一种采用柔性连接的高精度空间相机调焦机构制造技术

本发明专利技术公开了一种采用柔性连接的高精度空间相机调焦机构，包括轴承座(1)、螺母(2)、滚珠丝杠(3)、底座(4)、轴承一(5)、电机(6)、蜗杆座(7)、蜗杆(8)、蜗轮压圈(9)、编码器(10)、蜗轮(11)、工作台(12)、圆柱销(13)、螺钉(14)、球头顶丝(15)、轴承二(16)、柔性板(17)、导轨(18)和下连接板(19)；所述调焦机构以电机为驱动单元，以编码器为反馈单元，通过蜗轮蜗杆、滚珠丝杠、螺母传动将旋转运动转化为直线运动，并通过导轨实现精确导向。本发明专利技术通过柔性板结构释放了部分自由度，解决了机构装配和运动过程中的干涉问题，极大的提高了调焦机构的装配效率、装配精度以及精度的稳定性，本发明专利技术结构简单，刚性好，操作方便，适用范围广。适用范围广。适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种采用柔性连接的高精度空间相机调焦机构


[0001]本专利技术属于航天
，具体涉及一种采用柔性连接的高精度空间相机调焦机构。

技术介绍

[0002]采用步进电机驱动，蜗轮蜗杆减速自锁，丝杠螺母传动以及导轨导向的调焦方案是目前航天
中应用最广泛也最传统的方案。该方案中螺母与工作台之间的连接部位属于过定位，属于装配难点。地面上常采用的连接结构有三种：(1)球头；(2)销；(3)螺钉。为了抵抗太空中复杂的力学环境，丝杠轴两端被轴承固定约束，丝杠的刚度很高，当工作台刚度较丝杠轴弱时采用螺钉连接的方式必然会存在干涉，该干涉量会导致工作台发生形变，进而导致机构的直线度变差，而直线度对光路传输影响较大，另外，如果干涉较大当经过复杂的力学环境试验后接触状态就会发生变化，精度稳定性较差。球头结构在三个方向都存在让性，提高了装配效率和精度的稳定性，但是空回较大，会影响机构在直线运动方向的定位精度。销连接放开了上下方向的自由度，但是在直线运动方向存在间隙，同样会影响机构的定位精度。
[0003]为了同时保证机构的高定位精度及精度稳定性，本专利技术提出了一种采用柔性连接的调焦机构，柔性连接结构在上下方向(即附图中Z向)存在部分柔性，在其余方向又具有足够的强度和刚度，上下的柔性可以容纳机构在运动过程中的干涉量，其余方向的高刚度保证机构的运动精度。该柔性结构拆除方便，不会影响轴系精度，当柔性板的刚度不够时可以通过添加真空胶水的方式调整刚度值，从而达到最佳的定位精度。该结构极大的提高了机构的装配效率，保证精度的同时也保证了精度的稳定性。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：在航天
中，空间相机的调焦方案中应用多，寿命长，精度高，可靠性高的方案是步进电机驱动，蜗轮蜗杆减速自锁，丝杠螺母传动，导轨导向。该方案的难点是丝杠螺母与工作台的连接部位的过定位，当机构的丝杠轴刚度较高而工作台的刚度相对较弱，连接部位的结构对精度的影响显著。为弥补现有结构的不足，提出一种精度可调节的调焦机构，极大的提高了装配效率。
[0005]为解决以上技术问题，本专利技术通过以下方案来实现：
[0006]一种采用柔性连接的高精度空间相机调焦机构，包括轴承座1、螺母2、滚珠丝杠3、底座4、轴承一5、电机6、蜗杆座7、蜗杆8、蜗轮压圈9、编码器10、蜗轮11、工作台12、圆柱销13、螺钉14、球头顶丝15、轴承二16、柔性板17、导轨18和下连接板19，两根导轨18安装在底座4上，保证两根导轨18平行度在合适范围内；滚珠丝杠3、螺母2安装在底座4和轴承座1的轴承孔内，通过轴承一5、轴承二16支撑，保证滚珠丝杠3的轴与导轨的平行度在合适的范围内；工作台12安装在导轨18上，并通过柔性板17和下连接板19与螺母2连接；蜗轮11安装在滚珠丝杠3的轴上，并用蜗轮压圈9压紧；蜗杆座7通过螺钉14安装在底座4上，并打销定位，
圆柱销13通过配作的方式将工作台12与柔性板17贯穿，防止结合面之间发生相对切向位移；编码器10的定子、电机6、蜗杆8安装在蜗杆座7上，蜗杆8轴和滚珠丝杠3轴为空间正交布局，电机6与蜗杆8同轴并通过联轴节相连，编码器10由相互同轴的两部分定子和转子组成，其中转子安装在滚珠丝杠3轴端上，定子安装在蜗杆座7上，定子、转子均与丝杠3同轴，蜗杆8两端通过轴承一5、轴承二16支撑，球头顶丝15安装在工作台12上，旋入螺纹通孔并靠在螺母2的端面上。
[0007]进一步地，所述柔性板17上切有柔性槽，保证柔性板17在X向和Y向具有足够的强度和刚度，同时在Z向存在适当的柔性，从而容纳机构在运动过程中不断变化的位置误差，保证滚珠丝杠的旋转角度有效的转化为直线运动，保证机构具有较高的定位精度和重复定位精度；
[0008]进一步地，所述柔性板17的刚度和强度不能满足使用要求时利用低挥发的真空胶水填充在柔性槽内，实现柔性结构的微量调整，找寻柔性板17的最优刚度状态；
[0009]进一步地，所述螺母2与工作台12之间的连接部件采用柔性板17和下连接板19两个独立的零件，方便柔性板17的安装与调试，而不必拆卸轴系；
[0010]进一步地，所述球头顶丝15限制了机构在直线运动方向(即附图中x方向)的自由度，确保机构在直线运动方向具有足够的承载能力。
[0011]进一步地，通过柔性板17结构释放了部分自由度，解决了机构装配和运动过程中的干涉问题，极大的提高了调焦机构的装配效率、装配精度以及精度的稳定性，本专利技术结构简单，刚性好，操作方便，适用范围广。
[0012]本专利技术与现有的空间相机调焦机构相比的优点在于：
[0013]1、本专利技术通过柔性板释放了部分自由度，解决了机构装配和移动过程中的干涉问题，极大的提高调焦机构的装配效率和装配精度；
[0014]2、本专利技术中，柔性板拆卸方便，不必拆除轴系，当柔性板刚度不足时可以通过在柔性槽里添加真空胶水的方式进行微量调整，极大的节约了加工和装调时间，降低了生产成本；
[0015]3、本专利技术中，球头顶丝15限制了机构在直线运动方向的自由度，确保机构在直线运动方向具有足够的承载能力，并在工作台12与螺母2接触的部位溅射MoS2，防止真空冷焊。
附图说明
[0016]图1是本专利技术一种采用柔性连接的高精度空间相机调焦机构的主视图；
[0017]图2是本专利技术的M
‑
M剖视图；
[0018]图3是本专利技术的外观图；
[0019]图4是本专利技术的俯视外观图。
[0020]图中各标号表示：1、轴承座；2、螺母；3、滚珠丝杠；4、底座；5、轴承一；6、电机；7、蜗杆座；8、蜗杆；9、蜗轮压圈；10、编码器；11、蜗轮；12、工作台；13、圆柱销；14、螺钉；15、球头顶丝；16、轴承二；17、柔性板；18、导轨；19、下连接板。
具体实施方式
[0021]下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本专利技术。
[0022]如图1至4所示，一种采用柔性连接的高精度空间相机调焦机构，包括轴承座1、螺母2、滚珠丝杠3、底座4、轴承一5、电机6、蜗杆座7、蜗杆8、蜗轮压圈9、编码器10、蜗轮11、工作台12、圆柱销13、螺钉14、球头顶丝15、轴承二16、柔性板17、导轨18和下连接板19；其中：所述采用柔性连接的高精度空间相机调焦机构以电机6为驱动单元，以编码器10为反馈单元，通过蜗轮11、蜗杆8、滚珠丝杠3、螺母2传动将旋转运动转化为直线运动，并通过导轨18实现精确导向；
[0023]两根导轨18安装在底座4上，保证两根导轨18平行度在合适范围内；滚珠丝杠3、螺母2安装在底座4和轴承座1的轴承孔内，通过轴承一5、轴承二16支撑，需要保证滚珠丝杠3轴与导轨的平行度在合适的范围内；工作台12安装在导轨18上，并通过柔性板17和下连接板19与螺母2连接；蜗轮11安装在滚珠丝杠3的轴上，并用蜗轮压圈9压紧；蜗杆座7通过螺钉14安装在底座4上，并打销定位，圆柱销13通过配作的方式将工作台12与柔性板17贯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用柔性连接的高精度空间相机调焦机构，其特征在于：包括轴承座(1)、螺母(2)、滚珠丝杠(3)、底座(4)、轴承一(5)、电机(6)、蜗杆座(7)、蜗杆(8)、蜗轮压圈(9)、编码器(10)、蜗轮(11)、工作台(12)、圆柱销(13)、螺钉(14)、球头顶丝(15)、轴承二(16)、柔性板(17)、导轨(18)和下连接板(19)，两根导轨(18)安装在底座(4)上方，保证两根导轨(18)平行度在合适范围内；滚珠丝杠(3)、螺母(2)安装在底座(4)和轴承座(1)的轴承孔内，通过轴承一(5)、轴承二(16)支撑，保证滚珠丝杠(3)轴与导轨(18)的平行度在合适的范围内；工作台(12)安装在导轨(18)上，并通过柔性板(17)和下连接板(19)与螺母(2)连接；蜗轮(11)安装在滚珠丝杠(3)的轴上，并用蜗轮压圈(9)压紧；蜗杆座(7)通过螺钉(14)安装在底座(4)的侧面，并打销定位，圆柱销(13)通过配作的方式将工作台(12)与柔性板(17)贯穿，防止结合面之间发生切向相对位移；编码器(10)定子、电机(6)、蜗杆(8)安装在蜗杆座(7)上，蜗杆(8)和滚珠丝杠(3)轴为空间正交布局，电机(6)与蜗杆(8)同轴并通过联轴节相连，编码器(10)由相互同轴的两部分定子和转子组成，其中转子安装在滚珠丝杠(3)轴端上，定子安装在蜗杆座(7)上，定子转子均与滚珠丝杠(3)同轴，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘会静，彭起，唐涛，张德启，朱柏林，江川，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：