一种用于凸轮式变倍调焦系统的错齿消隙装置的制作方法

1.本实用新型涉及红外热像仪变焦系统领域，特别是一种用于凸轮式变倍调焦系统的错齿消隙装置。


背景技术：

2.国内外高精度红外热像仪的光学系统，大量运用凸轮式变焦光学系统，通过设计好的凸轮曲线槽驱动连接的透镜框带动透镜按照预先设计的曲线进行前后运动，从而实现光学系统多组透镜组合起来变倍和调焦的需要。
3.目前，凸轮式变倍和调焦机构一般通过齿轮之间传递实现。齿轮之间啮合太紧，导致低温齿轮卡死；啮合太松，导致间隙增大，将对高精度的瞄准红外热像仪带来误差，从而导致红外热像仪观瞄精度下降，并且增加伺服控制的难度，难以判断编码器的位置处于空回间隙中还是驱动了透镜已经运动。
4.中国专利cn102996757a公开了一种错齿调节扭簧力的双齿轮消隙结构，通过多根拉簧的方式产生预紧力，从而消除间隙。但是，由于拉簧挂在两片齿轮上，两片齿轮都必须留出拉簧本体和拉伸后的空间余量，导致齿轮过大，很难在小型化机构的微型薄齿轮传递上运用。


技术实现要素：

5.为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提供一种用于凸轮式变倍调焦系统的错齿消隙装置，用于红外热像仪所要求的小型化变倍调焦齿轮传递系统中，能够明显提高齿轮间传递间隙的消除效果，帮助提高齿轮的传递准确度，进而有效提高凸轮式变倍调焦系统上红外热像仪的观瞄精度，同时降低伺服控制的难度。
6.本实用新型实现上述目的的技术方案为：
7.一种用于凸轮式变倍调焦系统的错齿消隙装置，包括电机、主动齿轮和从动齿轮。
8.电机用于为透镜框内透镜相对镜头前后运动提供动力，所述透镜框为中空的圆柱形框体；
9.主动齿轮固定安装在所述电机的输出端，与所述电机输出端同轴；所述主动齿轮包括正消隙齿轮和逆消隙齿轮；
10.从动齿轮与所述主动齿轮相啮合；所述正消隙齿轮和所述逆消隙齿轮通过向相反方向错位的方式分别与所述从动齿轮相贴合达到啮合状态，从而通过所述正消隙齿轮和所述逆消隙齿轮的组合消除所述主动齿轮与所述从动齿轮之间的间隙。
11.进一步地，所述从动齿轮套设在所述透镜框外表面上，与所述透镜框同轴；所述透镜框表面开设有凸轮曲线槽，透镜能沿所述凸轮曲线槽平移；所述电机输出端轴向与所述透镜框轴向平行；所述正消隙齿轮和所述逆消隙齿轮的模数、齿数和分度圆直径相同。
12.进一步地，所述逆消隙齿轮内径固定设置有安装轴套，所述安装轴套贯穿所述逆消隙齿轮两侧，其中一侧设置有锁定件，另一侧用于安装所述正消隙齿轮；所述正消隙齿轮
内径固定设置有与所述安装轴套配合的套轴，所述正消隙齿轮通过所述套轴设置安装在所述逆消隙齿轮上与所述逆消隙齿轮组合成一体。
13.进一步地，所述套轴包括弹性部和固定部；所述固定部与所述正消隙齿轮固定连接；所述弹性部包括固定块、固定螺丝、调节螺丝和弹簧；所述安装轴套上开设有与所述固定螺丝相配合的固定螺纹孔；所述固定部一端开设有通孔，所述弹性部对应所述通孔位置开设有调节螺纹孔，所述调节螺丝能穿过通孔与所述调节螺纹孔连接，所述弹簧套设在所述调节螺丝上；所述弹簧直径大于所述通孔，设置安装在所述调节螺丝头部与通孔之间。
14.进一步地，所述透镜框表面开设有滑槽，所述滑槽与所述透镜框轴向相平行，所述滑槽内安装有齿条；所述齿条外侧与所述从动齿轮相啮合，内侧与透镜框内的透镜固定连接；所述齿条能在所述滑槽内沿滑槽方向滑动，能让透镜框相对透镜前后运动；所述电机输出端轴向与所述透镜框轴向垂直；所述正消隙齿轮和所述逆消隙齿轮的模数、齿数和分度圆直径相同。
15.进一步地，所述从动齿轮包括正传动齿轮和逆传动齿轮，所述正传动齿轮包括第一正传动齿轮和第二正传动齿轮，两者固定安装在同一根传动轴上；所述第一正传动齿轮与所述正消隙齿轮相啮合，所述第二正传动齿轮与所述齿条相啮合；所述逆传动齿轮包括第一逆传动齿轮和第二逆传动齿轮，两者固定安装在同一根传动轴上；所述第一逆传动齿轮与所述逆消隙齿轮相啮合，所述第二逆传动齿轮与所述齿条相啮合；所述第二正传动齿轮与所述第二逆传动齿轮的模数、齿数和分度圆直径相同。
16.进一步地，所述第二正传动齿轮与所述第二逆传动齿轮通过向相反方向错位的方式分别与所述齿条相贴合达到啮合状态。
17.进一步地，所述第一逆传动齿轮与所述逆消隙齿轮为相互配合的斜齿轮；所述第一正传动齿轮与所述正消隙齿轮为相互配合的斜齿轮。
18.进一步地，所述逆消隙齿轮与所述正消隙齿轮的齿轮斜向相反。
19.本实用新型的机理如下：
20.在变焦系统中加入该消隙装置后，正消隙齿轮12和逆消隙齿轮11同轴且通过同一电机3驱动，安装时将从动齿轮2分别与正消隙齿轮12和逆消隙齿轮11通过向相反方向错位的方式贴合啮合安装，变焦时无论正时针转动或者逆时针转动总能保持主动齿轮1和从动齿轮2充分贴合接触，达到完全消除齿轮间的缝隙。斜齿轮的使用也能进一步消除齿轮间间隙，使变焦更精准。弹性部中通过弹簧125和调节螺丝124的配合能让消除齿轮间隙时在保证充分接触的同时也有一定的缓冲，避免齿轮损坏。同时通过调节调节螺丝124的松紧程度能根据电机3扭力通过弹簧125的弹力调节消隙时齿轮间接触点的推力，进一步保护齿轮。
21.与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：
22.本实用新型原传动齿轮上加以改进，通过增加一组齿轮达到两组齿轮向相反方向分别接触从动齿轮从而达到消除齿轮传动时之间间隙的目的；使用小型弹簧的弹性原理保证进一步消隙的同时还能保护齿轮。该装置用在高精度小型化要求的凸轮筒或者凸轮轴式红外变倍调焦消隙齿轮传递机构系统的热像仪上，能明显提高齿轮间传递间隙消除，提高齿轮传递准确度，提高凸轮式变倍调焦系统上红外热像仪的观瞄精度，并降低控制难度，节省空间，达到小型化的要求。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例1整体结构立体图；
24.图2为本实用新型实施例1整体结构俯视图；
25.图3为本实用新型实施例1所述主动齿轮结构爆炸图；
26.图4为本实用新型实施例1所述正消隙齿轮和逆消隙齿轮组合结构剖面图；
27.图5为本实用新型实施例1整体结构主视图；
28.图6为图5中a部分放大图；
29.图7为本实用新型实施例2整体结构立体图；
30.图8为本实用新型实施例2整体结构主视图；
31.图9为本实用新型实施例2所述主动齿轮和从动齿轮的结构爆炸图；
32.图10为本实用新型实施例2所述主动齿轮和从动齿轮使用状态示意图；
33.图中：
34.1-主动齿轮，11—逆消隙齿轮，111—锁定件，112—安装轴套，12—正消隙齿轮，121—固定部，122—固定块，123—固定螺丝，124—调节螺丝，125—弹簧；
35.2-从动齿轮，21—第一逆传动齿轮，22—第二逆传动齿轮，23—第一正传动齿轮，24—第二正传动齿轮；
36.3-电机，4-透镜框，5-透镜；
37.6-齿条，61—滑槽。
具体实施方式
38.实施例1
39.如图1-6所示，一种用于凸轮式变倍调焦系统的错齿消隙装置，包括电机3、主动齿轮1和从动齿轮2。电机3用于为透镜框4内的透镜5相对镜头前后运动提供动力，透镜框4为中空的圆柱形框体。从动齿轮2套设在透镜框4外表面上，与透镜框4同轴；透镜框4表面开设有凸轮曲线槽，透镜5安装在透镜框4内部，透镜5边缘设置有凸起卡入凸轮曲线槽，通过旋转透镜框4能让透镜5沿凸轮曲线槽在透镜框4轴向上相对透镜框4进行平移。电机3输出端轴向与透镜框4轴向平行。主动齿轮1固定安装在电机3的输出端，与电机3输出端同轴；主动齿轮1包括正消隙齿轮12和逆消隙齿轮11，两者并列固定安装，且能同时与从动齿轮2接触。正消隙齿轮12和逆消隙齿轮11通过向相反方向错位的方式分别与从动齿轮2相贴合达到啮合状态，从而通过正消隙齿轮12和逆消隙齿轮11的组合消除主动齿轮1与从动齿轮2之间的间隙。正消隙齿轮12和逆消隙齿轮11的模数、齿数和分度圆直径相同。
40.逆消隙齿轮11内径固定设置有安装轴套112，安装轴套112贯穿逆消隙齿轮11两侧，靠近电机3一侧设置有锁定件111，另一侧用于安装正消隙齿轮12。锁定件111通过螺丝紧固后呢能将逆消隙齿轮11固定在电机3输出端上。正消隙齿轮12内径固定设置有与安装轴套112配合的套轴，正消隙齿轮12通过套轴设置安装在逆消隙齿轮11上与逆消隙齿轮11组合成一体。套轴包括弹性部和固定部121；固定部121与正消隙齿轮12固定连接；弹性部包括固定块122、固定螺丝123、调节螺丝124和弹簧125；安装轴套112上开设有与固定螺丝123相配合的固定螺纹孔；固定部121一端开设有通孔，弹性部对应通孔位置开设有调节螺纹孔，调节螺丝124能穿过通孔与调节螺纹孔连接。通孔内壁光滑且通孔孔径大于调节螺丝
124直接，通孔内壁不与调节螺丝124接触。弹簧125套设在调节螺丝124上；弹簧125直径大于通孔孔径，设置安装在调节螺丝124头部与通孔之间。
41.安装时将正消隙齿轮12和逆消隙齿轮11向相反方向错位的方式分别与从动齿轮2相贴合达到啮合状态并固定。消除主动齿轮1与从动齿轮2之间的间隙。再根据电机3扭力调节调节螺丝124的松紧，通过弹簧125进一步消隙并保护齿轮。焦距调节时无论正时针旋转还是逆时针旋转总保持主动齿轮1与从动齿轮2的充分接触，避免间隙的存在。
42.实施例2
43.如图7-10所示，相对于实施例1而言，实施例2中的透镜框4和透镜5结构有所不同，透镜框4表面开设有滑槽61，滑槽61与透镜框4轴向相平行，滑槽61内安装有齿条6；齿条6外侧与从动齿轮2相啮合，内侧与透镜框4内的透镜5固定连接。齿条6能在滑槽61内沿滑槽61方向滑动，能让透镜框4相对透镜5前后运动；电机3输出端轴向与透镜框4轴向垂直；正消隙齿轮12和逆消隙齿轮11的模数、齿数和分度圆直径相同。
44.从动齿轮2包括正传动齿轮和逆传动齿轮，正传动齿轮包括第一正传动齿轮23和第二正传动齿轮24，两者固定安装在同一根传动轴上。第一正传动齿轮23与正消隙齿轮12相啮合，第二正传动齿轮24与齿条6相啮合；逆传动齿轮包括第一逆传动齿轮21和第二逆传动齿轮22，两者固定安装在另一根传动轴上。第一逆传动齿轮21与逆消隙齿轮11相啮合，第二逆传动齿轮22与齿条6相啮合；第二正传动齿轮24与第二逆传动齿轮22的模数、齿数和分度圆直径相同。第一逆传动齿轮21与逆消隙齿轮11为相互配合的斜齿轮；第一正传动齿轮23与正消隙齿轮12为相互配合的斜齿轮。逆消隙齿轮11与正消隙齿轮12的齿轮斜向相反，第二正传动齿轮24与第二逆传动齿轮22通过向相反方向错位的方式分别与齿条6相贴合达到啮合状态。
45.安装时将正消隙齿轮12和逆消隙齿轮11向相反方向错位的方式分别与第一正传动齿轮23和第一逆传动齿轮21相贴合达到啮合状态并固定。同时第二正传动齿轮24和第二逆传动齿轮22也向相反方向错位的方式分别与齿条6上的齿相贴合达到啮合状态并固定。以此消除主动齿轮1与从动齿轮2之间的间隙和从动齿轮2与齿条6之间的间隙。斜齿轮能进一步消除间隙。焦距调节时无论正时针旋转还是逆时针旋转总保持主动齿轮1与从动齿轮2的充分接触，避免间隙的存在。
46.应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改。

技术特征：
1.一种用于凸轮式变倍调焦系统的错齿消隙装置，其特征在于，包括：电机(3)，用于为透镜框(4)内透镜(5)相对镜头前后运动提供动力，所述透镜框(4)为中空的圆柱形框体；主动齿轮(1)，固定安装在所述电机(3)的输出端，与所述电机(3)输出端同轴；所述主动齿轮(1)包括正消隙齿轮(12)和逆消隙齿轮(11)；从动齿轮(2)，与所述主动齿轮(1)相啮合；所述正消隙齿轮(12)和所述逆消隙齿轮(11)通过向相反方向错位的方式分别与所述从动齿轮(2)相贴合达到啮合状态，从而通过所述正消隙齿轮(12)和所述逆消隙齿轮(11)的组合消除所述主动齿轮(1)与所述从动齿轮(2)之间的间隙。2.如权利要求1所述的一种用于凸轮式变倍调焦系统的错齿消隙装置，其特征在于：所述从动齿轮(2)套设在所述透镜框(4)外表面上，与所述透镜框(4)同轴；所述透镜框(4)表面开设有凸轮曲线槽，透镜(5)能沿所述凸轮曲线槽平移；所述电机(3)输出端轴向与所述透镜框(4)轴向平行；所述正消隙齿轮(12)和所述逆消隙齿轮(11)的模数、齿数和分度圆直径相同。3.如权利要求2所述的一种用于凸轮式变倍调焦系统的错齿消隙装置，其特征在于：所述逆消隙齿轮(11)内径固定设置有安装轴套(112)，所述安装轴套(112)贯穿所述逆消隙齿轮(11)两侧，其中一侧设置有锁定件(111)，另一侧用于安装所述正消隙齿轮(12)；所述正消隙齿轮(12)内径固定设置有与所述安装轴套(112)配合的套轴，所述正消隙齿轮(12)通过所述套轴设置安装在所述逆消隙齿轮(11)上与所述逆消隙齿轮(11)组合成一体。4.如权利要求3所述的一种用于凸轮式变倍调焦系统的错齿消隙装置，其特征在于：所述套轴包括弹性部和固定部(121)；所述固定部(121)与所述正消隙齿轮(12)固定连接；所述弹性部包括固定块(122)、固定螺丝(123)、调节螺丝(124)和弹簧(125)；所述安装轴套(112)上开设有与所述固定螺丝(123)相配合的固定螺纹孔；所述固定部(121)一端开设有通孔，所述弹性部对应所述通孔位置开设有调节螺纹孔，所述调节螺丝(124)能穿过通孔与所述调节螺纹孔连接，所述弹簧(125)套设在所述调节螺丝(124)上；所述弹簧(125)直径大于所述通孔，设置安装在所述调节螺丝(124)头部与通孔之间。5.如权利要求1所述的一种用于凸轮式变倍调焦系统的错齿消隙装置，其特征在于：所述透镜框(4)表面开设有滑槽(61)，所述滑槽(61)与所述透镜框(4)轴向相平行，所述滑槽(61)内安装有齿条(6)；所述齿条(6)外侧与所述从动齿轮(2)相啮合，内侧与透镜框(4)内的透镜(5)固定连接；所述齿条(6)能在所述滑槽(61)内沿滑槽(61)方向滑动，能让透镜框(4)相对透镜(5)前后运动；所述电机(3)输出端轴向与所述透镜框(4)轴向垂直；所述正消隙齿轮(12)和所述逆消隙齿轮(11)的模数、齿数和分度圆直径相同。6.如权利要求5所述的一种用于凸轮式变倍调焦系统的错齿消隙装置，其特征在于：所述从动齿轮(2)包括正传动齿轮和逆传动齿轮，所述正传动齿轮包括第一正传动齿轮(23)和第二正传动齿轮(24)，两者固定安装在同一根传动轴上；所述第一正传动齿轮(23)与所述正消隙齿轮(12)相啮合，所述第二正传动齿轮(24)与所述齿条(6)相啮合；所述逆传动齿轮包括第一逆传动齿轮(21)和第二逆传动齿轮(22)，两者固定安装在同一根传动轴上；所述第一逆传动齿轮(21)与所述逆消隙齿轮(11)相啮合，所述第二逆传动齿轮(22)与所述齿条(6)相啮合；所述第二正传动齿轮(24)与所述第二逆传动齿轮(22)的模数、齿数和分度圆
直径相同。7.如权利要求6所述的一种用于凸轮式变倍调焦系统的错齿消隙装置，其特征在于：所述第二正传动齿轮(24)与所述第二逆传动齿轮(22)通过向相反方向错位的方式分别与所述齿条(6)相贴合达到啮合状态。8.如权利要求6所述的一种用于凸轮式变倍调焦系统的错齿消隙装置，其特征在于：所述第一逆传动齿轮(21)与所述逆消隙齿轮(11)为相互配合的斜齿轮；所述第一正传动齿轮(23)与所述正消隙齿轮(12)为相互配合的斜齿轮。9.如权利要求8所述的一种用于凸轮式变倍调焦系统的错齿消隙装置，其特征在于：所述逆消隙齿轮(11)与所述正消隙齿轮(12)的齿轮斜向相反。

技术总结
本实用新型涉及一种用于凸轮式变倍调焦系统的错齿消隙装置，包括电机、主动齿轮和从动齿轮。电机用于为透镜框内透镜相对镜头前后运动提供动力，所述透镜框为中空的圆柱形框体；主动齿轮固定安装在所述电机的输出端，与所述电机输出端同轴；所述主动齿轮包括正消隙齿轮和逆消隙齿轮；从动齿轮与所述主动齿轮相啮合；所述正消隙齿轮和所述逆消隙齿轮通过向相反方向错位的方式分别与所述从动齿轮相贴合达到啮合状态。该装置通过所述正消隙齿轮和所述逆消隙齿轮的组合消除所述主动齿轮与所述从动齿轮之间的间隙，用在凸轮筒或者凸轮轴式红外变倍调焦消隙齿轮传递机构系统的热像仪上，能明显提高齿轮间传递间隙消除，提高齿轮传递准确度。轮传递准确度。轮传递准确度。


技术研发人员：罗敏 陈吕吉 杨庆华 张生全 徐参军 李学宽 刘永杰 万启春 王海洋 杨林 徐瑞 许家森 林万宏 吴丹 陈波
受保护的技术使用者：昆明物理研究所
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/9/3