CN109683277A - 一种大口径主镜室高精度装调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光学仪器技术领域，本发明提供了一种大口径主镜室高精度装调装置，包括主体框架组件，主体框架组件的上部设置托起组件和调整组件，所述托起组件上设置滑动滚珠，滑动滚珠与主镜室连接，所述托起组件用于承载主镜室，所述调整组件上设置调整螺杆，调整螺杆的一端与主镜室连接，调整螺杆设置方向为主镜室的径向，所述调整组件用于平移调整主镜室；本发明可以多个自由度、高精度调整主镜室。

Description

一种大口径主镜室高精度装调装置
技术领域
本发明属于光学仪器技术领域，具体涉及一种大口径主镜室高精度装调装置。
背景技术
在空间探测、天文观测中，为了提高观测分辨率，需要增大光电探测设备的口径，主镜的外形尺寸、重量对应光电探测设备口径的增加而急剧上升，并且用于承托主镜的主镜室也同样重量激增，且造价十分昂贵。将主镜连同主镜室起吊、安装、搬运，其操作过程均伴随着极大的风险。承托主镜的主镜室，连同复杂的支撑结构，需要实现高精度的位置移动控制，包含平面移动等。且要将其成功安装在大望远镜***中，需要实现高精度的调整功能，因此，有必要设计一种安全可靠的能实现主镜室的装调装置。
现有的重型设备的起吊机构具有以下特点：利用电机控制能实现大范围的平面移动以及起吊过程，但是无法实现精确的位置控制，没办法实现主镜室的高精度安装过程，且由于主镜室的特殊构造，普通的支撑结构也无法实现主镜室的托举、固定、定位等一系列工况的要求，因此，主镜室移动过程存在较大冲击的安全隐患，可能给主镜室内的主镜带来一定的危险。因此，需要设计一种能实现高精度位置移动控制的装调机构实现主镜室的以上工况要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种大口径主镜室高精度装调装置，可以高精度调整主镜室。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大口径主镜室高精度装调装置，包括主体框架组件，主体框架组件的上部设置托起组件和调整组件，所述托起组件上设置滑动滚珠，滑动滚珠与主镜室连接，所述托起组件用于承载主镜室，所述调整组件上设置调整螺杆，调整螺杆的一端与主镜室连接，调整螺杆设置方向为主镜室的径向，所述调整组件用于平移调整主镜室。
优选地，所述主体框架组件上部90°圆周均布设置组调整组件，所述主体框架组件上部90°圆周均布设置组托起组件，托起组件的设置方向和调整螺杆的设置方向重合。
优选地，所述托起组件与主体框架组件可移动连接。
优选地，所述主体框架组件上部设置定位组件，定位组件与主镜室连接，所述定位组件用于将主镜室定位安装在主体框架组件上。
优选地，所述定位组件包括第一定位组件、第二定位组件和第三定位组件，第一定位组件、第二定位组件和第三定位组件成直角三角形分布，第一定位组件包括第一定位球窝，第二定位组件包括第一定位槽，第三定位组件包括第一定位平面，第一定位球窝、第一定位槽和第一定位平面分别与主镜室连接。
优选地，所述主体框架组件上部设置连接组件，所述连接组件与主镜室连接。
优选地，所述主体框架组件下部设置万向轮。
优选地，所述主体框架组件下部设置顶升装置。
优选地，所述调整组件包括调整基座，调整基座的一侧与主体框架组件连接，调整基座的另一侧与调整支腿的一端连接，调整支腿的另一端与调整块的一侧连接，调整块的另一侧连接主镜室，所述调整螺杆设置于调整块内。
优选地，所述托起组件包括滑动滚珠底板，滑动滚珠底板的一侧与主体框架组件连接，滑动滚珠底板的另一侧与托起支腿的一端连接，托起支腿的另一端与滑动滚珠顶板连接，滑动滚珠设置在滑动滚珠顶板上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明所述的托起组件承载主镜室的重量，滑动滚珠中的滚珠数量为多个，滑动滚珠对主镜室的支撑方式为多个支撑点进行支撑，支撑力均匀分散，可以避免局部应力过大导致的应力集中对主镜室产生的破坏，保证了安装装调过程的安全性和可靠性；滑动滚珠可以自由滑动，可以大量级的减小主镜室与主镜室的支撑机构之间的摩擦力，进而释放了主镜室在XY平面的平移自由度，从而可以实现高精度的主镜室的定位安装和装调。调整组件通过调整螺杆在XY平面调整主镜室，通过螺纹可以实现对主镜室的位置精调。
本发明所述大口径主镜室高精度装调装置，可以实现主镜室以及主镜室中的主镜的平移、旋转、顶升、搬运、起吊操作过程中的高精度调整，可以实现主镜室在六个自由度的高精度位置调整；本发明操作简单可靠，可以较轻松的实现高精度的位置控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的大口径主镜室高精度装调装置结构示意图之一；
图2是本发明实施例提供的大口径主镜室高精度装调装置结构示意图之二；
图3为本发明实施例提供的大口径主镜室高精度装调装置的上部装配结构分布示意图；
图4为本发明实施例提供的大口径主镜室高精度装调装置的下部装配结构分布示意图；
图5为本发明实施例提供的主体框架组件的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的托起组件的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的调整组件的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的连接组件的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的定位组件的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的定位组件的结构原理示意图；
其中，图中各附图标记为：
1、主镜室；2、主体框架组件；3、托起组件；4、调整组件；5、连接组件；6、定位组件；7、万向轮；8、顶升装置；2-1、主体方钢；2-2、对角方钢；2-3、斜方钢；3-1、滑动滚珠底板、3-2、托起支腿、3-3、滑动滚珠顶板；3-4、滑动滚珠；4-1、调整基座、4-2调整支腿、4-3、调整块；4-4、调整螺杆；5-1、连接基座；5-2、连接板；6-1、定位基座、6-2、定位法兰、6-3、定位螺杆；6-4、第一定位槽；6-5、定位支腿；61、第一定位组件；62、第二定位组件；63、第三定位组件。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”—“宽度”—“上”—“下”—“前”—“后”—“左”—“右”—“竖直”—“水平”—“顶”—“底”“内”—“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位—以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”—“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”—“相连”—“连接”—“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
结合图1，本发明实施例提供的一种大口径主镜室高精度装调装置，包括主体框架组件2，主体框架组件2的上部设置托起组件3和调整组件4，所述托起组件3上设置滑动滚珠3-4，滑动滚珠3-4与主镜室1连接，所述托起组件3用于承载主镜室1，所述调整组件4上设置调整螺杆4-4，调整螺杆4-4的一端与主镜室1连接，调整螺杆4-4设置方向为主镜室1的径向，所述调整组件4用于平移调整主镜室1。
其中，可以规定XYZ三维直角坐标系，主镜室1的轴线为Z向，主镜室1所在的平面为XY平面；
托起组件3承载主镜室1的重量，滑动滚珠3-4中的滚珠数量为多个，滑动滚珠3-4对主镜室1的支撑方式为多个支撑点进行支撑，支撑力均匀分散，可以避免局部应力过大导致的应力集中对主镜室产生的破坏，保证了安装装调过程的安全性和可靠性；滑动滚珠3-4可以自由滑动，可以大量级的减小主镜室1与主镜室1的支撑机构之间的摩擦力，进而释放了主镜室1在XY平面的平移自由度，从而可以实现高精度的主镜室1的定位安装和装调。调整组件4通过调整螺杆4-4在XY平面调整主镜室1，通过螺纹可以实现对主镜室1的位置精调。
结合图3，本发明实施例中，所述主体框架组件2上部90°圆周均布设置4组调整组件4，所述主体框架组件2上部90°圆周均布设置4组托起组件3，托起组件3的设置方向和调整螺杆4-4的设置方向重合。
其中，4组调整组件4可以成90°圆周均布设置，4组调整组件的设置位置位于同一个圆上，对应的4组托起组件3可以成90°圆周均布设置，4组托起组件3的设置位置位于同一个圆上，托起组件3的设置方向和调整螺杆4-4的设置方向重合，滑动滚珠3-4分布于主镜室1的径向上，承载主镜室1的支撑力进一步均匀分散。
作为本发明一具体实施例，所述托起组件3与主体框架组件2可移动连接。
其中，托起组件3可以沿着主体框架组件2移动，能够实现对不同口径的主镜室1的安装装调，保证了本发明的较高实用性，避免每次针对不同形状不停口径的大型主镜室都要分别设计其装调机构，避免时间和金钱的浪费，本发明实施例具有很高的应用价值。
托起组件3设置方向与调整螺杆4-4的设置方向重合时，托起组件3设置方向为主镜室1的径向，托起组件3可以沿着主镜室1的径向移动，可实现对不同口径主镜室1的安装装调，并起到对不同口径的主镜室1的支撑托起作用。
结合图2，本发明实施例，所述主体框架组件2上部设置定位组件6，定位组件6与主镜室1连接，所述定位组件6用于将主镜室1定位安装在主体框架组件2上。
其中，在将主镜室1安装到主体框架组件时，首先通过定位组件6进行定位。
具体地，所述定位组件6包括第一定位组件61、第二定位组件62和第三定位组件63，第一定位组件61、第二定位组件62和第三定位组件63成直角三角形分布，第一定位组件61包括第一定位球窝，第二定位组件62包括第一定位槽6-4，第三定位组件63包括第一定位平面，第一定位球窝、第一定位槽6-4和第一定位平面分别与主镜室1连接。
利用第一定位组件61、第二定位组件62和第三定位组件63三组定位结构实现了主体框架组件2相对于主镜室1的位置定位，第一定位组件61、第二定位组件62和第三定位组件63的空间位置如图10所示意，第一定位槽6-4指向第一定位球窝的球心，借助于动态Kinematic定位原则，利用一组球窝第一定位槽6-4、一组斜面第一定位球窝和一组平面第一定位平面实现主镜室1和主体框架组件2对接时，对于大口径的主镜室安装，能保证较高的重复径向定位精度，避免了安装过程的盲目性，保证了较高的重复性。
结合图9，作为本发明一具体实施例，所述第二定位组件62包括定位基座6-1，定位基座6-1的一侧与主体框架组件2连接，定位基座6-1的另一侧连接定位支腿6-5的一端，定位支腿6-5的另一端连接定位法兰6-2，定位法兰6-2通过定位螺杆6-3与第一定位槽6-4相连，第一定位槽6-4与主镜室1连接；
所述第一定位组件61与第二定位组件62不同之处在于，所述第一定位槽6-4替换为第一定位球窝；
所述第三定位组件63与第二定位组件62不同之处在于，所述第一定位槽6-4替换为第一定位平面。
定位组件6可以实现每次主镜室1落入本发明实施例所述的大口径主镜室高精度装调装置后，定位重复精度超过0.01mm，可以实现主镜室1装入过程有较高的径向定位精度，避免了安装过程的盲目性。
本发明实施例，所述主体框架组件2上部设置连接组件5，所述连接组件5与主镜室1连接。
其中，在运输主镜室1时，连接组件5实现主体框架组件2和主镜室1的位置固定，防止在运输过程中主镜室1与本发明实施例所述大口径主镜室高精度装调装置之间发生相对移动，特别是主镜室1的质量过大时，可能产生的相对移动如平面移动的可能性越大，避免相对移动的产生，也防止了危险的发生；连接组件5在起到保护、连接作用的同时，也可以协助定位组件6起到定位作用。
结合图8，具体地，所述连接组件5包括连接基座5-1，连接基座5-1的一侧连接主体框架组件2，连接基座5-1的另一侧与连接板5-2的一侧连接，连接板5-2的另一侧与主镜室1连接。作为本发明一具体实施例，连接基座5-1和连接板5-2可以通过螺栓连接。
结合图2和图4，本发明实施例，所述主体框架组件2下部设置万向轮7。
其中，所述万向轮7用来实现主镜室1的大量程平移，用来将主镜室1粗略运输至理想位置。万向轮7的数量可以为2组以上；优选地，万向轮7的数量为4组，4组万向轮7成90°圆周均布设置，其设置方向与主镜室1的径向平行。
结合图2和图4，本发明实施例，所述主体框架组件2下部设置顶升装置8。
其中，顶升装置8可以为液压顶升，但不限于以液压方式完成的顶升的装置；顶升装置8用于对主体框架2顶升，来实现主镜室1沿重力方向的顶升操作；顶升装置8的数量可以为2组以上；优选地，顶升装置8的数量为4组，成90度圆周均布设置，每组顶升装置8的设置位置对应一组托起组件3，顶升装置8的位置分布均匀，主镜室1的重力通过托起组件3、主体框架组件2最后传递到底部的顶升装置8上，可以实现主镜室1的匀速平稳的上升。
4组顶升装置8的顶升量不同时，则可以实现主镜室1在X和Y方向的倾斜控制，当主镜室1顶升至理想位置后，释放开连接组件5和定位组件6的自由度限制后，通过托起组件3进行主镜室1的重力卸载，然后通过调整组件4进行主镜室沿X和Y方向的精确调整，以及沿Z向的自由旋转。通过以上结构的相互配合和相互组合，实现了主镜室1在六个自由度的运动的控制，保证了主镜室1能实现高精度的位置装调，实现主镜室1和其他结构的高精度对接过程。
结合图7，本发明实施例，所述调整组件4包括调整基座4-1，调整基座4-1的一侧与主体框架组件2连接，调整基座4-1的另一侧与调整支腿4-2的一端连接，调整支腿4-2的另一端与调整块4-3的一侧连接，调整块4-3的另一侧连接主镜室1，所述调整螺杆4-4设置于调整块4-3内，调整螺杆4-4通过螺纹安装在调整块4-3内。
结合图6，本发明实施例，所述托起组件3包括滑动滚珠底板3-1，滑动滚珠底板3-1的一侧与主体框架组件2连接，滑动滚珠底板3-1的另一侧与托起支腿3-2的一端连接，托起支腿3-2的另一端与滑动滚珠顶板3-3连接，滑动滚珠3-4设置在滑动滚珠顶板3-3上。优选地，滑动滚珠顶板3-3上设置与滑动滚珠3-4外形配合的凹槽。优选地，托起支腿3-2的高度可调，用于调整主镜室1和主体框架组件2之间的距离，保证安装在其顶部的滑动滚珠3-4可以均匀的承担主镜室1的重量，托起支腿3-2也可以实现主镜室1在Z轴方向的小量程顶升操作。
力的传递过程为主镜室1向下传递至滑动滚珠3-4，然后依次通过滑动滚珠顶板3-3、托起支腿3-2和滑动滚珠底板3-1将主镜室1的重力传递至底部的主体框架组件2上。滑动滚珠3-4和主镜室1的支撑面仅仅是点接触，采用数个滑动滚珠3-4可以将主镜室1的重量均匀分布在每个滑动滚珠3-4上，且大大减小了摩擦力，因此可以借助于外部的调整组件4实现主镜室1沿径向的位置调整和沿旋转轴的自由旋转，保证了主镜室1在X-Y平面内的自由移动。
作为本发明一具体实施例，滑动滚珠底板3-1与主体框架组件2滑动连接。
结合图5，上述各实施例中，所述主体框架组件2可以包括主体方钢2-1和对角方钢2-2，对角方钢2-2位于主体，所述主体方钢2-1共四组，位于主体框架组件2的外部，形成正方形外形，所述对角方钢2-2共四组，位于主体方钢2-1的对角线方向；优选地，所述主体框架组件2还包括斜方钢2-3，所述斜方钢2-3共四组，成90度圆周均布，位于主体方钢2-1和对角方钢2-2之间；所述斜方刚2-3起到加固和支撑作用。
为了对应主镜室1的圆周对称特性，主体框架组件2可以呈圆周对称分布；主体框架组件2的径向对角线和中心线分别与主镜6的径向和轴向相对应。
所述主体框架组件2作为本发明所述大口径主镜室高精度装调装置的骨架，设置在主镜室1的下部，建立主体结构并作为本发明所述大口径主镜室高精度装调装置的安装基准，其余组件如托起组件3、调整组件4、连接组件5、定位组件6、万向轮7和顶升装置8分别安装在主体框架组件2上。
结合图3和图4，作为本发明一具体实施例，4组调整组件4分别设置在主体方钢2-1的顶点处，呈90°圆周均布；4组托起组件3分别与对角方钢2-2连接，呈90°圆周均布；4组连接组件5分别安装在主体方钢2-1的侧边上，定位组件6设置在主体方钢2-1的侧边上，连接组件5与定位组件6可以交错对称设置，交错对称设置可以保证主镜室1的连接稳定可靠，定位效果好；4组万向轮7设置在对角方钢2-2上，呈90°圆周均布；4组顶升装置8对应托起组件3对应设置在对角方钢2-2上，顶升装置8可以设置在对角方钢2-2和斜方刚2-3的交点处；万向轮7的设置位置相比于顶升装置8的设置位置，更靠近主体框架组件2的中心点。
为了将主镜连同主镜室1实现起吊、安装、搬运等操作过程：
需要将主镜室1运输时，可以将万向轮7、连接组件5和定位组件6分别与主镜室1连接，运输操作结束后，可以将连接组件5和定位组件6释放开，将限制自由度的因素消除；
需要将主镜室1平移调整时，可以将托起组件3和调整组件4分别与主镜室1连接，进行主镜室1的平移调整；
需要将主镜室1顶升时，可以将顶升装置8与主体框架组件2连接。
本发明实施例所述大口径主镜室高精度装调装置，可以实现主镜室1以及主镜室1中的主镜的平移、旋转、顶升、搬运、起吊操作过程中的高精度调整，可以实现主镜室1在六个自由度的高精度位置调整；本发明操作简单可靠，可以较轻松的实现高精度的位置控制。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改—等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大口径主镜室高精度装调装置，其特征在于，包括主体框架组件(2)，主体框架组件(2)的上部设置托起组件(3)和调整组件(4)，所述托起组件(3)上设置滑动滚珠(3-4)，滑动滚珠(3-4)与主镜室(1)连接，所述托起组件(3)用于承载主镜室(1)，所述调整组件(4)上设置调整螺杆(4-4)，调整螺杆(4-4)的一端与主镜室(1)连接，调整螺杆(4-4)设置方向为主镜室(1)的径向，所述调整组件(4)用于平移调整主镜室(1)。
2.根据权利要求1所述大口径主镜室高精度装调装置，其特征在于，所述主体框架组件(2)上部90°圆周均布设置4组调整组件(4)，所述主体框架组件(2)上部90°圆周均布设置4组托起组件(3)，托起组件(3)的设置方向和调整螺杆(4-4)的设置方向重合。
3.根据权利要求1或2所述大口径主镜室高精度装调装置，其特征在于，所述托起组件(3)与主体框架组件(2)可移动连接。
4.根据权利要求1所述大口径主镜室高精度装调装置，其特征在于，所述主体框架组件(2)上部设置定位组件(6)，定位组件(6)与主镜室(1)连接，所述定位组件(6)用于将主镜室(1)定位安装在主体框架组件(2)上。
5.根据权利要求4所述大口径主镜室高精度装调装置，其特征在于，所述定位组件(6)包括第一定位组件(61)、第二定位组件(62)和第三定位组件(63)，第一定位组件(61)、第二定位组件(62)和第三定位组件(63)成直角三角形分布，第一定位组件(61)包括第一定位球窝，第二定位组件(62)包括第一定位槽(6-4)，第三定位组件(63)包括第一定位平面，第一定位球窝、第一定位槽(6-4)和第一定位平面分别与主镜室(1)连接。
6.根据权利要求1所述大口径主镜室高精度装调装置，其特征在于，所述主体框架组件(2)上部设置连接组件(5)，所述连接组件(5)与主镜室(1)连接。
7.根据权利要求1所述大口径主镜室高精度装调装置，其特征在于，所述主体框架组件(2)下部设置万向轮(7)。
8.根据权利要求1所述大口径主镜室高精度装调装置，其特征在于，所述主体框架组件(2)下部设置顶升装置(8)。
9.根据权利要求1所述大口径主镜室高精度装调装置，其特征在于，所述调整组件(4)包括调整基座(4-1)，调整基座(4-1)的一侧与主体框架组件(2)连接，调整基座(4-1)的另一侧与调整支腿(4-2)的一端连接，调整支腿(4-2)的另一端与调整块(4-3)的一侧连接，调整块(4-3)的另一侧连接主镜室(1)，所述调整螺杆(4-4)设置于调整块(4-3)内。
10.根据权利要求1所述大口径主镜室高精度装调装置，其特征在于，所述托起组件(3)包括滑动滚珠底板(3-1)，滑动滚珠底板(3-1)的一侧与主体框架组件(2)连接，滑动滚珠底板(3-1)的另一侧与托起支腿(3-2)的一端连接，托起支腿(3-2)的另一端与滑动滚珠顶板(3-3)连接，滑动滚珠(3-4)设置在滑动滚珠顶板(3-3)上。
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