一种小扭矩驱动的凸轮式调焦机构制造技术

本实用新型专利技术属于光电技术领域，涉及一种调焦机构，尤其涉及一种小扭矩驱动的凸轮式调焦机构，以解决现有技术中凸轮式调焦机构存在的驱动力矩大、低温时容易卡滞，且材料间易磨损的技术问题。本实用新型专利技术提供的一种小扭矩驱动的凸轮式调焦机构，包括箱体、透镜单元、调焦单元以及驱动单元；调焦单元包括至少一个驱动钉，以及由外至内依次套设的斜槽凸轮筒、直槽筒、移动筒；驱动钉依次穿过斜槽凸轮筒侧壁开设的斜槽、直槽筒侧壁开设的直槽后，其内端与移动筒固连；直槽筒内侧壁设置有沿轴向安装且圆周均布的多组导轨，移动筒外侧壁设置有与导轨一一对应的多个滚珠坑，导轨与对应滚珠坑之间设置有滚珠，将移动筒与直槽筒间的滑动摩擦变为滚动摩擦。变为滚动摩擦。变为滚动摩擦。

A cam focusing mechanism driven by small torque

【技术实现步骤摘要】
一种小扭矩驱动的凸轮式调焦机构


[0001]本技术属于光电
，涉及一种调焦机构，尤其涉及一种小扭矩驱动的凸轮式调焦机构。

技术介绍

[0002]随着光机加工技术的日益成熟和变焦光学系统设计水平的不断提高，变焦镜头由于具有大视场搜索和小视场分辨的优势，近些年来，在航空和航天技术中得到了广泛的应用。调焦机构是为了得到清晰图像而调节物镜与被测物体间的距离，以获得本物体清晰成像的调节过程。在航空和航天
中，由于环境温差比较大，结构材料和镜头材料都会发生热胀冷缩的现象，影响成像，所以需要调焦功能来实现冷热收缩补偿。
[0003]作为机载设备的调焦机构，从研制到应用要经历地面环境、力学环境和各种平台环境的试验。充分考虑各种环境，包括温度环境、低气压环境、力学环境对调焦机构的影响，增强调焦机构的环境适应性，是进行调焦机构结构设计时必须加以重视的内容，只有这样，才能使得调焦机构的结构设计具有高强度、大刚度和高可靠性。
[0004]现有调焦机构的驱动方式有两种，凸轮式驱动方式和步进电机结合丝杠螺母驱动方式。前一种方式对凸轮的加工精度及装配精度提出很高的要求，但采用数控机床进行加工能够很好的保证凸轮的加工精度；后一种驱动方式需要将两个孤立的运动进行耦合，耦合运动精度较难保证。随着航空设备对重量和尺寸的要求越来越严格，使得应用凸轮式驱动方式的优势更加明显。
[0005]但现有的凸轮式驱动方式，移动筒与直槽筒之间的摩擦力、凸轮筒与直槽筒之间的摩擦力、驱动钉与直槽之间的摩擦力以及驱动钉与斜槽之间的摩擦力都会形成滑动摩擦力，所以需要的驱动力矩较大，在低温时容易出现卡滞，而且这些摩擦容易增加材料之间的磨损程度，降低产品的可靠性。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于解决现有现有技术中凸轮式调焦机构存在的驱动力矩大、低温时容易卡滞，而且材料间易磨损的技术问题，而提供一种小扭矩驱动的凸轮式调焦机构。
[0007]为了解决上述技术问题，本技术所提供的技术解决方案是：
[0008]一种小扭矩驱动的凸轮式调焦机构，包括箱体、设置在箱体中的透镜单元、调焦单元以及驱动单元；
[0009]所述透镜单元包括出光镜和调焦镜；
[0010]所述调焦单元包括至少一个驱动钉，以及由外至内依次套设的斜槽凸轮筒、直槽筒、移动筒；
[0011]所述斜槽凸轮筒侧壁上开设有斜槽，其外侧壁设置有限位挡片；
[0012]所述直槽筒固定在箱体上，其侧壁上开设有一个直槽，其外侧壁设置有左限位开
关和右限位开关，所述限位挡片位于左限位开关和右限位开关之间，实现限位配合，所述直槽筒靠近调焦镜的外侧套设有端部挡圈；
[0013]所述驱动钉依次穿过斜槽和直槽后，其内端与移动筒固连；
[0014]所述出光镜设置在直槽筒轴向延伸出箱体外部的一端；
[0015]所述调焦镜设置在移动筒上远离出光镜的一端；
[0016]所述驱动单元包括固定在箱体上的电机、设置在电机轴上的小齿轮、设置在斜槽凸轮筒上且与小齿轮啮合的大齿圈；
[0017]其特殊之处在于：
[0018]所述直槽筒内侧壁设置有沿轴向安装且圆周均布的多组导轨，所述移动筒外侧壁设置有与多组导轨一一对应的多个滚珠坑，所述导轨与相对应滚珠坑之间设置有滚珠，从而将移动筒与直槽筒之间的滑动摩擦变成滚动摩擦。
[0019]进一步地，所述直槽筒的侧壁上开设有圆周均布的多个导轨安装槽；多组导轨分别通过螺钉及第一修切垫沿轴向固定在相应的导轨安装槽内，导轨的外端设置有安装板，第一修切垫位于导轨的安装板内侧面与直槽筒之间，通过第一修切垫来调整导轨与直槽筒回转中心的同轴度。
[0020]进一步地，所述调焦单元还包括套设在所述驱动钉上的第一轴承和第二轴承；所述第一轴承与斜槽接触，所述第二轴承与直槽接触，从而将驱动钉与斜槽和直槽之间的滑动摩擦都变成滚动摩擦。
[0021]进一步地，所述调焦单元还包括设置在所述第一轴承和第二轴承之间的第一调节隔圈以及设置在第二轴承外端的第二调节隔圈，用以压紧轴承内圈。
[0022]进一步地，所述调焦单元还包括所述在斜槽凸轮筒内侧壁两端沿周向分别设置的两组轴承滚珠，以及两组沿周向设置在所述斜槽凸轮筒前、后两端外侧的第一隔圈和第二隔圈，所述两组轴承滚珠分别位于斜槽凸轮筒、直槽筒、第一隔圈之间以及斜槽凸轮筒、直槽筒、第二隔圈之间；两组轴承滚珠将斜槽凸轮筒与直槽筒之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，并同时用以定位斜槽凸轮筒，第一隔圈和第二隔圈用以轴向限位两组轴承滚珠。
[0023]进一步地，所述第一隔圈和第二隔圈可拆卸，并与直槽筒间隙配合，使第一隔圈和第二隔圈可以跟随滚珠转动。
[0024]进一步地，所述第一隔圈和第二隔圈均采用铜隔圈，可以降低隔圈因滚珠转动摩擦产生的磨损。
[0025]进一步地，所述驱动单元还包括固定在所述箱体上的电机支架和第二修切垫，所述电机通过电机支架和第二修切垫固定在所述箱体上，通过第二修切垫来调整小齿轮和大齿圈啮合的中心距离。
[0026]进一步地，所述大齿圈与斜槽凸轮筒设置为一体结构，防止斜槽凸轮筒上斜槽变形。
[0027]本技术相比现有技术具有的有益效果如下：
[0028]1、本技术提供的一种小扭矩驱动的凸轮式调焦机构，在移动筒和直槽筒之间设置多组导轨和多组滚珠，使移动筒与直槽筒之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，调焦机构所需要的驱动力矩变小，减少了在低温启动和切换时的产品低温卡滞问题。
[0029]2、本技术提供的一种小扭矩驱动的凸轮式调焦机构，在移动筒和直槽筒之间
设置多组导轨和多组滚珠，多组导轨和多组滚珠的配合使移动筒与直槽筒之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，提高了移动筒和直槽筒的配合精度，保证了调焦机构的视轴稳定性，提高了产品可靠性。
[0030]3、本技术提供的一种小扭矩驱动的凸轮式调焦机构，在驱动钉与直槽和斜槽接触的地方分别增加两个小轴承，使驱动钉与直槽、驱动钉与斜槽间的滑动摩擦都变为滚动摩擦，进一步降低了驱动力，减小了磨损，保证了系统的稳定性。
[0031]4、本技术提供的一种小扭矩驱动的凸轮式调焦机构，在第一轴承和第二轴承之间设置了第一调节隔圈，第二轴承外端设置了第二调节隔圈，用以压紧轴承内圈，保证轴承外圈与斜槽、直槽的转动配合更顺滑。
[0032]5、本技术提供的一种小扭矩驱动的凸轮式调焦机构，在斜槽凸轮筒和直槽筒之间设置两组轴承滚珠，使斜槽凸轮筒与直槽筒之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，整体调焦机构所需的驱动力有了大幅度降低，减小了电机选型的难度，利于变焦镜头轻量化，提高了产品可靠性。
[0033]6、本技术提供的一种小扭矩驱动的凸轮式调焦机构，斜槽凸轮筒的两端设置了与直槽筒间隙配合的第一隔圈和第二隔圈，使第一隔圈和第二隔圈可以跟随滚珠转动，就不会单一的磨损一个地方；第一隔圈和第二隔圈可拆卸，相比于传统将隔圈与直槽筒设置为一体，只需要更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小扭矩驱动的凸轮式调焦机构，包括箱体(6)、设置在箱体(6)中的透镜单元、调焦单元以及驱动单元；所述透镜单元包括出光镜(1)和调焦镜(2)；所述调焦单元包括至少一个驱动钉(7)，以及由外至内依次套设的斜槽凸轮筒(3)、直槽筒(4)、移动筒(5)；所述斜槽凸轮筒(3)侧壁上开设有斜槽(31)，其外侧壁设置有限位挡片(32)；所述直槽筒(4)固定在箱体(6)上，其侧壁上开设有一个直槽(41)，其外侧壁设置有左限位开关(42)和右限位开关(43)，所述限位挡片(32)位于左限位开关(42)和右限位开关(43)之间，实现限位配合，所述直槽筒(4)靠近调焦镜(2)的外侧套设有端部挡圈(47)；所述驱动钉(7)依次穿过斜槽(31)和直槽(41)后，其内端与移动筒(5)固连；所述出光镜(1)设置在直槽筒(4)轴向延伸出箱体(6)外部的一端；所述调焦镜(2)设置在移动筒(5)上远离出光镜(1)的一端；所述驱动单元包括固定在箱体(6)上的电机(9)、设置在电机轴上的小齿轮(10)、设置在斜槽凸轮筒(3)上且与小齿轮啮合的大齿圈(11)；其特征在于：所述直槽筒(4)内侧壁设置有沿轴向安装且圆周均布的多组导轨(8)；所述移动筒(5)外侧壁设置有与多组导轨(8)一一对应的多个滚珠坑；所述导轨(8)与相对应滚珠坑之间设置有滚珠(12)。2.根据权利要求1所述的一种小扭矩驱动的凸轮式调焦机构，其特征在于：所述直槽筒(4)的侧壁上开设有圆周均布的多个导轨安装槽(44)；多组导轨(8)分别通过螺钉及第一修切垫(14)沿轴向固定在相应的导轨安装槽(44)内，导轨(8)的外端设置有安装板，第一修切垫(14)位于导轨(8)的安装板内侧面与直槽筒(4)之间。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓辉，徐亮，裴永乐，康晓鹏，赵晋炜，刘峰，午建军，张玺斌，张嘉瑶，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：