CN205067864U - 一种减小应力变形的高精度摆镜结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种减小应力变形的高精度摆镜结构，包括底座、摆镜、摆镜座和两个转轴，两个转轴是共轴的，所述底座上设有两个支柱，两个支柱上的等高位置处均设有通孔；摆镜固定在摆镜座上；两个转轴分别为左转轴和右转轴，左转轴和右转轴分别安装在支柱的一个通孔内；左转轴和右转轴均包括销轴和套在销轴上的滚动轴承，两个销轴相对的一端设有连接板，摆镜座相对的两端设有连接部，所述连接部分别与左转轴的连接板和右转轴的连接板固定连接；所述连接板和连接部上均设有应力消除槽。本实用新型没有增加生产及装调成本，具有加工简单方便、成本低、转动精度高、可靠性高等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及高精度摆镜结构领域，特别是涉及对环境影响下的高精度扫描成像相机摆镜。
背景技术
一般的扫描成像相机工作时，通过摆镜的转动使不同视场角度的目标进入光学系统从而完成扫描成像功能，其光路简图如图1所示，光线经过摆镜折转进入后光学系统完成成像功能，相机工作状态下，摆镜需要在一定角度范围内转动，即α角在一定范围内变化。由图1可知，扫描成像相机要完成高质量的成像功能，就要保证较高的摆镜转动精度，并且摆镜的安装结构必须有足够的抵御环境载荷产生的应力变形的能力。
现有技术中，一般的扫描成像相机的摆镜在装调阶段要保证镜面与其转轴方向平行或者共面，镜面垂直于其转轴的法向与后光学系统光轴平行或共面，摆镜转轴与后光学系统光轴垂直。在调试过程中可较容易地达到以上要求，但是在相机实际工作时，由于温度等环境条件的变化，摆镜与结构零件的连接部位难免会产生应力，应力一方面会导致摆镜镜面面形变化，另一方面会降低转轴精度从而致使摆镜及其转轴与后光学系统光轴相对位置关系发生变化，进而影响成像质量。因此，要保证扫描成像相机在复杂工况下的成像精度，设计一种可以减小应力变形的高精度摆镜结构十分必要。
实用新型内容
针对现有技术中普通的扫描成像相机的摆镜转轴在温度变化等环境条件下导致的诸多问题，并考虑到其在车载和机载平台上工作时的工况复杂、成像要求高等问题，本实用新型提供了一种减小应力变形的高精度摆镜结构。
本实用新型的技术方案如下：
一种减小应力变形的高精度摆镜结构，包括底座、摆镜、摆镜座和两个转轴，两个转轴是共轴的，其特殊之处在于：
所述底座上设有两个支柱，两个支柱上的等高位置处均设有通孔；摆镜固定在摆镜座上；两个转轴分别为左转轴和右转轴，左转轴和右转轴分别安装在支柱的一个通孔内；左转轴和右转轴均包括销轴和套在销轴上的滚动轴承，两个销轴相对的一端设有连接板。
摆镜座相对的两端设有连接部，所述连接部分别与左转轴的连接板和右转轴的连接板固定连接；
所述连接板和连接部上均设有应力消除槽。
两个销轴的另一端均设有螺纹连接段；销轴上设有用于限位滚动轴承的挡块和轴承压圈，滚动轴承位于相应的挡块与轴承压圈之间；轴承压圈包括轴承内压圈和轴承外压圈；
轴承内压圈套接在销轴的螺纹连接段，与销轴固定连接；轴承外压圈与支柱固定连接。
两个角接触球轴承之间安装有轴承隔圈。
连接板和连接部上均设有通孔，连接板上的通孔与连接部上的通孔之间通过螺钉螺纹连接。
连接部与相应的连接板之间设有摆镜修切垫。
左转轴的滚动轴承包括两个角接触球轴承，这两个角接触球轴承背对背套接在销轴上，右转轴的滚动轴承是深沟球轴承。
连接板上和连接部的应力消除槽均有三个，连接板上和连接部的三个应力消除槽中的两个横向设置、另一个竖向设置。
摆镜座包括镜框和底板，镜框与底板固连构成一桶状体，摆镜嵌入所述桶状体内，摆镜的反射面高出桶状体或与桶状体平齐，摆镜与摆镜座之间填充有缓冲胶。
摆镜座与摆镜的形状适配。
底板上开设有多个通孔，其中一个通孔位于底板的中心，其余的通孔以底板的中心为圆心、沿圆周均布；镜框上开有注胶孔及流胶槽。
本实用新型具有以下技术效果：
相比于现有技术，本实用新型的摆镜结构既具有高的转动精度，又能在一定的环境载荷条件下减小结构的应力变形，从而提高了摆镜结构的环境适应性和稳定性，在保证同等转动精度的同时，没有增加生产及装调成本，具有加工简单方便、成本低、转动精度高、可靠性高等优点。
附图说明
图1为扫描成像相机光路简图；
图2为本实用新型所述的一种减小应力变形的高精度摆镜结构的结构示意图；
图3为本实用新型所述的一种减小应力变形的高精度摆镜结构的结构剖视图；
图4为底座的结构示意图；
图5为摆镜座的结构示意图；
图6为左转轴的结构示意图；
图7为右转轴的结构示意图；
图中各标记分别为：1、底座，2、摆镜座，3、摆镜，4、左转轴，5、右转轴，6、滚动轴承，7、轴承外压圈，8、轴承内压圈，9、轴承隔圈，10摆镜修切垫，11、螺钉，12、挡块，13、镜框，14、底板，15、应力消除槽，16、连接部，17、连接板，18、支柱上的通孔，19、支柱。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的结构部件不仅限于以下实施例。
如图2至图7，本实用新型提供了一种减小应力变形的高精度摆镜结构，包括底座1、摆镜3、摆镜座2和两个转轴，底座1为U形结构，底部置有连接孔，可通过连接孔将本实用新型固定在工作台上；两个转轴是共轴的，底座上设有两个支柱19，两个支柱上的等高位置处均设有通孔；摆镜固定在摆镜座上；两个转轴分别为左转轴4和右转轴5，左转轴和右转轴分别安装在支柱的一个通孔内；左转轴和右转轴均包括销轴和套在销轴上的滚动轴承6，两个销轴相对的一端设有连接板17；
摆镜座相对的两端设有连接部16，连接部分别与左转轴的连接板和右转轴的连接板固定连接；
所述连接板和连接部上均设有应力消除槽15，应力消除槽即在零件上开的狭小缝隙，当环境载荷发生变化时，应力消除槽的宽度会随之而增大或减小，其设计宽应根据结构力学及热力学等相关理论进行计算，即在某个环境载荷变化范围内，应力消除槽的宽度大小既能保证为整个结构的力学性能，又能保证最大限度地减小应力变形。
两个销轴的另一端均设有螺纹连接段；销轴上设有用于限位滚动轴承的挡块12和轴承压圈，滚动轴承位于相应的挡块与轴承压圈之间，因此，在摆镜绕支柱上的通孔的共轴轴线自由转动时，可防止摆镜向左或向右移动；轴承压圈包括轴承内压圈8和轴承外压圈7，为消除间隙、保证精度，因而在两个角接触球轴承之间安装有轴承隔圈9；轴承内压圈和轴承外压圈均是设有内螺纹和外螺纹的圆环；轴承内压圈和轴承外压圈的上表面均开有方便安装操作的工艺槽。
轴承内压圈套接在销轴的螺纹连接段，与销轴固定连接；轴承外压圈与支柱固定连接。
轴承内压圈和轴承外压圈起转轴与滚动轴承、滚动轴承与底座上相互固定的作用，滚动轴承即为角接触球轴承和深沟球轴承。
连接板和连接部上均设有通孔，连接板上的通孔与连接部上的通孔之间通过螺钉11螺纹连接。
连接部与相应的连接板之间设有摆镜修切垫。摆镜修切垫10与普通圆垫片结构相同，装调时，可根据需要修研摆镜修切垫10的厚度等尺寸来达到摆镜高转动精度的设计要求。
左转轴的滚动轴承包两个角接触球轴承，这两个角接触球轴承背对背套接在销轴上，右转轴的滚动轴承是深沟球轴承。
连接板上和连接部的应力消除槽均有三个，连接板上和连接部的三个应力消除槽中的两个横向设置、另一个竖向设置。
摆镜座包括镜框13和底板14，镜框与底板固连构成一桶状体，摆镜嵌入桶状体内，摆镜的反射面高出桶状体外或与桶状体平齐(即摆镜3除反射面外通过其余各面嵌于桶状体2内)，摆镜与摆镜座之间填充有缓冲胶。其中，缓冲胶可以是硅橡胶。
摆镜槽与摆镜的形状适配。
底板上开设有多个通孔，其中一个通孔位于底板的中心，底板其余的通孔以底板的中心为圆心、沿圆周均布，可通过底板上的通孔注缓冲胶，使摆镜与摆镜座固连；镜框上开有注胶孔及流胶槽，通过注胶孔注缓冲胶，可对摆镜3的辅助支撑作用。
工作中，摆镜3与摆镜座2二者固连，摆镜座3相对两端的连接部均通分别与左转轴4和右转轴5固连，滚动轴承6与底座1形成转动副，即摆镜3可以绕支柱上的通孔的共轴轴线自由转动。
在环境温度等载荷的影响下，摆镜会发生应力变形，由于摆镜法向尺寸较小故变形量很小可忽略，其余两个方向上的变形虽大，但因摆镜与摆镜座周向未直接接触，二者之间注入的缓冲胶形成柔性支撑，即摆镜的应力变形不会或很少量传递到摆镜座上，因此，摆镜自身的应力变形对转动精度的影响可忽略。摆镜座的沿摆镜法向尺寸较小，变形量很小，故也可忽略，其余两个方向上变形量较大，而且摆镜座通过左右两端设置的螺纹孔分别与转轴连接，故应力形变会通过此连接关系传递到轴系中，从而影响转动精度。而前述中提到：摆镜座的连接部以及销轴的连接板上均开有应力消除槽，当发生变形时，应力消除槽的宽度会随环境载荷变化而增大或减小，从而起到消除应力的作用，故可很大程度地减小轴系的应力变形，从而保证了转动精度，提高了摆镜的工作可靠性和稳定性。
Claims (10)
1.一种减小应力变形的高精度摆镜结构，包括底座、摆镜、摆镜座和两个转轴，两个转轴是共轴的，其特征在于：
所述底座上设有两个支柱，两个支柱上的等高位置处均设有通孔；摆镜固定在摆镜座上；两个转轴分别为左转轴和右转轴，左转轴和右转轴分别安装在支柱的一个通孔内；左转轴和右转轴均包括销轴和套在销轴上的滚动轴承，两个销轴相对的一端设有连接板，
摆镜座相对的两端设有连接部，所述连接部分别与左转轴的连接板和右转轴的连接板固定连接；
所述连接板和连接部上均设有应力消除槽。
2.根据权利要求1所述的减小应力变形的高精度摆镜结构，其特征在于：
两个销轴的另一端均设有螺纹连接段；销轴上设有用于限位滚动轴承的挡块和轴承压圈，滚动轴承位于相应的挡块与轴承压圈之间；轴承压圈包括轴承内压圈和轴承外压圈；
轴承内压圈套接在销轴的螺纹连接段，与销轴固定连接；轴承外压圈与支柱固定连接。
3.根据权利要求2所述的减小应力变形的高精度摆镜结构，其特征在于：两个角接触球轴承之间安装有轴承隔圈。
4.根据权利要求3所述的减小应力变形的高精度摆镜结构，其特征在于：连接板和连接部上均设有通孔，连接板上的通孔与连接部上的通孔之间通过螺钉螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的减小应力变形的高精度摆镜结构，其特征在于：连接部与相应的连接板之间设有摆镜修切垫。
6.根据权利要求5所述的减小应力变形的高精度摆镜结构，其特征在于：左转轴的滚动轴承包括两个角接触球轴承，这两个角接触球轴承背对背套接在销轴上，右转轴的滚动轴承是深沟球轴承。
7.根据权利要求1至6任一所述的高精度摆镜结构，其特征在于：
连接板上和连接部的应力消除槽均有三个，连接板上和连接部的三个应力消除槽中的两个横向设置、另一个竖向设置。
8.根据权利要求7所述的减小应力变形的高精度摆镜结构，其特征在于：摆镜座包括镜框和底板，镜框与底板固连构成一桶状体，摆镜嵌入所述桶状体内，摆镜的反射面高出桶状体或与桶状体平齐，摆镜与摆镜座之间填充有缓冲胶。
9.根据权利要求8所述的减小应力变形的高精度摆镜结构，其特征在于：摆镜座与摆镜的形状适配。
10.根据权利要求9所述的减小应力变形的高精度摆镜结构，其特征在于：底板上开设有多个通孔，其中一个通孔位于底板的中心，其余的通孔以底板的中心为圆心、沿圆周均布；镜框上开有注胶孔及流胶槽。
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| CN109946812A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-28 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种在低温下使用的反射镜轴系支撑与装夹装置 |
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