本发明公开了一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构，包括基座组件、电机蜗杆组件，所述电机蜗杆组件通过直流电机传动连接有蜗杆；与所述电机蜗杆组件的蜗杆传动的蜗轮编码器组件；以及与所述蜗轮编码器组件连接的焦面组件；所述蜗轮编码器组件通过蜗轮与所述蜗杆传动连接，且所述蜗轮通过连接轴和丝杠螺母组件驱动焦面组件运动。本发明的调焦机构体积小、质量轻，结构紧凑、调焦精度高，能够满足空间太阳望远镜高度集成的要求；具有足够的比刚度，低水平的热膨胀能力，良好的整体稳定性，能够满足空间望远镜对使用环境的要求，具有自锁性，且锁紧性能好。
1.适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构，其特征在于，该调焦机构包括：基座组件(1)；
沿所述基座组件(1)的宽度方向装配的电机蜗杆组件(2)，所述电机蜗杆组件(2)通过直流电机(201)传动连接有蜗杆(206)；
与所述电机蜗杆组件(2)的蜗杆(206)传动的蜗轮编码器组件(3)；以及与所述蜗轮编码器组件(3)连接的焦面组件(6)；
所述蜗轮编码器组件(3)通过蜗轮(304)与所述蜗杆(206)传动连接，且所述蜗轮(304)通过连接轴(305)和丝杠螺母组件(4)驱动焦面组件(6)运动；
集成于所述基座底板后侧的主基座(101)，且所述主基座(101)的中部开设有主安装孔(105)；以及对称布置于所述基座底板前侧的两侧的支座；
两个所述支座分别为集成于所述基座底板一侧的第一支座(102)、以及集成于所述基座底板另一侧的第二支座(103)；
所述直流电机(201)，所述直流电机(201)通过电机安装板(202)装配于所述第一支座(102)；
靠近所述第一支座(102)的第一轴承座(203)；以及靠近所述第二支座(103)的第二轴承座(204)；
所述第一轴承座(203)通过安装板(104)装配固定于所述基座底板，所述第二轴承座(204)通过安装板(104)装配固定于所述基座底板；
所述直流电机(201)的输出端安装有联轴器(205)，且所述联轴器(205)安装于所述第一轴承座(203)；
所述蜗杆(206)通过所述联轴器(205)与所述直流电机(201)传动连接；
所述蜗杆(206)位于所述第一轴承座(203)和所述第二轴承座(204)之间，所述蜗杆(206)与所述第一轴承座(203)通过第一轴承(207)过盈连接，所述蜗杆(206)与所述第二轴承座(204)通过第二轴承(208)过盈连接；
所述第二轴承座(204)的外侧安装有第一轴承端盖(209)；
与所述主基座(101)装配固定的编码器支架(301)；
通过多块编码器压板(303)与所述编码器支架(301)装配固定的编码器(302)，多块所述编码器压板(303)沿所述编码器(302)的周向均布；以及集成于所述编码器支架(301)另一侧的所述蜗轮(304)；
所述蜗轮(304)通过所述连接轴(305)与所述编码器(302)连接，所述蜗轮(304)与所述蜗杆(206)啮合以通过所述蜗杆(206)驱动转动；
通过螺钉安装于所述蜗轮(304)的丝杠螺纹螺母(402)，所述丝杠(401)与所述丝杠螺纹螺母(402)螺纹连接；
集成于所述主基座(101)的主安装孔(105)内的第三轴承(405)，且所述第三轴承(405)靠近所述丝杠螺纹螺母(402)一端的端面安装有轴承挡圈(403)；以及第二轴承端盖(404)；
所述丝杠(401)与所述第三轴承(405)和所述轴承挡圈(403)过盈连接；
所述第二轴承端盖(404)通过螺钉装配固定于所述主基座(101)上。
2.根据权利要求1所述的适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构，其特征在于，所述焦面组件(6)通过焦面支撑组件(5)与所述丝杠螺母组件(4)装配：所述焦面支撑组件(5)包括：
焦面支架(501)，所述焦面支架(501)由高体份SiCp/AI复合材料一体加工支撑，所述焦面支架(501)通过螺钉装配固定于所述丝杠(401)上；
形成于所述焦面支架(501)两侧的导轨(502)；以及与所述导轨(502)滑动配合的滑块(503)；
所述滑块(503)远离所述导轨(502)一侧通过螺钉与外侧的滑块安装板(504)装配固定，且所述滑块安装板(504)通过螺钉固定于所述主基座(101)上。
3.根据权利要求2所述的适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构，其特征在于，所述焦面组件(6)通过螺钉装配固定于所述焦面支架(501)上。
4.根据权利要求1所述的适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构，其特征在于，所述主基座(101)的后侧安装有机构保护罩(7)。
适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构
技术领域
[0001] 本发明涉及空间观测技术领域，尤其涉及一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构。
背景技术
[0002] 空间太阳望远镜是在空间对目标开展观测的主要仪器，用于研究宇宙深空变化活动，获取有效信息。空间太阳望远镜在研制阶段、发射阶段和在轨工作时，受到冲击振动、压强变化、温度变化、重力释放等因素的影响，使得空间太阳空间望远镜的光学系统各组件的相对位置发生改变，导致光学系统改变，产生离焦现象，望远镜的成像性能下降。因此，为了获取清晰的图像，需要使用调焦机构来补偿由于各种因素引起的相机离焦。
[0003] 空间太阳望远镜光机系统复杂、集成程度高、整机体积小、使用环境差，传统的空间相机调焦机构由于体积质量过大、精度差、无法满足空间望远镜调焦需求。一些离焦机构采用多导轨环形布局，以保证精密度，但是结构复杂，装调不便；同时有一些调焦机构采用了柔性零件代替传统的转动副，但是在小型化，高度集成化的空间望远镜中，光学系统复杂，无法保证调焦精度。传统的调焦机构丝杠螺母都是双端支撑形式，占地空间较大。而Hα波段太阳望远镜的两个调焦机构的位置以及有限，而且由于像面处在最前端，不能采用双端支撑形式方式。
[0004] 因此，基于上述技术问题，本领域的技术人员亟需研发一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构。
发明内容
[0005] 本发明提供了一种实现整体轻量化设计、体积小、结构刚度好、轻度高、环境适应性强的适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 本发明的一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构，该调焦机构包括：
[0008] 基座组件；
[0009] 沿所述基座组件的宽度方向装配的电机蜗杆组件，所述电机蜗杆组件通过直流电机传动连接有蜗杆；
[0010] 与所述电机蜗杆组件的蜗杆传动的蜗轮编码器组件；以及
[0011] 与所述蜗轮编码器组件连接的焦面组件；
[0012] 所述蜗轮编码器组件通过蜗轮与所述蜗杆传动连接，且所述蜗轮通过连接轴和丝杠螺母组件驱动焦面组件运动。
[0013] 进一步的，所述基座组件包括：
[0014] 基座底板；
[0015] 集成于所述基座底板后侧的主基座，且所述主基座的中部开设有主安装孔；以及[0016] 对称布置于所述基座底板前侧的两侧的支座；
[0017] 两个所述支座分别为集成于所述基座底板一侧的第一支座、以及集成于所述基座底板另一侧的第二支座；
[0018] 所述基座底板的表面具有安装板。
[0019] 进一步的，所述电机蜗杆组件包括：
[0020] 所述直流电机，所述直流电机通过电机安装板装配于所述第一支座；
[0021] 所述蜗杆；
[0022] 靠近所述第一支座的第一轴承座；以及
[0023] 靠近所述第二支座的第二轴承座；
[0024] 所述第一轴承座通过安装板装配固定于所述基座底板，所述第二轴承座通过安装板装配固定于所述基座底板；
[0025] 所述直流电机的输出端安装有联轴器，且所述联轴器安装于所述第一轴承座；
[0026] 所述蜗杆通过所述联轴器与所述直流电机传动连接；
[0027] 所述蜗杆位于所述第一轴承座和所述第二轴承座之间，所述蜗杆与所述第一轴承座通过第一轴承过盈连接，所述蜗杆与所述第二轴承座通过第二轴承过盈连接；
[0028] 所述第二轴承座的外侧安装有第一轴承端盖。
[0029] 进一步的，所述蜗轮编码器组件包括：
[0030] 与所述主基座装配固定的编码器支架；
[0031] 通过多块编码器压板与所述编码器支架装配固定的编码器，多块所述编码器压板沿所述编码器的周向均布；以及
[0032] 集成于所述编码器支架另一侧的所述蜗轮；
[0033] 所述蜗轮通过所述连接轴与所述编码器连接，所述蜗轮与所述蜗杆啮合以通过所述蜗杆驱动转动。
[0034] 进一步的，所述丝杠螺母组件包括：
[0035] 与所述连接轴连接的丝杠；
[0036] 通过螺钉安装于所述蜗轮的丝杠螺纹螺母，所述丝杠与所述丝杠螺纹螺母螺纹连接；
[0037] 集成于所述主基座的主安装孔内的第三轴承，且所述第三轴承靠近所述丝杠螺纹螺母一端的端面安装有轴承挡圈；以及
[0038] 第二轴承端盖；
[0039] 所述丝杠与所述第三轴承和所述轴承挡圈过盈连接；
[0040] 所述第二轴承端盖通过螺钉装配固定于所述主基座上。
[0041] 进一步的，所述焦面组件通过焦面支撑组件与所述丝杠螺母组件装配：
[0042] 所述焦面支撑组件包括：
[0043] 焦面支架，所述焦面支架由高体份SiCp/AI复合材料一体加工支撑，所述焦面支架通过螺钉装配固定于所述丝杠上；
[0044] 形成于所述焦面支架两侧的导轨；以及
[0045] 与所述导轨滑动配合的滑块；
[0046] 所述滑块远离所述导轨一侧通过螺钉与外侧的滑块安装板装配固定，且所述滑块安装板通过螺钉固定于所述主基座上。
[0047] 进一步的，所述焦面组件通过螺钉装配固定于所述焦面支架上。
[0048] 进一步的，所述主基座的后侧安装有机构保护罩。
[0049] 在上述技术方案中，本发明提供的一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构，具有以下有益效果：
[0050] 本发明的调焦机构采用单侧交叉滚子轴承、提高了单悬臂的刚度，保证了轴的回转精度；采用蜗轮蜗杆减速，丝杠螺母传动，可以实现调焦分辨率的大大提高，减小了电路细分的麻烦。整个调焦机构的设计具有双重自锁性，抗震性大大提高。
[0051] 本发明的调焦机构所有运动部件都采用螺钉和销钉固定，具有调整性，既保证了有效的装配精度，同时具备很高的抗震性，经过试验严重，可以抵抗发射阶段带来的冲击和振动。
[0052] 本发明的调焦机构体积小、质量轻，结构紧凑、调焦精度高，能够满足空间太阳望远镜高度集成的要求；具有足够的比刚度，低水平的热膨胀能力，良好的整体稳定性，能够满足空间望远镜对使用环境的要求，具有自锁性，且锁紧性能好。
附图说明
[0053] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0054] 图1为本发明实施例提供的一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构的结构示意图；
[0055] 图2为本发明实施例提供的一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构的剖视图；
[0056] 图3为本发明实施例提供的一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构的基座组件的结构示意图；
[0057] 图4为本发明实施例提供的一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构的电机蜗杆组件的结构示意图；
[0058] 图5为本发明实施例提供的一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构的蜗轮编码器组件的结构示意图；
[0059] 图6为本发明实施例提供的一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构的丝杠螺母组件的结构示意图；
[0060] 图7为本发明实施例提供的一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构的焦面支撑组件的结构示意图；
[0061] 图8为本发明实施例提供的一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构的焦面组件的结构示意图；
[0062] 图9为本发明实施例提供的一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构的机构保护罩的结构示意图。
[0063] 附图标记说明：
[0064] 1、基座组件；2、电机蜗杆组件；3、蜗轮编码器组件；4、丝杠螺母组件；5、焦面支撑组件；6、焦面组件；7、机构保护罩；
[0065] 101、主基座；102、第一支座；103、第二支座；104、安装板；105、主安装孔；
[0066] 201、直流电机；202、电机安装板；203、第一轴承座；204、第二轴承座；205、联轴器；206、蜗杆；207、第一轴承；208、第二轴承；209、第一轴承端盖；
[0067] 301、编码器支架；302、编码器；303、编码器压板；304、蜗轮；305、连接轴；
[0068] 401、丝杠；402、丝杠螺纹螺母；403、轴承挡圈；404、第二轴承端盖；405、第三轴承；
[0069] 501、焦面支架；502、导轨；503、滑块；504、滑块安装板。
具体实施方式
[0070] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
[0071] 参见图1至图9所示；
[0072] 本发明的一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构，该调焦机构包括：
[0073] 基座组件1；
[0074] 沿基座组件1的宽度方向装配的电机蜗杆组件2，电机蜗杆组件2通过直流电机201传动连接有蜗杆206；
[0075] 与电机蜗杆组件2的蜗杆206传动的蜗轮编码器组件3；以及
[0076] 与蜗轮编码器组件3连接的焦面组件6；
[0077] 蜗轮编码器组件3通过蜗轮304与蜗杆206传动连接，且蜗轮304通过连接轴305和丝杠螺母组件4驱动焦面组件6运动。
[0078] 具体的，为了解决现有技术中存在的技术问题，本实施例提供了一种新型空间太阳望远镜的高集成度的调焦机构，该调焦机构主要包括基座组件1、电机蜗杆组件2、蜗轮编码器组件3、丝杠螺母组件4、焦面支撑组件5和焦面组件6。其中，电机蜗杆组件2通过螺钉固定在基座组件1上，而蜗轮编码器组件3通过支架安装在基座组件1上，丝杠螺母组件4的丝杠螺纹螺母402通过螺钉安装在蜗轮304上，焦面支撑组件5通过螺钉固定在丝杠螺母组件4的丝杠401上，最后将焦面组件6直接固定在焦面支撑组件5上即可。
[0079] 优选的，本实施例的基座组件1包括：
[0080] 基座底板；
[0081] 集成于基座底板后侧的主基座101，且主基座101的中部开设有主安装孔105；以及[0082] 对称布置于基座底板前侧的两侧的支座；
[0083] 两个支座分别为集成于基座底板一侧的第一支座102、以及集成于基座底板另一侧的第二支座103；
[0084] 基座底板的表面具有安装板104。
[0085] 优选的，本实施例的电机蜗杆组件2包括：
[0086] 直流电机201，直流电机201通过电机安装板02装配于第一支座102；
[0087] 蜗杆206；
[0088] 靠近第一支座102的第一轴承座203；以及
[0089] 靠近第二支座103的第二轴承座204；
[0090] 第一轴承座203通过安装板104装配固定于基座底板，第二轴承座204通过安装板104装配固定于基座底板；
[0091] 直流电机201的输出端安装有联轴器205，且联轴器205安装于第一轴承座203；
[0092] 蜗杆206通过联轴器205与直流电机201传动连接；
[0093] 蜗杆206位于第一轴承座203和第二轴承座204之间，蜗杆206与第一轴承座203通过第一轴承207过盈连接，蜗杆206与第二轴承座204通过第二轴承208过盈连接；
[0094] 第二轴承座204的外侧安装有第一轴承端盖209。
[0095] 其中，上述的蜗轮编码器组件3包括：
[0096] 与主基座101装配固定的编码器支架301；
[0097] 通过多块编码器压板303与编码器支架301装配固定的编码器302，多块编码器压板303沿编码器302的周向均布；以及
[0098] 集成于编码器支架301另一侧的蜗轮304；
[0099] 蜗轮304通过连接轴305与编码器302连接，蜗轮304与蜗杆206啮合以通过蜗杆206驱动转动。
[0100] 优选的，本实施例的丝杠螺母组件4包括：
[0101] 与连接轴305连接的丝杠401；
[0102] 通过螺钉安装于蜗轮304的丝杠螺纹螺母402，丝杠401与丝杠螺纹螺母402螺纹连接；
[0103] 集成于所述主基座101的主安装孔105内的第三轴承405，且第三轴承405靠近丝杠螺纹螺母402一端的端面安装有轴承挡圈403；以及第二轴承端盖404；
[0104] 丝杠401与第三轴承405和轴承挡圈403过盈连接；
[0105] 第二轴承端盖404通过螺钉装配固定于主基座101上。
[0106] 优选的，本实施例的焦面组件6通过焦面支撑组件5与丝杠螺母组件4装配：
[0107] 焦面支撑组件5包括：
[0108] 焦面支架501，焦面支架501由高体份SiCp/AI复合材料一体加工支撑，焦面支架501通过螺钉装配固定于丝杠401上；
[0109] 形成于焦面支架501两侧的导轨502；以及
[0110] 与导轨502滑动配合的滑块503；
[0111] 滑块503远离导轨502一侧通过螺钉与外侧的滑块安装板504装配固定，且滑块安装板504通过螺钉固定于主基座101上。
[0112] 焦面组件6通过螺钉装配固定于焦面支架501上。
[0113] 主基座01的后侧安装有机构保护罩7。
[0114] 基于本实施例公开的调焦机构具体的调焦方法为：空间望远镜在轨调焦时，将离焦量转化为控制信号，驱动直流电机201工作，直流电机201提供工作转矩，驱动蜗杆206传递运动和转矩。蜗杆206将运动传递给蜗轮304，蜗轮304通过连接轴305带动编码器302和丝杠螺纹螺母402运动，编码器302负责反馈旋转角度，计算运动位移量，丝杠螺母形成螺旋副，将丝杠螺纹螺母402的转动转化为丝杠401的直线运动，丝杠401带动焦面支撑组件5做直线运动，同时通过导轨502限制滑块503及焦面支架501其余五个自由度。焦面组件6随着焦面支撑组件5做直线运动，进而完成焦面位置的调整，实现调焦。
[0115] 在上述技术方案中，本发明提供的一种适用于空间太阳望远镜的高集成度调焦机构，具有以下有益效果：
[0116] 本发明的调焦机构采用单侧交叉滚子轴承、提高了单悬臂的刚度，保证了轴的回转精度；采用蜗轮蜗杆减速，丝杠螺母传动，可以实现调焦分辨率的大大提高，减小了电路细分的麻烦。整个调焦机构的设计具有双重自锁性，抗震性大大提高。
[0117] 本发明的调焦机构所有运动部件都采用螺钉和销钉固定，具有调整性，既保证了有效的装配精度，同时具备很高的抗震性，经过试验严重，可以抵抗发射阶段带来的冲击和振动。
[0118] 本发明的调焦机构体积小、质量轻，结构紧凑、调焦精度高，能够满足空间太阳望远镜高度集成的要求；具有足够的比刚度，低水平的热膨胀能力，良好的整体稳定性，能够满足空间望远镜对使用环境的要求，具有自锁性，且锁紧性能好。
[0119] 以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
