光学镜头螺纹压圈预紧力测量装置的制作方法

本发明属于小型精密仪器领域，主要涉及一种测量光学镜头螺纹压圈预紧力的装置。

背景技术：

随着对光学镜头的精度和成像质量要求的不断增加，提高光学镜头的装配质量已经成为迫在眉睫的问题。镜片与镜框之间多采用螺纹压圈预紧的方式来固定，通过螺纹压圈实现镜片和镜框的机械静连接。螺纹压圈的连接形式具有方便拆卸、紧固牢靠的特点，螺纹压圈预紧力的大小一定程度上决定了光学镜头的装配质量的好坏。在光学镜头中若预紧力过高，将会引起应力集中，进而造成镜头成像质量下降甚至镜片破损；若预紧力过小，会导致连接强度不够，在冲击振动环境下出现镜片滑移，对象质造成很大的影响。因此，准确获得镜头螺纹压圈预紧力对提高装配质量、保证产品一致性有着十分重要的意义。

目前，我国公布的北京宇航系统工程研究所“一种预紧力与预紧力矩关系标定装置及标定方法”专利(公开号：cn104406726a)采用扭力传感器和压力传感器实时监测扭转力和压力的关系，该方法介绍了以分离式螺母为对象的检测方法及过程，可以对普通螺栓进行预紧力矩和预紧力关系的标定。然而，镜头螺纹压圈与普通螺纹相比，具有螺距与公称直径的比值小、压圈厚度与公称直径的比值小、垂直于轴向的横截面积小、光学镜头压圈与镜筒连接精度高等特点，因此难以利用该方法从较小的端面测量出压圈预紧力。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出了一种测量光学镜头螺纹压圈预紧力的装置，能够实时获得螺纹压圈在拧紧过程中对透镜的轴向压力，为控制透镜表面应力以及实现定量化装配提供测量手段和数据支持。

本发明的技术方案为：

所述一种光学镜头螺纹压圈预紧力测量装置，其特征在于：包括安装平台、竖直向移动组件、镜筒夹持组件和测量部件；

所述测量部件包括平动滑轨、转接板、传感器组件、传力杆和导向筒；所述平动滑轨固定安装在安装平台上，所述转接板固定安装在平动滑轨上，平动滑轨能够带动转接板在平行于安装平台安装面的平面内二维移动；所述传感器组件和所述导向筒安装在转接板上，且传感器组件处于导向筒内部；导向筒上端面开孔，所述传力杆下端穿过所述开孔，且下端面与传感器组件接触，传力杆上端穿入镜筒，且上端面与被测镜头接触；所述镜筒夹持组件夹持固定镜筒；镜筒夹持组件固定在竖直向移动组件上，竖直向移动组件固定安装在安装平台上，且竖直向移动组件能够带动镜筒夹持组件在竖直方向移动。

进一步的优选方案，所述一种光学镜头螺纹压圈预紧力测量装置，其特征在于：竖直向移动组件包括燕尾导轨、燕尾条、螺纹移动支撑台、丝杠、手轮、支撑挡板、锁紧块；所述燕尾导轨上下端分别与所述支撑挡板和所述安装平台固定连接；所述燕尾条安装在所述螺纹移动支撑台两侧，并整体穿入所述燕尾导轨中，能够沿燕尾导轨方向正反向移动；所述丝杠与所述螺纹移动支撑台通过螺纹配合，丝杠上下两端分别安装在所述支撑挡板和所述安装平台的配合孔内，丝杠旋转时能够带动螺纹移动支撑台沿导轨上下移动；所述手轮与丝杠上端固定连接，通过手轮能够带动丝杠旋转。

进一步的优选方案，所述一种光学镜头螺纹压圈预紧力测量装置，其特征在于：所述燕尾条与所述燕尾导轨的配合面上有缺口，所述锁紧块置于缺口内，缺口背向有螺孔，通过旋紧所述螺孔内的螺钉挤压锁紧块实现锁紧。

进一步的优选方案，所述一种光学镜头螺纹压圈预紧力测量装置，其特征在于：所述镜筒夹持组件包含第一v型块、第二v型块、第一导轨、第二导轨、横板、第二丝杠、支撑座、挡圈；所述横板固定连接螺纹移动支撑台；第一导轨、第二导轨的上端面分别与第一v型块、第二v型块连接，第一导轨、第二导轨的下端面与横板固定连接；所述支撑座下端面与横板固定连接；所述第二丝杠两端分别与第一v型块、第二v型块螺纹配合，并且一端为左旋螺纹，另一端为右旋螺纹，能够使第一v型块和第二v型块同时朝向或背向中心移动；所述第二丝杠中部定位圆柱与所述支撑座为孔轴配合，并且采用所述挡圈将第二丝杠卡在支撑座中。

有益效果

本发明的有益效果体现在以下几个方面。

(一)本发明通过光学镜头螺纹压圈预紧力测量装置的设计，将光学镜头压圈预紧力通过传力杆和导向筒转化为测力传感器能够直接测量的压力，此转化过程简明清晰，操作方便，能够实现不同工况、不同扭矩情况下螺纹压圈预紧力的测量。

(二)本发明具有高精度模拟光学镜头螺纹压圈拧紧实际工况的功能，不仅能够测量不同润滑条件下不同尺寸压圈的预紧力，而且能够测量不同材料压圈与镜筒间的预紧力。

(三)本发明具有两维水平向调节装置和竖直向调节装置，可以轻松实现被测件的位置调节，从而降低了本发明的操作难度并极大地提高测量装置的柔性。

(四)本发明通过镜筒夹持组件的设计，实现了对于侧面无连接孔镜筒的夹持和固定，并且该组件采用v型块夹持方式，可以实现对不同口径大小镜筒的夹持固定。

(五)本发明具有很高的柔性，通过接口和转接工装设计，可以实现对不同型号螺钉不同扭矩情况下的预紧力测量。

附图说明

图1为本发明光学镜头压圈预紧力测量装置的系统组成示意图。

图2为竖直向移动组件的组成示意图。

图3为镜筒夹持组件的组成示意图。

图4为本发明的测量示意图。

其中，1-手轮，2-支撑挡块，3-燕尾导轨，4-燕尾条，5-锁紧块，6-螺纹移动支撑台，7-丝杠，8-筋板，9-平台，10-转接块，11-传力杆，12-第一v型块，13-第一导轨，14-支撑座，15-挡圈，16-第二v型块，17-第二导轨，18-第二丝杠，19-横板，20-导向筒，21-传感器组件，22-转接板，23-平动滑轨，24-数显仪表。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。

根据图1所示，光学镜头螺纹压圈预紧力测量装置包括：筋板8，平台9，转接块10，传力杆11，导向筒20，传感器组件21，转接板22，平动滑轨23，竖直向移动组件，镜筒夹持组件。平动滑轨23为两维调整机构，可以实现x向，y向移动，平动滑轨23下端面通过4个螺钉与平台9连接，平台9上分布等距的螺钉过孔，可以根据实际的测量产品来调节平动滑轨23的位置。平动滑轨23上端面通过4个螺钉与转接板22固定连接。导向筒20和传感器组件21分别通过3个螺钉与转接板22固定连接，传感器组件21的电缆从导向筒20的缺口处穿出，并且基本保证导向筒20与传感器组件21间同心。竖直向移动组件下端分布5个螺纹孔，通过螺钉将其与平台固定连接，并使用筋板8来提高刚性，数显仪表24通过线缆与传感器组件21联通，可以实现预紧力的实时显示。

根据图2所示，竖直向移动组件是实现被测产品沿竖直方向移动的重要装置，其包括：手轮1，支撑挡块2，燕尾导轨3，燕尾条4，锁紧块5，螺纹移动支撑台6，丝杠7。燕尾条4通过4个螺钉分别固连在螺纹移动支撑台6的两侧，并且整体穿入燕尾导轨3，保证两者间配合紧密。燕尾条4与燕尾导轨3的配合面上有一缺口，锁紧块5置于缺口内，缺口背向有螺孔，可以通过旋紧螺钉挤压锁紧块实现锁紧，防止在工作过程中所述螺纹移动支撑台发生移动影响测量精度。丝杠7的上下两端为光杆，其下端与平台9为孔轴配合，丝杠7中段为多头螺纹，并且与螺纹移动支撑台通过螺纹相配合。支撑挡块2上带有配合孔，与丝杠7的上端相配合，并且通过5个螺钉与燕尾导轨3固定连接，防止螺纹移动支撑台脱出燕尾导轨3并保证丝杠7在轴向无窜动。丝杠7上端端面带有4个螺纹孔，通过螺钉将手轮1固连在丝杠7上，并且为了保证连接强度，需要制销孔并穿入强度销。

根据图3所示，针对侧面无连接孔的镜筒，使用所述镜筒夹持组件来将镜筒固定在测量装置上，所述镜筒夹持组件包含第一v型块12，第一导轨13，支撑座14，挡圈15，第二v型块16，第二导轨17，第二丝杠18，横板19。第一导轨13和第二导轨17为燕尾导轨，上部为活动端，分别通过5个螺钉与第一v型块12和第二v型块16固定连接，下部为固定端，端面上分布3个螺纹孔，通过螺钉与横板相连，并保证两轨道对正。第二丝杠18左右两端为螺纹，中段为光杆，且中段半径要大于两端，第二丝杠18左端为右旋螺纹，与第一v型块12一侧的螺纹孔相配合，第二丝杠18右端为左旋螺纹，与第二v型块16一侧的螺纹孔相配合，以此保证在旋转第二丝杠18时，两v型块同时朝向或背向中心移动，并且夹持中心与横板上的通孔基本同心。第二丝杠18中段通过挡圈15卡在支撑座14内，防止第二丝杠18在转动过程中出现轴向窜动，支撑座14通过2个螺钉固连在横板上。第二丝杠18右端端面带有内六角孔，使用普通内六角扳手即可实现第二丝杠18的转动和拧紧。横板一侧带有3个通孔，可以通过螺钉将其固连在转接块10上，并整体与竖直向移动组件连接，以满足不同尺寸、不同深度镜筒的夹持与测量。

光学镜头螺纹压圈预紧力测量装置的操作步骤如下：

第一步：根据实际测量产品选择合适夹持方式，对于侧边含有连接孔的镜筒，可以设计相对应的底座，将镜筒和底座直接固连在竖直向移动组件上，如图4-a所示；对于侧边无连接孔的镜筒，可以使用镜筒夹持组件来将镜筒固定在测量装置上，如图4-b所示。

第二步：调节竖直向移动组件和平动滑轨，将被测件调整至合适位置，即被测件中心基本与传感器中心对正，传力杆上端面稍高于镜头安装面。

第三步：确定压圈、镜筒材料及尺寸等参数，进行镜头压圈拧紧实验，并记录下拧紧过程中传感器组件的读数，该读数即为压圈预紧力。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。