孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)械制造【技術(shù)領(lǐng)域】，解決了現(xiàn)有的滾珠式直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在光學(xué)系統(tǒng)布局中無法運(yùn)用到光學(xué)鏡組移動(dòng)場合技術(shù)問題；本發(fā)明孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，包括導(dǎo)向套筒、保持架、光學(xué)鏡組框、光學(xué)鏡組、帶動(dòng)釘和鋼珠；保持架與光學(xué)鏡組框固定連接，鋼珠沿著保持架上的循環(huán)滾道運(yùn)動(dòng)，鋼珠在導(dǎo)向套筒和光學(xué)鏡組框之間滾動(dòng)，并且鋼珠與導(dǎo)向套筒和光學(xué)鏡組框組成的滾道之間為過盈配合，帶動(dòng)釘通過螺釘與光學(xué)鏡組框固定連接并穿過保持架和導(dǎo)向套筒上的滑槽，光學(xué)鏡組安裝在光學(xué)鏡組框上；本發(fā)明鋼珠在導(dǎo)向套筒和光學(xué)鏡組框之間滾動(dòng)，并在保持架的引導(dǎo)下鋼珠循環(huán)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)流暢，精度保持穩(wěn)定。
【專利說明】孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]在長焦距光學(xué)望遠(yuǎn)鏡中，調(diào)焦物鏡的調(diào)焦過程、變焦距物鏡的連續(xù)變焦等都是通過光學(xué)鏡組沿光軸直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)調(diào)焦、連續(xù)變焦功能的。帶動(dòng)光學(xué)鏡組移動(dòng)的直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分為滑動(dòng)式和滾動(dòng)式?；瑒?dòng)式直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在兩個(gè)相互運(yùn)動(dòng)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(huì)引起鏡組在運(yùn)動(dòng)過程中光軸晃動(dòng)，致使光學(xué)系統(tǒng)視軸穩(wěn)定精度要求難以保證；滾動(dòng)式直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在兩個(gè)相對運(yùn)動(dòng)件之間鑲嵌有滾珠，具有可以通過施加預(yù)緊力消除間隙的優(yōu)點(diǎn)，但目前技術(shù)成熟的滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)都是以軸為導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，這種軸導(dǎo)向?qū)к壗Y(jié)構(gòu)要求導(dǎo)向軸具有足夠長度，且導(dǎo)向軸占據(jù)著中心位置，而光學(xué)系統(tǒng)中光學(xué)零件沿光軸順序分布，在結(jié)構(gòu)布局上導(dǎo)向軸的位置與光學(xué)零件的位置相沖突，因此已有滾珠式結(jié)構(gòu)不適宜運(yùn)用到光學(xué)鏡組移動(dòng)場合。
[0003]參見附圖1和附圖2，用于光學(xué)鏡組移動(dòng)的滑動(dòng)式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，包括光學(xué)物鏡組1、鏡座2、壓圈3、導(dǎo)向套筒4和帶動(dòng)釘5 ;由若干光學(xué)物鏡組成的光學(xué)鏡組I安裝在鏡座2的孔內(nèi)用壓圈3固定，帶動(dòng)釘5通過螺釘固定在鏡座2上，從而鏡組1、鏡座2和帶動(dòng)釘5形成一體；導(dǎo)向套筒4上有與鏡座2外圓相配的內(nèi)孔，導(dǎo)向套筒4上的內(nèi)孔與鏡座2外圓柱面間隙配合，導(dǎo)向套筒4上有能讓帶動(dòng)釘5伸出的槽.
[0004]用于光學(xué)鏡組移動(dòng)的滑動(dòng)式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的直線導(dǎo)向部分:由套筒導(dǎo)向的內(nèi)孔及鏡座外圓配合實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向；用于光學(xué)鏡組移動(dòng)的滑動(dòng)式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳遞部分:驅(qū)動(dòng)力F作用在帶動(dòng)釘5的伸出部分，帶動(dòng)力F帶動(dòng)光學(xué)鏡組I沿著導(dǎo)向套筒4做直線運(yùn)動(dòng)。
[0005]在工作過程中，由作用在帶動(dòng)釘5上的力F帶動(dòng)光學(xué)鏡組I沿著導(dǎo)向套筒4按設(shè)計(jì)規(guī)律做直線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向精度主要取決于導(dǎo)向套筒4與鏡座2配合間隙的大小、導(dǎo)向長度即鏡座與導(dǎo)向套筒的配合長度、以及導(dǎo)向套筒內(nèi)孔的直線度，光軸最大傾斜角等于配合間隙與導(dǎo)向長度的比值。在實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)中通常結(jié)構(gòu)緊湊，致使導(dǎo)向長度不能達(dá)到所需長度，進(jìn)而導(dǎo)致光軸晃動(dòng)，影響視軸穩(wěn)定精度，滑動(dòng)式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向長度過短還會(huì)引起運(yùn)動(dòng)卡滯冋題。
[0006]參見附圖3，市場上的一種滾珠直線導(dǎo)軌產(chǎn)品，包括由圓柱導(dǎo)軌6、左端蓋7、移動(dòng)構(gòu)件8，滾珠座套9、滾珠10，保持架11，右端蓋12 ;移動(dòng)構(gòu)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(dòng)部件，移動(dòng)部件與導(dǎo)軌之間的滾珠10由保持架11導(dǎo)向沿導(dǎo)軌滾動(dòng)，從而使移動(dòng)部分可以沿導(dǎo)軌6作直線運(yùn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)中圓柱導(dǎo)軌為導(dǎo)向件，導(dǎo)軌占據(jù)了軸向空間，而光學(xué)系統(tǒng)中用于調(diào)焦、變焦的移動(dòng)元件正處于移動(dòng)套筒的軸心位置即示圖中導(dǎo)軌6位置，且沿軸向還設(shè)計(jì)有其他光學(xué)元件，所以不允許導(dǎo)軌占據(jù)中心位置，此結(jié)構(gòu)不能用于調(diào)焦等光學(xué)系統(tǒng)中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的提供孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，解決現(xiàn)有技術(shù)中的滾珠式結(jié)構(gòu)無法運(yùn)用到光學(xué)鏡組移動(dòng)場合和無法運(yùn)用到光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)問題。
[0008]本發(fā)明孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，包括導(dǎo)向套筒、保持架、光學(xué)鏡組框、帶動(dòng)釘和鋼珠；保持架與光學(xué)鏡組框固定連接，保持架和光學(xué)鏡組框在導(dǎo)向套筒的導(dǎo)向孔中，鋼珠在保持架上的循環(huán)滾道之間滾動(dòng)，鋼珠與導(dǎo)向套筒和光學(xué)鏡組框組成的滾道之間為過盈配合，帶動(dòng)釘通過螺釘與光學(xué)鏡組框固定連接并穿過保持架和導(dǎo)向套筒上的滑槽。
[0009]本發(fā)明還包括擋圈和壓環(huán)，所述保持架與光學(xué)鏡組框固定連接，具體為:保持架的一端套在光學(xué)鏡組框上，并通過定位銷定位，定位銷與保持架的定位槽為間隙配合，定位銷與光學(xué)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(xué)鏡組框保持同軸；壓環(huán)將保持架和光學(xué)鏡組框貼合在一起，壓環(huán)與光學(xué)鏡組框?yàn)槁葆斶B接。
[0010]所述保持架上圓周均布多條所述循環(huán)滾道。
[0011]所述多條循環(huán)滾道為3條。
[0012]所述循環(huán)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的接觸處采用斜形結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)。
[0013]所述光學(xué)鏡組框的外圓柱面上圓周均布三個(gè)平面，所述外圓柱面的外圓柱部分與鋼珠工作段相對應(yīng)，所述平面與回程直線段相對應(yīng)；所述光學(xué)鏡組框的兩端分別設(shè)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(yīng)。
[0014]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用帶有循環(huán)滾道的保持架引導(dǎo)鋼珠循環(huán)運(yùn)動(dòng)，確保鋼珠運(yùn)動(dòng)流暢；鋼珠在導(dǎo)向套筒和光學(xué)鏡組框之間滾動(dòng)，并且鋼珠與導(dǎo)向套筒和光學(xué)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(yùn)動(dòng)的影響；光學(xué)鏡組框形狀簡單，保證了外圓柱面精度，保持架上的循環(huán)滾道為鋼珠導(dǎo)向，精度的穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中光學(xué)鏡組移動(dòng)的滑動(dòng)式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主視圖；
[0016]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中光學(xué)鏡組移動(dòng)的滑動(dòng)式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0017]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中市場上的一種滾珠直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖4為本發(fā)明的孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主視圖；
[0019]圖5為本發(fā)明的孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的俯視圖；
[0020]圖6為本發(fā)明的孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖沿A-A的剖視圖；
[0021]圖7為本發(fā)明的孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的保持架的主視圖；
[0022]圖8為本發(fā)明的孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的保持架的F-F剖視圖；
[0023]圖9為本發(fā)明的孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的B局部放大圖；
[0024]圖10本發(fā)明的孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的C向視圖；
[0025]圖11為本發(fā)明的孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的光學(xué)鏡組框的主視圖；
[0026]圖12為本發(fā)明的孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的光學(xué)鏡組框的側(cè)視圖；
[0027]圖13為本發(fā)明的孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的D向視圖；
[0028]其中，1、光學(xué)物鏡組，2、鏡座，3、壓圈，4、導(dǎo)向套筒，5、帶動(dòng)釘，6、導(dǎo)軌，7、左端蓋，8、移動(dòng)構(gòu)件，9、滾珠座套，10、滾珠，11、保持架，12、右端蓋，13、導(dǎo)向套筒，14、保持架，15、光學(xué)鏡組框，16、鋼珠，17、光學(xué)鏡組，18、帶動(dòng)釘，19、滑槽，20、擋圈，21、壓環(huán)，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(jié)構(gòu)，30、斜形結(jié)構(gòu)31、圓錐面a，32、圓錐面b，33、圓柱面a，34、圓柱面b，35、帶動(dòng)釘?shù)陌惭b面，36、定位孔。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面參見附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0030]參見附圖4、附圖5和附圖6，本發(fā)明孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，包括導(dǎo)向套筒13、保持架14、光學(xué)鏡組框15、帶動(dòng)釘18和鋼珠16 ;保持架14與光學(xué)鏡組框15固定連接，保持架14和光學(xué)鏡組框15在導(dǎo)向套筒13的導(dǎo)向孔中，鋼珠16在保持架14上的循環(huán)滾道之間滾動(dòng)，鋼珠16與導(dǎo)向套筒13和光學(xué)鏡組框15組成的滾道之間為過盈配合，帶動(dòng)釘18安裝在光學(xué)鏡組框的帶動(dòng)定安裝面35上，并通過螺釘與光學(xué)鏡組框15固定連接，且?guī)?dòng)釘18穿過保持架14和導(dǎo)向套筒13上的滑槽19，光學(xué)鏡組17安裝在光學(xué)鏡組框15上。
[0031]所述保持架14與光學(xué)鏡組框15固定連接，具體為:保持架14的一端套在光學(xué)鏡組框15上，并通過定位銷定位，定位銷與保持架的定位槽28為間隙配合，定位銷與光學(xué)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(xué)鏡組框15保持同軸；壓環(huán)21將保持架14和光學(xué)鏡組框15貼合在一起，壓環(huán)21與光學(xué)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(huán)滾道，保持架14引導(dǎo)滾珠沿設(shè)計(jì)滾道運(yùn)動(dòng)。
[0033]所述多條循環(huán)滾道的條數(shù)為3條。
[0034]所述循環(huán)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的接觸處采用斜形結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)29。
[0035]參見附圖11、附圖12和附圖13，所述光學(xué)鏡組框15的外圓柱面上圓周均布三個(gè)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(yīng)，所述平面22與回程直線段26相對應(yīng)；所述光學(xué)鏡組框15的兩端分別設(shè)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(yīng)；所述光學(xué)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(xué)鏡組框15是光學(xué)鏡組17的固定座，同時(shí)光學(xué)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(xué)鏡組框15和導(dǎo)向套筒13之間滾動(dòng)，回程彎道a25和回程彎道b27的作用是引導(dǎo)鋼珠16在鋼珠工作段24和回程直線段26之間相互轉(zhuǎn)換，在鋼珠工作段24與回程彎道a25和回程彎道27b連接處采用斜形結(jié)構(gòu)使鋼珠16循環(huán)滾動(dòng)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(jié)構(gòu)，鋼珠16在光學(xué)鏡組框15和保持架14導(dǎo)向道之間滾動(dòng)；
[0037]本發(fā)明孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在工作時(shí)，當(dāng)帶動(dòng)力P作用在帶動(dòng)釘18上時(shí)，帶動(dòng)釘18帶動(dòng)光學(xué)鏡組框15和光學(xué)鏡組17沿導(dǎo)向套筒13運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向是由鋼珠16在循環(huán)滾道之間滾動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，直線運(yùn)動(dòng)精度取決于導(dǎo)向套筒13內(nèi)孔的圓柱度、光學(xué)鏡組框15外圓柱面圓柱度和鋼珠16精度，套筒的內(nèi)孔圓柱度為0.0lmm,滾珠圓度為0.005mm,光學(xué)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(fā)明通過循環(huán)滾道及保持架14設(shè)計(jì)，采用鋼珠16在光學(xué)鏡組框15和導(dǎo)向套筒13之間滾動(dòng)，并且鋼珠16與光學(xué)鏡組框15和導(dǎo)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(dǎo)下鋼珠16循環(huán)運(yùn)動(dòng)，使運(yùn)動(dòng)流暢，精度穩(wěn)定。
【權(quán)利要求】
1.孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括導(dǎo)向套筒(13)、保持架(14)、光學(xué)鏡組框(15)、帶動(dòng)釘(18)和鋼珠(16);保持架(14)與光學(xué)鏡組框(15)固定連接，保持架(14)和光學(xué)鏡組框(15)在導(dǎo)向套筒(13)的導(dǎo)向孔中，鋼珠(16)在保持架(14)上的循環(huán)滾道之間滾動(dòng)，鋼珠(16)與導(dǎo)向套筒(13)和光學(xué)鏡組框(15)組成的滾道之間為過盈配合，帶動(dòng)釘(18)通過螺釘與光學(xué)鏡組框(15)固定連接并穿過保持架(14)和導(dǎo)向套筒(13)上的滑槽(19) ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括擋圈(20)和壓環(huán)(21)，所述保持架(14)與光學(xué)鏡組框(15)固定連接，具體為:保持架(14)的一端套在光學(xué)鏡組框(15)上，并通過定位銷定位，定位銷與保持架的定位槽(28)為間隙配合，定位銷與光學(xué)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(xué)鏡組框(15)保持同軸；壓環(huán)(21)將保持架(14)和光學(xué)鏡組框(15)貼合在一起，壓環(huán)(21)與光學(xué)鏡組框(15)為螺釘連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述保持架(14)上圓周均布多條所述循環(huán)滾道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述多條循環(huán)滾道為3條。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求4所述的孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述循環(huán)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)的接觸處采用斜形結(jié)構(gòu)(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(jié)構(gòu)(29)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孔導(dǎo)向滾珠直線導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述光學(xué)鏡組框(15)的外圓柱面上圓周均布三個(gè)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(yīng)，所述平面(22)與回程直線段(26)相對應(yīng)；所述光學(xué)鏡組框(15)的兩端分別設(shè)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(yīng)。
【文檔編號(hào)】G02B7/04GK104459930SQ201410427993
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】卓仁善 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所