一种单色仪光栅高效率传动装置的制作方法

1.本实用新型涉及光谱技术领域，具体涉及一种单色仪光栅高效率传动装置。


背景技术：

2.光栅单色仪的应用比较广泛。尤其是科研、生产、质控等环节，光栅单色仪是获取单波长辐射时不可缺少的技术手段。为获得高分辨率、高能量的单色光谱，单色仪一般采用多光栅组合式单色仪。由于现代的电脑控制系统极易与其他周边设备组成高性能的自动测试装置，因此使用电脑自动扫描多光栅单色仪已成为现代光谱研究的首选。目前国内市场中可完成波长自动扫描的单色仪的传动机构均采用高减速比的蜗轮蜗杆传动机构。但蜗轮蜗杆在啮合时齿轮间相对滑动速度高，削减了其传动效率，易出现发热和温升过高的现象，且摩擦损耗较为严重。
3.在光栅单色仪的使用过程中，传动比大小同样影响了光栅的切换效率。而在光栅单色仪传统的蜗轮蜗杆减速装置中，为了保证其精度，设定蜗轮蜗杆的传动比为1:40，较大传动比降低了其转速，使得多光栅光谱仪在不用光栅之间切换的时长变大，从而影响单色仪光栅间的切换效率。


技术实现要素：

4.本实用为解决在现有光栅单色仪的使用过程中，相对滑动速度高，蜗轮蜗杆设定的传动比为1:40，降低转速，易发热易磨损，进而影响单色仪光栅间的切换效率等问题，提供一种单色仪光栅高效率传动装置。
5.一种单色仪光栅高效率传动装置，包括步进电机、小同步带齿轮、同步带、大同步带齿轮、齿轮支架、第一转轴、小直齿圆锥齿轮、大直齿圆锥齿轮、第二转轴、编码器、光栅和固定板，所述小同步带齿轮、同步带和大同步带齿轮构成一级减速传动装置，小直齿圆锥齿轮和大直齿圆锥齿轮构成二级减速传动装置；
6.所述步进电机固定在齿轮支架上；所述步进电机转轴穿过齿轮支架固定小同步带齿轮；所述小同步带齿轮通过同步带与大同步带齿轮相互啮合；所述第一转轴穿过齿轮支架固定大同步带齿轮与小直齿圆锥齿轮；所述小直齿圆锥齿轮与大直齿圆锥齿轮啮合；所述大直齿圆锥齿轮固定在第二转轴上；
7.所述第二转轴的上端连接光栅，所述第二转轴的下端连接编码器；
8.所述第二转轴通过固定板与齿轮支架连接。
9.本实用新型的有益效果：本实用新型所述的传动装置是一种无机械间隙、传动比小，在保持光栅高精度旋转的基础上实现光栅高效率切换的传动装置。
10.由于二级减速传动装置的传动比可根据需求进行调整和搭配，因此在满足光栅转动精度要求的基础上，消除了蜗轮蜗杆传动带来的减速比冗余；减小了传动比，提高了光栅的切换速度，进而提高了单色仪光栅间的切换效率。
附图说明
11.图1为本实用新型所述的一种单色仪光栅高效率传动装置结构示意图；
12.图2为本实用新型所述的一种单色仪光栅高效率传动装置侧方结构示意图。
13.图中：1、步进电机，2、小同步带齿轮，3、同步带，4、大同步带齿轮，5、齿轮支架，6、第一转轴，7、小直齿圆锥齿轮，8、大直齿圆锥齿轮，9、第二转轴，10、编码器，11、光栅，12、固定板。
具体实施方式
14.具体实施方式一、结合图1与图2说明本实施方式，一种单色仪光栅高效率传动装置，包括步进电机1、小同步带齿轮2、同步带3、大同步带齿轮4、齿轮支架5、第一转轴6、小直齿圆锥齿轮7、大直齿圆锥齿轮8、第二转轴9、编码器10、光栅11和固定板12。
15.所述步进电机1固定在齿轮支架5上；所述步进电机1转轴穿过齿轮支架5固定小同步带齿轮2；所述小同步带齿轮2通过同步带3与大同步带齿轮4相互啮合；所述第一转轴6穿过齿轮支架5固定大同步带齿轮4与小直齿圆锥齿轮7；所述小直齿圆锥齿轮7与大直齿圆锥齿轮8啮合；所述大直齿圆锥齿轮8固定在第二转轴9上；
16.所述第二转轴9的上端连接光栅11，所述第二转轴9的下端连接编码器10。
17.所述第二转轴通9过固定板12与齿轮支架5连接。
18.本实施方式中，由小同步带齿轮2、同步带3、大同步带齿轮4构成的一级减速传动装置；当步进电机1工作时，电脉冲转换为机械运动。步进电机1转轴相连的小同步带齿轮2开始转动，带动与之同步带3啮合的大同步带齿轮4传动，构成一级减速传动装置。该传动装置的特点在于精确度好，张紧度高，张紧后消除了机械间隙和传动滑移。无机械间隙使传动误差降到最低。同步带齿轮组传动比为1:4。
19.同时，穿过齿轮支架5的第一转轴6所连接的小直齿圆锥齿轮7转动。大小直齿圆锥齿轮组相互啮合，构成了二级减速装置。该装置特点在于其是分体式装配设计，传动比可根据需求进行调整和搭配。传统的蜗杆限制使传动间隔长，在此装置中，锥齿轮的设计避免了这个问题。传动时小直齿圆锥齿轮7可沿轴线的传动方向移动，实现齿轮组的无间隙啮合。消除了传动误差所带来的影响。直齿圆锥齿轮组传动比为1:2。
20.本实施方式中，大直齿圆锥齿轮8配合形式固定在第二转轴9上，第二转轴上下分别连接了光栅11和编码器10。当编码器10固定码值时，步进电机1运行相应步数值。同步带齿轮组转动后，带动大小圆锥齿轮组转动时，对应的光栅11切换相应位置，完成光栅切换。
21.本实施方式中，大小同步带齿轮之间可进行张紧处理，张紧后可消除机械间隙和传动滑移，即消除一级传动装置中的传动误差。而在二级减速装置中，大直齿圆锥齿轮8与小直齿圆锥齿轮7之间为分体式装配形式，且小直齿圆锥齿轮7可沿传动的轴线方向平移，既而实现对小直齿圆锥齿轮7的顶紧固定。这种调整方式代替了传统的蜗轮蜗杆形式。可消除直齿圆锥齿轮组之间的机械间隙，实现无间隙精密传动。
22.本实用新型中机械间的连接均有螺母固定，且大直齿圆锥齿轮轴向上接光栅。在传动运转过程中，直齿圆锥齿轮组的减速装置传动越好，连接的光栅切换效率越高。
23.本实用新型中固定板连接齿轮支架与第二转轴，其长短可根据设备大小进行调整，便于固定本装置在设备中。
24.综上，同步带齿轮组传动比为1:2，直齿圆锥齿轮组传动比为1:4，即总传动比为1:8。在原始蜗轮蜗杆机构中，最小传动比为1:40。可见本实用新型减速效果远远优于蜗轮蜗杆机构。在减速效果及机械间隙上，无论是同步带齿轮组还是直齿圆锥齿轮组，都能完成适应设备的相应啮合调配，消除机械误差。实现光栅的高效率的传动。


技术特征：
1.一种单色仪光栅高效率传动装置，其特征是，其包括步进电机(1)、小同步带齿轮(2)、同步带(3)、大同步带齿轮(4)、齿轮支架(5)、第一转轴(6)、小直齿圆锥齿轮(7)、大直齿圆锥齿轮(8)、第二转轴(9)、编码器(10)、光栅(11)和固定板(12)，所述小同步带齿轮(2)、同步带(3)和大同步带齿轮(4)构成一级减速传动装置，小直齿圆锥齿轮(7)和大直齿圆锥齿轮(8)构成二级减速传动装置；所述步进电机(1)固定在齿轮支架(5)上；所述步进电机(1)转轴穿过齿轮支架(5)固定小同步带齿轮(2)；所述小同步带齿轮(2)通过同步带(3)与大同步带齿轮(4)相互啮合；所述第一转轴(6)穿过齿轮支架(5)固定大同步带齿轮(4)与小直齿圆锥齿轮(7)；所述小直齿圆锥齿轮(7)与大直齿圆锥齿轮(8)啮合；所述大直齿圆锥齿轮(8)固定在第二转轴(9)上；所述第二转轴(9)的上端连接光栅(11)，所述第二转轴(9)的下端连接编码器(10)；所述第二转轴(9)通过固定板(12)与齿轮支架(5)连接。2.根据权利要求1所述的一种单色仪光栅高效率传动装置，其特征在于：所述小同步带齿轮(2)与大同步带齿轮(4)的传动比为1:4。3.根据权利要求1所述的一种单色仪光栅高效率传动装置，其特征在于：所述大直齿圆锥齿轮(8)与小直齿圆锥齿轮(7)传动比为1:2。4.根据权利要求1所述的一种单色仪光栅高效率传动装置，其特征在于：大直齿圆锥齿轮(8)与小直齿圆锥齿轮(7)传动比为1:2，小同步带齿轮(2)与大同步带齿轮(4)的传动比为1:4，得到总传动比为1:8。5.根据权利要求1所述的一种单色仪光栅高效率传动装置，其特征在于：所述固定板(12)的长短可根据设备大小进行调整。

技术总结
一种单色仪光栅高效率传动装置，涉及光谱技术领域，为解决在现有光栅单色仪的使用过程中，易发热易磨损，影响单色仪光栅间的切换效率等问题，提供一种单色仪光栅高效率传动装置；包括步进电机、小同步带齿轮、同步带、大同步带齿轮、齿轮支架、第一转轴、小直齿圆锥齿轮、大直齿圆锥齿轮、第二转轴、编码器、光栅和固定板，其特征是：小同步带齿轮、同步带和大同步带齿轮构成一级减速传动装置，小直齿圆锥齿轮和大直齿圆锥齿轮构成二级减速传动装置；一种无机械间隙、传动比小，根据需求进行调整和搭配，满足光栅转动精度要求，消除了蜗轮蜗杆传动带来的减速比冗余；减小了传动比，提高了光栅的切换速度，进而提高了单色仪光栅间的切换效率。换效率。换效率。


技术研发人员：杨松 李冬薇 丁金延
受保护的技术使用者：吉林省远大光学检测技术有限公司
技术研发日：2020.09.29
技术公布日：2021/11/2