二维转动刚性联接微调精密反射镜架的制作方法

专利名称：二维转动刚性联接微调精密反射镜架的制作方法
技术领域：
本发明是二维转动刚性联接微调精密反射镜架。主要应用于精密光学和精密机械的调整机构中。如光路调整中的大口径、重载荷伺服反射镜。
背景技术：
在传统大型的二维转动伺服反射镜架中，整体结构为陀螺结构，调节部分为精密滚珠丝杆副，支承部分为十字簧板支承，通过驱动滚珠丝杆副拉动低刚度的螺旋拉伸弹簧，产生的扭矩与高刚度的十字簧板挠性支承产生的反扭矩相平衡，从而实现高精度的转动调整。滚珠丝杆副与十字簧板的一对组合只能用于实现一维调整。多维转动调整需要多对滚珠丝杆副和十字簧板的组合才能实现。这类调整架已应用于神光2号装置中的光路调整中。(参见文献激光12#实验装置(LF12)研制工作报告)。上述调整架的元件多，结构复杂，制造精度要求高，装配调整不易，同时调整架的尺寸庞大，特别是对十字簧板的加工要求极高。不适用于那些集成度高，调节空间小的场合。

发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种二维转动刚性联接微调精密反射镜架，应具有结构简单、加工装配方便、稳定性好、造价低廉、模块化的特点。
本发明的技术解决方案如下一种二维转动刚性联接微调精密反射镜架，其特征在于它包括镜架调整板，镜架支撑板，两个带转轴的调整装置，一个固定调整装置和两个辅助卸荷装置，所述镜架调整板和镜架支撑板利用分布在对角的带转轴的调整装置和另一对角一角的固定调整装置相连并使之相互平行，固定调整装置的中心线与带转轴的调整装置和固定调整装置的中心连线相互垂直，而辅助卸荷装置位于镜架调整板和镜架支撑板之间并对称分布于两侧，通过螺钉将镜架调整板和镜架支撑板相互连接。镜架调整板和镜架支撑板的中部挖有一矩形通孔。带转轴的调整装置的丝杆与镜架调整板相连的一端安装有调心球轴承，该调心球轴承通过螺钉和轴承挡板保证丝杆的轴向位置，装配有调心球轴承的丝杆通过轴承压板使其固定在镜架调整板的轴承安装孔中；丝杆与镜架支撑板相连的一端配有带转动轴的丝杆螺母，该丝杆螺母的转动轴线应与相应的带转轴的调整装置、固定调整装置的中心线垂直。固定调整装置和带转轴的调整装置的不同在于丝杆螺母没有转动轴，与镜架支撑板实行配合安装。辅助卸荷装置由第一卸荷连接板，第二卸荷连接板，第一卸荷球头杆，第二卸荷球头杆，卸荷连接头和卸荷调节套组成，其连接关系是第一卸荷球头杆的球头安装在第一卸荷连接板的球头凹坑内，另一端与卸荷连接头相连，第二卸荷球头杆的球头安装在卸荷连接头上，螺纹一端与卸荷调节套相连，卸荷调节套通过第二卸荷连接板的锥孔与第二卸荷球头杆螺纹连接，第一卸荷连接板通过螺钉固定在镜架调整板上，而第二卸荷连接板通过螺钉与镜架支撑板相连接。镜架支撑板的轴瓦的安装孔的直径应比丝杆螺母的直径大2～3mm。
本发明的优点本二维转动刚性联接微调精密反射镜架的结构简单，元件少，对制造和装配的要求较低，且宜于阵列组合，便于批量生产，因此能大大提高生产效率和降低反射镜架的造价。同时由于反射镜架的总体结构模块化，能够满足那些要求调节空间受限而调节光路又多的场合。另外，反射镜架所承受的载荷全部由调节调整装置3，4和辅助卸荷装置5等这些刚性组件承担，既提高了反射镜架的负载能力，又增加了反射镜架的稳定性。因此在大型的光学调整调节器件中具有极大的优越性和推广价值。


图1为本发明二维转动刚性联接微调精密反射镜架的主视示意2为图1的A-A剖视示意3为图1的B-B剖视示意4为图1的局部剖视示意5为本发明二维转动刚性联接微调精密反射镜架带转轴的调整装置3的右视示意6为本发明二维转动刚性联接微调精密反射镜架固定调整装置4的主视示意7为本发明二维转动刚性联接微调精密反射镜架辅助卸荷装置5的主视示意图
具体实施例方式先请参见图1、图2和图3，由此可见，本发明二维转动刚性联接微调精密反射镜架主要包括五个元件，镜架调整板1、镜架支撑板2、带转轴的调整装置3、固定调整装置4和辅助卸荷装置5。镜架调整板1和镜架支撑板2通过带转轴的调整装置3、固定调整装置4联接，使其相互平行。其中带转轴的调整装置3数目为2，分布在镜架调整板1和镜架支撑板2的两个角上，且成对角线排列，固定调整装置4也位于镜架调整板1和镜架支撑板2的一个角上，且固定调整装置4的中心与分布在对角线上的两个带转轴的调整装置3的各自中心的连线相互垂直。辅助卸荷装置5位于镜架调整板1与镜架支撑板2的中间，且对称分布于两侧，连接着镜架调整板1和镜架支撑板2。镜架调整板1和镜架支撑板2的中部有一矩形通孔，既减轻了反射镜架的重量，且当本实用新型用于光路调整时，有利于光束的采样检测。
所说的带转轴的调整装置3的结构如图4，图5所示。丝杆301采用50号钢或GCr15或T10等材料制造，淬火后磨削而成，丝杆的直径根据反射镜架的负载而定，丝杆的螺距根据调节所需的分辨率确定。采用电机驱动时，可用滚珠丝杆替代。丝杆301与镜架调整板1相连的一端安装有调心球轴承1000型(GB281-84)302，调心球轴承302通过螺钉304，轴承挡板303保证了其在丝杆301上的轴向位置。装配有调心球轴承302的丝杆301通过轴承压板305使其固定在镜架调节板1的轴承安装孔中。丝杆301与镜架支撑板2相连的一端配有带有转动轴的丝杆螺母306，并通过轴瓦307使丝杆螺母306安装在镜架支撑板2中，安装时要保证丝杆螺母306的转动轴轴线与相应调节调整装置3，4的中心连线的垂直。这样通过调心球轴承302与带有转动轴的丝杆螺母306就能实现在镜架调整板1转动时丝杆301的微小转动。另外，为了不阻碍丝杆301的微小转动，镜架支撑板2的轴瓦安装孔的直径应比丝杆螺母306的直径大2-3mm。
所说的固定调整装置4的结构如图6所示，其主体结构与带转轴的调整装置3基本相同，唯一的不同在于固定调整装置4的丝杆螺母401，该丝杆螺母401没有转动轴，且与镜架支撑板2为配合安装。
为了提高反射镜架的负载能力，利用辅助卸荷装置5来承受一部分载荷。辅助卸荷装置5的结构如图7所示。该装置由第一卸荷连接板501，第二卸荷连接板506，第一卸荷球头杆502，第二卸荷球头杆504，卸荷连接头503，卸荷调节套505这六个零件组成。第一卸荷球头杆502的球头一端安装在第一卸荷连接板501的球头凹坑内，另一端则与卸荷连接头503相连。第二卸荷球头杆504的球头一端安装在卸荷连接头503上，螺纹一端则与卸荷调节套505相连。卸荷调节套505通过第二卸荷连接板506的锥孔与第二卸荷球头杆504螺纹连接。第二卸荷连接板506的锥孔的锥度是为了不阻碍卸荷调节套505在镜架调整板1实现转动调节时所产生的运动。第一卸荷连接板501通过螺钉507固定于镜架调整板1上，而第二卸荷连接板506则通过螺钉508与镜架支撑板2相连接。
该发射镜架的二维转动的调整范围为±2mrad，调整精度不小于3μrad。该反射镜架的稳定性好，镜架稳定性不小于3μrad/2hr，远远优于已有装置的稳定性指标，并且该反射镜架的造价仅为已有技术中常规大型二维转动反射镜架的1/10，因此本发明具有很高的推广价值和使用价值。
权利要求
1.一种二维转动刚性联接微调精密反射镜架，其特征在于它包括一镜架调整板(1)，镜架支撑板(2)，两个带转轴的调整装置(3)，一个固定调整装置(4)和两个辅助卸荷装置(5)，所述镜架调整板(1)和镜架支撑板(2)利用分布在对角的带转轴的调整装置(3)和另一对角一角的固定调整装置(4)相连并使之相互平行，固定调整装置(4)的中心线与带转轴的调整装置(3)和固定调整装置(4)的中心连线相互垂直，而辅助卸荷装置(5)位于镜架调整板(1)和镜架支撑板(2)之间并对称分布于两侧，通过螺钉将镜架调整板(1)和镜架支撑板(2)相互连接。
2.根据权利要求1所述的二维转动刚性联接微调精密反射镜架，其特征在于所述的镜架调整板(1)和镜架支撑板(2)的中部挖有一矩形通孔(101，201)。
3.根据权利要求1所述的二维转动刚性联接微调精密反射镜架，其特征在于所述的带转轴的调整装置(3)的丝杆(301)与镜架调整板(1)相连的一端安装有调心球轴承(302)，该调心球轴承(302)通过螺钉(304)和轴承挡板(303)保证丝杆(301)的轴向位置，装配有调心球轴承(302)的丝杆(301)通过轴承压板(305)使其固定在镜架调整板(1)的轴承安装孔中；丝杆(301)与镜架支撑板(2)相连的一端配有带转动轴的丝杆螺母(306)，该丝杆螺母(306)的转动轴线应与相应的带转轴的调整装置(3)、固定调整装置(4)的中心线垂直。
4.根据权利要求3所述的二维转动刚性联接微调精密反射镜架，其特征在于所述的固定调整装置(4)和带转轴的调整装置(3)的不同在于丝杆螺母(401)没有转动轴，与镜架支撑板(2)实行配合安装。
5.根据权利要求1所述的二维转动刚性联接微调精密反射镜架，其特征在于所述的辅助卸荷装置(5)由第一卸荷连接板(501)，第二卸荷连接板(506)，第一卸荷球头杆(502)，第二卸荷球头杆(504)，卸荷连接头(503)和卸荷调节套(505)组成，其连接关系是第一卸荷球头杆(502)的球头安装在第一卸荷连接板(501)的球头凹坑内，另一端与卸荷连接头(503)相连，第二卸荷球头杆(504)的球头安装在卸荷连接头(503)上，螺纹一端与卸荷调节套(505)相连，卸荷调节套(505)通过第二卸荷连接板(506)的锥孔与第二卸荷球头杆(504)螺纹连接，第一卸荷连接板(501)通过螺钉(507)固定在镜架调整板(1)上，而第二卸荷连接板(506)通过螺钉(508)与镜架支撑板(2)相连接。
6.根据权利要求3所述的二维转动刚性联接微调精密反射镜架，其特征在于所述的镜架支撑板(2)的轴瓦(307)的安装孔的直径应比丝杆螺母(306)的直径大2～3mm。
全文摘要
一种二维转动刚性联接微调精密反射镜架，其特征在于它包括一镜架调整板，镜架支撑板，两个带转轴的调整装置，一个固定调整装置和两个辅助卸荷装置，所述镜架调整板和镜架支撑板利用分布在对角的带转轴的调整装置和另一对角一角的固定调整装置相连并使之相互平行，固定调整装置的中心线与带转轴的调整装置和固定调整装置的中心连线相互垂直，而辅助卸荷装置位于镜架调整板和镜架支撑板之间并对称分布于两侧，通过螺钉将镜架调整板和镜架支撑板相互连接。本发明具有结构简单、元件少、制造和装配要求不高，宜于阵列组合、负载能力强、稳定性好等优点。
文档编号G02B7/183GK1424609SQ0215504
公开日2003年6月18日 申请日期2002年12月20日 优先权日2002年12月20日
发明者朱键强, 刘志刚, 王聪瑜, 汤更秀, 王国兴, 庞向阳 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所