孔导向滚珠直线导向机构的制作方法
【专利摘要】本发明孔导向滚珠直线导向机构，属于机械制造【技术领域】，解决了现有的滚珠式直线导向机构在光学系统布局中无法运用到光学镜组移动场合技术问题；本发明孔导向滚珠直线导向机构，包括导向套筒、保持架、光学镜组框、光学镜组、带动钉和钢珠；保持架与光学镜组框固定连接，钢珠沿着保持架上的循环滚道运动，钢珠在导向套筒和光学镜组框之间滚动，并且钢珠与导向套筒和光学镜组框组成的滚道之间为过盈配合，带动钉通过螺钉与光学镜组框固定连接并穿过保持架和导向套筒上的滑槽，光学镜组安装在光学镜组框上；本发明钢珠在导向套筒和光学镜组框之间滚动，并在保持架的引导下钢珠循环运动，运动流畅，精度保持稳定。
【专利说明】孔导向滚珠直线导向机构
【技术领域】
[0001]本发明属于机械制造【技术领域】，具体涉及一种孔导向滚珠直线导向机构。
【背景技术】
[0002]在长焦距光学望远镜中，调焦物镜的调焦过程、变焦距物镜的连续变焦等都是通过光学镜组沿光轴直线运动实现调焦、连续变焦功能的。带动光学镜组移动的直线导向机构分为滑动式和滚动式。滑动式直线导向机构在两个相互运动件之间需保留一定间隙以减少摩擦和避免卡滞问题，而间隙会引起镜组在运动过程中光轴晃动，致使光学系统视轴稳定精度要求难以保证；滚动式直线导向机构在两个相对运动件之间镶嵌有滚珠，具有可以通过施加预紧力消除间隙的优点，但目前技术成熟的滚珠直线导向机构都是以轴为导向实现直线运动，这种轴导向导轨结构要求导向轴具有足够长度，且导向轴占据着中心位置，而光学系统中光学零件沿光轴顺序分布，在结构布局上导向轴的位置与光学零件的位置相冲突，因此已有滚珠式结构不适宜运用到光学镜组移动场合。
[0003]参见附图1和附图2，用于光学镜组移动的滑动式导向机构，包括光学物镜组1、镜座2、压圈3、导向套筒4和带动钉5 ;由若干光学物镜组成的光学镜组I安装在镜座2的孔内用压圈3固定，带动钉5通过螺钉固定在镜座2上，从而镜组1、镜座2和带动钉5形成一体；导向套筒4上有与镜座2外圆相配的内孔，导向套筒4上的内孔与镜座2外圆柱面间隙配合，导向套筒4上有能让带动钉5伸出的槽.
[0004]用于光学镜组移动的滑动式导向机构的直线导向部分:由套筒导向的内孔及镜座外圆配合实现导向；用于光学镜组移动的滑动式导向机构的运动传递部分:驱动力F作用在带动钉5的伸出部分，带动力F带动光学镜组I沿着导向套筒4做直线运动。
[0005]在工作过程中，由作用在带动钉5上的力F带动光学镜组I沿着导向套筒4按设计规律做直线运动，导向精度主要取决于导向套筒4与镜座2配合间隙的大小、导向长度即镜座与导向套筒的配合长度、以及导向套筒内孔的直线度，光轴最大倾斜角等于配合间隙与导向长度的比值。在实际的光学系统中通常结构紧凑，致使导向长度不能达到所需长度，进而导致光轴晃动，影响视轴稳定精度，滑动式导向机构导向长度过短还会引起运动卡滞冋题。
[0006]参见附图3，市场上的一种滚珠直线导轨产品，包括由圆柱导轨6、左端盖7、移动构件8，滚珠座套9、滚珠10，保持架11，右端盖12 ;移动构件8、滚珠座套9、左端盖7、右端盖12以及保持架11通过螺钉连接在一起形成移动部件，移动部件与导轨之间的滚珠10由保持架11导向沿导轨滚动，从而使移动部分可以沿导轨6作直线运动。这种结构中圆柱导轨为导向件，导轨占据了轴向空间，而光学系统中用于调焦、变焦的移动元件正处于移动套筒的轴心位置即示图中导轨6位置，且沿轴向还设计有其他光学元件，所以不允许导轨占据中心位置，此结构不能用于调焦等光学系统中。
【发明内容】
[0007]本发明的目的提供孔导向滚珠直线导向机构，解决现有技术中的滚珠式结构无法运用到光学镜组移动场合和无法运用到光学系统的技术问题。
[0008]本发明孔导向滚珠直线导向机构，包括导向套筒、保持架、光学镜组框、带动钉和钢珠；保持架与光学镜组框固定连接，保持架和光学镜组框在导向套筒的导向孔中，钢珠在保持架上的循环滚道之间滚动，钢珠与导向套筒和光学镜组框组成的滚道之间为过盈配合，带动钉通过螺钉与光学镜组框固定连接并穿过保持架和导向套筒上的滑槽。
[0009]本发明还包括挡圈和压环，所述保持架与光学镜组框固定连接，具体为:保持架的一端套在光学镜组框上，并通过定位销定位，定位销与保持架的定位槽为间隙配合，定位销与光学镜组框的定位孔为过盈配合，保持架的另一端通过挡圈与光学镜组框保持同轴；压环将保持架和光学镜组框贴合在一起，压环与光学镜组框为螺钉连接。
[0010]所述保持架上圆周均布多条所述循环滚道。
[0011]所述多条循环滚道为3条。
[0012]所述循环滚道包括钢珠工作段、回程弯道a、回程弯道b、和回程直线段；钢珠工作段与回程弯道a和回程弯道b的接触处采用斜形结构，回程直线段、回程弯道a和回程弯道b的横截面为半圆形结构。
[0013]所述光学镜组框的外圆柱面上圆周均布三个平面，所述外圆柱面的外圆柱部分与钢珠工作段相对应，所述平面与回程直线段相对应；所述光学镜组框的两端分别设有一段圆锥面a和圆锥面b，所述圆锥面a和圆锥面b分别与回程弯道a和回程弯道b相对应。
[0014]本发明的有益效果:本发明采用带有循环滚道的保持架引导钢珠循环运动，确保钢珠运动流畅；钢珠在导向套筒和光学镜组框之间滚动，并且钢珠与导向套筒和光学镜组框组成的滚道之间为过盈配合，有效地消除了间隙对直线运动的影响；光学镜组框形状简单，保证了外圆柱面精度，保持架上的循环滚道为钢珠导向，精度的稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为现有技术中光学镜组移动的滑动式导向机构的主视图；
[0016]图2为现有技术中光学镜组移动的滑动式导向机构的侧视图；
[0017]图3为现有技术中市场上的一种滚珠直线导轨机构的结构图；
[0018]图4为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的主视图；
[0019]图5为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的俯视图；
[0020]图6为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的结构图沿A-A的剖视图；
[0021]图7为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的保持架的主视图；
[0022]图8为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的保持架的F-F剖视图；
[0023]图9为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的B局部放大图；
[0024]图10本发明的孔导向滚珠直线导向机构的C向视图；
[0025]图11为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的光学镜组框的主视图；
[0026]图12为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的光学镜组框的侧视图；
[0027]图13为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的D向视图；
[0028]其中，1、光学物镜组，2、镜座，3、压圈，4、导向套筒，5、带动钉，6、导轨，7、左端盖，8、移动构件，9、滚珠座套，10、滚珠，11、保持架，12、右端盖，13、导向套筒，14、保持架，15、光学镜组框，16、钢珠，17、光学镜组，18、带动钉，19、滑槽，20、挡圈，21、压环，22、平面，23、圆柱部分，24、钢珠工作段，25、回程弯道a，26、回程直线段，27、回程弯道b，28、定位槽，29、半圆形结构，30、斜形结构31、圆锥面a，32、圆锥面b，33、圆柱面a，34、圆柱面b，35、带动钉的安装面，36、定位孔。
【具体实施方式】
[0029]下面参见附图对本发明作进一步阐述。
[0030]参见附图4、附图5和附图6，本发明孔导向滚珠直线导向机构，包括导向套筒13、保持架14、光学镜组框15、带动钉18和钢珠16 ;保持架14与光学镜组框15固定连接，保持架14和光学镜组框15在导向套筒13的导向孔中，钢珠16在保持架14上的循环滚道之间滚动，钢珠16与导向套筒13和光学镜组框15组成的滚道之间为过盈配合，带动钉18安装在光学镜组框的带动定安装面35上，并通过螺钉与光学镜组框15固定连接，且带动钉18穿过保持架14和导向套筒13上的滑槽19，光学镜组17安装在光学镜组框15上。
[0031]所述保持架14与光学镜组框15固定连接，具体为:保持架14的一端套在光学镜组框15上，并通过定位销定位，定位销与保持架的定位槽28为间隙配合，定位销与光学镜组框15的定位孔36为过盈配合，保持架14的另一端通过挡圈20与光学镜组框15保持同轴；压环21将保持架14和光学镜组框15贴合在一起，压环21与光学镜组框15为螺钉连接。
[0032]参见附图7、附图8、附图9和附图10，所述保持架14上圆周均布多条循环滚道，保持架14引导滚珠沿设计滚道运动。
[0033]所述多条循环滚道的条数为3条。
[0034]所述循环滚道包括钢珠工作段24、回程弯道a25、回程弯道b27、和回程直线段26 ;钢珠工作段24与回程弯道a25和回程弯道b27的接触处采用斜形结构30，回程直线段26、回程弯道a25和回程弯道b27的横截面为半圆形结构29。
[0035]参见附图11、附图12和附图13，所述光学镜组框15的外圆柱面上圆周均布三个平面22，所述外圆柱面的外圆柱部分23与钢珠工作段24相对应，所述平面22与回程直线段26相对应；所述光学镜组框15的两端分别设有一段圆锥面a31和圆锥面a32，所述圆锥面a31和圆锥面a32分别与回程弯道a25和回程弯道b27相对应；所述光学镜组框15的两端分别加工有圆柱面a33和圆柱面b34，保持架分别套在圆柱面a33和圆柱面b34上，光学镜组框15是光学镜组17的固定座，同时光学镜组框15的外圆柱部分23也是滚道面。
[0036]钢珠工作段24，允许钢珠16在光学镜组框15和导向套筒13之间滚动，回程弯道a25和回程弯道b27的作用是引导钢珠16在钢珠工作段24和回程直线段26之间相互转换，在钢珠工作段24与回程弯道a25和回程弯道27b连接处采用斜形结构使钢珠16循环滚动流畅，回程直线段26、回程弯道a25和回程弯道b27的横截面为半圆形结构，钢珠16在光学镜组框15和保持架14导向道之间滚动；
[0037]本发明孔导向滚珠直线导向机构在工作时，当带动力P作用在带动钉18上时，带动钉18带动光学镜组框15和光学镜组17沿导向套筒13运动，导向是由钢珠16在循环滚道之间滚动实现的，直线运动精度取决于导向套筒13内孔的圆柱度、光学镜组框15外圆柱面圆柱度和钢珠16精度，套筒的内孔圆柱度为0.0lmm,滚珠圆度为0.005mm,光学镜组框15圆柱度为0.01_，滚珠与镜框和套筒的过盈量为0.0Olmm?0.005_。
[0038]本发明通过循环滚道及保持架14设计，采用钢珠16在光学镜组框15和导向套筒13之间滚动，并且钢珠16与光学镜组框15和导向套筒13组成的滚道之间为过盈配合以消除间隙，在保持架14的引导下钢珠16循环运动，使运动流畅，精度稳定。
【权利要求】
1.孔导向滚珠直线导向机构，其特征在于，包括导向套筒(13)、保持架(14)、光学镜组框(15)、带动钉(18)和钢珠(16);保持架(14)与光学镜组框(15)固定连接，保持架(14)和光学镜组框(15)在导向套筒(13)的导向孔中，钢珠(16)在保持架(14)上的循环滚道之间滚动，钢珠(16)与导向套筒(13)和光学镜组框(15)组成的滚道之间为过盈配合，带动钉(18)通过螺钉与光学镜组框(15)固定连接并穿过保持架(14)和导向套筒(13)上的滑槽(19) ο
2.根据权利要求1所述的孔导向滚珠直线导向机构，其特征在于，还包括挡圈(20)和压环(21)，所述保持架(14)与光学镜组框(15)固定连接，具体为:保持架(14)的一端套在光学镜组框(15)上，并通过定位销定位，定位销与保持架的定位槽(28)为间隙配合，定位销与光学镜组框(15)的定位孔(36)为过盈配合，保持架14的另一端通过挡圈(20)与光学镜组框(15)保持同轴；压环(21)将保持架(14)和光学镜组框(15)贴合在一起，压环(21)与光学镜组框(15)为螺钉连接。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的孔导向滚珠直线导向机构，其特征在于，所述保持架(14)上圆周均布多条所述循环滚道。
4.根据权利要求3所述的孔导向滚珠直线导向机构，其特征在于，所述多条循环滚道为3条。
5.根据权利要求1或权利要求4所述的孔导向滚珠直线导向机构，其特征在于，所述循环滚道包括钢珠工作段(24)、回程弯道a(25)、回程弯道b(27)、和回程直线段(26);钢珠工作段(24)与回程弯道a(25)和回程弯道b(27)的接触处采用斜形结构(30)，回程直线段(26)、回程弯道a (25)和回程弯道b(27)的横截面为半圆形结构(29)。
6.根据权利要求1所述的孔导向滚珠直线导向机构，其特征在于，所述光学镜组框(15)的外圆柱面上圆周均布三个平面(22)，所述外圆柱面的外圆柱部分(23)与钢珠工作段(24)相对应，所述平面(22)与回程直线段(26)相对应；所述光学镜组框(15)的两端分别设有一段圆锥面a(31)和圆锥面b(32)，所述圆锥面a(31)和圆锥面b(32)分别与回程弯道a (25)和回程弯道b (27)相对应。
【文档编号】G02B7/04GK104459930SQ201410427993
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】卓仁善 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所