一种导轨导向的机械凸轮变倍机构的制作方法

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种导轨导向的机械凸轮变倍机构，特别适用于各类通过镜组沿轴向运动实现连续变倍的红外热像仪或电视、微光等光学系统中。

背景技术：

红外热像仪等光电设备在生活、工作中的使用越来越广泛，连续变倍的光电设备占很大的比例，通过机械凸轮实现镜组轴向移动的机构，是连续变倍红外热像仪、电视等常见的一种形式。

目前常规的机械凸轮变倍机构有采用光杆导向的机械凸轮机构和镜筒直接与凸轮筒内孔配合导向的机械凸轮机构等。采用光杆导向的机械凸轮机构，需要沿圆周布置3个光杆实现变倍部件和补偿部件的导向，占用空间较大，并且由于光杆安装孔的位置偏差，光杆和镜筒配合间隙及光杆自身的直线度等形成的累计偏差，导致导向精度较低。镜筒外圆直接与凸轮筒内孔配合导向机械凸轮机构，缺少调整环节，使整个机构精度调整困难。本发明的导轨导向的机械凸轮变倍机构有效的解决了以上问题，为实现高性能、小型化的红外热像仪等光电设备提供新的方法。

技术实现要素：

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种导轨导向的机械凸轮变倍机构，通过变倍电机部件驱动变倍凸轮筒旋转，通过变倍导轨实现变倍部件的导向，通过补偿导轨实现补偿部件的导向，通过变倍凸轮筒保证变倍部件和补偿部件相对位置，实现连续变倍功能。

本发明的技术方案是：一种导轨导向的机械凸轮变倍机构，包括固定筒、变倍凸轮筒、变倍凸轮挡圈、变倍凸轮挡圈压圈、变倍部件和补偿部件；所述固定筒的两端通过平行于其轴向的支撑梁固定，所述变倍凸轮筒套装于所述支撑梁上，并同轴安装于所述固定筒的两端之间；所述变倍凸轮挡圈和变倍凸轮挡圈压圈依次安装在所述固定筒外端头，用于所述变倍凸轮筒的轴向位置限定；其特征在于：还包括变倍电机部件、变倍大齿轮、变倍导轨和补偿导轨；所述变倍电机部件固定于所述固定筒外，其内设置的小齿轮与所述变倍大齿轮啮合；所述变倍大齿轮固定于所述变倍凸轮筒朝向所述固定筒的一端外侧，所述变倍电机部件通过所述小齿轮与变倍大齿轮的啮合，进一步带动所述变倍凸轮筒转动；

所述变倍导轨和补偿导轨分别平行固定于不同的所述支撑梁上，同时设置于所述变倍凸轮筒内；所述变倍部件固定于与所述变倍导轨配合的第一滑块上，所述补偿部件固定于与所述补偿导轨配合的第二滑块上；所述变倍凸轮筒上设置有变倍凸轮槽和补偿凸轮槽；固定于所述变倍部件上的变倍拨销穿过所述变倍凸轮槽，能够带动所述变倍部件沿所述变倍凸轮槽的变倍曲线移动，进而沿所述变倍导轨滑动；固定于所述补偿部件上的补偿拨销穿过所述补偿凸轮槽，能够带动所述补偿部件沿所述补偿凸轮槽的变倍曲线移动，进而沿所述补偿导轨滑动；所述变倍部件和补偿部件做同步往复直线运动，实现连续变倍功能。

本发明的进一步技术方案是：在所述变倍部件和第一滑块之间安装有滑块垫片，通过调整所述滑块垫片的厚度和数量，进一步调整所述变倍部件在其z轴方向上的位置；在所述补偿部件和第二滑块之间安装有滑块垫片，通过调整所述滑块垫片的厚度和数量，进一步调整所述补偿部件在其z轴方向上的位置；所述变倍部件和所述补偿部件的y轴均与所述固定筒的中心轴同向。

本发明的进一步技术方案是：所述变倍部件通过螺钉固定于所述第一滑块上，通过调整所述变倍部件上用于安装所述螺钉的第一安装过孔的位置，进一步调整所述变倍部件在其x轴方向上的位置；所述补偿部件通过螺钉固定于所述第二滑块上，通过调整所述补偿部件上用于安装所述螺钉的第二安装过孔的位置，进一步调整所述补偿部件在其x轴方向上的位置。

本发明的进一步技术方案是：所述变倍凸轮槽和补偿凸轮槽的变倍曲线都是根据光学设计提供的变倍曲线。

本发明的进一步技术方案是：在所述固定筒上，与所述变倍凸轮筒一端配合安装处周向均布若干钢珠；在所述变倍凸轮挡圈一端，与所述变倍凸轮筒另一端配合安装处周向均布若干钢珠；所述钢珠能够减小所述固定筒和变倍凸轮筒之间的摩擦。

有益效果

本发明的有益效果在于：

1、占用空间小：

通过采用机械凸轮构型，压缩了运动机构的空间尺寸。本变倍机构采用导轨导向，结构紧凑，布局合理，大大减小了变倍机构的空间尺寸。

2、可实现全方位的精度调节：

通过变倍部件和补偿部件各用一组导轨导向，保证变倍部件和补偿部件精度调节的独立性；x、y、z三个正交方向的调整环节，保证每个视场全方位的调节能力。

3、视轴重复精度高：

运动部件和滑块通过螺钉紧固，导轨和滑块之间为高精度配合，运动机构间隙较小，提高视轴重复精度；变倍凸轮筒上凸轮槽对运动部件进行限位，保证视轴的重复精度。所述固定筒和变倍凸轮挡圈与变倍凸轮筒两端配合处设置的钢珠有效减小摩擦，提高旋转精度。

附图说明

图1一种导轨导向的机械凸轮变倍机构极小视场示意图；

图2一种导轨导向的机械凸轮变倍机构示意图(去除变倍凸轮筒)；

图3一种导轨导向的机械凸轮变倍机构极小视场内部示意图；

图4一种导轨导向的机械凸轮变倍机构极大视场示意图；

图5一种导轨导向的机械凸轮变倍机构极大视场内部示意图；

图6一种导轨导向的机械凸轮变倍机构变倍部件调整方向示意图1；

图7一种导轨导向的机械凸轮变倍机构变倍部件调整方向示意图2；

图8一种导轨导向的机械凸轮变倍机构补偿部件调整方向示意图1；

图9一种导轨导向的机械凸轮变倍机构补偿部件调整方向示意图2；

附图标记说明：：1-固定筒、2-变倍凸轮筒、3-变倍大齿轮、4-m1.6×6螺钉、5-变倍拨销、6-m3×8螺钉、7-变倍电机部件、8-变倍凸轮挡圈、9-补偿拨销、10-变倍导轨、11-变倍部件、12-钢珠、13-m2×5螺钉、14-m2×6螺钉、15-滑块垫片、16-补偿导轨、17-补偿部件、18-变倍凸轮挡圈压圈。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-5，本发明一种导轨导向的机械凸轮变倍机构，包括固定筒1、变倍凸轮筒2、变倍凸轮挡圈8、变倍凸轮挡圈压圈18、变倍部件11、补偿部件17、变倍电机部件7、变倍大齿轮3、变倍导轨10和补偿导轨16；固定筒1的两端通过平行于其轴向的支撑梁固定，变倍凸轮筒2套装于所述支撑梁上，并同轴安装于固定筒1的两端之间；变倍凸轮挡圈8和变倍凸轮挡圈压圈18依次安装在固定筒1外端头，用于变倍凸轮筒2的轴向位置限定。变倍凸轮筒2上设置有变倍凸轮槽和补偿凸轮槽，变倍凸轮槽和补偿凸轮槽根据光学设计提供的变倍曲线设计。

1、变倍电机部件安装方式：通过m3×8螺钉6将变倍电机部件7紧固在固定筒1外侧，变倍电机部件7内设置的小齿轮与变倍大齿轮3啮合；变倍大齿轮3固定于变倍凸轮筒2朝向固定筒1的一端外侧，变倍电机部件7通过小齿轮与变倍大齿轮3的啮合，进一步带动变倍凸轮筒2转动。

2、运动部件安装方式：变倍导轨10和补偿导轨16分别平行固定于不同的所述支撑梁上，同时设置于所述变倍凸轮筒内；选配合适的滑块垫片15后，通过m2×5螺钉13将变倍部件11紧固于与变倍导轨10配合的第一滑块上；选配合适的滑块垫片15后，通过m2×5螺钉13将补偿部件17紧固于与补偿导轨10配合的第二滑块上；将变倍凸轮筒2安装到固定筒1上，转到合适的位置，将变倍拨销5从变倍凸轮筒2上的变倍凸轮槽中穿过并紧固到变倍部件11上；将补偿拨销9从变倍凸轮筒2上的补偿凸轮槽中穿过并紧固到补偿部件17上。变倍拨销5能够带动变倍部件11沿所述变倍凸轮槽的变倍曲线移动，进而沿变倍导轨10滑动；补偿拨销9能够带动补偿部件17沿所述补偿凸轮槽的变倍曲线移动，进而沿补偿导轨16滑动；变倍部件11和补偿部件17做同步往复直线运动，实现连续变倍功能。

3、变倍凸轮筒2的安装方式：借助辅助装配工装将若干钢珠12沿固定筒1两端与变倍凸轮筒2的安装处外圆周均布；将变倍凸轮筒2一端装到固定筒1上，同时包裹住钢珠12；变倍凸轮筒2通过钢珠12绕固定筒1转动，减小变倍凸轮筒2转动时的摩擦力；将变倍凸轮挡圈压圈18在变倍凸轮挡圈8上拧紧固定。

4、精度调节方式：通过选配滑块垫片15，实现变倍部件11在垂直于变倍部件11安装面方向的精度调节，通过变倍部件11中螺钉安装过孔的移动，实现螺钉安装过孔连线方向的精度调节，保证变倍部件11的精度要求；通过穿轴保证变倍导轨10和基准光轴的平行度，保证变倍部件11沿变倍导轨10运动时，变倍部件11中的变倍镜和基准光轴的同轴度及角偏满足光学精度要求；通过选配滑块垫片15，实现补偿部件17在垂直于补偿部件17安装面方向的精度调节，通过补偿部件17中螺钉安装过孔的移动，实现螺钉安装过孔连线方向的精度调节，保证补偿部件17的精度要求；通过穿轴保证补偿导轨16和基准光轴的平行度，保证补偿部件17沿补偿导轨16运动时，补偿部件17中的补偿镜和基准光轴的同轴度及角偏满足光学精度要求。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。