專利名稱：一種變焦距鏡頭的帶有自鎖性能的變倍傳動機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種變焦距鏡頭的帶有自鎖性能的變倍傳動機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
變焦距鏡頭在跟蹤和測量目標(biāo)的過程中，焦距連續(xù)可變，并能夠根據(jù)跟蹤目標(biāo)的距離和大小，調(diào)整焦距的長短，使目標(biāo)始終保持在跟蹤、測量的視場內(nèi)。如圖1所示，變焦距鏡頭焦距的改變是通過變倍組件4和補(bǔ)償組件5的對應(yīng)移動來實現(xiàn)，變倍組件4和補(bǔ)償組件5的對應(yīng)移動又是依靠圓柱凸輪2上分別加工的精密曲線槽來保證，圓柱凸輪2的軸向回轉(zhuǎn)運動帶動曲線槽內(nèi)的導(dǎo)釘3作對應(yīng)的軸向移動，不同曲線槽內(nèi)的導(dǎo)釘3又與變倍組件4 和補(bǔ)償組件5分別相連，以此來保證變倍組件4與補(bǔ)償組件5沿光軸方向按預(yù)定的關(guān)系移動，實現(xiàn)焦距的連續(xù)改變、像面的穩(wěn)定。目前，隨著跟蹤、測量距離的不斷提高，要求變焦距鏡頭的口徑和焦距相應(yīng)變大和加長，使得變焦距鏡頭在體積和重量上也有相應(yīng)的增加，包括變倍組件4與補(bǔ)償組件5的體積和重量也對應(yīng)增大；同時變焦距鏡頭在工作時隨著俯仰角的變大，變倍組件4和補(bǔ)償組件5自身重量分解到光軸方向的分力變大，尤其是接近天頂時各自沿光軸的分力基本等于自身的重力，顯然圓柱凸輪2需要克服的負(fù)載扭矩也最大。為此，需要變倍傳動機(jī)構(gòu)1輸出足夠的有效扭矩才能夠保持變焦距鏡頭的正常工作。由多級圓柱齒輪逐級減速的變倍傳動機(jī)構(gòu)，傳動比已經(jīng)確定，在選擇直流電機(jī)的工作扭矩時需要有較大的儲備余量才能夠滿足使用要求，否則容易將電機(jī)憋死損壞。圓柱凸輪2的軸向回轉(zhuǎn)運動是靠變倍機(jī)構(gòu)1的驅(qū)動來實現(xiàn)，如圖2所示，現(xiàn)有變倍傳動機(jī)構(gòu)1主要由旋轉(zhuǎn)電位計1-1、直流電機(jī)1-2、彈性聯(lián)軸節(jié)1-3、圓柱減速齒輪組1-4、輸出齒輪1-5和圓柱凸輪2組成。直流電機(jī)1-2與圓柱減速齒輪組1-4通過彈性聯(lián)軸節(jié)1-3 連接，通過減速齒輪組1-4的傳遞，將輸出轉(zhuǎn)矩增大、轉(zhuǎn)速降低，實現(xiàn)驅(qū)動力矩擴(kuò)大并通過輸出齒輪1-5驅(qū)使圓柱凸輪2沿光軸轉(zhuǎn)動，同時將輸出齒輪1-5的旋轉(zhuǎn)角度通過齒輪傳動反饋至旋轉(zhuǎn)電位計1-1，圓柱凸輪2的齒輪與輸出齒輪1-5精確嚙合，將圓柱凸輪2旋轉(zhuǎn)的角度傳遞至高精度旋轉(zhuǎn)電位計1-1，通過高精度旋轉(zhuǎn)電位計1-1輸出的電壓值來確定變焦距鏡頭對應(yīng)的焦距值。此變倍傳動機(jī)構(gòu)通過多級減速齒輪將輸出轉(zhuǎn)矩擴(kuò)大、轉(zhuǎn)速降低。在減速比確定的情況下，只有把直流電機(jī)工作扭矩的儲備裕度增大，變倍傳動機(jī)構(gòu)才可以輸出更大的轉(zhuǎn)矩; 或者直流電機(jī)的參數(shù)不變，增大多級減速的傳動比，但速比的增大又會導(dǎo)致輸出的轉(zhuǎn)速降低，最后影響到凸輪轉(zhuǎn)動的快速響應(yīng)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決變焦距鏡頭隨著仰角的增大變倍傳動機(jī)構(gòu)存在輸出力矩不足或者輸出轉(zhuǎn)速不夠，進(jìn)而影響到變焦距鏡頭的可靠性和快速響應(yīng)性，提供了一種變焦距鏡頭的帶有自鎖性能的變倍傳動機(jī)構(gòu)?！N變焦距鏡頭的帶有自鎖性能的變倍傳動機(jī)構(gòu)，包括高精度旋轉(zhuǎn)電位計、直流電機(jī)、彈性聯(lián)軸節(jié)、輸出齒輪、支撐箱體、主鏡筒、輸出軸、蝸輪、蝸桿、箱體和電機(jī)座；所述直流電機(jī)固定在電機(jī)座上，電機(jī)座固定在箱體上，直流電機(jī)與蝸桿所在軸之間通過彈性聯(lián)軸節(jié)連接，蝸桿與蝸輪之間精密嚙合，蝸桿的螺旋升角不大于當(dāng)量摩擦角，蝸桿驅(qū)動蝸輪傳動，所述蝸輪通過錐銷緊固在輸出軸上，輸出齒輪同樣通過錐銷固定在輸出軸上，輸出軸與旋轉(zhuǎn)電位計之間通過銷釘實現(xiàn)剛性連接，輸出齒輪與圓柱凸輪的齒輪精密嚙合。本發(fā)明的原理本發(fā)明主要為一種變焦距鏡頭的帶有自鎖性能的變倍傳動機(jī)構(gòu)， 利用蝸桿的螺旋升角在不大于當(dāng)量摩擦角時，蝸桿只能帶動蝸輪傳動，而蝸輪不能帶動蝸桿傳動，即蝸輪只能作為從動件，不能作為主動件的特點，來實現(xiàn)蝸桿傳動的自鎖性，進(jìn)而使蝸輪蝸桿得到大的傳動比、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)，保證在仰角增大的情況下，變倍傳動機(jī)構(gòu)可利用自鎖功能，實現(xiàn)自我保護(hù)，同時還可以保證變倍傳動機(jī)構(gòu)的快速響應(yīng)性。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過蝸輪和蝸桿精密嚙合，蝸桿驅(qū)動蝸輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)蝸桿和蝸輪的單一運動，達(dá)到自鎖功能，克服了現(xiàn)有變倍傳動機(jī)構(gòu)的輸出力矩不足和輸出轉(zhuǎn)速不夠的缺點，進(jìn)而使變焦距鏡頭的結(jié)構(gòu)更加緊湊，工作狀態(tài)更加穩(wěn)定、可靠，進(jìn)一步提高了變焦距鏡頭的快速響應(yīng)性和可靠性。


圖1為現(xiàn)有變焦距鏡頭變倍傳動機(jī)構(gòu)工作原理圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中變焦距鏡頭變倍傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明帶有自鎖性能的變焦距鏡頭變倍傳動機(jī)構(gòu)工作原理圖；圖4為本發(fā)明帶有自鎖性能的變焦距鏡頭變倍傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)主視圖；圖5為本發(fā)明帶有自鎖性能的變焦距鏡頭變倍傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)右視圖。圖中1、變倍傳動機(jī)構(gòu)，2、圓柱凸輪，3、導(dǎo)釘機(jī)構(gòu)，4、變倍組件，5、補(bǔ)償組件，1-1、 旋轉(zhuǎn)電位計，1-2、直流電機(jī)，1-3、彈性聯(lián)軸節(jié)，1-4、圓柱減速齒輪組，1-5、輸出齒輪，6、支撐箱體，7、主鏡筒，8、輸出軸，1-5、輸出齒輪，9、蝸輪，10、蝸桿，11、箱體，12、電機(jī)座。
具體實施例方式為實現(xiàn)變倍傳動機(jī)構(gòu)的小型化、高可靠的要求，設(shè)計了一種帶有自鎖功能的變倍傳動機(jī)構(gòu)。如圖3-5所示，一種變焦距鏡頭的帶有自鎖性能的變倍傳動機(jī)構(gòu)，包括高精度旋轉(zhuǎn)電位計1-1、直流電機(jī)1-2、彈性聯(lián)軸節(jié)1-3、輸出齒輪1-5、圓柱凸輪2、支撐箱體6、主鏡筒7、輸出軸8、蝸輪9、蝸桿10、箱體11、電機(jī)座12;所述變倍傳動機(jī)構(gòu)固定在支撐箱體6上， 所述直流電機(jī)1-2固定在電機(jī)座12上，電機(jī)座12固定在箱體11 ；所述蝸桿10與軸制成一體，可稱為蝸桿軸，直流電機(jī)1-2與蝸桿軸之間通過彈性聯(lián)軸節(jié)1-3連接，蝸桿10與蝸輪9 之間緊密嚙合；所述蝸輪9通過錐銷緊固在輸出軸8上，輸出齒輪1-5與圓柱凸輪2齒輪精密嚙合配對，輸出齒輪1-5通過錐銷固定在輸出軸8上，輸出軸8與旋轉(zhuǎn)電位計1-1之間通過銷釘實現(xiàn)剛性連接。所述帶有自鎖性能的變倍傳動機(jī)構(gòu)中，直流電機(jī)1-2輸出的轉(zhuǎn)矩通過彈性聯(lián)軸節(jié)1-3傳至蝸桿10，蝸桿10在傳遞至與其精密嚙合蝸輪9的過程中，按設(shè)計的傳動比將輸出扭矩擴(kuò)大至相應(yīng)的倍數(shù)，轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低，由于蝸輪9與輸出齒輪1-5均緊固在輸出軸8上， 因此將擴(kuò)大的輸出扭矩傳遞至輸出齒輪1-5上，輸出齒輪1-5與圓柱凸輪2的嚙合齒輪同樣具有一定的傳動比，致使輸出扭矩進(jìn)一步增大，轉(zhuǎn)速降至合適的速度。該帶有自鎖性能的變倍傳動機(jī)構(gòu)中，蝸桿10的螺旋升角不大于當(dāng)量摩擦角，蝸桿 10與蝸輪9精密嚙合，并且蝸桿10不受蝸輪9承載負(fù)載扭矩的增大而驅(qū)動其轉(zhuǎn)動，只能由蝸桿10驅(qū)動蝸輪9轉(zhuǎn)動，達(dá)到單一傳動，實現(xiàn)自鎖的功能，繼而可以使驅(qū)動電機(jī)1-2可靠、 穩(wěn)定的工作，同時蝸桿10的正、反轉(zhuǎn)均可以驅(qū)動蝸輪9的正、反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)圓柱凸輪2的正、反轉(zhuǎn)動，并傳遞至高精度旋轉(zhuǎn)電位計1-1，達(dá)到焦距的實時改變與精確輸出。該帶有自鎖性能的變倍傳動機(jī)構(gòu)中，高精度旋轉(zhuǎn)電位計1-1與輸出軸8之間剛性連接，輸出齒輪1-5與圓柱凸輪2的齒輪精密嚙合，因此可將圓柱凸輪2的旋轉(zhuǎn)角度精確轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)電位計1-1的輸出電壓值，繼而可以精確實時輸出變倍過程中對應(yīng)的焦距值。為避免蝸輪9與蝸桿10的膠合和減緩磨損，蝸輪9材料采用耐磨性較好的青銅，蝸桿10材料選取合金鋼，并對表面進(jìn)行熱處理。
權(quán)利要求
1.一種變焦距鏡頭的帶有自鎖性的變倍傳動機(jī)構(gòu)，包括高精度旋轉(zhuǎn)電位計(1-1)、直流電機(jī)(1-2)、彈性聯(lián)軸節(jié)(1-3)、輸出齒輪(1-5)、圓柱凸輪O)、支撐箱體(6)、主鏡筒 (7)、輸出軸(8)、箱體(11)和電機(jī)座(12)，其特征是，該傳動機(jī)構(gòu)還包括蝸輪(9)和蝸桿 (10)，所述蝸桿(10)與蝸輪(9)之間嚙合，蝸桿(10)的螺旋升角不大于當(dāng)量摩擦角，蝸桿 (10)驅(qū)動蝸輪(9)傳動；所述直流電機(jī)(1- 固定在電機(jī)座(1 上，電機(jī)座(1 固定在箱體(11)上，直流電機(jī)(1- 與蝸桿(9)所在軸之間通過彈性聯(lián)軸節(jié)(1- 連接；所述蝸輪(9)通過錐銷緊固在輸出軸(8)上，輸出齒輪(1-5)通過錐銷固定在輸出軸(8)上，所述輸出軸⑶與旋轉(zhuǎn)電位計(1-1)之間通過銷釘實現(xiàn)剛性連接，輸出齒輪(1-5)與圓柱凸輪 (2)的齒輪嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變焦距鏡頭的帶有自鎖性的變倍傳動機(jī)構(gòu)，其特征在于，蝸輪(9)的材料采用青銅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變焦距鏡頭的帶有自鎖性的變倍傳動機(jī)構(gòu)，其特征在于，蝸桿(10)材料選取合金鋼。
全文摘要
本發(fā)明屬于光學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，為解決變焦距鏡頭隨著仰角的增大變倍傳動機(jī)構(gòu)存在輸出力矩不足或者輸出轉(zhuǎn)速不夠，提供了帶有自鎖性能的變倍傳動機(jī)構(gòu)，它包括高精度旋轉(zhuǎn)電位計、直流電機(jī)、彈性聯(lián)軸節(jié)、輸出齒輪、支撐箱體、主鏡筒、輸出軸、蝸輪、蝸桿、箱體和電機(jī)座；所述直流電機(jī)固定在電機(jī)座上，電機(jī)座固定在箱體上，直流電機(jī)與蝸桿所在軸之間通過彈性聯(lián)軸節(jié)連接，蝸桿與蝸輪之間精密嚙合，蝸桿驅(qū)動蝸輪傳動，所述蝸輪通過錐銷緊固在輸出軸上，輸出齒輪同樣通過錐銷固定在輸出軸上，輸出軸與旋轉(zhuǎn)電位計之間通過銷釘實現(xiàn)剛性連接，輸出齒輪與圓柱凸輪的齒輪精密嚙合。本發(fā)明解決了上述問題，提高了變焦距鏡頭的響應(yīng)速度和可靠性。
文檔編號G02B7/04GK102495458SQ20111040516
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者喬健, 施龍, 曹立華 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所