孔导向滚珠直线导向机构.pdf

《孔导向滚珠直线导向机构.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《孔导向滚珠直线导向机构.pdf（10页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410427993.0 (22)申请日 2014.08.27 G02B 7/04(2006.01) (71)申请人 中国科学院长春光学精密机械与物 理研究所 地址 130033 吉林省长春市东南湖大路 3888 号 (72)发明人 卓仁善 (74)专利代理机构 长春菁华专利商标代理事务 所 22210 代理人 南小平 (54) 发明名称 孔导向滚珠直线导向机构 (57) 摘要 本发明孔导向滚珠直线导向机构， 属于机械 制造技术领域， 解决了现有的滚珠式直线导向机 构在光学系统布局中无法运用到光学镜组移动场 合技术问题 ； 本发明孔导。

2、向滚珠直线导向机构， 包括导向套筒、 保持架、 光学镜组框、 光学镜组、 带 动钉和钢珠 ； 保持架与光学镜组框固定连接， 钢 珠沿着保持架上的循环滚道运动， 钢珠在导向套 筒和光学镜组框之间滚动， 并且钢珠与导向套筒 和光学镜组框组成的滚道之间为过盈配合， 带动 钉通过螺钉与光学镜组框固定连接并穿过保持架 和导向套筒上的滑槽， 光学镜组安装在光学镜组 框上 ； 本发明钢珠在导向套筒和光学镜组框之间 滚动， 并在保持架的引导下钢珠循环运动， 运动流 畅， 精度保持稳定。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 (。

3、10)申请公布号 CN 104459930 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104459930 A 1/1 页 2 1.孔导向滚珠直线导向机构， 其特征在于， 包括导向套筒 (13)、 保持架 (14)、 光学镜组 框 (15)、 带动钉 (18) 和钢珠 (16) ； 保持架 (14) 与光学镜组框 (15) 固定连接， 保持架 (14) 和光学镜组框 (15) 在导向套筒 (13) 的导向孔中， 钢珠 (16) 在保持架 (14) 上的循环滚道 之间滚动， 钢珠 (16) 与导向套筒 (13) 和光学镜组框 (15) 组成的滚道之间为过盈配合， 带 动钉 (18) 通过。

4、螺钉与光学镜组框 (15) 固定连接并穿过保持架 (14) 和导向套筒 (13) 上的 滑槽 (19)。 2.根据权利要求 1 所述的孔导向滚珠直线导向机构， 其特征在于， 还包括挡圈 (20) 和 压环 (21)， 所述保持架 (14) 与光学镜组框 (15) 固定连接， 具体为 ： 保持架 (14) 的一端套 在光学镜组框 (15) 上， 并通过定位销定位， 定位销与保持架的定位槽 (28) 为间隙配合， 定 位销与光学镜组框 (15) 的定位孔 (36) 为过盈配合， 保持架 14 的另一端通过挡圈 (20) 与 光学镜组框 (15) 保持同轴 ； 压环 (21) 将保持架 (14) 和。

5、光学镜组框 (15) 贴合在一起， 压环 (21) 与光学镜组框 (15) 为螺钉连接。 3.根据权利要求1或权利要求2所述的孔导向滚珠直线导向机构， 其特征在于， 所述保 持架 (14) 上圆周均布多条所述循环滚道。 4.根据权利要求 3 所述的孔导向滚珠直线导向机构， 其特征在于， 所述多条循环滚道 为 3 条。 5.根据权利要求 1 或权利要求 4 所述的孔导向滚珠直线导向机构， 其特征在于， 所述 循环滚道包括钢珠工作段(24)、 回程弯道a(25)、 回程弯道b(27)、 和回程直线段(26) ； 钢珠 工作段(24)与回程弯道a(25)和回程弯道b(27)的接触处采用斜形结构(30。

6、)， 回程直线段 (26)、 回程弯道 a(25) 和回程弯道 b(27) 的横截面为半圆形结构 (29)。 6.根据权利要求 1 所述的孔导向滚珠直线导向机构， 其特征在于， 所述光学镜组框 (15) 的外圆柱面上圆周均布三个平面 (22)， 所述外圆柱面的外圆柱部分 (23) 与钢珠工作 段 (24) 相对应， 所述平面 (22) 与回程直线段 (26) 相对应 ； 所述光学镜组框 (15) 的两端分 别设有一段圆锥面a(31)和圆锥面b(32)， 所述圆锥面a(31)和圆锥面b(32)分别与回程弯 道 a(25) 和回程弯道 b(27) 相对应。 权 利 要 求 书 CN 1044599。

7、30 A 2 1/4 页 3 孔导向滚珠直线导向机构 技术领域 0001 本发明属于机械制造技术领域， 具体涉及一种孔导向滚珠直线导向机构。 背景技术 0002 在长焦距光学望远镜中， 调焦物镜的调焦过程、 变焦距物镜的连续变焦等都是通 过光学镜组沿光轴直线运动实现调焦、 连续变焦功能的。带动光学镜组移动的直线导向机 构分为滑动式和滚动式。 滑动式直线导向机构在两个相互运动件之间需保留一定间隙以减 少摩擦和避免卡滞问题， 而间隙会引起镜组在运动过程中光轴晃动， 致使光学系统视轴稳 定精度要求难以保证 ； 滚动式直线导向机构在两个相对运动件之间镶嵌有滚珠， 具有可以 通过施加预紧力消除间隙的优点。

8、， 但目前技术成熟的滚珠直线导向机构都是以轴为导向实 现直线运动， 这种轴导向导轨结构要求导向轴具有足够长度， 且导向轴占据着中心位置， 而 光学系统中光学零件沿光轴顺序分布， 在结构布局上导向轴的位置与光学零件的位置相冲 突， 因此已有滚珠式结构不适宜运用到光学镜组移动场合。 0003 参见附图1和附图2， 用于光学镜组移动的滑动式导向机构， 包括光学物镜组1、 镜 座 2、 压圈 3、 导向套筒 4 和带动钉 5 ； 由若干光学物镜组成的光学镜组 1 安装在镜座 2 的孔 内用压圈 3 固定， 带动钉 5 通过螺钉固定在镜座 2 上， 从而镜组 1、 镜座 2 和带动钉 5 形成一 体 ；。

9、 导向套筒 4 上有与镜座 2 外圆相配的内孔， 导向套筒 4 上的内孔与镜座 2 外圆柱面间隙 配合， 导向套筒 4 上有能让带动钉 5 伸出的槽 . 0004 用于光学镜组移动的滑动式导向机构的直线导向部分 ： 由套筒导向的内孔及镜座 外圆配合实现导向 ； 用于光学镜组移动的滑动式导向机构的运动传递部 分 ： 驱动力 F 作用 在带动钉 5 的伸出部分， 带动力 F 带动光学镜组 1 沿着导向套筒 4 做直线运动。 0005 在工作过程中， 由作用在带动钉 5 上的力 F 带动光学镜组 1 沿着导向套筒 4 按设 计规律做直线运动， 导向精度主要取决于导向套筒4与镜座2配合间隙的大小、 导。

10、向长度即 镜座与导向套筒的配合长度、 以及导向套筒内孔的直线度， 光轴最大倾斜角等于配合间隙 与导向长度的比值。 在实际的光学系统中通常结构紧凑， 致使导向长度不能达到所需长度， 进而导致光轴晃动， 影响视轴稳定精度， 滑动式导向机构导向长度过短还会引起运动卡滞 问题。 0006 参见附图 3， 市场上的一种滚珠直线导轨产品， 包括由圆柱导轨 6、 左端盖 7、 移动 构件 8， 滚珠座套 9、 滚珠 10， 保持架 11， 右端盖 12 ； 移动构件 8、 滚珠座套 9、 左端盖 7、 右端 盖 12 以及保持架 11 通过螺钉连接在一起形成移动部件， 移动部件与导轨之间的滚珠 10 由 保。

11、持架 11 导向沿导轨滚动， 从而使移动部分可以沿导轨 6 作直线运动。这种结构中圆柱导 轨为导向件， 导轨占据了轴向空间， 而光学系统中用于调焦、 变焦的移动元件正处于移动套 筒的轴心位置即示图中导轨 6 位置， 且沿轴向还设计有其他光学元件， 所以不允许导轨占 据中心位置， 此结构不能用于调焦等光学系统中。 发明内容 说 明 书 CN 104459930 A 3 2/4 页 4 0007 本发明的目的提供孔导向滚珠直线导向机构， 解决现有技术中的滚珠式结构无法 运用到光学镜组移动场合和无法运用到光学系统的技术问题。 0008 本发明孔导向滚珠直线导向机构， 包括导向套筒、 保持架、 光学镜。

12、组框、 带动钉和 钢珠 ； 保持架与光学镜组框固定连接， 保持架和光学镜组框在导向套筒的导向孔中， 钢珠 在保持架上的循环滚道之间滚动， 钢珠与导向套筒和光学镜组框组成的滚道之间为过盈配 合， 带动钉通过螺钉与光学镜组框固定连接并穿 过保持架和导向套筒上的滑槽。 0009 本发明还包括挡圈和压环， 所述保持架与光学镜组框固定连接， 具体为 ： 保持架的 一端套在光学镜组框上， 并通过定位销定位， 定位销与保持架的定位槽为间隙配合， 定位销 与光学镜组框的定位孔为过盈配合， 保持架的另一端通过挡圈与光学镜组框保持同轴 ； 压 环将保持架和光学镜组框贴合在一起， 压环与光学镜组框为螺钉连接。 00。

13、10 所述保持架上圆周均布多条所述循环滚道。 0011 所述多条循环滚道为 3 条。 0012 所述循环滚道包括钢珠工作段、 回程弯道 a、 回程弯道 b、 和回程直线段 ； 钢珠工作 段与回程弯道 a 和回程弯道 b 的接触处采用斜形结构， 回程直线段、 回程弯道 a 和回程弯道 b 的横截面为半圆形结构。 0013 所述光学镜组框的外圆柱面上圆周均布三个平面， 所述外圆柱面的外圆柱部分与 钢珠工作段相对应， 所述平面与回程直线段相对应 ； 所述光学镜组框的两端分别设有一段 圆锥面 a 和圆锥面 b， 所述圆锥面 a 和圆锥面 b 分别与回程弯道 a 和回程弯道 b 相对应。 0014 本发。

14、明的有益效果 ： 本发明采用带有循环滚道的保持架引导钢珠循环运动， 确保 钢珠运动流畅 ； 钢珠在导向套筒和光学镜组框之间滚动， 并且钢珠与导向套筒和光学镜组 框组成的滚道之间为过盈配合， 有效地消除了间隙对直线运动的影响 ； 光学镜组框形状简 单， 保证了外圆柱面精度， 保持架上的循环滚道为钢珠导向， 精度的稳定。 附图说明 0015 图 1 为现有技术中光学镜组移动的滑动式导向机构的主视图 ； 0016 图 2 为现有技术中光学镜组移动的滑动式导向机构的侧视图 ； 0017 图 3 为现有技术中市场上的一种滚珠直线导轨机构的结构图 ； 0018 图 4 为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的主。

15、视图 ； 0019 图 5 为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的俯视图 ； 0020 图 6 为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的结构图沿 A-A 的剖视图 ； 0021 图 7 为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的保持架的主视图 ； 0022 图 8 为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的保持架的 F-F 剖视图 ； 0023 图 9 为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的 B 局部放大图 ； 0024 图 10 本发明的孔导向滚珠直线导向机构的 C 向视图 ； 0025 图 11 为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的光学镜组框的主视图 ； 0026 图 12 为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的光学镜组框的。

16、侧视图 ； 0027 图 13 为本发明的孔导向滚珠直线导向机构的 D 向视图 ； 0028 其中， 1、 光学物镜组， 2、 镜座， 3、 压圈， 4、 导向套筒， 5、 带动钉， 6、 导轨， 7、 左端盖， 8、 移动构件， 9、 滚珠座套， 10、 滚珠， 11、 保持架， 12、 右端盖， 13、 导向套筒， 14、 保持架， 15、 光 说 明 书 CN 104459930 A 4 3/4 页 5 学镜组框， 16、 钢珠， 17、 光学镜组， 18、 带动钉， 19、 滑槽， 20、 挡圈， 21、 压环， 22、 平面， 23、 圆 柱部分， 24、 钢珠工作段， 25、 回程。

17、弯道 a， 26、 回程直线段， 27、 回程弯道 b， 28、 定位槽， 29、 半 圆形结构， 30、 斜形结构 31、 圆锥面 a， 32、 圆锥面 b， 33、 圆柱面 a， 34、 圆柱面 b， 35、 带动钉的 安装面， 36、 定位孔。 具体实施方式 0029 下面参见附图对本发明作进一步阐述。 0030 参见附图 4、 附图 5 和附图 6， 本发明孔导向滚珠直线导向机构， 包括导向套筒 13、 保持架 14、 光学镜组框 15、 带动钉 18 和钢珠 16 ； 保持架 14 与光学镜组框 15 固定连接， 保 持架 14 和光学镜组框 15 在导向套筒 13 的导向孔中， 钢。

18、珠 16 在保持架 14 上的循环滚道 之间滚动， 钢珠 16 与导向套筒 13 和光学镜组框 15 组成的滚道之间为过盈配合， 带动钉 18 安装在光学镜组框的带动定安装面35上， 并通过螺钉与光学镜组框15固定连接， 且带动钉 18 穿过保持架 14 和导向套筒 13 上的滑槽 19， 光学镜组 17 安装在光学镜组框 15 上。 0031 所述保持架 14 与光学镜组框 15 固定连接， 具体为 ： 保持架 14 的一端套在光学镜 组框 15 上， 并通过定位销定位， 定位销与保持架的定位槽 28 为间隙配合， 定位销与光学镜 组框 15 的定位孔 36 为过盈配合， 保持架 14 的另。

19、一端通过挡圈 20 与光学镜组框 15 保持同 轴 ； 压环 21 将保持架 14 和光学镜组框 15 贴合在一起， 压环 21 与光学镜组框 15 为螺钉连 接。 0032 参见附图7、 附图8、 附图9和附图10， 所述保持架14上圆周均布多条循环滚道， 保 持架 14 引导滚珠沿设计滚道运动。 0033 所述多条循环滚道的条数为 3 条。 0034 所述循环滚道包括钢珠工作段24、 回程弯道a25、 回程弯道b27、 和回程直线段26 ； 钢珠工作段 24 与回程弯道 a25 和回程弯道 b27 的接触处采用斜形结构 30， 回程直线段 26、 回程弯道 a25 和回程弯道 b27 的横。

20、截面为半圆形结构 29。 0035 参见附图 11、 附图 12 和附图 13, 所述光学镜组框 15 的外圆柱面上圆周均布三个 平面 22， 所述外圆柱面的外圆柱部分 23 与钢珠工作段 24 相对应， 所述平面 22 与回程直线 段 26 相对应 ； 所述光学镜组框 15 的两端分别设有一段圆锥面 a31 和圆锥面 a32， 所述圆锥 面 a31 和圆锥面 a32 分别与回程弯道 a25 和回程弯道 b27 相对应 ； 所述光学镜组框 15 的两 端分别加工有圆柱面 a33 和圆柱面 b34， 保持架分别套在圆柱面 a33 和圆柱面 b34 上， 光学 镜组框 15 是光学镜组 17 的固。

21、定座， 同时光学镜组框 15 的外圆柱部分 23 也是滚道面。 0036 钢珠工作段 24， 允许钢珠 16 在光学镜组框 15 和导向套筒 13 之间滚动， 回 程弯 道 a25 和回程弯道 b27 的作用是引导钢珠 16 在钢珠工作段 24 和回程直线段 26 之间相互 转换， 在钢珠工作段 24 与回程弯道 a25 和回程弯道 27b 连接处采用斜形结构使钢珠 16 循 环滚动流畅， 回程直线段 26、 回程弯道 a25 和回程弯道 b27 的横截面为半圆形结构， 钢珠 16 在光学镜组框 15 和保持架 14 导向道之间滚动 ； 0037 本发明孔导向滚珠直线导向机构在工作时， 当带动。

22、力 p 作用在带动钉 18 上时， 带 动钉 18 带动光学镜组框 15 和光学镜组 17 沿导向套筒 13 运动， 导向是由钢珠 16 在循环滚 道之间滚动实现的， 直线运动精度取决于导向套筒13内孔的圆柱度、 光学镜组框15外圆柱 面圆柱度和钢珠16精度， 套筒的内孔圆柱度为0.01mm， 滚珠圆度为0.005mm， 光学镜组框15 说 明 书 CN 104459930 A 5 4/4 页 6 圆柱度为 0.01mm， 滚珠与镜框和套筒的过盈量为 0.001mm 0.005mm。 0038 本发明通过循环滚道及保持架 14 设计， 采用钢珠 16 在光学镜组框 15 和导向套筒 13之间滚。

23、动， 并且钢珠16与光学镜组框15和导向套筒13组成的滚道之间为过盈配合以消 除间隙， 在保持架 14 的引导下钢珠 16 循环运动， 使运动流畅， 精度稳定。 说 明 书 CN 104459930 A 6 1/4 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104459930 A 7 2/4 页 8 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 104459930 A 8 3/4 页 9 图 6 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 104459930 A 9 4/4 页 10 图 9 图 10 图 11图 12 图 13 说 明 书 附 图 CN 104459930 A 10 。