一种微位移促动器的制作方法

本发明涉及光学望远镜领域，特别是涉及一种微位移促动器。

背景技术：

微位移促动器是大型拼接镜面光学望远镜子镜支撑系统的关键部件，起到支撑和调节子镜位姿的作用。通常在每块子镜背面布置三个促动器，以控制各子镜沿镜面法向的移动(离焦)和相对镜面的偏转，从而实现各子镜的共焦和共相。

为满足望远镜的成像要求，微位移促动器需达到纳米级分辨率、毫米级的行程和几十公斤级的负载能力。随着望远镜口径的不断增大，所受重力和风载等影响，导致结构的变形量更大，所需促动器的行程因此变得更高。

现有微位移促动器的导向机构由于摩擦带来的迟滞等现象，导致了微位移促动器精度的下降。

此外，望远镜在观测过程中的某些俯仰角度可能会使促动器承受拉力，针对直径0.5米的子镜，现有的促动器仅能承受正向压力，并不能适用所有工况，且对于更大口径望远镜，目前的促动器不能达到所需要的行程。

因此，如何提供一种微位移促动器，以提高其调整精度和对工况的适应能力，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种微位移促动器，可以有效解决现有促动器调整精度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种微位移促动器，包括：输出轴、第一直线驱动装置、壳体、直线轴承，所述输出轴的两端各固定一片导向碟片，所述直线轴承包括轴承座和导向杆，所述轴承座固定在所述壳体的上端面，所述导向杆与所述轴承座滑动连接，所述导向杆的两端分别与两片所述导向碟片连接，所述第一直线驱动装置用于驱动所述输出轴上下移动，所述导向碟片用于在受到轴向力时产生轴向形变。

优选地，还包括套筒、推板、上端弹簧、下端弹簧和第二直线驱动装置，所述套筒的上端与所述输出轴连接，所述上端弹簧的两端分别与所述套筒的内顶面和所述推板的上端面连接，所述下端弹簧的两端分别与所述套筒的内底面和所述推板的下端面连接，所述第二直线驱动装置用于控制所述推板沿所述输出轴的轴向方向移动。

优选地，所述第二直线驱动装置包括螺母导向件、丝杠和电机，所述螺母导向件与所述推板连接，所述螺母导向件与所述丝杠螺纹连接，所述电机用于控制所述丝杠转动，以使所述螺母导向件沿所述丝杠的轴向移动，进而带动所述推板移动。

优选地，所述第一直线驱动装置为音圈电机，所述音圈电机包括移动端、固定端和支撑架，所述移动端与所述输出轴连接，所述固定端与所述支撑架连接，所述支撑架固定在所述壳体的内底面上。

优选地，所述上端弹簧套设在所述固定端外部，所述支撑架自上而下依次穿过所述推板和所述套筒固定在在所述壳体的内底面上。

优选地，所述螺母导向件与所述支撑架滑动连接。

优选地，所述螺母导向件上沿其周向设有多个螺纹孔，所述第二直线驱动装置包括与多根与所述螺纹孔一一对应的所述丝杠。

优选地，所述支撑架上设有多条与所述丝杠一一对应的导向槽，所述螺母导向件上设有与所述导向槽滑动连接的导向块，所述导向块上设有所述螺纹孔。

优选地，所述支撑架底部的外周设有限位部，所述限位部用于限制所述套筒下移。

优选地，两片所述导向碟片之间设有多个所述直线轴承，多个所述直线轴承沿所述导向碟片的周向均匀分布。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明所提供的一种微位移促动器，包括导向机构、精调机构和重力卸载装置，包括：输出轴、壳体、直线轴承和导向碟片，输出轴的两端各固定一片导向碟片，直线轴承包括轴承座和导向杆，轴承座固定在壳体的上端面，导向杆与轴承座滑动连接，导向杆的两端分别与两片导向碟片连接。其中导向碟片为输出轴提供径向约束，由于导向碟片自身的弹性，可允许输出轴进行微量的轴向位移。第一直线驱动装置驱动输出轴上下移动时，若因摩擦导致了直线轴承的卡顿，可通过导向碟片的轴向形变支持输出轴继续运动到目标位置，进而保证了微位移促动器的工作精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种微位移促动器的结构示意图；

图2为本发明一种具体实施方式所提供的一种微位移促动器的原理示意简图；

图3为图1的剖视结构示意图；

图4为导向机构的示意图；

图5为重力卸载机构示意图。

附图标记如下：

输出轴1，导向碟片2，直线轴承3，壳体4，音圈电机5，支撑架6，推板7，套筒8，上端弹簧9，螺母导向件10，下端弹簧11，步进电机12。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1～图5，图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种微位移促动器的结构示意图；图2为本发明一种具体实施方式所提供的一种微位移促动器的原理示意简图；图3为图1的剖视结构示意图；图4为导向机构的示意图；图5为重力卸载机构示意图。

本发明的一种具体实施方式提供了一种针对直径为0.5米左右子镜的大行程、高精度和高负载的微位移促动器，包括导向机构、精调机构和重力卸载装置，其中导向机构包括：输出轴1、壳体4、直线轴承3和导向碟片2，输出轴1的轴向位移可通过第一直线驱动装置进行控制，其中输出轴1的两端各固定一片导向碟片2，直线轴承3包括轴承座和导向杆，轴承座固定在壳体4的上端面，导向杆与轴承座滑动连接，导向杆的两端分别与两片导向碟片2连接。其中导向机构时保证促动器行程和精度的重要部件，导向碟片2为输出轴1提供径向约束，由于导向碟片2自身的弹性，可允许输出轴1进行微量的轴向位移。第一直线驱动装置驱动输出轴1上下移动时，若因摩擦导致了直线轴承3的卡顿，可通过导向碟片2的轴向形变支持输出轴1继续运动到目标位置，进而保证了微位移促动器的工作精度。

为了进一步保证输出轴1轴向位移地稳定性，两片导向碟片2之间设有多个直线轴承3，多个直线轴承3沿导向碟片2的周向均匀分布，输出轴1位于导向碟片2的中部，多个直线轴承3环绕输出轴1设置。

具体地，重力卸载装置包括套筒8、推板7、上端弹簧9、下端弹簧11和第二直线驱动装置，套筒8的上端与输出轴1连接，上端弹簧9的两端分别与套筒8的内顶面和推板7的上端面连接，下端弹簧11的两端分别与套筒8的内底面和推板7的下端面连接，第二直线驱动装置用于控制推板7沿输出轴1的轴向方向移动。因此通过推板7分别压缩上下两个弹簧，能够使输出轴1承受正向和负向载荷，可在-50牛至200牛的外力下提供±10毫米的行程，克服了同等载荷条件下的产品不能承受负压力的问题。

其中，第二直线驱动装置包括螺母导向件10、丝杠和电机，电机优选步进电机12，螺母导向件10与推板7连接，螺母导向件10与丝杠螺纹连接，电机用于控制丝杠转动，以使螺母导向件10沿丝杠的轴向移动，进而带动推板7移动。

具体地，精调机构，即第一直线驱动装置优选为音圈电机5，音圈电机5包括移动端、固定端和支撑架6，移动端与输出轴1连接，固定端与支撑架6连接，支撑架6固定在壳体4的内底面上，其中移动端为音圈电机线圈，固定端为音圈电机磁铁，音圈电机磁铁相对于壳体4保持静止状态，避免了音圈电机5在工作中产生偏移或抖动。

其中，上端弹簧9套设在固定端外部，支撑架6自上而下依次穿过推板7和套筒8固定在在壳体4的内底面上，即音圈电机5位于套筒8内，可缩减微位移促动器的体积。

具体地，螺母导向件10与支撑架6滑动连接，即螺母导向件10可相对于支撑架6上下移动，其中可将丝杠和螺母导向件10设置在下端弹簧11内部，可进一步起到缩减体积的目的。

为了提高推板7上下移动地稳定性，螺母导向件10上沿其周向设有多个螺纹孔，第二直线驱动装置包括与多根与螺纹孔一一对应的丝杠，其中丝杠沿推板7的周向均匀分布。

具体地，支撑架6上设有多条与丝杠一一对应的导向槽，螺母导向件10上设有与导向槽滑动连接的导向块，导向块上设有螺纹孔。

为了限制套筒8下移距离过大，支撑架6底部的外周设有限位部，该限位部优选为设置在套筒8底部外周的台阶面。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。