專利名稱：一種微型光學(xué)器件平移機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)器件調(diào)整技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微型光學(xué)器件平移機構(gòu)。
背景技術(shù)：
在各種光學(xué)檢測設(shè)備、儀器儀表中，往往需要移動某個光學(xué)器件，這類需求對平移 機構(gòu)的體積要求往往也是非?？量痰?。所以微型的平移機構(gòu)是這類產(chǎn)品的最好選擇。常用的直線驅(qū)動器有以下技術(shù)方案第一，采用一個電機驅(qū)動螺軒，螺桿上裝有一個螺帽。螺帽與一個套簡組件連接。 套筒從一個外殼伸出，此外殼防止套筒隨螺帽一起轉(zhuǎn)動，但允許套筒從套筒伸出或退回。螺 桿的旋轉(zhuǎn)對螺帽產(chǎn)生一作用力，該力的作用方向與螺軒軸線平行，以迫使螺帽沿螺桿直線 運動，由此伸出或退回套筒。這類直線驅(qū)動器的一個例子可見于美國專利4392390。這類設(shè) 計，沿螺桿軸線方向的尺寸往往較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需要用到微型絲桿與螺母，微型套筒，控 制時采用閉環(huán)控制，成本較高。第二，采用音圈電機直接驅(qū)動實現(xiàn)直線位移，這種方式精度較高，體積也可以做到 很小，但是這種設(shè)計需要昂貴的直線編碼器和復(fù)雜的控制系統(tǒng)，裝配復(fù)雜，成本往往很高。第三，采用微型電磁鐵實現(xiàn)，這種設(shè)計方式結(jié)構(gòu)簡單，但是其中的微型電磁鐵往往 需要用戶定制，所以在設(shè)計時不是很方便，同時這種方式只能有一個固定位移的輸出，而其 動作時沖擊很大。另外，中國專利申請?zhí)枮?2101069. 9中公開了一種小型直線驅(qū)動器，采用了類似 于上述方案二的設(shè)計思路，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大。中國專利申請?zhí)枮?2130363.0公開了一種 光機裝置光學(xué)元件的移動機構(gòu)，包括至少一個環(huán)繞光學(xué)元件的圓對稱可彎曲件及使光學(xué)元 件沿與可彎曲件垂直且通過所述至少一個可彎曲件中心的軸線發(fā)生移動的裝置。一疊層可 有許多可由件，彼此用隔離件隔開，光學(xué)元件裝在管狀構(gòu)件內(nèi)，管狀構(gòu)件由二個隔開的疊層 支承。這種設(shè)計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，直線位移很小。微型伺服電機，俗稱舵機，主要用于小型飛行器或航模中控制副翼和尾舵，在機器 人領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。這是一款比較成熟的產(chǎn)品，體積小，可以精確控制角度輸出。若將 此電機應(yīng)用于光學(xué)器件平移裝置，那光學(xué)器件平移裝置的體積就會減小，還會增強可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種體積小、可靠性強的微型光學(xué)器件平移機 構(gòu)。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種微型光學(xué)器件平移機構(gòu)，包括 電機組件、導(dǎo)軌組件、光學(xué)組件、搖臂和連桿，所述導(dǎo)軌組件固定在電機組件上，所述搖臂一 端與所述電機組件的輸出軸相連接，另一端與所述連桿的一端相連接，所述連桿將所述搖 臂與所述導(dǎo)軌組件連接，所述光學(xué)組件固定在所述導(dǎo)軌組件上。上述方案中，所述電機組件包括微型電機、底板和固定板，所述底板和固定板將微型電機固定。上述方案中，所述導(dǎo)軌組件包括導(dǎo)軌、蓋板和移動軸，所述蓋板與所述導(dǎo)軌固定連 接，使所述移動軸在導(dǎo)軌內(nèi)軸向移動；所述導(dǎo)軌固定在電機組件的底板上。上述方案中，所述光學(xué)組件包括支架和緊固片，所述緊固片將光學(xué)器件固定在支 架上；所述支架固定在導(dǎo)軌組件的移動軸上。上述方案中，所述連桿與導(dǎo)軌組件中的移動軸相連接。上述方案中，所述微型電機的輸出軸為花鍵軸，所述搖臂與所述微型電機輸出軸 連接的一端設(shè)有花鍵孔，并與所述花鍵軸相配合。上述方案中，所述花鍵軸的端面設(shè)有螺紋孔，所述搖臂通過螺釘固定在微型電機 的輸出軸上。上述方案中，所述連桿一端與設(shè)置在所述移動軸上的軸孔連接，并在所述軸孔中 轉(zhuǎn)動；所述連桿另一端與設(shè)置在搖臂上的搖臂孔連接，并在所述搖臂孔內(nèi)轉(zhuǎn)動。上述方案中，所述緊固片與光學(xué)器件之間設(shè)有墊片。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果如下本發(fā)明體積小巧，運動鏈簡潔，控制方式簡單，可實現(xiàn)對微小型光學(xué)器件的多工位 平移功能，可應(yīng)用于光學(xué)檢測設(shè)備中的平面鏡、分光鏡等光學(xué)器件的多工位平移。


圖1為本發(fā)明實施例提供的一種微型光學(xué)器件平移機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的一種微型光學(xué)器件平移機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)爆炸示意圖；圖3為本發(fā)明實施例中電機組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例中導(dǎo)軌組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例中導(dǎo)軌組件的側(cè)視圖；圖6為本發(fā)明實施例中光學(xué)組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實施例中搖臂的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明實施例中連桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9-圖11為本發(fā)明實施例處于不同位形時的示意圖；圖12為本發(fā)明實施例應(yīng)用于視覺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記1、微型電機，2、底板，3、固定板，4、蓋板，5、導(dǎo)軌，6、移動軸，7、連桿，8、搖臂，9、支 架，10、平面鏡，11、墊片，12、緊固片，13、視覺系統(tǒng)，14、固定架，15、連結(jié)板，1-1、花鍵軸， 2-1、安裝孔，2-2、導(dǎo)軌安裝孔，6-1、軸孔，6-2、器件安裝孔，8-1、搖臂孔。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細描述。如圖1、圖2所示，本發(fā)明實施例提供一種微型光學(xué)器件平移機構(gòu)，由電機組件、導(dǎo) 軌組件、光學(xué)組件、搖臂8和連桿7組成。如圖2、圖3所示，電機組件由微型電機1、底板2、固定板3組成。微型電機1是 一種微型伺服電機，其內(nèi)部包含電機、齒輪減速箱、電位計和控制電路，微型電機1的輸出端是一個花鍵軸1-1?；ㄦI軸1-1的外圓周面是一系列花鍵齒，用于傳遞扭矩?；ㄦI軸1-1 的端面有一個螺紋孔，用于固定搖臂8。所述微型電機1的控制信號是周期為20ms的脈寬 調(diào)制(PWM)信號，其中脈沖寬度從0. 5ms-2. 5ms，對應(yīng)花鍵軸1_1的位置為0-180度，呈線性 變化，即提供一定的脈寬，花鍵軸1-1便會保持在一個相應(yīng)的角度上，并能保持一定的力矩 輸出，直到給花鍵軸1-1提供另一個寬度的脈沖信號，花鍵軸1-1才會改變到新的位置。底 板2為U形零件，其上有安裝孔2-1和導(dǎo)軌安裝孔2-2，安裝孔2-1用于將電機組件安裝于 其它裝置或設(shè)備中。導(dǎo)軌安裝孔2-2用于安裝導(dǎo)軌組件。固定板3為長條形零件，兩端有 孔，通過螺釘將微型電機1固定于底板2的U形口中。如圖2、圖4、圖5所示，導(dǎo)軌組件為一種簡易型滑動副，由蓋板4、導(dǎo)軌5、移動軸6 組成；導(dǎo)軌5為類U形結(jié)構(gòu)，蓋板4為倒L形結(jié)構(gòu)，移動軸6是一個具有凸楞的方形長條形 結(jié)構(gòu)。導(dǎo)軌5與蓋板4構(gòu)成移動軸6的滑動軌道，移動軸6可在軌道中自由滑動，行程約 20mm。移動軸6上表面有軸孔6_1和器件安裝孔6_2，軸孔6_1用于安裝連桿7，器件安裝 孔6-2用于安裝光學(xué)組件。如圖2、圖6所示，光學(xué)組件是一個微型平面鏡支架，由支架9、平面鏡10、墊片11、 緊固片12組成；平面鏡10置于支架9的階梯面上，墊片11置于平面鏡10上，緊固片12置 于墊片11上方，通過螺釘可以將平面鏡10夾緊并固定于支架9上。支架9上開有安裝孔， 用于將光學(xué)組件于移動軸6連接。光學(xué)組件不只是可裝載平面鏡，還可以裝載分光鏡或其 它器件。如圖7所示，搖臂8是一個桿狀零件，其一端是與微型電機1的花鍵軸1-1配合連 接的8-2花鍵孔，另一端是搖臂孔8-1。如圖8所示，連桿7是用鋼絲折彎而成的零件，其兩端分別與移動軸6和搖臂8連 接。在實際操作時，可以先不折彎連桿7的末端，當(dāng)其穿過搖臂孔8-1后再將連桿7的末端 折彎，以防止連桿7從搖臂孔8-1脫離。導(dǎo)軌組件通過螺釘安裝于電機組件的底板2上；光學(xué)組件通過螺釘安裝于導(dǎo)軌組 件的移動軸6上，并可以連同移動軸6同步自由滑動；搖臂8的花鍵孔8-2與微型電機1的 花鍵軸1-1配合，并通過螺釘從頂面與花鍵軸1-1固連，搖臂8可隨花鍵軸1-1同步轉(zhuǎn)動； 連桿7 —端插入移動軸6的軸孔6-1中，并可以在軸孔6-1中自由轉(zhuǎn)動，另一端穿過搖臂8 的搖臂孔8-1，并可以在搖臂孔8-1自由轉(zhuǎn)動。本發(fā)明實施例中的搖臂8、連桿7和移動軸6便構(gòu)成了一個曲柄滑塊機構(gòu)，微型電 機1驅(qū)動搖臂8，搖臂8帶動連桿7，連桿7又帶動移動軸6和光學(xué)組件移動。如圖9-圖11 所示，給出了搖臂8處于不同角度時，平面鏡10處于不同位置的示意圖。如圖12所示，給出了本發(fā)明實施例在一視覺系統(tǒng)中的應(yīng)用實例，視覺系統(tǒng)13固定 于固定架14上。本發(fā)明實施例通過連接板15固定安裝于固定架14上，此時平面鏡10與 視覺系統(tǒng)13的軸線呈45度布置。使用時，用戶根據(jù)不同的應(yīng)用需求和功能需要，通過程序 控制微型電機1，可以輕易將平面鏡10移進視場、移出視場或移動到視場中的某個具體的 位置。本發(fā)明體積小巧，運動鏈簡潔，控制方式簡單，可實現(xiàn)對微小型光學(xué)器件的多工位 平移功能，可應(yīng)用于光學(xué)檢測設(shè)備中的平面鏡、分光鏡等光學(xué)器件的多工位平移。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳
5細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種微型光學(xué)器件平移機構(gòu)，其特征在于包括電機組件、導(dǎo)軌組件、光學(xué)組件、搖臂和連桿，所述導(dǎo)軌組件固定在電機組件上，所述搖臂一端與所述電機組件的輸出軸相連接，另一端與所述連桿的一端相連接，所述連桿將所述搖臂與所述導(dǎo)軌組件連接，所述光學(xué)組件固定在所述導(dǎo)軌組件上。
2.如權(quán)利要求1所述的微型光學(xué)器件平移機構(gòu)，其特征在于所述電機組件包括微型 電機、底板和固定板，所述底板和固定板將微型電機固定。
3.如權(quán)利要求2所述的微型光學(xué)器件平移機構(gòu)，其特征在于所述微型電機的輸出軸 為花鍵軸，所述搖臂與所述微型電機輸出軸連接的一端設(shè)有花鍵孔，并與所述花鍵軸相配I=I ο
4.如權(quán)利要求3所述的微型光學(xué)器件平移機構(gòu)，其特征在于所述花鍵軸的端面設(shè)有 螺紋孔，所述搖臂通過螺釘固定在微型電機的輸出軸上。
5.如權(quán)利要求1所述的微型光學(xué)器件平移機構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)軌組件包括導(dǎo)軌、 蓋板和移動軸，所述蓋板與所述導(dǎo)軌固定連接，使所述移動軸在導(dǎo)軌內(nèi)軸向移動；所述導(dǎo)軌 固定在電機組件的底板上。
6.如權(quán)利要求5所述的微型光學(xué)器件平移機構(gòu)，其特征在于所述連桿與導(dǎo)軌組件中 的移動軸相連接。
7.如權(quán)利要求5所述的微型光學(xué)器件平移機構(gòu)，其特征在于所述連桿一端與設(shè)置在 所述移動軸上的軸孔連接，并在所述軸孔中轉(zhuǎn)動；所述連桿另一端與設(shè)置在搖臂上的搖臂 孔連接，并在所述搖臂孔內(nèi)轉(zhuǎn)動。
8.如權(quán)利要求1所述的微型光學(xué)器件平移機構(gòu)，其特征在于所述光學(xué)組件包括支架 和緊固片，所述緊固片將光學(xué)器件固定在支架上；所述支架固定在導(dǎo)軌組件的移動軸上。
9.如權(quán)利要求8所述的微型光學(xué)器件平移機構(gòu)，其特征在于所述緊固片與光學(xué)器件 之間設(shè)有墊片。全文摘要
本發(fā)明涉及光學(xué)器件調(diào)整技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微型光學(xué)器件平移機構(gòu)，包括電機組件、導(dǎo)軌組件、光學(xué)組件、搖臂和連桿，所述導(dǎo)軌組件固定在電機組件上，所述搖臂一端與所述電機組件的輸出軸相連接，另一端與所述連桿的一端相連接，所述連桿將所述搖臂與所述導(dǎo)軌組件連接，所述光學(xué)組件固定在所述導(dǎo)軌組件上。本發(fā)明體積小巧，運動鏈簡潔，控制方式簡單，可實現(xiàn)對微小型光學(xué)器件的多工位平移功能，可應(yīng)用于光學(xué)檢測設(shè)備中的平面鏡、分光鏡等光學(xué)器件的多工位平移。
文檔編號F16H21/18GK101922539SQ20101027305
公開日2010年12月22日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者嚴曉浪, 吳文鏡, 夏洋, 艾迪格.基尼歐, 馬鐵中 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所;北京智朗芯光科技有限公司