[发明专利]采用凸轮驱动的摆镜机构

说明书

技术领域

 本发明涉及一种采用凸轮驱动的摆镜机构，可用于精密工程领域的光束精确扫描、跟踪和对准。

背景技术

摆镜机构在动态光学跟踪中具有广泛的用途，可以精确实现光路的对准、被测对象的跟踪、光束指向误差的补偿修正等。精确控制摆镜的偏摆运动是提高系统精度的重要因素。

在先技术（孙建锋等专利，申请号：200410024986.2，申请日2004年10月“星间激光通信终端高精度动静态测量装置”）中采用力矩电机直接耦合转动轴而实现光学元件的偏摆，从而实现角度调节，但是该机械系统对力矩电机的转动精度和动力性能要求较高，机械误差较大。

在先技术（李安虎等专利，申请号：200510026553.5，申请日2005年6月“双光楔光束偏转机械装置”）中，提出了直线电机直接顶进驱动的方式，运动中属于变负载系统，不仅控制精度难以保证，而且难以克服回位弹簧和顶杆等在运动中产生的摩擦和影响。

在先技术（李安虎等专利，申请号：201010588924.X，申请日2010年12月“偏摆光楔扫描装置”）中通过三个机械模块的运动耦合实现了光楔的偏摆运动，但由于第一模块和第三模块都采用了滑动导轨方案，都是通过滑块在其导轨上的滑动实现的，因此两级滑动导轨产生的误差累积影响了偏摆角度调节的精度，同时第二模块采用关节轴承也存在运动间隙，影响系统使用精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凸轮驱动的摆镜机构，采用凸轮驱动的方式来精确控制摆镜的偏摆运动，以克服上述在先技术中的不足之处。

 本发明提出的采用凸轮驱动的摆镜机构，包括镜框及转动半轴总成、弹簧紧连装置、偏摆凸轮机构、电机及传动部分、摆镜支撑结构和机座，其中：

镜框与转动半轴左右段刚性联结，通过滚动轴承由机座两侧面支撑；由电机通过带传动控制凸轮机构实现摆镜的精确偏摆。

 所述镜框及转动半轴总成包括摆镜4、转动半轴2、镜框5、第一滚动轴承8、第一轴承端盖6、第一沉头螺钉7和角度编码器3，摆镜4通过摆镜支撑结构固定于镜框5内，镜框5与转动半轴2的左右段刚性联接；所述转动半轴2的左右段分别通过第一滚动轴承8安装在机座1上；第一滚动轴承8的内圈由轴肩定位，外圈由第一轴承端盖6固定；第一轴承端盖6通过第一沉头螺钉7固定于机座1的侧面；所述转动半轴2的左段还连有角度编码器3；

 所述弹簧紧连装置包括弹簧护罩41、平面涡卷弹簧42和外盖43，所述弹簧护罩41通过螺纹旋入转动半轴2右段中，为平面涡卷弹簧42提供放置平面；所述平面涡卷弹簧42一端嵌入转动半轴2的右段端面凹槽内，另一端放入第一轴承端盖6的凹槽内，通过六角头螺钉45固定；所述外盖43通过第七沉头螺钉44固定于第一轴承端盖6右侧；

所述偏摆凸轮机构包括偏摆板17、凸轮22、凸轮轴23和凸轮架25，所述偏摆板17通过第二沉头螺钉16与镜框5连接，并与凸轮22形成运动副；凸轮22固定在凸轮轴23上，凸轮轴23通过第二滚动轴承20安装在凸轮架25上；第二滚动轴承20的内圈通过凸轮轴23的轴肩定位，外圈由第二轴承端盖19固定；第二轴承端盖19通过第三沉头螺钉21连接在凸轮架25上；凸轮架25分左、右两个，分别通过第四沉头螺钉26固定在机座1上；

所述电机及传动部分由带轮24、V带27和电机28组成，所述带轮24固定在凸轮轴23上，且套于V带27一端，电机28的轴套于V带27另一端，带轮24与V带27配合连接完成电机28与凸轮轴23的运动传递；电机28通过第五沉头螺钉29固定在机座1上。

本发明中，所述的电机及传动部分还可以由电机28通过联轴器直接耦合到凸轮轴23上来实现，所述联轴器包括右半联轴器36和左半联轴器37，右半联轴器36通过第一普通平键35与凸轮轴23实现周向连接，轴向采用凸轮轴23的轴肩定位；左半联轴器37通过第二普通平键38与电机轴39实现周向定位，轴向通过紧定螺钉40固定；所述左半联轴器37与右半联轴器36通过绞制孔用螺栓34相连接，并用六角头螺母32拧紧，拧紧面还放有第二弹性垫圈33；所述电机28通过第五沉头螺钉29固定于电机台30上，电机台30通过第六沉头螺钉31固定于机座1上。