一种大口径主镜升降机构的制作方法

本发明涉及光学仪器技术领域，特别涉及一种大口径主镜升降机构。

背景技术：

在空间探测、天文观测等技术领域，为了提高分辨率需要增大光电探测设备的口径，导致其主镜的外形尺寸、重量急剧上升，并且造价十分昂贵。由于主镜的材料具有脆弱易碎的特性，导致其起吊、安装、搬运等操作过程均伴随着极大的风险。如果在上述过程中，局部应力过大、震动过载等干扰可能导致主镜发生崩边、破碎、断裂等不可逆的破坏，这将给整个光电探测设备的研制和使用周期带来极大的延迟和造价成本的急剧增加。因此，有必要设计一种安全可靠、且具备一定的定位能力的主镜的升降机构，用于主镜的吊装和搬运，以及用来保证主镜装入主镜室后的定位及安装。

现有的主镜升降机构具有以下特点：用大量的支撑结构分散在主镜的外边缘，利用数量较多的支撑点实现对主镜的支撑力。限于设计水平、加工精度和操作等不可控因素的干扰，导致每个支撑点的支撑力无法确定，无法排除对主镜局部产生过大应力的风险，存在安全隐患。这种结构的另一个缺陷是需要主镜的外边缘是规整的，且可用于安装支撑支点。如果主镜的边缘存在特殊的形状，这种常规的主镜升降机构就无法使用。如何提高主镜升降过程的安全性，利用简单安装的设备进行上述操作，保证升降过程、安装过程的科学性、安全性，设计一种新型的能实现大口径主镜的升降的设备就存在一定的必要性。

技术实现要素：

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种安全可靠且适用性广泛的大口径主镜升降机构。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种大口径主镜升降机构，包括：起吊螺钉(1)、起吊圆柱(2)、过渡圆柱(3)、径向定位组件(4)、底部定位组件(6)、底部圆板(7)和底部过渡板(8)；其中：

所述起吊螺钉(1)与所述起吊圆柱(2)的上部固定连接，所述过渡圆柱(3)的上部与所述起吊圆柱(2)的下部固定连接，所述过渡圆柱(3)的下部安装于所述底部过渡板(8)上，所述径向定位组件(4)安装在所述过渡圆柱(3)的外圆周，且所述径向定位组件(4)可沿所述过渡圆柱(3)上下移动，所述底部圆板(7)安装于所述底部过渡板(8)上，且所述底部圆板(7)绕所述过渡圆柱(3)的外圆周设置，所述底部定位组件(6)固定安装于所述底部圆板(7)的底部。

在一些较佳的实施例中，还包括聚四氟乙烯圆垫(5)，所述聚四氟乙烯圆垫(5)安装于所述底部圆板(7)上表面。

在一些较佳的实施例中，所述起吊螺钉(1)与所述起吊圆柱(2)通过螺纹连接。

在一些较佳的实施例中，所述过渡圆柱(3)和起吊圆柱(2)通过螺钉固定连接。

在一些较佳的实施例中，所述径向定位组件(4)包括聚四氟乙烯定位块(4-1)、嵌入所述聚四氟乙烯定位块(4-1)内部的圆形强磁铁(4-2)以及固定所述聚四氟乙烯定位块(4-1)和强磁铁的安装螺钉(4-3)，所述径向定位组件(4)内侧和所述过渡圆柱(3)外侧面紧贴，所述径向定位组件(4)的外侧和所述大口径主镜的中孔表面紧贴。

在一些较佳的实施例中，所述聚四氟乙烯圆垫(5)分布有若干个沉头孔，螺钉穿过所述沉头孔实现和底部的底部圆板(7)的固定连接。

在一些较佳的实施例中，所述底部圆板(7)的底部外圆周分布着小孔，通过所述小孔可以实现所述底部圆板和所述定位组件(6)的固定连接；所述底部圆板的底部内圆周分布有螺纹孔，通过所述螺纹孔可实现和所述底部过渡板(8)的固定连接。

在一些较佳的实施例中，所述底部圆板的(7)底部分布有加强筋。

在一些较佳的实施例中，所述底部定位包括连接机构(6-1)、通过螺纹旋入连接机构(6-1)的导向尖锥(6-2)，所述导向尖锥(6-2)底部还包含锥形的尖锥。

在一些较佳的实施例中，所述底部定位组件(6)共三组且对称分布在底部圆板(7)的底部。

本发明采用上述技术方案的优点是：

本发明提供的大口径主镜升降机构，所述起吊螺钉(1)与所述起吊圆柱(2)的上部固定连接，所述过渡圆柱(3)的上部与所述起吊圆柱(2)的下部固定连接，所述过渡圆柱(3)的下部安装于所述底部过渡板(8)上，所述径向定位组件(4)安装在所述过渡圆柱(3)的外圆周，且所述径向定位组件(4)可沿所述过渡圆柱(3)上下移动，所述底部圆板(7)安装于所述底部过渡板(8)上，且所述底部圆板(7)绕所述过渡圆柱(3)的外圆周设置，所述底部定位组件(6)固定安装于所述底部圆板(7)的底部，本发明提供的大口径主镜升降机构，利用主镜的中心孔及底部的中心边缘实现主镜的升降过程，结构紧凑，且不会占用主镜的外边缘，应用广泛；本发明提供的大口径主镜升降机构，由于利用的是主镜的内控，因此受主镜尺寸的影响较小，可以适用于各种口径的大望远镜的主镜的升降过程，这就避免了每次针对不同形状不同口径的大型主镜都要分别设计它的起吊机构，避免了时间和金钱的浪费，成本较低。

此外，本本发明提供的大口径主镜升降机构，利用径向定位组件(4)及底部定位组件(6)两组定位结构分别实现了升降机构相对于主镜和主镜室的径向定位，借助于起吊机构这个中间媒介传递了主镜和主镜室的同轴定位基准，可以实现主镜在装入主镜室过程有较高的径向定位精度，避免了安装过程的盲目性。

另外，本发明提供的大口径主镜升降机构，利用主镜的内孔实现主镜的升降过程，由于主镜的质心同样在主镜的旋转轴上，因此该升降机构正好通过了主镜的质心，因此保证了升降过程会更加平稳，保证了起吊过程的安全性和可靠性。

另外，本发明提供的大口径主镜升降机构，利用嵌入到所述径向定位组件(4)中的磁铁实现了定位机构的自由的上下移动，无需人为的拆卸主镜内孔的定位机构，完全可以利用升降机构的自由运动就将该定位机构从中孔处拆卸出来，整个操作过程简单可靠，保证了操作过程的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的大口径主镜与升降机构的装配示意图；

图2为本发明实施例提供的大口径主镜与升降机构的装配示意图(移除主镜)；

图3为本发明实施例提供的径向定位组件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的底部定位组件的结构示意图。

其中：1、起吊螺钉，2、起吊圆柱，3、过渡圆柱，4、径向定位组件，5、聚四氟乙烯圆垫，6、底部定位组件，7、底部圆板，8、底部过渡板，9、主镜，4-1、聚四氟乙烯定位块，4-2、圆形强磁铁，4-3安装螺钉，6-1、连接机构，6-2、导向尖锥。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1及图2，为本发明实施例提供的大口径主镜升降机构的结构示意图，包括：起吊螺钉(1)、起吊圆柱(2)、过渡圆柱(3)、径向定位组件(4)、底部定位组件(6)、底部圆板(7)和底部过渡板(8)。

所述起吊螺钉(1)与所述起吊圆柱(2)的上部固定连接，所述过渡圆柱(3)的上部与所述起吊圆柱(2)的下部固定连接，所述过渡圆柱(3)的下部安装于所述底部过渡板(8)上，所述径向定位组件(4)安装在所述过渡圆柱(3)的外圆周，且所述径向定位组件(4)可沿所述过渡圆柱(3)上下移动，所述底部圆板(7)安装于所述底部过渡板(8)上，且所述底部圆板(7)绕所述过渡圆柱(3)的外圆周设置，所述底部定位组件(6)固定安装于所述底部圆板(7)的底部。

本发明提供的大口径主镜升降机构，利用主镜的中心孔及底部的中心边缘实现主镜的升降过程，结构紧凑，且不会占用主镜的外边缘，应用广泛；本发明提供的大口径主镜升降机构，由于利用的是主镜的内控，因此受主镜尺寸的影响较小，可以适用于各种口径的大望远镜的主镜的升降过程，这就避免了每次针对不同形状不同口径的大型主镜都要分别设计它的起吊机构，避免了时间和金钱的浪费，成本较低。

以下详细说明各个部件的具体结构及连接方式。

具体地，所述起吊螺钉(1)与所述起吊圆柱(2)通过螺纹连接。可以理解，起吊螺钉1用于整个升降机构的升起与降落过程，用于力的传递，可以通过起吊带和吊车进行连接，为了提高整个系统的稳定性，所述起吊螺钉(1)与所述起吊圆柱(2)的位置与主镜的中心相对应，且所述起吊螺钉(1)与所述起吊圆柱(2)的位置在主镜升降过程要保持竖直状态，进而保证主镜的质心位于该直线上，这样可以实现平稳的升降过程，而不会引入较大的倾覆力。

进一步地，起吊圆柱2作为过渡承接组件，其上部与起吊螺钉1固定连接，所述起吊圆柱(2)的下部和所述过渡圆柱3固定连接，由于考虑到承载力较大，在实际中将起吊圆柱2的下部设计成大法兰的形状，大法兰的底部圆盘的上表面可以紧靠在过渡圆柱(3)的顶部圆盘的下表面，并且再通过一圈圆周对称的螺钉实现二者的完全固定。

可以理解的是，过渡圆柱(3)作为整个升降机构的骨架，承担起了整个升降过程的主镜的重量，并且其外部安装了径向定位组件(4)，在承担力的同时还负责参与了定位的要求，是整个升降机构的核心部件，将过渡圆柱3的形状为上部带有法兰形状、下部为中空圆柱的旋转对称结构，便于实现上述功能。

请参阅图2，所述径向定位组件(4)包括聚四氟乙烯定位块(4-1)、嵌入所述聚四氟乙烯定位块(4-1)内部的圆形强磁铁(4-2)以及固定所述聚四氟乙烯定位块(4-1)和强磁铁的安装螺钉(4-3)，所述径向定位组件(4)内侧和所述过渡圆柱(3)外侧面紧贴，所述径向定位组件(4)的外侧和所述大口径主镜的中孔表面紧贴。

可以理解，聚四氟乙烯定位块4-1从下部深入主镜内孔处，因此将其顶部设计成具有一定的斜角，方便划入过程中的粗略导向。当斜角过渡到圆弧表面后，就实现了定位需求，外圆弧与主镜内孔完成定位，借助于圆周均布的三点完成主镜与升降机构的径向定位。

在一些较佳的实施例中，所述径向定位组件(4)共三组，且任意一组径向定位组件(4)呈圆周对称分布在过渡圆柱3的外圆周，其外圆周用于和主镜内孔的定位配合。

可以理解，通过径向定位组件4内外圆周分别于过渡圆柱3以及与主镜内孔的配合，在三个方向围绕过渡圆柱3均分分布安装，可以保证过渡圆柱3的外圆周和主镜的内孔满足较高的同轴度，满足了对主镜升降机构的径向定位需求。

可以理解，径向定位组件4同时作为安全防护限制了主镜径向方向的自由度，避免升降过程主镜发生横向偏移进而与其余组件发生震动及冲击，避免了局部应力过大破坏主镜，提高了操作的安全性。

具体地，径向定位组件4主要承受主镜在径向方向的压力，通过聚四氟乙烯定位块4-1传递到内部的过渡圆柱3上，而在其沿主镜光轴方向则不承受任何力。考虑到主镜升降过程完毕后要拆卸径向定位组件4，并且其位于主镜的内孔中，无论是从主镜的上表面还是下表面都无法将其拆卸，利用其受力情况的特殊性，将其设计成利用其内部的圆形强磁铁4-2实现与过渡圆柱3的固定作用，既可以限制其位置固定，又可以利用强磁铁特性沿过渡圆柱3直接滑出主镜内孔并吸附在过渡圆柱3的上表面，完美解决了拆卸过程中遇到的难题，极大的简化了升降机构拆卸过程，对安全性有较大的提升。

可以理解，径向定位组件4的外形尺寸可以进行调整，通过重新加工三组聚四氟乙烯定位块4-1就可以适用于不同内孔的主镜的升降过程，这样一方面可以极大降低成本，另一方面通过切换几组聚四氟乙烯定位块4-1就能够实现不同口径的主镜的升降过程，保证了本发明具备较高的适用性，这就避免了每次针对不同形状不同口径的大型主镜都要分别设计它的起吊机构，避免了时间和金钱的浪费，有很高的经济价值。

请参阅图4，底部定位组件6共三组，呈圆周对称分布在底部圆板7的底部，任意一底部定位组件包括连接机构6-1、通过螺纹旋入连接机构6-1的导向尖锥6-2。

进一步地，所述导向尖锥6-2底部包含一个锥形的尖锥，用来插入主镜室的定位孔内，尖锥的上部有一个梯形凹槽，配合扳手实现连接机构6-1和导向尖锥6-2的螺纹配合。

可以理解，当大口径主镜升降机构逐渐降落至主镜室内时，位于其最下部的导向尖锥6-2首先进入主镜室上表面的定位圆孔内，随着尖角的逐步导入将主镜连同升降机构缓慢落入主镜室内，并实现了径向定位。

可以理解，本发明提供的大口径主镜升降机构，利用径向定位组件(4)及底部定位组件(6)分别实现了升降机构相对于主镜和主镜室的径向定位，借助于升降机构这个中间媒介传递了主镜和主镜室的同轴定位基准，可以实现主镜在装入主镜室过程有较高的径向定位精度，避免了安装过程的盲目性。

在一些较佳的实施例中，所述底部圆板(7)的底部外圆周分布着小孔，通过所述小孔可以实现所述底部圆板和所述定位组件(6)的固定连接；所述底部圆板的底部内圆周分布有螺纹孔，通过所述螺纹孔可实现和所述底部过渡板(8)的固定连接。

具体地，在底部圆板7下面分布了圆周对称的六个螺纹孔，通过这些螺纹孔和设置在其底部的底部过渡板8实现连接；底部过渡板8分布着两组圆周对称的光孔，其中外圈的一组用来和底部圆板7完成连接，而内部的光孔则和过渡圆柱3实现连接，借助于底部过渡板8实现了从外部的底部圆板7和内部的过渡圆柱3的连接作用。

进一步地，为了加强底部圆板的支撑刚度，所述底部圆板7底部分布着六组圆周对称的加强筋，在降低了底部圆板的质量的前提下，保证了支撑过程的安全性。

进一步地，所述大口径主镜升降机构还包括聚四氟乙烯圆垫(5)，所述聚四氟乙烯圆垫(5)安装于所述底部圆板(7)上表面，可以理解，在底部圆板和主镜底面之间设置聚四氟乙烯圆垫(5)用来保证支撑力均匀分布，防止局部应力过大导致对主镜造成危害。

优选地，所述聚四氟乙烯圆垫(5)分布有若干个沉头孔，螺钉穿过所述沉头孔实现和底部的底部圆板(7)的固定连接。

具体地，所述聚四氟乙烯圆垫(5)分布有六个圆周对称的沉头孔，通过螺钉实现和底部的底部圆板7的固定连接，防止所述聚四氟乙烯圆垫5在底部圆板7上进行随机晃动。

可以理解，通过聚四氟乙烯圆垫5将主镜的重量传递到底部的底部圆板7上，底部圆板7则通过底部过渡板8传递到内部的过渡圆柱(3)上，过渡圆柱(3)再通过上部的起吊圆柱(2)传递到顶部的起吊螺钉(1)上的，完成了力的传递过程，进而实施主镜的升降过程。

可以理解，底部圆板7作为承接组件，直接承受主镜的全部重量，而所述底部圆板7底部分布着六组圆周对称的加强筋，既保证了底部圆板的支撑刚度，又不至于带来过大的质量负担，给整个升降机构带来干扰。底部圆板7同时和底部定位组件6、底部过渡板8、聚四氟乙烯圆垫5实现连接，同时承担着重力传递和定位传递是整个升降机构的关键骨架。

在一些较佳的实施例中，本发明提供的大口径主镜升降机构的安装过程为：

首先将聚四氟乙烯圆垫5安装在底部圆板7的上部，通过螺钉安装固定；然后将起吊圆柱2嵌入到过渡圆柱3的内部，通过螺钉固定；接着将底部圆板7镶嵌到过渡圆柱3的外部，然后在底部安装底部过渡板8，并将底部过渡板同时和底部圆板7和过渡圆柱3完成连接；再次，将径向定位组件4和底部定位组件6分别安装在过渡圆柱3和底部圆板7处；最后，将起吊螺钉1安装在过渡圆柱2的上部，完成全部升降机构的安装过程。

可以理解，实际中可以根据各个部件实际情况，调整安装的具体过程。本发明提供的大口径主镜升降机构，所述起吊螺钉(1)与所述起吊圆柱(2)的上部固定连接，所述过渡圆柱(3)的上部与所述起吊圆柱(2)的下部固定连接，所述过渡圆柱(3)的下部安装于所述底部过渡板(8)上，所述径向定位组件(4)安装在所述过渡圆柱(3)的外圆周，且所述径向定位组件(4)可沿所述过渡圆柱(3)上下移动，所述底部圆板(7)安装于所述底部过渡板(8)上，且所述底部圆板(7)绕所述过渡圆柱(3)的外圆周设置，所述底部定位组件(6)固定安装于所述底部圆板(7)的底部，本发明提供的大口径主镜升降机构，利用主镜的中心孔及底部的中心边缘实现主镜的升降过程，结构紧凑，且不会占用主镜的外边缘，应用广泛；本发明提供的大口径主镜升降机构，由于利用的是主镜的内控，因此受主镜尺寸的影响较小，可以适用于各种口径的大望远镜的主镜的升降过程，这就避免了每次针对不同形状不同口径的大型主镜都要分别设计它的起吊机构，避免了时间和金钱的浪费，成本较低。

此外，本本发明提供的大口径主镜升降机构，利用径向定位组件(4)及底部定位组件(6)两组定位结构分别实现了升降机构相对于主镜和主镜室的径向定位，借助于起吊机构这个中间媒介传递了主镜和主镜室的同轴定位基准，可以实现主镜在装入主镜室过程有较高的径向定位精度，避免了安装过程的盲目性。

当然本发明的大口径主镜升降机构还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。