專利名稱：一種自動往復圓柱凸輪調焦機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及光學鏡頭的機械調焦技術，特別涉及一種自動往復圓柱凸輪調焦機構。
背景技術：
目前相機的調焦機構多采用凸輪調焦方式，傳統的凸輪調焦方式需要在極限位置設置限位裝置，且當調焦到極限位置時電機需要以正反兩方向的轉動切換來實現調焦鏡頭組件的往復直線運動。因此，其缺點在于傳動機構和控制系統均較為復雜，且不具備越程保護功能，一旦限位機構失靈，就有可能損毀電機。

發明內容
為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種自動往復圓柱凸輪調焦機構，該調焦機構不需要電機切換轉動方向即能實現調焦鏡頭組件的自動往復直線運動，且無需任何機械或電子限位裝置。調焦平穩可靠，能實現相機的連續精密調焦，且具備調焦越程自保護功能。本發明解決技術問題所采用的技術方案如下一種自動往復圓柱凸輪調焦機構，該機構包括導向柱、導向筒、調焦鏡頭組件和步進電機，該機構還包括圓柱凸輪組件，圓柱凸輪組件包括前進凸輪、后退凸輪和連接筒；前進凸輪和后退凸輪固定在連接筒內；導向筒位于調焦機構的最內層；導向柱的導向端上部位于圓柱凸輪組件的封閉凸輪槽內，導向柱的導向端下部位于導向筒的導向槽中， 導向柱的螺紋端與調焦鏡頭組件固定；圓柱凸輪組件位于導向筒的外層，前進凸輪與步進電機配合運動。本發明的有益效果是本發明無需限位裝置即能實現平滑的方向切換，調焦平穩簡單且具有調焦越程自保護功能；調焦分辨率可以經過控制步進電機的細分倍數進行調整，能實現高精度連續調焦。


圖1本發明一種自動往復圓柱凸輪調焦機構的主視剖視圖。圖2本發明一種自動往復圓柱凸輪調焦機構圓柱凸輪組件的俯視剖視圖。圖3本發明一種自動往復圓柱凸輪調焦機構圓柱凸輪組件的后視剖視圖。圖4本發明一種自動往復圓柱凸輪調焦機構圓柱凸輪組件導向柱的結構圖。圖中1、壓圈，2、擋圈，3、圓柱凸輪組件，4、調焦鏡頭組件，5、導向柱，6、導向筒，7、 聯接座，8、步進電機，9、電機座，10、電機小齒輪，11、滾珠，12、前進凸輪，13、后退凸輪，14、 定位鍵，15、連接筒，16、緊固螺釘，17、凸輪槽，18、導向槽，19、導向端上部，20、導向端下部， 21、螺紋端。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。一種自動往復圓柱凸輪調焦機構，包括壓圈1、擋圈2、圓柱凸輪組件3、調焦鏡頭組件4、導向柱5、導向筒6、聯接座7、步進電機8、電機座9、電機小齒輪10和滾珠11，電機小齒輪10與步進電機8的輸出軸通過銷釘聯接，通過螺釘將步進電機8固定在電機座9上， 電機小齒輪10與圓柱凸輪組件3上的齒輪嚙合，構成傳動副，導向筒6與聯接座7固定，導向柱5與調焦鏡頭組件4通過螺紋端21連接方式固定，導向柱5的導向端下部20處于導向筒6的導向槽18中，并能在導向槽18中做往復直線運動，導向柱5的導向端上部19處于圓柱凸輪組件3的凸輪槽17中，調焦鏡頭組件3外圓尺寸與導向筒6內壁尺寸之間的間隙保證二者能無卡滯地相對滑動，當步進電機8通過齒輪傳動副帶動圓柱凸輪組件3旋轉時，圓柱凸輪組件3通過凸輪槽17的兩側壁推動導向柱5沿著導向槽17做往復直線運動， 從而使調焦鏡頭組件4沿著導向筒6的內壁做往復直線運動。圓柱凸輪組件3包括前進凸輪12、后退凸輪13、定位鍵14、連接筒15和緊固螺釘16構成，前進凸輪12和后退凸輪13兩者具有相同的封閉凸輪曲線，通過定位鍵14確定前進凸輪12在連接筒15上的位置，在后退凸輪13的一端加工出兩個定位楔臺，在連接筒 15 一端加工出兩個定位楔口，后退凸輪13和連接筒15之間的位置由定位楔臺和定位楔口來確定，用緊固螺釘16將前進凸輪12與后退凸輪13固定在連接筒15上，從而在前進凸輪 12和后退凸輪13之間形成一條固定寬度的封閉凸輪槽17。該封閉凸輪曲線由一條左旋螺旋線和一條等螺距的右旋螺旋線在圓柱表面上連接而成，在螺旋線的兩端連接處用圓弧連接，實現平滑過渡，從而在圓柱表面形成一條光滑連續的空間封閉凸輪曲線。在前進凸輪12 和后退凸輪13的支撐端均加工出斜面，在斜面和導向筒6之間設置滾珠11，以此將圓柱凸輪組件3與導向筒6之間相對轉動時的滑動摩擦變為滾動摩擦，從而減小圓柱凸輪組件3 轉動時的摩擦轉矩。自動往復圓柱凸輪調焦機構的裝配過程先單獨組裝好圓柱凸輪組件3和調焦鏡頭組件4，將調焦鏡頭組件4沿導向筒6的內部推進，使調焦鏡頭組件4的螺紋孔部位正好處于導向筒6上的導向槽18內，以便于旋入導向柱5。裝入如圖1右端所示的滾球11，并使圓柱凸輪組件3通過上一步裝入的滾球11壓緊在導向筒6上，并將擋圈2壓在滾球11 上。將壓圈1旋入，壓緊在擋圈2上，再根據圓柱凸輪組件3轉動卡滯程度來調整壓圈1的壓緊程度，并用緊定螺釘緊固壓圈1的位置。旋轉圓柱凸輪組件3到圓柱凸輪組件3上的工藝孔軸線正好與調焦鏡頭組件4上的螺紋孔軸線重合，并旋入導向柱5。裝配聯接座7、 步進電機8、電機座9、電機小齒輪10，并通過電機座的長槽孔調節電機小齒輪10與圓柱凸輪組件3上齒輪之間的中心距。如圖2和圖3所示，圓柱凸輪組件3由前進凸輪12、連接筒14、定位鍵15、緊固螺釘16和后退凸輪13構成，在前進凸輪12和連接筒14上均有定位鍵槽，裝配時將圖3中的定位鍵15裝配到前進凸輪12和連接筒14的鍵槽中，從而將前進凸輪12和連接筒14的位置固定，并用圖3中的緊固螺釘4將前進凸輪12和連接筒14緊固。在后退凸輪13的一端加工出兩個定位楔臺。在連接筒14 一端加工出兩個定位楔口。后退凸輪13和連接筒14之間的位置由定位楔臺和定位楔口來確定，緊固螺釘4將后退凸輪13和連接筒14緊固。在連接筒14的一端開有一工藝孔，孔的直徑尺寸大于導向柱5的直徑尺寸，以便于裝配導向柱5。導向筒6的圓周上開有導向槽18，導向柱5帶動調焦鏡頭組件4沿著導向槽18做往復直線運動，從而實現調焦目的。 裝配完成后，步進電機8與驅動器接通并通電，步進電機8工作。步進電機小齒輪 9與前進凸輪12的大齒輪嚙合，從而帶動圓柱凸輪組件3轉動。當圓柱凸輪組件3轉動時， 首先是前進凸輪12的后壁推動導向柱5前進，此時，調焦鏡頭組件4向前進方向運動。當調焦鏡頭組件4前進到極限位置時，導向柱5進入凸輪槽17中前端的圓弧槽中，當步進電機8繼續轉動，前進凸輪12不再對導向柱5施加作用力，而此時由后退凸輪13的前壁給導向柱5施加作用力，從而推動導向柱5帶動調焦鏡頭組件4向后退的方向做直線運動。當調焦鏡頭組件4后退到極限位置時，導向柱5進入凸輪槽17中后端的圓弧槽中，當步進電機8繼續轉動，后退凸輪13不再對導向柱5施加作用力，而此時由前進凸輪12的后壁給導向柱5施加作用力，從而推動導向柱5帶動調焦鏡頭組件4向前進的方向做直線運動。當步進電機8 —直轉動，上述過程就一直循環下去，調焦鏡頭組件4就做循環的前進和后退直線運動，從而實現了相機調焦功能。當關閉電源，電機停轉，調焦過程結束。
權利要求
1.一種自動往復圓柱凸輪調焦機構，該機構包括導向柱(5)、導向筒(6)、調焦鏡頭組件(4)和步進電機(8)，其特征在于，該機構還包括圓柱凸輪組件(3)，所述圓柱凸輪組件 (3)包括前進凸輪(12)、后退凸輪(13)和連接筒(14)；所述前進凸輪(12)和后退凸輪 (13)固定在連接筒(14)內；所述導向筒(6)位于調焦機構的最內層；所述導向柱(5)的導向端上部(19)位于圓柱凸輪組件(3)的封閉凸輪槽(17)內，導向柱(5)的導向端下部 (20)位于導向筒(6)的導向槽(18)中，導向柱(5)的螺紋端與調焦鏡頭組件固定；所述圓柱凸輪組件⑶位于導向筒(6)的外層，前進凸輪(12)與步進電機⑶配合運動。
2.如權利要求1所述的一種自動往復圓柱凸輪調焦機構，其特征在于，所述前進凸輪 (12)和后退凸輪(13)具有相同的封閉凸輪曲線，兩者之間形成等距離的封閉凸輪槽(17)。
3.如權利要求1或2所述的一種自動往復圓柱凸輪調焦機構，其特征在于，所述前進凸輪(12)和后退凸輪(13)的斜面與導向筒(6)之間設置滾珠(11)。
4.如權利要求3所述的一種自動往復圓柱凸輪調焦機構，其特征在于，該機構還包括壓圈(1)和擋圈⑵；所述擋圈⑵壓在滾珠(11)上；所述壓圈(1)壓緊在擋圈(2)上。
5.如權利要求1所述的一種自動往復圓柱凸輪調焦機構，其特征在于，該機構還包括電機小齒輪(10)；所述步進電機⑶通過電機小齒輪(10)與前進凸輪(12)上的齒輪嚙合。
6.如權利要求1所述的一種自動往復圓柱凸輪調焦機構，其特征在于，該機構還包括聯接座(7)，所述導向筒(6)固定在聯接座(7)上。
7.如權利要求1所述的一種自動往復圓柱凸輪調焦機構，其特征在于，該機構還包括電機座(9)，所述步進電機⑶固定在電機座(9)上。
全文摘要
一種自動往復圓柱凸輪調焦機構涉及光學鏡頭的機械調焦技術，該機構包括導向柱、導向筒、調焦鏡頭組件和步進電機，該機構還包括圓柱凸輪組件，圓柱凸輪組件包括前進凸輪、后退凸輪和連接筒；前進凸輪和后退凸輪固定在連接筒內；導向筒位于調焦機構的最內層；導向柱的導向端上部位于圓柱凸輪組件的封閉凸輪槽內，導向柱的導向端下部位于導向筒的導向槽中，導向柱的螺紋端與調焦鏡頭組件固定；圓柱凸輪組件位于導向筒的外層，前進凸輪與步進電機配合運動。本發明無需限位裝置即能實現平滑的方向切換，調焦平穩簡單且具有調焦越程自保護功能；調焦分辨率可以經過控制步進電機的細分倍數進行調整，能實現高精度連續調焦。
文檔編號G02B7/04GK102436050SQ201110449149
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者劉建卓, 李淳, 牛文達, 黃劍波 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所