孔導向滾珠直線導向機構的製作方法

2023-06-10 13:31:41 2

孔導向滾珠直線導向機構的製作方法
【專利摘要】本發明孔導向滾珠直線導向機構，屬於機械製造【技術領域】，解決了現有的滾珠式直線導向機構在光學系統布局中無法運用到光學鏡組移動場合技術問題；本發明孔導向滾珠直線導向機構，包括導向套筒、保持架、光學鏡組框、光學鏡組、帶動釘和鋼珠；保持架與光學鏡組框固定連接，鋼珠沿著保持架上的循環滾道運動，鋼珠在導向套筒和光學鏡組框之間滾動，並且鋼珠與導向套筒和光學鏡組框組成的滾道之間為過盈配合，帶動釘通過螺釘與光學鏡組框固定連接並穿過保持架和導向套筒上的滑槽，光學鏡組安裝在光學鏡組框上；本發明鋼珠在導向套筒和光學鏡組框之間滾動，並在保持架的引導下鋼珠循環運動，運動流暢，精度保持穩定。
【專利說明】孔導向滾珠直線導向機構

【技術領域】
[0001]本發明屬於機械製造【技術領域】，具體涉及一種孔導向滾珠直線導向機構。

【背景技術】
[0002]在長焦距光學望遠鏡中，調焦物鏡的調焦過程、變焦距物鏡的連續變焦等都是通過光學鏡組沿光軸直線運動實現調焦、連續變焦功能的。帶動光學鏡組移動的直線導向機構分為滑動式和滾動式。滑動式直線導向機構在兩個相互運動件之間需保留一定間隙以減少摩擦和避免卡滯問題，而間隙會引起鏡組在運動過程中光軸晃動，致使光學系統視軸穩定精度要求難以保證；滾動式直線導向機構在兩個相對運動件之間鑲嵌有滾珠，具有可以通過施加預緊力消除間隙的優點，但目前技術成熟的滾珠直線導向機構都是以軸為導向實現直線運動，這種軸導嚮導軌結構要求導向軸具有足夠長度，且導向軸佔據著中心位置，而光學系統中光學零件沿光軸順序分布，在結構布局上導向軸的位置與光學零件的位置相衝突，因此已有滾珠式結構不適宜運用到光學鏡組移動場合。
[0003]參見附圖1和附圖2，用於光學鏡組移動的滑動式導向機構，包括光學物鏡組1、鏡座2、壓圈3、導向套筒4和帶動釘5 ;由若干光學物鏡組成的光學鏡組I安裝在鏡座2的孔內用壓圈3固定，帶動釘5通過螺釘固定在鏡座2上，從而鏡組1、鏡座2和帶動釘5形成一體；導向套筒4上有與鏡座2外圓相配的內孔，導向套筒4上的內孔與鏡座2外圓柱面間隙配合，導向套筒4上有能讓帶動釘5伸出的槽.
[0004]用於光學鏡組移動的滑動式導向機構的直線導向部分:由套筒導向的內孔及鏡座外圓配合實現導向；用於光學鏡組移動的滑動式導向機構的運動傳遞部分:驅動力F作用在帶動釘5的伸出部分，帶動力F帶動光學鏡組I沿著導向套筒4做直線運動。
[0005]在工作過程中，由作用在帶動釘5上的力F帶動光學鏡組I沿著導向套筒4按設計規律做直線運動，導向精度主要取決於導向套筒4與鏡座2配合間隙的大小、導向長度即鏡座與導向套筒的配合長度、以及導向套筒內孔的直線度，光軸最大傾斜角等於配合間隙與導向長度的比值。在實際的光學系統中通常結構緊湊，致使導向長度不能達到所需長度，進而導致光軸晃動，影響視軸穩定精度，滑動式導向機構導向長度過短還會引起運動卡滯冋題。
[0006]參見附圖3，市場上的一種滾珠直線導軌產品，包括由圓柱導軌6、左端蓋7、移動構件8，滾珠座套9、滾珠10，保持架11，右端蓋12 ;移動構件8、滾珠座套9、左端蓋7、右端蓋12以及保持架11通過螺釘連接在一起形成移動部件，移動部件與導軌之間的滾珠10由保持架11導向沿導軌滾動，從而使移動部分可以沿導軌6作直線運動。這種結構中圓柱導軌為導向件，導軌佔據了軸向空間，而光學系統中用於調焦、變焦的移動元件正處於移動套筒的軸心位置即示圖中導軌6位置，且沿軸向還設計有其他光學元件，所以不允許導軌佔據中心位置，此結構不能用於調焦等光學系統中。


【發明內容】

[0007]本發明的目的提供孔導向滾珠直線導向機構，解決現有技術中的滾珠式結構無法運用到光學鏡組移動場合和無法運用到光學系統的技術問題。
[0008]本發明孔導向滾珠直線導向機構，包括導向套筒、保持架、光學鏡組框、帶動釘和鋼珠；保持架與光學鏡組框固定連接，保持架和光學鏡組框在導向套筒的導向孔中，鋼珠在保持架上的循環滾道之間滾動，鋼珠與導向套筒和光學鏡組框組成的滾道之間為過盈配合，帶動釘通過螺釘與光學鏡組框固定連接並穿過保持架和導向套筒上的滑槽。
[0009]本發明還包括擋圈和壓環，所述保持架與光學鏡組框固定連接，具體為:保持架的一端套在光學鏡組框上，並通過定位銷定位，定位銷與保持架的定位槽為間隙配合，定位銷與光學鏡組框的定位孔為過盈配合，保持架的另一端通過擋圈與光學鏡組框保持同軸；壓環將保持架和光學鏡組框貼合在一起，壓環與光學鏡組框為螺釘連接。
[0010]所述保持架上圓周均布多條所述循環滾道。
[0011]所述多條循環滾道為3條。
[0012]所述循環滾道包括鋼珠工作段、回程彎道a、回程彎道b、和回程直線段；鋼珠工作段與回程彎道a和回程彎道b的接觸處採用斜形結構，回程直線段、回程彎道a和回程彎道b的橫截面為半圓形結構。
[0013]所述光學鏡組框的外圓柱面上圓周均布三個平面，所述外圓柱面的外圓柱部分與鋼珠工作段相對應，所述平面與回程直線段相對應；所述光學鏡組框的兩端分別設有一段圓錐面a和圓錐面b，所述圓錐面a和圓錐面b分別與回程彎道a和回程彎道b相對應。
[0014]本發明的有益效果:本發明採用帶有循環滾道的保持架引導鋼珠循環運動，確保鋼珠運動流暢；鋼珠在導向套筒和光學鏡組框之間滾動，並且鋼珠與導向套筒和光學鏡組框組成的滾道之間為過盈配合，有效地消除了間隙對直線運動的影響；光學鏡組框形狀簡單，保證了外圓柱面精度，保持架上的循環滾道為鋼珠導向，精度的穩定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為現有技術中光學鏡組移動的滑動式導向機構的主視圖；
[0016]圖2為現有技術中光學鏡組移動的滑動式導向機構的側視圖；
[0017]圖3為現有技術中市場上的一種滾珠直線導軌機構的結構圖；
[0018]圖4為本發明的孔導向滾珠直線導向機構的主視圖；
[0019]圖5為本發明的孔導向滾珠直線導向機構的俯視圖；
[0020]圖6為本發明的孔導向滾珠直線導向機構的結構圖沿A-A的剖視圖；
[0021]圖7為本發明的孔導向滾珠直線導向機構的保持架的主視圖；
[0022]圖8為本發明的孔導向滾珠直線導向機構的保持架的F-F剖視圖；
[0023]圖9為本發明的孔導向滾珠直線導向機構的B局部放大圖；
[0024]圖10本發明的孔導向滾珠直線導向機構的C向視圖；
[0025]圖11為本發明的孔導向滾珠直線導向機構的光學鏡組框的主視圖；
[0026]圖12為本發明的孔導向滾珠直線導向機構的光學鏡組框的側視圖；
[0027]圖13為本發明的孔導向滾珠直線導向機構的D向視圖；
[0028]其中，1、光學物鏡組，2、鏡座，3、壓圈，4、導向套筒，5、帶動釘，6、導軌，7、左端蓋，8、移動構件，9、滾珠座套，10、滾珠，11、保持架，12、右端蓋，13、導向套筒，14、保持架，15、光學鏡組框，16、鋼珠，17、光學鏡組，18、帶動釘，19、滑槽，20、擋圈，21、壓環，22、平面，23、圓柱部分，24、鋼珠工作段，25、回程彎道a，26、回程直線段，27、回程彎道b，28、定位槽，29、半圓形結構，30、斜形結構31、圓錐面a，32、圓錐面b，33、圓柱面a，34、圓柱面b，35、帶動釘的安裝面，36、定位孔。

【具體實施方式】
[0029]下面參見附圖對本發明作進一步闡述。
[0030]參見附圖4、附圖5和附圖6，本發明孔導向滾珠直線導向機構，包括導向套筒13、保持架14、光學鏡組框15、帶動釘18和鋼珠16 ;保持架14與光學鏡組框15固定連接，保持架14和光學鏡組框15在導向套筒13的導向孔中，鋼珠16在保持架14上的循環滾道之間滾動，鋼珠16與導向套筒13和光學鏡組框15組成的滾道之間為過盈配合，帶動釘18安裝在光學鏡組框的帶動定安裝面35上，並通過螺釘與光學鏡組框15固定連接，且帶動釘18穿過保持架14和導向套筒13上的滑槽19，光學鏡組17安裝在光學鏡組框15上。
[0031]所述保持架14與光學鏡組框15固定連接，具體為:保持架14的一端套在光學鏡組框15上，並通過定位銷定位，定位銷與保持架的定位槽28為間隙配合，定位銷與光學鏡組框15的定位孔36為過盈配合，保持架14的另一端通過擋圈20與光學鏡組框15保持同軸；壓環21將保持架14和光學鏡組框15貼合在一起，壓環21與光學鏡組框15為螺釘連接。
[0032]參見附圖7、附圖8、附圖9和附圖10，所述保持架14上圓周均布多條循環滾道，保持架14引導滾珠沿設計滾道運動。
[0033]所述多條循環滾道的條數為3條。
[0034]所述循環滾道包括鋼珠工作段24、回程彎道a25、回程彎道b27、和回程直線段26 ;鋼珠工作段24與回程彎道a25和回程彎道b27的接觸處採用斜形結構30，回程直線段26、回程彎道a25和回程彎道b27的橫截面為半圓形結構29。
[0035]參見附圖11、附圖12和附圖13，所述光學鏡組框15的外圓柱面上圓周均布三個平面22，所述外圓柱面的外圓柱部分23與鋼珠工作段24相對應，所述平面22與回程直線段26相對應；所述光學鏡組框15的兩端分別設有一段圓錐面a31和圓錐面a32，所述圓錐面a31和圓錐面a32分別與回程彎道a25和回程彎道b27相對應；所述光學鏡組框15的兩端分別加工有圓柱面a33和圓柱面b34，保持架分別套在圓柱面a33和圓柱面b34上，光學鏡組框15是光學鏡組17的固定座，同時光學鏡組框15的外圓柱部分23也是滾道面。
[0036]鋼珠工作段24，允許鋼珠16在光學鏡組框15和導向套筒13之間滾動，回程彎道a25和回程彎道b27的作用是引導鋼珠16在鋼珠工作段24和回程直線段26之間相互轉換，在鋼珠工作段24與回程彎道a25和回程彎道27b連接處採用斜形結構使鋼珠16循環滾動流暢，回程直線段26、回程彎道a25和回程彎道b27的橫截面為半圓形結構，鋼珠16在光學鏡組框15和保持架14導向道之間滾動；
[0037]本發明孔導向滾珠直線導向機構在工作時，當帶動力P作用在帶動釘18上時，帶動釘18帶動光學鏡組框15和光學鏡組17沿導向套筒13運動，導向是由鋼珠16在循環滾道之間滾動實現的，直線運動精度取決於導向套筒13內孔的圓柱度、光學鏡組框15外圓柱面圓柱度和鋼珠16精度，套筒的內孔圓柱度為0.0lmm,滾珠圓度為0.005mm,光學鏡組框15圓柱度為0.01_，滾珠與鏡框和套筒的過盈量為0.0Olmm?0.005_。
[0038]本發明通過循環滾道及保持架14設計，採用鋼珠16在光學鏡組框15和導向套筒13之間滾動，並且鋼珠16與光學鏡組框15和導向套筒13組成的滾道之間為過盈配合以消除間隙，在保持架14的引導下鋼珠16循環運動，使運動流暢，精度穩定。
【權利要求】
1.孔導向滾珠直線導向機構，其特徵在於，包括導向套筒(13)、保持架(14)、光學鏡組框(15)、帶動釘(18)和鋼珠(16);保持架(14)與光學鏡組框(15)固定連接，保持架(14)和光學鏡組框(15)在導向套筒(13)的導向孔中，鋼珠(16)在保持架(14)上的循環滾道之間滾動，鋼珠(16)與導向套筒(13)和光學鏡組框(15)組成的滾道之間為過盈配合，帶動釘(18)通過螺釘與光學鏡組框(15)固定連接並穿過保持架(14)和導向套筒(13)上的滑槽(19) ο
2.根據權利要求1所述的孔導向滾珠直線導向機構，其特徵在於，還包括擋圈(20)和壓環(21)，所述保持架(14)與光學鏡組框(15)固定連接，具體為:保持架(14)的一端套在光學鏡組框(15)上，並通過定位銷定位，定位銷與保持架的定位槽(28)為間隙配合，定位銷與光學鏡組框(15)的定位孔(36)為過盈配合，保持架14的另一端通過擋圈(20)與光學鏡組框(15)保持同軸；壓環(21)將保持架(14)和光學鏡組框(15)貼合在一起，壓環(21)與光學鏡組框(15)為螺釘連接。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的孔導向滾珠直線導向機構，其特徵在於，所述保持架(14)上圓周均布多條所述循環滾道。
4.根據權利要求3所述的孔導向滾珠直線導向機構，其特徵在於，所述多條循環滾道為3條。
5.根據權利要求1或權利要求4所述的孔導向滾珠直線導向機構，其特徵在於，所述循環滾道包括鋼珠工作段(24)、回程彎道a(25)、回程彎道b(27)、和回程直線段(26);鋼珠工作段(24)與回程彎道a(25)和回程彎道b(27)的接觸處採用斜形結構(30)，回程直線段(26)、回程彎道a (25)和回程彎道b(27)的橫截面為半圓形結構(29)。
6.根據權利要求1所述的孔導向滾珠直線導向機構，其特徵在於，所述光學鏡組框(15)的外圓柱面上圓周均布三個平面(22)，所述外圓柱面的外圓柱部分(23)與鋼珠工作段(24)相對應，所述平面(22)與回程直線段(26)相對應；所述光學鏡組框(15)的兩端分別設有一段圓錐面a(31)和圓錐面b(32)，所述圓錐面a(31)和圓錐面b(32)分別與回程彎道a (25)和回程彎道b (27)相對應。
【文檔編號】G02B7/04GK104459930SQ201410427993
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年8月27日 優先權日:2014年8月27日
【發明者】卓仁善 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所