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鏡框俯仰角度調整裝置.pdf

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鏡框 俯仰 角度 調整 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201510225591.7

申請日:

2015.05.06

公開號:

CN104896050A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F16H 37/12申請日:20150506|||公開
IPC分類號: F16H37/12; H02K7/10 主分類號: F16H37/12
申請人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
發明人: 朱健強; 吳永忠; 焦翔; 李養帥; 尹進
地址: 201800上海市嘉定區上海800-211郵政信箱
優先權:
專利代理機構: 上海新天專利代理有限公司31213 代理人: 張澤純; 張寧展
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510225591.7

授權公告號:

104896050B||||||

法律狀態公告日:

2017.05.31|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種鏡框俯仰角度調整裝置,包括平臺、步進電機、鉸鏈、蝸桿、蝸桿支撐臂、渦輪、渦輪支撐架、絲桿、絲桿支撐臂、運動組件、鏡框、鏡框支撐座、測角儀和計算機,旨在解決彈簧機構限位的不穩定性造成光學元件的角度漂移、以及導軌機構往復運動存在死區,造成重復定位精度下降等問題。所述的運動組件包括兩個內環、兩個外環和外環固定套。本發明裝置具有結構件間剛性連接,結構穩定性好、鏡框的俯仰角度精密可調,裝置輕便,易維護,應用于高功率激光裝置中的光學元件角度調整,可批量生產等優點。

權利要求書

權利要求書
1.  一種鏡框俯仰角度調整裝置,其特征在于包括一個平臺(15),在該平臺(15)的一端豎直固定鏡框支撐座(12),鏡框(11)兩端的水平轉動軸(112)位于所述的鏡框支撐座(12)的兩邊框軸孔中,構成鏡框俯仰轉動機構,所述的鏡框(11)的一豎直邊框的底部有垂直于鏡框(11)向前的推桿(111),沿該推桿(111)方向依次相連的是運動組件(10)和絲桿(8),該絲桿(8)的遠端(81)由絲桿支撐臂(7)支撐在所述的平臺(15)上;所述的運動組件(10)包括第一內環(16)、第一外環(17)、外環固定套(18)、第二內環(19)和第二外環(20),所述的第一內環(16)和第一外環(17),第二內環(19)和第二外環(20)分別組成兩對球頭鉸鏈,該兩對球頭鉸鏈通過所述的外環固定套(18)固定在一起,所述的絲桿(8)的近端(83)和第一內環(16)過盈配合固定,所述的第二內環(19)和鏡框(11)的推桿(111)配合固定;
一步進電機(1)安裝在位于所述的平臺(15)的電機座(2)上,該步進電機(1)的轉軸通過鉸鏈(3)和蝸桿(4)同軸連接,該蝸桿(4)的另一端由蝸桿支撐臂(9)支撐在所述的平臺(15)上,所述的蝸桿(4)的中部和渦輪(5)的外圓(51)配合構成渦輪蝸桿結構,所述的絲桿(8)的中部(82)恰好穿過所述的渦輪(5)的內螺孔(52),構成絲杠螺母副,該渦輪(5)由一位于所述的平臺(15)上的渦輪支撐架(6)限位和支撐;
位于所述的平臺(15)上的測角儀(13)實時測試鏡框(11)的角度位置,該測角儀(13)的輸出端與計算機(14)的輸入端相連,計算機(14)的輸出端與所述的步進電機(1)的控制端相連。

說明書

說明書鏡框俯仰角度調整裝置
技術領域
本發明涉及鏡框,特別是一種鏡框俯仰角度調整裝置。
背景技術
鏡框的角度調整裝置是調整光學元件姿態的高精度設備。在光路調整中存在光學元件角度發生漂移、穩定性不高以及反向傳動存在空回等問題。現形方法是人為的不斷調整鏡框姿態到所需角度,費時費力,效率低。
發明內容
本發明的目的是提供一種剛性連接的鏡框角度調整裝置。旨在解決彈簧機構限位的不穩定性造成光學元件的角度漂移、以及導軌機構往復運動存在死區,造成重復定位精度下降等問題。該裝置具有結構件之間剛性連接,結構穩定性好、鏡框的俯仰角度精密可調,裝置輕便,易維護,應用于高功率激光裝置中的光學元件角度調整,可批量生產等優點。
一種鏡框俯仰角度調整裝置,其特點在于包括一個平臺,在該平臺的一端豎直地固定鏡框支撐座,鏡框兩端的水平轉動軸位于所述的鏡框支撐座的兩邊框軸孔中,構成鏡框俯仰轉動機構,所述的鏡框的一豎直邊框的底部有垂直于鏡框的向前的推桿,沿該推桿方向依次相連的是運動組件和絲桿,該絲桿的遠端由絲桿支撐臂支撐在所述的平臺上;所述的運動組件包括第一內環、第一外環、外環固定套、第二內環和第二外環,所述的第一內環和第一外環,第二內環和第二外環分別組成兩對球頭鉸鏈,該兩對球頭鉸鏈通過所述的外環固定套固定在一起,所述的絲桿的近端和第一內環過盈配合固定,所述的第二內環和鏡框的推桿配合固定;一步進電機安裝在位于所述平臺的電機座上,該步進電機的轉軸通過鉸鏈和蝸桿同軸連接,該蝸桿的另一端由蝸桿支撐臂支撐在所述的平臺上,所述的絲桿的中部恰好穿過所述的渦輪的內螺孔,構成絲杠螺母副,該渦輪由一位于所述的平臺上的渦輪支撐架限位和支撐。位于所述的平臺上的測角儀實時測試鏡框的角度位置,該測角儀的輸出端與計算機的輸入端相連,計算機的輸出端與所述的步進電機的控制端相連。
所述的鏡框俯仰角度調整裝置的渦輪外圓為齒輪副結構,渦輪內圓為絲杠螺母副結構。齒輪副結構可以選擇不同的傳動比,細分傳動角度,提高俯仰角度調整精度,絲杠螺母副機構可以通過選擇不同的絲桿螺距,調節絲桿的直線位移精度,并 通過合理的軸向預緊力消除軸向傳動間隙,保證反向傳動精度。
所述的鏡框俯仰角度調整裝置的內外環球頭鉸鏈結構可以是球頭鉸鏈及其變形,內外環采用過盈配合,消除內外環間的軸向和徑向間隙誤差。
所述的鏡框俯仰角度調整裝置的步進電機為原動件,在步進電機的輸出軸向,裝置的自由度為渦輪繞蝸桿的轉動副,自由度唯一。在渦輪的軸線方向,其轉動形成絲杠的直線運動,外環固定套和鏡框為從動件,鏡框支撐座為固定件,原動件數目等于機構自由度,機構運動唯一。
本發明的優點:
1)結構簡單,精度高,可減輕光路調整人員的勞動強度,提高工作效率;
2)渦輪主要作用是將步進電機輸出的軸向動力傳輸至與之垂直的絲桿的直線運動。渦輪和蝸桿配合形成的渦輪蝸桿機構能夠細分步進電機的步距角,渦輪和絲桿形成的絲杠能夠細分絲桿的直線運動,兩次細分可以使得鏡框的調整角度精確至秒級。
3)運動組件的作用就是將絲桿的直線運動通過自身特性轉化為鏡框的轉動,且能夠往復運動。構件之間剛性連接,穩定性較好。
4)裝置自帶測角儀,能夠實時監測鏡框角度值,并反饋至計算機,經過計算后,調整步進電機的步距角,從而調整鏡框的角度值。所以裝置的角度修復能力強。
附圖說明
圖1為本發明鏡框俯仰角度調整裝置結構示意圖
圖2為蝸桿軸向剖面圖
圖3絲桿軸向剖面圖
圖4為鏡框示意圖
圖5為絲桿示意圖
圖6為絲桿軸向機構運動簡圖
具體實施方式
參看圖1,圖1為本發明鏡框俯仰角度調整裝置的結構示意圖。由圖可見,本發明鏡框俯仰角度調整裝置的構成包括:步進電機1的轉軸通過鉸鏈3和蝸桿4的一端相連,該蝸桿4和渦輪51配合形成渦輪蝸桿結構,通過調整電機座2的高度,消除渦輪蝸桿結構之間的間隙,保證結構的運動精度,蝸桿的另一端通過蝸桿支撐臂支撐在平臺15上。絲桿8,分為三段81、82和83,其結構示意圖如圖5所示,絲桿82穿過渦輪的軸內螺孔52配合形成絲杠螺母副結構。鏡框11,分為鏡框轉動 軸111和推桿112兩部分,其結構示意圖如圖4所示。轉動軸111位于鏡框支撐座12的兩個通孔內,能夠自由轉動即可。絲桿支撐臂7上的通孔和絲桿81配合,形成絲桿8沿絲桿支撐臂7的直線運動。絲桿83和運動組件10中的第一內環16配合。所述的運動組件10如圖3所示,包括第一內環16、第一外環17、外環固定套18、第二內環19和第二外環20,其中,第一內環16和第一外環17配合形成球頭鉸鏈,第二內環19和第二外環20配合形成球頭鉸鏈,兩個內環必需和兩個外環完全貼合,外環固定套18固定第一外環17和第二外環20。
參看圖2,步進電機1、鉸鏈3、蝸桿4和渦輪5的連接方式。步進電機1的轉軸和蝸桿4通過鉸鏈3同軸連接。蝸桿4和渦輪51組成渦輪蝸桿機構,傳遞空間交錯軸即步進電機1輸出軸向和絲桿軸線方向之間的動力。交錯角為90°,蝸桿4為主動件,渦輪5為從動件。
參看圖3,絲桿8、運動組件10、鏡框11和鏡框支撐座12的連接方式。絲桿支撐臂7上的通孔和絲桿81配合形成移動副,絲桿82和渦輪52配合形成絲杠機構,絲桿83和運動組件10中的第一內環16形成過盈配合。鏡框11和運動組件10中的第二內環19形成過盈配合。
參看圖5,絲桿8、運動組件10、鏡框11和鏡框固定座12組成的曲柄滑塊機構。通過絲桿8的往復直線運動,鏡框10可以實現俯仰的角度調整。
現結合一實例對本發明進一步說明。
鏡框俯仰角度調整:步進電機1輸入步距角后,轉過相應角度,通過鉸鏈3驅動蝸桿4轉動相等角度,蝸桿4驅動渦輪5轉動相應角度,渦輪5轉動的角度大小,將轉化為絲桿8的直線移動距離。絲桿8的直線位移,被運動組件轉化兩個分運動,即繞絲桿的轉動和沿絲桿的直線運動。運動組件的轉動和直線運動,通過鏡框111合成為鏡框11繞鏡框支撐座12的轉動。運動組件的作用就是將絲桿的直線運動通過自身特性轉化為鏡框的轉動,且能夠往復運動。當鏡框11角度發生漂移時,測角儀13將反饋至計算機14,通過調整步進電機1的步距角恢復鏡框11的角度。

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