一种压弯装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种压弯装置，更具体地涉及同步辐射光束线领域中使用的一种高精度微变型压弯装置。
【背景技术】
[0002]准直聚焦镜是同步辐射光束线的主要组成部分，主要功能是实现光束的偏转、准直、聚焦。同步辐射光具有能量高、发散度小、光斑小等特点。为了保证聚焦后的光束质量和性能，准直聚焦镜必须具备非常高的面型精度和弯曲调节精度。按照成形方法，聚焦镜可分为磨制镜和压弯镜。相比于磨制镜，压弯镜镜面的曲率半径可以在一定范围内调节，且面型精度高、制造容易。因此，同步辐射光束线普遍采用压弯镜作为实现光束准直、聚焦的光学部件。
[0003]压弯装置是采用压弯镜的准直聚焦镜系统的重要组成部分，是实现压弯功能的具体机械结构形式。压弯装置主要用于夹持镜子，并施加压弯力矩，使镜子发生弯曲变形，形成曲率中心和半径。通过调节施加的压弯力矩的大小，将准直聚焦镜的曲率半径控制在合理范围内，以满足同步辐射光束线物理环境的需求。压弯后的准直聚焦镜弯曲变形量非常小，曲率半径范围为2000?4000米；其面型误差精度要求高，通常小于I微弧度；其压弯调节精度高，分辨率范围为10?50米，重复精度范围50?100米，稳定性误差范围±30米，因此必须使用专业的光学仪器设备测量。为了得到性能最佳的光束，需要对准直聚焦镜反复压弯、测量。这要求应用于同步辐射光束线的压弯装置必须在微变型条件下实现高分辨率、尚重复性、尚稳定性的压弯调节。
[0004]目前，现有压弯装置的结构形式多种多样，主要有三点压弯、四点滚轴压弯、柔性铰链和摇臂式结构等。对于三点压弯、四点滚轴压弯，由于压弯装置与镜面采用点、线接触方式，容易发生磨损，长期使用会影响压弯精度和面型质量。柔性铰链技术广泛应用于精密机械，其加工工艺复杂、制造成本高，只用于小型光学元件的压弯调节；而准直聚焦镜属于大中型光学元件，柔性铰链技术并不适用。对于采用摇臂式结构的压弯装置，没有设计出合理的压弯结构形式或者驱动机构，无法实现微变型、高精度压弯调节。
[0005]王俊杰等人(一种用于同步辐射光束线上的压弯机构的设计与试验，机械设计与研宄，第20卷第6期，2004年12月)介绍了一种用于同步辐射光束线上的压弯机构。此压弯机构利用杠杆反撬原理，采用双摇臂式结构，通过弹性棒的变形使压紧装置旋转，最终对镜子实现压弯。但该文献只是简单阐述了压弯机构的工作原理，没有设计出具体的机械结构形式，也没有完整地、详细地表述具体的工作方式，包括如何使弹性棒变形、夹持镜子、施加弯矩等。更为重要的是，它没有说明如何控制弹性棒变形的大小，进而精确调节聚焦镜的弯曲形态。综上可知，聚焦镜的压弯精度和面型质量难以保证。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种压弯装置，从而解决现有技术中无法对准直聚焦镜实现微变形、高精度的压弯调节，而且压弯后的弯曲形态不能满足同步辐射光束线物理环境需求的问题。
[0007]本发明提供的压弯装置，包括:开放式结构的主体，主体包括顶板、底板、前板以及后板，其中，顶板和底板均在竖直方向上平行布置，两个前板和两个后板分别沿竖直方向设置于顶板和底板的四个对应的拐角之间，前板和后板与顶板和底板固定连接；驱动机构，驱动机构包括支承座、步进电机、联轴器、蜗杆、蜗轮、输出轴、导轨、滑台、上连接块以及下连接块，其中，支撑座固定于顶板上，步进电机、联轴器和蜗杆依次连接且沿着与顶板平行的方向固定于支撑座上，蜗轮设置于蜗杆下方且与蜗杆组成蜗杆减速传动副，输出轴沿着与蜗杆垂直的方向固定于蜗轮的中心，输出轴的中部与竖直方向设置的上连接块连接，导轨沿着与输出轴平行的方向设置于顶板下方，滑台平行于顶板设置且卡入导轨，滑台下方还设置有下连接块；摇臂，两个摇臂分别通过竖向设置的转轴对称地设置于前板和后板之间，转轴同时固定于顶板和底板之间；拉杆，拉杆沿水平方向设置且两端分别固定于摇臂上，拉杆中部穿过下连接块并与下连接块固定；以及镜子，镜子平行于拉杆设置且镜子的两端分别固定于摇臂。
[0008]上连接块的侧面还设置有探头，探头的延伸方向与输出轴的延伸方向垂直，探头的两侧设置有限位开关，限位开关安装在主体的顶板上。
[0009]蜗杆为采用阶梯式结构的变截面杆，且依次形成第一阶杆颈、第二阶杆颈、第一过渡杆颈、蜗杆传动齿面、第二过渡杆颈以及第三阶杆颈，其中，第一过渡杆颈与第二过渡杆颈关于蜗杆传动齿面对称，第二阶杆颈和第三阶杆颈关于蜗杆传动齿面对称；蜗杆的第一阶杆颈穿过联轴器并与步进电机的输出轴刚性固定，蜗杆的第二阶杆颈和第三阶杆颈分别穿过一组蜗杆滚动轴承固定于支承座。
[0010]蜗杆的蜗杆传动齿面与蜗轮上设置的蜗轮传动齿面匹配从而连续啮合传动。
[0011]输出轴为采用阶梯式结构的变截面杆，且依次形成第一阶轴颈、第二阶轴颈、螺旋传动齿面以及第三阶轴颈，其中，第一阶轴颈的外圆周上设置有轴向延伸的键槽，第二阶轴颈、第三阶轴颈分别穿过一组传动轴滚动轴承安装固定于支承座，第一阶轴颈插入蜗轮的中心固定。
[0012]输出轴与上连接块组成螺旋传动副，输出轴中间设置的螺旋传动齿面与上连接块内设置的内螺纹匹配。
[0013]摇臂包括摇臂架、转轴以及压块，摇臂架采用框架式结构，中心悬空，镜子的两端及压块固定于摇臂架的中空部分，摇臂架的顶面、底面分别设置竖向延伸的转轴，转轴与摇臂架之间刚性固定。
[0014]后板上还设置有调节螺栓，调节螺栓水平延伸且穿过后板顶触压块，压块顶紧镜子的两端。
[0015]摇臂与拉杆之间设置有摇臂滑动轴承，摇臂滑动轴承与拉杆间隙配合并支承拉杆滑动。
[0016]下连接块与拉杆的连接处还安装有压力传感器，压力传感器采用套筒式结构，压力传感器的外套固定在下连接块的安装孔内，压力传感器的内套与拉杆接触，形成间隙配入口 ο
[0017]本发明的驱动机构选用高传动精度、高强度和高效率的蜗杆传动及螺旋传动，配合高精度的步进电机、导轨及滑台，使输出直线位移具有高精度和高稳定性，精确控制拉杆弯曲变形程度。将拉杆弯曲变形量控制在弹性范围内，建立驱动机构输出直线位移与镜子曲率半径的对应关系。只要精确调节直线位移量，就可以准确地改变镜子的弯曲形态(曲率半径)。拉杆弹性变形范围小，压弯力矩有限，压弯精度高，完全适用于同步辐射准直聚焦镜的微变型压弯实际工况。镜子压弯变形过程具有高分辨率、高重复精度、高稳定性。而且，压弯装置选用精密滑动轴承、滚动轴承，降低摩擦力(矩)对镜子弯曲形态和面型质量的影响。总之，本发明提供的拉杆摇臂式的压弯装置具有高稳定性、高压弯精度、面型误差小等优点。特别是，蜗杆传动具有自锁性，镜子压弯后的曲率半径不会变化；拉杆的弹性变形具有线性和可逆性规律，精确调节镜子弯曲形态(曲率半径)，并使用专业光学仪器设备实时测量，直至满足物理环境使用要求。因此，这种压弯装置完全适用于同步辐射光束线准直聚焦镜的