位置。然后齿轮轴承压盖7安装在第一凸起安装座21的外部，齿轮轴承压盖7的内径小于第一轴承23的外径，将第一轴承23封装在第一轴承安装通孔，并用以压紧第一轴承23的外环。这样第一轴承23限位于第一法兰坏210和齿轮轴承压盖7之间。
同理，第二轴承24套接在第二凸起安装座22和转轴9之间，利用第二轴承24实现第二凸起安装座22和转轴9之间的转动连接。更为具体的，转轴9的一端与外框架11固定连接，转轴9的另一端伸入到第二轴承24内。在第二轴承24的径向上，转轴9和第二轴承24的内圈配合安装，第二凸起安装座22和第二轴承24的外圈配合安装。在第二轴承24的轴向上，首先第二凸起安装座22设有第二法兰环220，即第二轴承安装通孔的端部的内径小于第二轴承的外径，第二法兰环220挡住第二轴承的轴向位置。然后转轴轴承压盖10安装在第二凸起安装座22的外部，转轴轴承压盖10的内径小于第二轴承24的外径，将第二轴承24封装在第二轴承安装通孔，并用以压紧第二轴承24的外环。这样第二轴承24限位于第二法兰环220和转轴轴承压盖10之间。
电机5带动电机齿轮3转动时，因齿轮轴4是与电机齿轮3啮合且齿轮轴4是固定不动的，所以电机齿轮3会围绕齿轮轴4公转。由于与电机齿轮3啮合的齿轮轴4固定在外部的外框架11上，导致电机5带动反射镜1、背板2、电机齿轮3、陀螺仪6、齿轮轴承压盖7、转轴轴承压盖10一起围绕齿轮轴4的轴线旋转，达到反射镜1转动的目的。当反射镜需要转动摆扫时，伺服电机带动反射镜1、背板2、电机齿轮3一起沿着齿轮轴4的中心转动，实现反向驱动反射镜转动的功能。
当根据实际使用情况确定电机齿轮3和齿轮轴4传动比后，可利用空间大小，确定电机齿轮3和齿轮轴4的中心距L，中心距L的计算公式如下：
Figure BDA0003307684180000061
其中，m1、Z1分别为电机齿轮3的模数和齿数，m2、Z2分别为齿轮轴4的模数和齿数。可以灵活选择相应的L、m1、Z2、m2、Z2的值。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种反射镜摆扫的驱动机构，其特征在于，包括背板(2)、电机齿轮(3)、齿轮轴(4)、电机(5)和外框架(11)；
反射镜(1)与所述背板(2)固定连接；
所述齿轮轴(4)包括一体结构的中心轴(41)和中心齿轮(42)；
所述中心轴(41)的一端与所述外框架(11)的一端固定连接，所述中心轴(41)的另一端与所述背板(2)的一端转动连接，且所述中心齿轮(42)与所述电机齿轮(3)啮合；
所述背板(2)的另一端与所述外框架(11)的另一端转动连接；
所述电机(5)固定设置在所述背板(2)上，所述电机齿轮(3)套装在所述电机(5)的输出轴上；
所述电机(5)驱动所述电机齿轮(3)围绕所述中心齿轮(42)的轴线转动，使所述反射镜(1)绕所述外框架(11)转动。
2.根据权利要求1所述的一种反射镜摆扫的驱动机构，其特征在于，所述电机(5)的轴线和所述反射镜(1)的转动的轴线平行布置。
3.根据权利要求1所述的一种反射镜摆扫的驱动机构，其特征在于，所述电机(5)为伺服电机。
4.根据权利要求1所述的一种反射镜摆扫的驱动机构，其特征在于，所述驱动结构还包括转轴(9)，所述转轴(9)和所述齿轮轴(4)布置在所述背板(2)的两端，所述转轴(9)的一端与所述外框架(11)的另一端固定连接，所述转轴(9)的另一端与所述背板(2)的另一端转动连接。
5.根据权利要求4所述的一种反射镜摆扫的驱动机构，其特征在于，所述背板(2)包括背板主体(20)、第一凸起安装座(21)和第二凸起安装座(22)，所述第一凸起安装座(21)和所述第二凸起安装座(22)均固定在所述背板主体(20)的一面上；所述电机(5)固定在所述背板主体(20)的另一面上；
所述第一凸起安装座(21)与所述中心轴(41)的另一端转动连接；
所述第二凸起安装座(22)与所述转轴(9)的另一端转动连接。
6.根据权利要求5所述的一种反射镜摆扫的驱动机构，其特征在于，所述反射镜(1)布置在所述背板主体(20)的顶面上。
7.根据权利要求6所述的一种反射镜摆扫的驱动机构，其特征在于，所述驱动结构还包括第一轴承(23)和第二轴承(24)；
所述第一轴承(23)套接在所述中心轴(41)的外部，所述第一轴承(23)套接在所述第一凸起安装座(21)的内部，所述中心轴(41)和所述第一凸起安装座(21)通过所述第一轴承(23)实现转动连接；
所述第二轴承(24)套接在所述转轴(9)的外部，所述第二轴承(24)套接在所述第二凸起安装座(22)的内部，所述转轴(9)和所述第二凸起安装座(22)通过所述第二轴承(24)实现转动连接。
8.根据权利要求7所述的一种反射镜摆扫的驱动机构，其特征在于，所述驱动结构还包括分别与所述背板(2)固定连接的齿轮轴承压盖(7)和转轴轴承压盖(10)；
所述第一凸起安装座(21)设有第一法兰环(210)，所述第一轴承(23)被夹于所述第一法兰环(210)和所述齿轮轴承压盖(7)之间，所述第一轴承(23)的轴向位置被固定；
所述第二凸起安装座(22)设有第二法兰环(220)，所述第二轴承(24)被夹于所述第二法兰环(220)和所述转轴轴承压盖(10)之间，所述第二轴承(24)的轴向位置被固定。
9.根据权利要求1所述的一种反射镜摆扫的驱动机构，其特征在于，所述背板(2)设置有陀螺仪(6)用以采集所述反射镜(1)的运动信息。
10.根据权利要求1所述的一种反射镜摆扫的驱动机构，其特征在于，所述中心齿轮(42)位于所述背板(2)和所述外框架(11)之间。
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