一種光學系統中高精度多齒分度盤式變倍機構的製作方法

2023-06-05 13:22:56 1

專利名稱：一種光學系統中高精度多齒分度盤式變倍機構的製作方法
技術領域：
本發明屬於光學儀器中的變倍機構技術領域，特別涉及一種光學系統中高精密多齒分度盤式變倍機構。
背景技術：
傳統的大型光學儀器中的變倍機構技術一般用直線導軌機構，在主光路中更換變倍鏡組，達到光學儀器變倍的目的，一般光學系統要求變倍鏡組與主光軸夾角不小於30 「， 對於通光口徑Φ40的變倍鏡組復位精度為0. Olmm則帶來的光軸夾角誤差夾角為1'，這是一般結構很難達到的精度，這種結構特點是以直線電機帶動滑架在導軌上運行，完成變倍鏡組的更換，由於結構複雜、剛度差，對變倍對單件加工精度要求高，另外溫度變化，振動衝擊都對機構重複定位精度有影響，多齒分度盤是一種技術成熟的精密的機械分度裝置，因其具有分度準確、結構緊湊、能自動定心、無角位移空程等優點，所以基於多齒分度盤式的變倍機構完全可以克服以上缺點。

發明內容
本發明的目的是為解決現有的光學變倍系統工作方式複雜，重複定位精度差，製造和運行成本較高的問題。為解決現有技術存在的問題，本發明提供一種光學系統中高精度多齒分度盤式變倍機構，該變倍機構包括底座、多齒分度盤、變倍鏡組I、頂杆、鋼球、變倍鏡組II、升降凸輪、復位彈簧、升降電機、導柱、撥盤、旋轉電機、旋轉平臺、防松螺母和滾輪；所述底座中心處設置通孔，所述旋轉平臺中心處設置圓柱體與所述通孔配合，所述圓柱體中心從下端向上設置盲孔，所述頂杆安裝在所述盲孔內，所述鋼球設置在頂杆上端，所述滾輪設置在頂杆下端，所述升降凸輪設置在滾輪下端，所述升降凸輪安裝在升降電機上；所述底座底面在通孔的周圍設置沉孔，旋轉平臺的圓柱體下端設置防松螺母，所述復位彈簧設置在所述沉孔與所述防松螺母之間；所述多齒分度盤由多齒分度盤下盤和多齒分度盤上盤組成，所述多齒分度盤下盤設置在底座上面，所述多齒分度盤上盤設置在多齒分度盤下盤上面，所述旋轉平臺設置在多齒分度盤上盤上面；所述變倍鏡組I和所述變倍鏡組II設置在旋轉平臺上面不同位置處；所述導柱設置在旋轉平臺上面，所述撥盤上設置一缺口與導柱配合，所述旋轉電機與所述撥盤連接。本發明的有益效果是本發明變倍機構通過旋轉平臺與多齒分度盤一起旋轉使變倍鏡組以平面旋轉方式移動位置，確定位移後多齒分度盤上盤與多齒分度盤下盤精密嚙合，實現光軸復位精度高，本發明的變倍機構使用方便且製造和運行成本較低。


圖1是高精密多齒分度盤式變倍機構的主視圖；圖2是高精密多齒分度盤式變倍機構的俯視圖。
圖中，1、底座，2、多齒分度盤下盤，3、多齒分度盤上盤，4、變倍鏡組I，5、頂杆，6、鋼球，7、變倍鏡組11，8、升降凸輪，9、復位彈簧，10、升降電機，11、導柱，12、撥盤，13、旋轉電機，14、旋轉平臺，15、防松螺母，16、滾輪。
具體實施例方式如圖1和圖2所示，一種光學系統中高精密多齒分度盤式變倍機構，該變倍機構包括底座1、多齒分度盤、變倍鏡組I 4、頂杆5、鋼球6、變倍鏡組117、升降凸輪8、復位彈簧9、 升降電機10、導柱11、撥盤12、旋轉電機13、旋轉平臺14、防松螺母15和滾輪16 ；所述底座 1中心處設置通孔，所述旋轉平臺14中心處設置圓柱體與所述通孔配合，所述圓柱體中心從下端向上設置盲孔，所述頂杆5安裝在所述盲孔內，所述鋼球6設置在頂杆5上端，所述滾輪16設置在頂杆5下端，所述升降凸輪8設置在滾輪16下端，所述升降凸輪8安裝在升降電機10上；所述底座1底面在通孔的周圍設置沉孔，旋轉平臺14的圓柱體下端設置防松螺母15，所述復位彈簧9設置在所述沉孔與所述防松螺母15之間；所述多齒分度盤由多齒分度盤下盤2和多齒分度盤上盤3組成，所述多齒分度盤下盤2設置在底座1上面，所述多齒分度盤上盤3設置在多齒分度盤下盤2上面，所述旋轉平臺14設置在多齒分度盤上盤3 上面；所述變倍鏡組14和所述變倍鏡組117設置在旋轉平臺14上面不同位置處；所述導柱 11設置在旋轉平臺14上面，所述撥盤12上設置一缺口剛好與導柱11配合，所述旋轉電機 13與所述撥盤12連接。底座1中心開有通孔，底座1下端通孔周圍開有沉孔，沉孔直徑與復位彈簧的外徑相同，用於復位彈簧的限位。 多齒分度盤分為多齒分度盤上盤3和多齒分度盤下盤2，安裝多齒分度盤下盤2和多齒分度盤上盤3時，使兩者同軸度不小於0. 05mm。在多齒分度盤上端設有旋轉平臺14， 旋轉平臺14與多齒分度盤上盤3通過螺釘緊固定在一起，旋轉平臺14中心處向下具有一圓柱體，該圓柱體剛好與底座1的通孔配合，當旋轉電機13驅動撥盤12撥動導柱11使旋轉平臺14旋轉時，該圓柱體作為旋轉軸在底座1的通孔中旋轉，該圓柱體中心從下端向上開有盲孔，頂杆5剛好設置在該盲孔內，當圓柱體旋轉時頂杆5不隨之轉動。升降凸輪8安裝時調整凸輪升降位置，在最大行程時使多齒分度盤上盤3和多齒分度盤下盤2分離，距離不小於5mm ；在最小行程時使升降凸輪8與頂杆5分離，距離不小於1mm。升降凸輪8通過滾輪16與頂杆5連接，控制旋轉平臺14上、下運動，進而使多齒分度盤上盤3和多齒分度盤下盤2分離和嚙合。復位彈簧9安裝時調整復位彈簧9鬆緊程度，保證將多齒分度盤上盤3、多齒分度盤下盤2分離後嚙合的復位精度小於5"。復位彈簧9上端卡在底座1的沉孔內，起到上方徑向和軸向限位作用，復位彈簧9的下端面由防松螺母15軸向限位，起到拉緊旋轉平臺和底座的作用。變倍鏡組I 4安裝時，根據光學設計參數，將變倍鏡組14安裝在旋轉平臺14上， 使其通過主光路，檢測光學系統滿足設計要求。變倍鏡組117安裝時，將旋轉平臺14旋轉一定角度，角度根據具體應用情況設定， 保證變倍鏡組14和變倍鏡組117位置在工作時的光路相互不幹擾，根據光學設計參數，將變倍鏡組Π7安裝在旋轉平臺14上，使其通過主光路，檢測光學系統滿足設計要求。
旋轉電機13安裝時調整旋轉電機13中心與旋轉平臺14中心距離，以精確控制多齒分度盤的旋轉角度，完成兩個變倍鏡組間的互換。根據具體應用情況，本發明設計結構可完成二次變倍，也可完成多次變倍，將變倍鏡組14與變倍鏡組117根據使用要求進行切換。高精密多齒分度盤式變倍機構所採用的工作原理是多齒分度盤上盤3升起由升降電機10帶動升降凸輪8，達到最大行程，使多齒分度盤上盤3和多齒分度盤下盤2分離；多齒分度盤上盤3旋轉角度由旋轉電機13按一定角度旋轉，將變倍鏡組I 4切換出主光路，同時將變倍鏡組117帶入主光路，鏡組變換過程中由旋轉電機13控制旋轉位置；多齒分度盤上盤3落下由升降電機10帶動升降凸輪8， 達到最小行程，復位彈簧9使多齒分度盤上盤3和多齒分度盤下盤2嚙合，完成光學系統變倍過程。本發明一種光學系統中高精密多齒分度盤式變倍機構，由傳統的變倍鏡組直線運動方式改為平面旋轉方式，光軸復位精度小於5"，普通機構無法達到。該機構轉換時間短， 執行動作由升降電機、旋轉電機共同完成，時間小於1.5秒。該機構對旋轉角度要求不高。 製造成本相對較低。該機構基本不受溫度、振動影響，使用壽命長。
權利要求
1.一種光學系統中高精密多齒分度盤式變倍機構，其特徵在於，該變倍機構包括底座(I)、多齒分度盤、變倍鏡組I(4)、頂杆(5)、鋼球(6)、變倍鏡組II (7)、升降凸輪(8)、復位彈簧(9)、升降電機(10)、導柱(11)、撥盤(12)、旋轉電機(13)、旋轉平臺(14)、防松螺母(15) 和滾輪(16)；所述底座(1)中心處設置通孔，所述旋轉平臺(14)中心處設置圓柱體與所述通孔配合，所述圓柱體中心從下端向上設置盲孔，所述頂杆( 安裝在所述盲孔內，所述鋼球(6)設置在頂杆( 上端，所述滾輪(16)設置在頂杆( 下端，所述升降凸輪(8)設置在滾輪(16)下端，所述升降凸輪⑶安裝在升降電機(10)上；所述底座⑴底面在通孔的周圍設置沉孔，旋轉平臺(14)的圓柱體下端設置防松螺母(15)，所述復位彈簧(9)設置在所述沉孔與所述防松螺母(1 之間；所述多齒分度盤由多齒分度盤下盤( 和多齒分度盤上盤C3)組成，所述多齒分度盤下盤( 設置在底座(1)上面，所述多齒分度盤上盤(3) 設置在多齒分度盤下盤( 上面，所述旋轉平臺(14)設置在多齒分度盤上盤C3)上面；所述變倍鏡組1(4)和所述變倍鏡組11(7)設置在旋轉平臺(14)上面不同位置處；所述導柱(II)設置在旋轉平臺(14)上面，所述撥盤(1 上設置一缺口與導柱(11)配合，所述旋轉電機(1 與所述撥盤(1 連接。
2.根據權利要求1所述的一種光學系統中高精密多齒分度盤式變倍機構，其特徵在於，所述底座(1)下端的沉孔直徑與復位彈簧(9)直徑相同。
3.根據權利要求1所述的一種光學系統中高精密多齒分度盤式變倍機構，其特徵在於，所述旋轉平臺(14)與多齒分度盤上盤C3)通過螺釘緊固連接。
全文摘要
一種光學系統中高精密多齒分度盤式變倍機構，屬於光學儀器中的變倍機構技術領域，為解決現有的光學變倍系統工作方式複雜，重複定位精度差，製造和運行成本較高的問題，提供一種光學系統中高精度多齒分度盤式變倍機構，該變倍機構包括底座、多齒分度盤、變倍鏡組I、頂杆、鋼球、變倍鏡組II、升降凸輪、復位彈簧、升降電機、導柱、撥盤、旋轉電機、旋轉平臺、防松螺母和滾輪，所述多齒分度盤由多齒分度盤下盤和多齒分度盤上盤組成；本發明變倍機構通過旋轉平臺與多齒分度盤一起旋轉使變倍鏡組以平面旋轉方式移動位置，確定位移後多齒分度盤上盤與多齒分度盤下盤精密嚙合，實現光軸復位精度高，本發明的變倍機構使用方便且製造和運行成本較低。
文檔編號G02B7/04GK102565995SQ20111044953
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者李紅光 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所