[發明專利]采用凸輪驅動的擺鏡機構

有效

• 申請號: 201210375722.6
• 申請日: 2012-10-08
• 公開（公告）號: CN102879902A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 李安虎;王偉;丁燁;高心健
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

?本發明涉及一種采用凸輪驅動的擺鏡機構，可用于精密工程領域的光束精確掃描、跟蹤和對準。

背景技術

擺鏡機構在動態光學跟蹤中具有廣泛的用途，可以精確實現光路的對準、被測對象的跟蹤、光束指向誤差的補償修正等。精確控制擺鏡的偏擺運動是提高系統精度的重要因素。

在先技術（孫建鋒等專利，申請號：200410024986.2，申請日2004年10月“星間激光通信終端高精度動靜態測量裝置”）中采用力矩電機直接耦合轉動軸而實現光學元件的偏擺，從而實現角度調節，但是該機械系統對力矩電機的轉動精度和動力性能要求較高，機械誤差較大。

在先技術（李安虎等專利，申請號：200510026553.5，申請日2005年6月“雙光楔光束偏轉機械裝置”）中，提出了直線電機直接頂進驅動的方式，運動中屬于變負載系統，不僅控制精度難以保證，而且難以克服回位彈簧和頂桿等在運動中產生的摩擦和影響。

在先技術（李安虎等專利，申請號：201010588924.X，申請日2010年12月“偏擺光楔掃描裝置”）中通過三個機械模塊的運動耦合實現了光楔的偏擺運動，但由于第一模塊和第三模塊都采用了滑動導軌方案，都是通過滑塊在其導軌上的滑動實現的，因此兩級滑動導軌產生的誤差累積影響了偏擺角度調節的精度，同時第二模塊采用關節軸承也存在運動間隙，影響系統使用精度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種凸輪驅動的擺鏡機構，采用凸輪驅動的方式來精確控制擺鏡的偏擺運動，以克服上述在先技術中的不足之處。

?本發明提出的采用凸輪驅動的擺鏡機構，包括鏡框及轉動半軸總成、彈簧緊連裝置、偏擺凸輪機構、電機及傳動部分、擺鏡支撐結構和機座，其中：

鏡框與轉動半軸左右段剛性聯結，通過滾動軸承由機座兩側面支撐；由電機通過帶傳動控制凸輪機構實現擺鏡的精確偏擺。

?所述鏡框及轉動半軸總成包括擺鏡4、轉動半軸2、鏡框5、第一滾動軸承8、第一軸承端蓋6、第一沉頭螺釘7和角度編碼器3，擺鏡4通過擺鏡支撐結構固定于鏡框5內，鏡框5與轉動半軸2的左右段剛性聯接；所述轉動半軸2的左右段分別通過第一滾動軸承8安裝在機座1上；第一滾動軸承8的內圈由軸肩定位，外圈由第一軸承端蓋6固定；第一軸承端蓋6通過第一沉頭螺釘7固定于機座1的側面；所述轉動半軸2的左段還連有角度編碼器3；

?所述彈簧緊連裝置包括彈簧護罩41、平面渦卷彈簧42和外蓋43，所述彈簧護罩41通過螺紋旋入轉動半軸2右段中，為平面渦卷彈簧42提供放置平面；所述平面渦卷彈簧42一端嵌入轉動半軸2的右段端面凹槽內，另一端放入第一軸承端蓋6的凹槽內，通過六角頭螺釘45固定；所述外蓋43通過第七沉頭螺釘44固定于第一軸承端蓋6右側；

所述偏擺凸輪機構包括偏擺板17、凸輪22、凸輪軸23和凸輪架25，所述偏擺板17通過第二沉頭螺釘16與鏡框5連接，并與凸輪22形成運動副；凸輪22固定在凸輪軸23上，凸輪軸23通過第二滾動軸承20安裝在凸輪架25上；第二滾動軸承20的內圈通過凸輪軸23的軸肩定位，外圈由第二軸承端蓋19固定；第二軸承端蓋19通過第三沉頭螺釘21連接在凸輪架25上；凸輪架25分左、右兩個，分別通過第四沉頭螺釘26固定在機座1上；

所述電機及傳動部分由帶輪24、V帶27和電機28組成，所述帶輪24固定在凸輪軸23上，且套于V帶27一端，電機28的軸套于V帶27另一端，帶輪24與V帶27配合連接完成電機28與凸輪軸23的運動傳遞；電機28通過第五沉頭螺釘29固定在機座1上。

本發明中，所述的電機及傳動部分還可以由電機28通過聯軸器直接耦合到凸輪軸23上來實現，所述聯軸器包括右半聯軸器36和左半聯軸器37，右半聯軸器36通過第一普通平鍵35與凸輪軸23實現周向連接，軸向采用凸輪軸23的軸肩定位；左半聯軸器37通過第二普通平鍵38與電機軸39實現周向定位，軸向通過緊定螺釘40固定；所述左半聯軸器37與右半聯軸器36通過絞制孔用螺栓34相連接，并用六角頭螺母32擰緊，擰緊面還放有第二彈性墊圈33；所述電機28通過第五沉頭螺釘29固定于電機臺30上，電機臺30通過第六沉頭螺釘31固定于機座1上。