[發明專利]一種機電式驅動器

有效

• 申請號: 201110061364.7
• 申請日: 2011-03-15
• 公開（公告）號: CN102158007A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 張俊波;鮮浩;張學軍;楊金生;姚平;張雨東
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: H02K7/10
• 分類號: H02K7/10;H02K7/116;G02B7/185
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 盧紀;成金玉

技術領域

本發明涉及一種在能動光學系統中沿光學鏡軸向施加拉壓雙向作用力的機電式驅動器，屬于機械裝置。

背景技術

在國內外大口徑望遠鏡系統中，主鏡系統采用能動光學系統，它利用能動薄主鏡背面安裝的驅動器陣列改變主鏡面形，進而實現對波前誤差的校正，使得望遠鏡光學系統保持良好的光學波前質量。在能動薄主鏡光學系統中，驅動器主要用于承受能動主鏡重量和校正主鏡面形，因此要求驅動器具有行程大，負載強，精度高，運動平穩等特點，國內外大口徑望遠鏡系統一般采用液壓式、氣壓式或機械式結構來實現驅動器裝置，同時在工作過程中，利用力傳感器測量驅動器的輸出作用力，并把測量值發送給控制系統。例如，圖1給出了NTT中的驅動器，采用的是機械式結構，它利用固定平衡錘承擔鏡面重量，并利用步進電機經由滾珠絲杠推動自由平衡錘移動，通過杠桿結構為校正面形提供變化的作用力，該驅動器的負載能力較小，且只能提供單向壓力載荷。圖2表示VLT設計的驅動器結構，它由主動結構和被動結構兩部分組成，主動結構為機械式結構，利用電機驅動滾珠絲杠和彈性元件來產生變化的作用力，該部分力主用于校正鏡面面形，被動結構為液壓式結構，主要用于承受主鏡重量，該驅動器載荷大，精度高，但是體積龐大，安裝和維修不太方便。圖3描述了SUBARU望遠鏡的驅動器結構，它也采用了機械式驅動器結構，驅動器與鏡面的接觸點位于主鏡的重心面，利用平衡錘承擔主鏡軸向和徑向重量，校正面形的作用力由電機經過絲杠推動彈簧來提供，該驅動器精度高，行程大，運動平穩，但是結構同樣巨大，造價昂貴。如圖4給出了LAMOST望遠鏡的驅動器采用了電機驅動滾珠絲杠與彈性元件的結構，屬于機械式結構。圖5表示的結構是國內專利《一種氣壓式力促動器》(姚正秋、王躍飛、崔向群，專利號ZL97236305.X)中提到一種氣壓式驅動器(文獻中稱為促動器，這里統一稱為驅動器)，它利用電機通過滾珠絲杠驅動一個設置有密封充氣的波紋管，來實現對能動光學鏡面施加雙向作用力。由于滾珠絲杠的存在，使得驅動器不能自鎖，需要配備鎖緊裝置。

螺旋傳動作為一種極其重要且技術成熟穩定的機械傳動結構，在微位移驅動與定位，精密和超精密加工等領域發揮著重要作用，特別是差動螺旋結構的應用，提高了螺旋傳動的精度，差動螺旋結構由兩個旋向相同，螺距不同的螺紋副組成，等效螺距為兩個螺紋副螺距之差，一般差動螺旋結構包括固定螺母、平移螺母和差動螺桿三個部件，由于差動螺桿做螺旋運動，因此電機等動力元件不能直接與其相連，以保證電機等動力元件的平穩性。其它具備產生高精度位移的機械裝置還有電致伸縮式、磁致伸縮式、彈性變形式等結構，它們一般具有高剛度、良好的動態特性，但是行程較小，載荷能力低。

發明內容

本發明技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種機電式驅動器，該驅動器使用了差動螺旋結構、摩擦輪結構等基本傳動結構，加工、維修以及更換方便，性能可靠穩定。

本發明的技術解決方案為：機電式驅動器包括：電機8、差動螺旋副結構23、摩擦輪結構17、壓緊裝置10和減速箱9；電機8經由減速箱9、聯軸節30與摩擦輪結構17相連，摩擦輪結構17安裝于壓緊裝置10中，并與差動螺旋副結構23連接，壓緊裝置10與差動螺旋副結構23均固接于底板28；

所述摩擦輪結構17包括主動輪軸14、主動輪18、從動輪19、兩個球軸承21和球軸承固定軸20；主動輪軸14經由聯軸節30與減速箱9相連，主動輪18繞主動輪軸14旋轉，主動輪18與從動輪19外切接觸；從動輪19軸向與差動螺紋副結構23的差動螺旋軸24相連接；兩個球軸承21位于從動輪19中心高所在平面的兩側成對稱分布，兩個球軸承21內圈分別固定于兩個球軸承固定軸20，球軸承固定軸20均與從動輪19軸向平行安裝，球軸承21外圈與從動輪19外切接觸；

所述壓緊裝置10包括壓縮彈簧11、連接軸12、旋轉架13、旋轉軸15、主動輪固定架16、從動輪固定架22；主動輪18通過主動輪軸14安裝于旋轉架13中，旋轉架13經由旋轉軸15安裝于主動輪固定架16，旋轉架13經由壓縮彈簧11與連接軸12連接，球軸承固定軸20固接于從動輪固定架22中，旋轉架13與從動輪固定架22通過連接軸12相連接。

所述差動螺旋副結構23包括差動螺旋軸24、套筒固定板25、套筒26和輸出軸27；差動螺旋軸24分別與套筒26和輸出軸27組成螺旋副，差動螺旋軸24沿軸向與從動輪19相連接，套筒26經由套筒固定板25固定連接于底板28。