CN103293633B - 一种倾斜放置大口径反射镜用可调式支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种倾斜放置大口径反射镜用可调式支撑装置，所述的支撑装置包括用于安装大口径反射镜的镜框、用于安装镜框的镜架、球头杆和球头支座。所述镜框的侧边上分别安装有三个球头支座，每个所述球头支座上分别通过螺纹安装有一个球头杆，每一个球头杆的一端安装有一个定位球头，三个定位球头分别放置于镜架上的平面块、圆锥凹槽块和V型凹槽块三个定位块内，约束所述镜框的六个自由度，通过调节球头杆与球头支座的相对位置实现镜框的俯仰、偏转调节以及中心调节。本发明具有结构简单、定位准确，可以实现快速安装和更换，保证了安装和维修更换时的维修效率。

Description

一种倾斜放置大口径反射镜用可调式支撑装置

技术领域

 本发明属于精密光机领域，具体涉及一种倾斜放置大口径反射镜用可调式支撑装置。

背景技术

倾斜放置大口径反射镜由于可实现平面或竖直面内的空间导光，广泛应用于各种科学装置工程中。由于大口径反射镜结构厚重、造价昂贵以及位置精度要求精确使得其定位调整结构必须精密且可靠，而且要求反射镜快速、精确的实现定位精度和重复定位精度，同时实现在线精密调节。

传统的光学元件安装多采用非运动学方法或半运动学方法，该方法通过保证结构或机械加工要求来约束元件关键方向的运动等措施，以保证光学元件的安装精度。缺点是不可避免的引入过约束，从而造成光学元件表面的面形畸变，影响传输光束的质量，且重复安装时间较长。

同时，在诸如大量反射镜安装调整等要求大规模现场联调和维修更换的情况下，要求元件快速精确定位，但传统方法需要一个个单独调整，元件不能快速到达预定位置。无法快速完成大规模作业，同时，即使连接结构实现了快速定位，加工误差、安装误差等使得现场联调和维修更换时实际位置和预定位置不能重合，而原有的精调机构不具备进一步的调整要求，极端情况下可能造成始终调整不到位，导致***工作效率低下。

发明内容

为了克服已有技术中不能完全实现光学元件的快速精确定位和重复定位以及在线精密调整的不足，本发明提供一种倾斜放置大口径反射镜用可调式支撑装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明的倾斜放置大口径反射镜用可调式支撑装置，其特点是，所述的支撑装置包括用于安装所述大口径反射镜的镜框、用于安装所述镜框的镜架、顶端安装有定位球头的第一球头杆、第二球头杆、第三球头杆、第一球头支座、第二球头支座、第三球头支座，其连接关系是，镜架的上安装面与镜架底边设置有一夹角α，镜框与镜架的上安装面平行设置。所述镜框的左侧边上安装有第一球头支座，镜框的右侧边上安装有第三球头支座，镜框的下侧边上安装有第二球头支座。所述第一球头支座与第一球头杆通过螺纹配合连接，第三球头支座与第三球头杆通过螺纹配合连接，第二球头支座与第二球头杆通过螺纹配合连接。所述镜架的上安装面的左边设置有圆锥凹槽块，镜架的上安装面的右边设置有V型凹槽块，镜架的上安装面的下边设置有平面块。所述第一球头杆的定位球头放置于对应的圆锥凹槽块内三点接触，约束镜框的三个平动自由度。所述第三球头杆的定位球头放置于对应的V型凹槽块内两点接触，约束镜框的两个转动自由度。第二球头杆放置于对应的平面块上一点接触，约束镜框的一个转动自由度。镜框的六个自由度全部被约束住。通过调节所述第二球头杆在第二球头支座内的位置实现镜框的俯仰调节。通过调节所述第三球头杆在第三球头支座内的位置实现镜框的偏转调节。

所述镜架的上安装面与镜架底边的夹角α范围为0°＜α＜90°。

所述第一球头杆、第三球头杆的中心线垂直于镜架的上安装面，第二球头杆的中心线垂直于镜架底边。

所述第一球头杆、第二球头杆、第三球头杆均由轴承钢9Cr18制成；所述圆锥凹槽块、平面块、V型凹槽块均由304不锈钢制成。球头杆的材料应比定位块的材料硬度高。

所述第一球头杆、第二球头杆、第三球头杆与对应的圆锥凹槽块、平面块、V型凹槽块的接触面的表面光洁度为Ra0.4。

本发明采用运动学支承作为镜框结构的定位机构，具有微米量级的定位精度和重复定位精度，其结构简单、定位准确，可以实现快速安装和更换，保证了安装和维修更换时的维修效率。采用可调式结构作为镜框结构的调节机构，在结构精确定位后实现在线和离线两种状态下的镜片中心定位以及俯仰和偏转两维角度调节，弥补其在某些场合一次定位后不能再次微调的缺点，降低了加工和安装难度，便于快速实现大规模安装调试，本发明的定位调整结构可靠，且各零部件能够方便拆卸，易于检修维护或更换。

附图说明

图1是本发明的倾斜放置大口径反射镜用可调式支撑装置的结构示意图；

图2是图1中的D向视图；

图3是图2中的A—A剖视图；

图4是图2中的B—B剖视图；

图5是图2中的C—C剖视图；

图中：1.镜框    2.镜架     3.第一球头杆     4.圆锥凹槽块     5.第一球头支座     6.第二球头杆     7.第二球头支座     8.平面块     9.第三球头支座     10.第三球头杆     11.V型凹槽块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1

图1是本发明的倾斜放置大口径反射镜用可调式支撑装置的结构示意图，图2是图1中的D向视图，图3是图2中的A—A剖视图，图4是图2中的B—B剖视图，图5是图2中的C—C剖视图。在图1～图5中，本发明的倾斜放置大口径反射镜用可调式支撑装置，包括用于安装大口径反射镜的镜框1、用于安装镜框1的镜架2、顶端安装有定位球头的第一球头杆3、第二球头杆6、第三球头杆10、第一球头支座5、第二球头支座7、第三球头支座9，，其连接关系是，镜架2的上安装面与镜架2底边设置有一夹角，镜框1与镜架2的上安装面平行设置；所述镜框1的左侧边上安装有第一球头支座5，镜框1的右侧边上安装有第三球头支座9，镜框1的下侧边上安装有第二球头支座7；所述第一球头支座5与第一球头杆3通过螺纹配合连接，第三球头支座9与第三球头杆10通过螺纹配合连接，第二球头支座7与第二球头杆6通过螺纹配合连接；每个球头杆的一端设置有一个定位球头；所述镜架2的上安装面的左边设置有圆锥凹槽块4，镜架2的上安装面的右边设置有V型凹槽块11，镜架2的上安装面的下边设置有平面块8；所述第一球头杆3的定位球头放置于对应的圆锥凹槽块4内三点接触，约束镜框1的三个平动自由度，如图3所示。所述第三球头杆10的定位球头放置于对应的V型凹槽块11内两点接触，约束镜框1的两个转动自由度，如图4所示。第二球头杆6放置于对应的平面块8上一点接触，约束镜框1的一个转动自由度，如图5所示。镜框1的六个自由度全部被约束住。通过调节所述第二球头杆6在第二球头支座7内的位置实现镜框1的俯仰调节。通过调节所述第三球头杆10在第三球头支座9内的位置实现镜框1的偏转调节。

本实施例中，所述镜架2的上安装面与镜架2底边的夹角α为45°。

所述第一球头杆3、第三球头杆10的中心线垂直于镜架2的上安装面，第二球头杆6的中心线垂直于镜架2底边。

所述第一球头杆3、第二球头杆6、第三球头杆10均由轴承钢9Cr18制成；所述圆锥凹槽块4、平面块8、V型凹槽块11均由用304不锈钢制成。

所述第一球头杆3、第二球头杆6、第三球头杆10与对应的圆锥凹槽块4、平面块8、V型凹槽块11的接触面的表面光洁度为Ra0.4。

本发明的工作原理是：

本发明中的第一球头杆3与圆锥凹槽块4配合，约束镜框1的三个平动自由度，同时为反射镜的转动提供支点，在初始调整时松开第一球头支座5上的螺母，调整第一球头杆3在第一球头支座5内的高低位置，移动镜片中心至允许的理论位置范围内，调整完毕后，锁紧第一球头支座5上的螺母，定位调整后的位置。

第三球头杆10与V型凹槽块11配合，约束镜框1的两个转动自由度，调节第三球头杆10在第三球头支座9内的高低位置，使得镜片绕第一球头杆3和第二球头杆6上的球头连线作偏转运动，调节完毕后，锁紧第三球头支座9上的螺母，定位调整后的位置。

第二球头杆6与平面块8配合，约束镜框1的一个平动自由度，调节第二球头杆6在第二球头支座7内的高低位置，使得镜片绕第一球头杆3和第三球头杆10的球头连线作俯仰运动，调节完毕后，锁紧第二球头支座7上的螺母，定位调整后的位置。

由于三个定位球头和三个定位块之间接触部分接触应力较大，且反复使用次数较多，要求选择耐摩擦、高硬度的材料。三个定位球头均选用轴承钢9Cr18材料制作，定位块均选择304不锈钢材料制作。三个定位球头和三个定位块接触位置的表面光洁度Ra0.4。

实施例2

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，所述镜架的上安装面与镜架底边的夹角为60°。

Claims (5)

1.一种倾斜放置大口径反射镜用可调式支撑装置，其特征在于：所述的支撑装置包括用于安装大口径反射镜的镜框（1）、用于安装镜框（1）的镜架（2）、顶端安装有定位球头的第一球头杆（3）、第二球头杆（6）、第三球头杆（10）、第一球头支座（5）、第二球头支座（7）、第三球头支座（9），其连接关系是，所述镜架（2）的上安装面与镜架（2）底边设置有一夹角α，镜框（1）与镜架（2）的上安装面平行设置；所述镜框（1）的左侧边上安装有第一球头支座（5），镜框（1）的右侧边上安装有第三球头支座（9），镜框（1）的下侧边上安装有第二球头支座（7）；所述第一球头支座（5）与第一球头杆（3）通过螺纹配合连接，第三球头支座（9）与第三球头杆（10）通过螺纹配合连接，第二球头支座（7）与第二球头杆（6）通过螺纹配合连接；所述镜架（2）的上安装面的左边设置有圆锥凹槽块（4），镜架（2）的上安装面的右边设置有V型凹槽块（11），镜架（2）的上安装面的下边设置有平面块（8）；所述第一球头杆（3）的定位球头放置于对应的圆锥凹槽块（4）内，所述第三球头杆（10）的定位球头放置于对应的V型凹槽块（11）内，第二球头杆（6）放置于对应的平面块（8）上。

2.根据权利要求1所述的倾斜放置大口径反射镜用可调式支撑装置，其特征在于：所述镜架（2）的上安装面与镜架（2）底边的夹角α范围为0°＜α＜90°。

3.根据权利要求1所述的倾斜放置大口径反射镜用可调式支撑装置，其特征在于：所述第一球头杆（3）、第三球头杆（10）的中心线垂直于镜架（2）的上安装面，第二球头杆（6）的中心线垂直于镜架（2）底边。

4.根据权利要求1所述的倾斜放置大口径反射镜用可调式支撑装置，其特征在于：所述第一球头杆（3）、第二球头杆（6）、第三球头杆（10）均由轴承钢9Cr18制成；所述圆锥凹槽块（4）、平面块（8）、V型凹槽块（11）均由304不锈钢制成。

5.根据权利要求1所述的倾斜放置大口径反射镜用可调式支撑装置，其特征在于：所述第一球头杆（3）、第二球头杆（6）、第三球头杆（10）与对应的圆锥凹槽块（4）、平面块（8）、V型凹槽块（11）的接触面的表面光洁度为Ra0.4。