显微镜电动调焦装置及显微镜的制作方法

1.本实用新型涉及显微镜技术领域，具体涉及一种显微镜电动调焦装置及显微镜。


背景技术：

2.在显微镜领域，随着科技的日新月异，显微仪器在生命科学研究等领域的应用越来越广泛，高科技必然对相应的仪器设备提出更高的技术要求指标，比如高速度、高精度、高分辨率等技术指标。然而传统的机械运动机构由于避免不了各种加工误差、装配误差等原因，必然影响仪器设备的技术指标精度要求，从而影响仪器在应用领域的使用和推广。
3.现有显微镜电动z轴(调焦)移动装置中，通常采用电机驱动，电机输出轴经过变速箱的齿轮组减速后，再由减速箱输出齿轮与齿条啮合，齿条固定在滑板上，从而带动滑块上下移动升降，实现显微镜的调焦功能。
4.其中，通过齿轮齿条的啮合实现传动运动；通过多级不同齿数的齿轮组啮合传动，达到减速效果；如授权公告日为2022年6月3日，授权公告号为cn216670389u，名称为《一种电动平行光体视显微镜》的实用新型专利，即公开了此类技术方案。
5.其缺点是采用多级减速齿轮箱和齿轮齿条的传动机构，传动层级多，结构复杂，装配和维修难度大。每个零件都需要较高的加工精度才能保证整个系统的分辨率和定位精度；多级齿轮传动也导致齿轮啮合的间隙更加难以控制。
6.为了消除这些误差，在高精度显微镜中，往往需要用软件或增加硬件的方式来弥补。如z轴升降时总是控制电机由固定方向(如从下方)运动到目标位置，尽量消除空回但增加了运动时间；或者增加位置传感器(如光栅)，通过电子控制系统闭环控制实现精确定位，无疑增加了系统复杂度和物料成本。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种能够实现高定位精度消空回的电动z轴移动装置，并实现结构简洁、性能稳定、操作安全方便的显微镜电动调焦装置。
8.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
9.显微镜电动调焦装置，包括立臂座、滑板组及固定连接座，所述滑板组包括滑板，所述固定连接座搭载于所述滑板上，以连接镜头组件，其还包括丝杆谐波电机组，丝杆谐波电机组包括丝杆、螺母座及谐波电机，所述谐波电机驱动所述丝杆，所述螺母座连接所述滑板并受所述丝杆驱动，所述螺母座包括座体、消隙螺母及调节螺母，所述座体与消隙螺母均与所述丝杆旋接，所述座体与所述消隙螺母旋接，所述调节螺母保持所述座体与所述消隙螺母的相对位置。
10.优选地，所述座体及所述消隙螺母的滑动摩擦系数为0.06-0.18μ，材质密度大于1.49g/cm3。
11.优选地，丝杆谐波电机组还包括联轴器，以联结所述丝杆与所述谐波电机的输出轴。
12.优选地，所述谐波电机通过连接板与立臂座相连，所述连接板与所述立臂座通过定位螺钉定位。
13.优选地，滑板组包括导轨，滑板通过所述导轨滑动设置在所述立臂座中，所述导轨为交叉滚柱导轨。
14.优选地，所述滑板呈l型，其水平部分形成连接所述固定连接座的第一连接部，其竖直部分形成连接所述螺母座的第二连接部；所述第一连接部与所述第二连接部间形成容纳所述丝杆谐波电机组的空间。
15.优选地，所述立臂座具有后盖，以将丝杆谐波电机组封闭在立臂座中。
16.优选地，所述立臂座包括内支架，所述内支架上设有行程窗，所述螺母座穿过所述行程窗后与所述滑板相连。
17.本实用新型的再一目的在于提供一种显微镜，其包括显微镜电动调焦装置，所述显微镜电动调焦装置为前所述的显微镜电动调焦装置。
18.采用上述技术方案后，本实用新型与背景技术相比，具有如下优点：
19.本实用新型一方面通过丝杆谐波电机组实现滑板的驱动，在传动过程中同时啮合的齿数多，齿与齿之间是面接触，运动误差可以相互补偿，因此谐波电机在正反转过程中可以实现高精度、高稳定性、无空回的要求，且谐波电机是具有减速功能，可以将电机的高转速降低后再输出；另一方面，螺母座通过消隙螺母消除丝杆螺纹空回的作用。通过丝杆谐波电机组与螺母座的配合，实现高精度的调焦。
附图说明
20.图1为本实用新型的后视图；
21.图2为本实用新型的剖视图；
22.图3为本实用新型的局部组件示意图；
23.图4为本实用新型的丝杆谐波电机组示意图。
24.附图标记说明：
25.立臂座1、内支架11、行程窗111、后盖12；
26.滑板组2、滑板21、导轨22、螺钉221；
27.固定连接座3、螺钉31；
28.丝杆谐波电机组4，丝杆41、螺母座42、座体421、螺钉4211、消隙螺母422、调节螺母423、谐波电机43、联轴器44、连接板45、定位螺钉451、螺钉452。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。另外，需要说明的是：
30.术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或者暗示本实用新型的装置或者元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.当元件被称为“固定于”或者“设置于”或者“设于”另一个元件，它可以直接在另一
个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者间接连接至该另一个元件上。
32.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在实用新型中的具体含义。
33.实施例
34.请参考图1及图2所示，本实用新型公开了一种显微镜电动调焦装置，其包括立臂座1、滑板组2、固定连接座3及丝杆谐波电机组4。
35.其中，立臂座1是内部各结构组件的承载主体，其与显微镜的底座相连。滑板组2包括滑板21，滑板21滑动设置在立臂座1中，实现上下滑动对焦。固定连接座3搭载于所述滑板21上，以连接镜头组件；
36.丝杆谐波电机组4，包括丝杆41、螺母座42及谐波电机43。谐波电机43固定安装在立臂座1中以驱动丝杆41转动，螺母座42固定连接滑板21并受丝杆41驱动，以将丝杆41的转动运动转为螺母座42的上下运动。丝杆41的螺距和导程可以根据行程与速度的要求选择合适的型号。
37.谐波电机43是含有谐波齿轮的电机。谐波齿轮具有承载能力大、传动精度高、运动平稳的特点，在传动过程中同时啮合的齿数多，齿与齿之间是面接触，运动误差可以相互补偿，因此谐波电机43在正反转过程中可以实现高精度、高稳定性、无空回的要求，且谐波电机43是具有减速功能，可以将电机的高转速降低后再输出。
38.请参考图2及图4所示，在一种优选的实施方式中，螺母座42包括座体421、消隙螺母422及调节螺母423。首先，座体421与消隙螺母422均旋接于丝杆41上；其次，座体421具有一螺纹段，消隙螺母422具有一螺纹开口，座体421通过其螺纹段旋接在消隙螺母422的螺纹开口中；调节螺母423旋接在座体421的螺纹段上，以在座体421与消隙螺母422调整好距离后，锁紧调节螺母423，以顶紧消隙螺母422，保持座体421与消隙螺母422的相对位置。如此，通过座体421与消隙螺母422的顶紧作用，实现螺母座42预紧，进一步消除间隙。
39.如此，通过谐波电机43、丝杆41及螺母座42的配合，减少了传动层级，精简了设备结构，装配简单，维修容易，同时，通过谐波电机43及螺母座42的消空回作用，使得在满足设备的分辨率和定位精度的前提下，各零件的精度要求相较于齿轮齿条等啮合方式得以降低。
40.本实施例中，座体421及消隙螺母422采用超高分子材质压塑成型，其滑动摩擦系数为0.06-0.18μ，材质密度大于1.49g/cm3。通过超高分子材质，一方面实现高耐磨，在螺母座42完成间隙消除后，不易因磨损产生新的间隙，减少调整次数，另一方面，其具有自润滑作用，降低噪音及磨损。本技术不对超高分子材质作具体限定，其可以是满足前述条件的材料，如超高分子量聚乙烯。
41.为降低安装难度，请参考图2及图4所示，谐波电机43通过连接板45与立臂座1相连，连接板45与立臂座1通过定位螺钉451定位后通过螺钉452锁紧，谐波电机43安装在连接板45上。而丝杆41与谐波电机43的输出轴之间，通过联轴器44连接。
42.本实用新型中，滑板21通过导轨22滑动设置在立臂座1中，导轨22选择为交叉滚柱导轨，可以实现高刚性、高耐磨的平滑运动，确保滑板21的顺畅运动，保证设备的光轴在z轴移动时不偏斜。本实用新型中，导轨22通过安装螺钉锁紧固定在立臂座1上。
43.为使得结构紧凑简洁，本实用新型中，滑板21包括水平部分与竖直部分，以呈l型，其水平部分形成连接固定连接座3的第一连接部，其竖直部分形成连接螺母座42的第二连接部。如此，所述第一连接部与所述第二连接部间即形成容纳丝杆谐波电机组4的空间。
44.此外，立臂座1还具有一后盖12，以将丝杆谐波电机组4封闭在立臂座1中，使得设备结构观感更为简洁，也避免异物进入，提升安全性。
45.此外，立臂座1包括内支架11，以提升立臂座1的刚性，进一步确保调焦的精度。内支架11与滑板21仿形设计，即其也呈l型。内支架11上设有行程窗111，螺母座42穿过行程窗111后与滑板21相连。
46.本实用新型的再一目的在于提供一种显微镜，其包括显微镜电动调焦装置，所述显微镜电动调焦装置为前所述的显微镜电动调焦装置，在此不作赘述。
47.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。