一种凸轮摆镜扫描装置的制作方法

本实用新型涉及机械驱动设备领域，具体涉及一种凸轮摆镜扫描装置。

背景技术：

随着航天遥感对地观测技术和安检安防技术的不断发展，对遥感卫星图像定位精度也越来越高，这不仅要求卫星等设备有效载荷成像摆镜的绝对控制精度能够达到角秒量级，对控制响应时间也提出了更高的要求。

凸轮摆镜扫描装置是将电机转动转化成一定角度和频率的负载摆动结构，一般采用经典的空间凸轮结构原理，将电机的转动转化成负载高频往复摆动。现有的凸轮摆动运动结构属于高频往复运动经典结构，其自身具有良好的运动特性，但是沟槽式凸轮的间隙会直接影响系统的振动和噪声，振动和噪声则会严重影响观测的效果。

鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本实用新型。

技术实现要素：

为解决上述技术缺陷，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种凸轮摆镜扫描装置，包括凸轮传动输出模块、平面镜推杆模块、闭锁弹簧模块和框架平台。所述凸轮传动输出模块和所述平面镜推杆模块固定设置在所述框架平台上，所述凸轮传动输出模块和所述平面镜推杆模块通过所述闭锁弹簧模块连接。

较佳的，所述凸轮传动输出模块包括电机、电机座、凸轮和凸轮箱体，所述电机通过所述电机座固定在所述框架平台上，所述凸轮通过所述凸轮箱体限定在所述框架平台上，所述凸轮固定在所述电机的输出轴上，通过所述电机可带动所述凸轮在所述凸轮箱体内限定转动；所述凸轮上设置有沟槽，所述闭锁弹簧模块的一端设置在所述沟槽内且与所述平面镜推杆模块连接。

较佳的，所述平面镜推杆模块包括镜面安装部，所述镜面安装部两侧设置有转动座，所述镜面安装部通过所述转动座固定设置在所述框架平台上，且两所述转动座同轴，所述镜面安装部可绕所述转动座轴线自由转动。

较佳的，所述沟槽是由余弦曲线轨迹形成的闭环轨道。

较佳的，所述闭锁弹簧模块包括导杆、导套和弹簧，所述导套设置为中空结构且套设在所述导杆的端部，所述弹簧套设在所述导杆上，且所述弹簧的两端分别与所述导杆、所述导套接触，所述弹簧对所述导杆和所述导套提供弹性斥力，所述导套通过调节部与所述框架平台连接，所述导杆远离所述导套的一端设置连接部，所述导杆通过所述连接部与所述凸轮传动输出模块、所述镜面安装部连接。

较佳的，所述闭锁弹簧模块内设置有滑动部，所述导套通过所述滑动部与所述导杆滑动连接。

较佳的，所述连接部包括滚子杆、套壳，所述滚子杆设置在所述套壳内，所述滚子杆的一端设置在所述沟槽内，所述滚子杆的另一端设置有限位板，所述限位板和所述滚子杆可拆卸连接，所述滚子杆远离所述限位板363的一端还设置有限位环，所述套壳固定设置在所述镜面安装部上。

较佳的，所述导杆的一端设置有转动孔，所述滚子杆穿过所述转动孔，所述滚子杆可在所述转动孔内自由转动，所述套壳内还设置有轴承和定位环，所述轴承和所述定位环对称设置在所述转动孔的两侧，且所述轴承和所述定位环均设置在所述限位板和所述限位环之间。

较佳的，所述调节部包括调节座、连接轴套，所述调节座固定设置在所述框架平台上，两所述调节座对称设置在所述导套的两端；所述连接轴套对称设置有两连接轴，两所述连接轴同轴设置，且分别设置在两所述调节座上，所述调节座设置有转动轴承，两所述连接轴通过所述转动轴承设置在所述调节座上，所述连接轴套可绕所述连接轴的轴线自由转动。

较佳的，所述调节部还包括锁紧螺母，在所述连接轴套中心设置有调节孔，所述导套设置在所述调节孔内，所述导套可在所述调节孔内轴向移动；所述锁紧螺母至少设置有两个，且两所述锁紧螺母分别设置在所述连接轴套的两侧，并通过螺纹和所述导套螺纹连接。

与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：1，本实用新型凸轮摆镜扫描装置使用在摆动工况的圆柱空间凸轮设计，其保证了运动的平滑性，降低振动和噪声；2，该装置的平面镜推杆模块，采用的铝板等结构通过焊接完成，实现整体结构低重量、低惯量、高强度；3，闭锁弹簧设计的有效的控制滚子在沟槽一侧运动，防止滚子的振动，通过适当的弹簧预紧力的设置可以提高观测效果；4，电机和凸轮之间采用刚性联轴器或者直接以键槽的刚性连接，减小柔性联轴器产生的间隙振动；5，合理的框架定位边和定位面的布置，保证了系统的安装精度；6，轴承的合理选用与配合的合理选择，有效的降低噪声和振动。

附图说明

图1为所述凸轮摆镜扫描装置的结构视图；

图2为所述镜面安装部的连接结构图；

图3为所述连接部的结构视图；

图4为所述调节部的结构视图。

图中数字表示：

1-凸轮传动输出模块；2-平面镜推杆模块；3-闭锁弹簧模块；4-框架平台；11-电机；12-凸轮；13-凸轮箱体；14-沟槽；21-镜面安装部；22-转动座；23-转轴；24-镜面轴承；25-封板；31-导杆；32-导套；33-弹簧；34-滑动部；35-调节部；36-连接部；351-调节座；352-连接轴套；353-锁紧螺母；361-滚子杆；362-套壳；363-限位板；364-轴承；365-定位环；

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

如图1所示，图1为所述凸轮摆镜扫描装置的结构视图；本实用新型所述凸轮摆镜扫描装置包括凸轮传动输出模块1、平面镜推杆模块2、闭锁弹簧模块3和框架平台4。所述凸轮传动输出模块1和所述平面镜推杆模块2固定设置在所述框架平台4上，所述凸轮传动输出模块1和所述平面镜推杆模块2通过所述闭锁弹簧模块3连接。

所述凸轮传动输出模块1包括电机11、电机座、凸轮12和凸轮箱体13，所述电机11通过所述电机座固定在所述框架平台4上，所述凸轮12通过所述凸轮箱体13限定在所述框架平台4上，所述凸轮12固定在所述电机11的输出轴上，通过所述电机11可带动所述凸轮12在所述凸轮箱体13内限定转动。

一般的，所述凸轮12设置为圆柱型，且在所述凸轮12的外圆面上设置有沟槽14，所述闭锁弹簧模块3的一端设置在所述沟槽14内。对应的，所述凸轮箱体13靠近所述闭锁弹簧模块3的一侧设置有连接孔，所述连接孔为弧形孔，所述闭锁弹簧模块3上的滚子杆端部通过所述连接孔设置在所述沟槽14内。

所述凸轮12需根据实际运动轨迹进行加工修正，所述凸轮12上的所述沟槽14是余弦曲线轨迹形成的闭环轨道，所述沟槽14的截面为梯形，所述沟槽14的轨迹和滚子杆是来实现平面镜摆动。

所述平面镜推杆模块2包括镜面安装部21，所述镜面安装部21两侧设置有转动座22，所述镜面安装部21通过所述转动座22固定设置在所述框架平台4上，且两所述转动座22同轴，所述镜面安装部21可绕所述转动座22轴线自由转动。所述镜面安装部21可由薄铝板拼焊再加工而成，整体保证结构轻量化。

如图2所示，图2为所述镜面安装部的连接结构图；具体的，所述镜面安装部21两端均固定设置有转轴23，两所述转轴23同轴设置，所述转动座22设置有镜面孔，所述镜面孔内设置有镜面轴承24，所述转轴23通过所述镜面轴承24设置在所述镜面孔内，且所述镜面孔远离所述镜面安装部21的一端设置有封板25，通过所述封板25可固定所述镜面轴承24在所述镜面孔内的位置。

所述滚子杆在所述沟槽14内移动时，所述滚子杆沿所述连接孔进行弧线移动。在所述滚子杆环线移动时，所述平面镜推杆模块2实现摆动。

较佳的，所述闭锁弹簧模块3包括导杆31、导套32和弹簧33，所述导套32设置为中空结构且套设在所述导杆31的端部，所述弹簧33套设在所述导杆31上，且所述弹簧33的两端分别与所述导杆31、所述导套32接触，所述弹簧33对所述导杆31和所述导套32提供弹性斥力。所述导套32通过调节部35与所述框架平台4连接，所述导杆31远离所述导套32的一端设置连接部36，所述导杆31通过所述连接部36与所述凸轮传动输出模块1、所述镜面安装部21连接。

较佳的，所述闭锁弹簧模块3内设置有滑动部34，所述导套32通过所述滑动部34与所述导杆31滑动连接，从而实现所述导套32和所述导杆31之间较佳的相对移动。所述滑动部34可以设置为直线轴承或滑动膜结构。

如图3所示，图3为所述连接部的结构视图；所述连接部36包括滚子杆361、套壳362，所述滚子杆361设置在所述套壳362内，所述滚子杆361的一端设置在所述沟槽14内，所述滚子杆361的另一端设置有限位板363，所述限位板363和所述滚子杆361可拆卸连接，所述滚子杆361远离所述限位板363的一端还设置有限位环。所述套壳362固定设置在所述镜面安装部21的底部。

所述导杆31的一端设置有转动孔，所述滚子杆361穿过所述转动孔，所述滚子杆361可在所述转动孔内自由转动。所述套壳362内还设置有轴承364和定位环365，所述轴承364和所述定位环365对称设置在所述转动孔的两侧，且所述轴承364和所述定位环365均设置在所述限位板363和所述限位环之间，从而使所述导杆31和所述滚子杆361相对位置固定，避免所述滚子杆361发生轴向窜动。

具体的，一所述定位环365和所述限位环之间设置并固定一所述轴承364，另一所述定位环365和所述限位板363之间设置并固定另一所述轴承364，两所述定位环365之间设置所述转动孔，相邻部件间均贴合设置，从而保证所述连接部36整体结构稳定。

所述框架平台4包括固定部和支撑部，所述凸轮传动输出模块1和所述平面镜推杆模块2固定在所述固定部上，所述固定部固定设在所述支撑部上，所述支撑部采用三角形结构，从而实现平面镜在水平面夹角的范围内摆动。在所有的安装配合的选择上，消除间隙，加工出定位边和安装定位面等辅助平面。

如图4所示，图4为所述调节部的结构视图；所述调节部35包括调节座351、连接轴套352和锁紧螺母353，所述调节座351固定设置在所述框架平台4上，所述调节座351一般设置为2个，且对称设置在所述导套32的两端。所述连接轴套352对称设置有两连接轴，两所述连接轴同轴设置，且分别设置在两所述调节座351上，所述调节座351设置有转动轴承，两所述连接轴通过所述转动轴承设置在所述调节座351上，所述连接轴套352可绕所述连接轴的轴线自由转动。

在所述连接轴套352中心设置有调节孔，所述导套32设置在所述调节孔内，所述导套32可在所述调节孔内轴向移动。所述锁紧螺母353至少设置有两个，且两所述锁紧螺母353分别设置在所述连接轴套352的两侧，并通过螺纹和所述导套32螺纹连接。

通过调节所述锁紧螺母353，可调节所述导套32和所述连接轴套352的相对位置，从而可调节所述弹簧33的压缩状态，实现预紧力调节，通过适当的所述弹簧33预紧力的设置可以提高观测效果。

本实用新型中，所述闭锁弹簧模块3的两端均可绕端部转动位置的轴线转动，从而保证所述闭锁弹簧模块3在摆动过程中的位置稳定，弹簧所提供的预紧力可始终沿所述导杆31的轴线方向提供。

本实用新型所述凸轮摆镜扫描装置使用在摆动工况的圆柱空间凸轮设计，其保证了运动的平滑性，降低振动和噪声；所述平面镜推杆模块2采用的铝板等结构通过焊接完成，实现整体结构低重量、高强度；所述闭锁弹簧模块3的闭锁弹簧33设计，有效的控制滚子在沟槽14一侧运动，防止滚子的振动；所述电机11和所述凸轮12之间采用刚性联轴器，减小柔性联轴器产生的间隙振动；整体所述框架平台4采用定位边和定位面的布置，保证了系统的安装精度；转动连接处轴承的合理选用与配合的合理选择，有效的降低噪声和振动。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。