多足式光学装校用重载气浮支撑装置制造方法
【专利摘要】一种多足式光学装校用重载气浮支撑装置属于大型精密光学设备的地面装校用微距位移装置领域，该装置包括承载臂、承载臂球头螺柱、球窝轴组件、主承力板和三个气浮支撑组件。该装置通过三个底面共面的小型气浮块均匀地分担了由承载臂球头螺柱传递下来的承重压力，使得主承力板承受的应力得以均匀地分散化，因此充分发挥了小型气浮块加工周期短、易生产、成本低的优势，并克服了单个小型气浮块承载能力有限的缺点。三个小型气浮块的分布充分利用了三点定面的稳定性作用，同时，多个球窝结构的使用也利用了球面定心原理，使得整个重载气浮支撑装置的力学传递路径精确、稳定，完全可以满足空间光学遥感器的地面装调校准需求。
【专利说明】多足式光学装校用重载气浮支撑装置
【技术领域】
[0001]本发明属于大型精密光学设备的地面装校用微距位移装置领域，具体涉及一种多足式光学装校用重载气浮支撑装置。
【背景技术】
[0002]空间光学遥感器属于大型精密光学设备，其在被送入太空之前，需要事先在地面上完成装调和检测校准。现有方法通常采用以直线或圆弧导轨为主体导向机构的大型精密二维转台来固定空间光学遥感器，以便通过大型精密二维转台来实现空间光学遥感器在固定基准面上的微距位移操作。
[0003]然而，随着地面侦查测绘需求的日益提高，空间光学遥感器的体积和重量都越来越大，采用传统的大型精密二维转台实现空间光学遥感器地面装校的方法表现出一些缺点，比如，大型精密二维转台在空间光学遥感器的重压之下进行微距水平运动调整时，会出现爬行现象，导致微距位移定位不精确，分辨率低。同时，为了承载空间光学遥感器的重量，大型精密二维转台需要结构强度更高、体积更大的连续精密导轨，这不但大幅增加了导轨的生产成本和生产周期，也增大了装调难度和可维护性，因此，传统的大型精密二维转台已逐渐无法满足空间光学遥感器的地面装调校准需求。
[0004]另一方面，模块化气浮支撑装置可以实现较高承重载荷下的气浮支撑，辅以微调机构可以实现高精度微距位移调整，但现有的小型气浮块的承载能力有限，而现有的大型气浮块虽然承载能力大，但加工困难，生产周期长，成本高。
【发明内容】
[0005]为了解决现有大型精密二维转台已逐渐无法满足空间光学遥感器的地面装调校准需求，同时，现有的小型气浮块的承载能力有限，而现有的大型气浮块虽然承载能力大，但加工困难，生产周期长，成本高的技术问题，本发明提供一种多足式光学装校用重载气浮支撑装置。
[0006]本发明解决技术问题所采取的技术方案如下:
[0007]多足式光学装调用重载气浮支撑装置，其特征在于，该装置包括承载臂、承载臂球头螺柱、球窝轴组件、主承力板和三个气浮支撑组件，球窝轴组件包括承载臂球窝轴、第一防脱盖和连接轴承，气浮支撑组件包括紧固垫、球头小轴、第二防脱盖和气浮块；所述承载臂球头螺柱的上端是螺杆，下端设有球头，承载臂球头螺柱的上端螺杆与承载臂上的螺孔螺纹连接，承载臂球头螺柱的球头与承载臂球窝轴形成第一球面副；
[0008]所述主承力板是正三棱柱结构，其上端面的旋转中心设有中心凹槽，其三棱柱上端面正三角形的每个顶角分别设有一个顶角通孔，所述承载臂球窝轴通过连接轴承与主承力板的中心凹槽连接；所述第一防脱盖设有带内螺纹的中心孔，该中心孔的直径小于承载臂球头螺柱的球头直径，第一防脱盖与主承力板的上端面固连；
[0009]所述三个气浮支撑组件的球头小轴分别穿过主承力板的一个顶角通孔，球头小轴的上端通过紧固垫与主承力板固连，紧固垫通过螺栓与主承力板的上端面固连；气浮块的上端面设有球窝，第二防脱盖的中心孔直径小于球头小轴的球头直径，第二防脱盖通过螺栓与气浮块的上端面固连，球头小轴的下端球头与气浮块的球窝形成第二球面副。
[0010]本发明的有益效果是:该多足式光学装校用重载气浮支撑装置通过三个底面共面的小型气浮块均匀地分担了由承载臂球头螺柱传递下来的承重压力，使得主承力板承受的应力得以均匀地分散化，因此充分发挥了小型气浮块加工周期短、易生产、成本低的优势，并克服了单个小型气浮块承载能力有限的缺点。三个小型气浮块的分布充分利用了三点定面的稳定性作用，同时，多个球窝结构的使用也利用了球面定心原理，使得整个重载气浮支撑装置的力学传递路径精确、稳定，完全可以满足空间光学遥感器的地面装调校准需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明多足式光学装校用重载气浮支撑装置的立体图；
[0012]图2是图1侧视轴向局部剖视图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0014]如图1至图2所示，多足式光学装校用重载气浮支撑装置包括承载臂1、承载臂球头螺柱2、球窝轴组件3、主承力板4和三个气浮支撑组件5，球窝轴组件3包括承载臂球窝轴3-1、第一防脱盖3-2和连接轴承3-3，气浮支撑组件5包括紧固垫5-1、球头小轴5_2、第二防脱盖5-3和气浮块5-4。
[0015]所述承载臂球头螺柱2的上端是螺杆，下端设有球头；承载臂球头螺柱2的上端螺杆与承载臂I上的螺孔螺纹连接，承载臂球头螺柱2的球头与承载臂球窝轴3-1形成第一球面副。
[0016]所述主承力板4是正三棱柱结构，其上端面的旋转中心设有中心凹槽，其三棱柱上端面正三角形的每个顶角分别设有一个顶角通孔，所述承载臂球窝轴3-1通过连接轴承3-3与主承力板4的中心凹槽连接；所述第一防脱盖3-2设有带内螺纹的中心孔，该中心孔的直径小于承载臂球头螺柱2的球头直径，第一防脱盖3-2与主承力板4的上端面固连。
[0017]组装时，先将承载臂球头螺柱2的球头放入承载臂球窝轴3-1，以形成第一球面畐IJ，再通过带内螺纹的中心孔将第一防脱盖3-2沿承载臂球头螺柱2螺杆的顶端旋至空刀槽的位置，然后再承载臂球头螺柱2的上端螺杆与承载臂I上的螺孔螺纹连接，最后，用螺栓将第一防脱盖3-2的外沿与承力板4的上端面固连。这样，在整个设备起吊和转运的过程中，由于空刀槽对第一防脱盖3-2的限位作用，使得第一防脱盖3-2无法轴向运动，在第一防脱盖3-2的阻挡下，承载臂球头螺柱2的球头也就不会从承载臂球窝轴3-1中滑脱。
[0018]所述三个气浮支撑组件5均为小型气浮块，每一个气浮支撑组件5的球头小轴5-2分别穿过主承力板4的一个顶角通孔，球头小轴5-2的上端通过紧固垫5-1与主承力板4固连，紧固垫5-1通过螺栓与主承力板4的上端面固连；气浮块5-4的上端面设有球窝，第二防脱盖5-3的中心孔直径小于球头小轴5-2的球头直径，第二防脱盖5-3通过螺栓与气浮块5-4的上端面固连,球头小轴5-2的下端球头与气浮块5-4的球窝形成第二球面副。第二防脱盖5-3的功能与第一防脱盖3-2类似，其能够在整个设备起吊和转运的过程中防止球头小轴5-2从气浮块5-4上端面的球窝中滑脱。
[0019]具体应用本发明的多足式光学装校用重载气浮支撑装置时，首先将所述装置放置在高精度平台6上，并用气源给每个气浮块5-4通气，在气压作用下，每个气浮块5-4与其自身下方的高精度平台6之间都会形成一层气膜，从而使气浮块5-4浮起，同时产生一个正比于气压的气浮力F，气浮力F集中作用在该球头小轴5-2与气浮块5-4的球窝所形成的第二球面副上。三个气浮支撑组件5呈120°均匀分布，由三点共面的原理可知，三个第二球面副唯一的确定主承力板4以及承载臂球窝轴3-1的位置，并将每一个气浮块5-4的气浮力F集中作用到承载臂球窝轴3-1上，合力为3F。
[0020]所述球头螺柱与球窝轴为球面副连接，所述球窝轴与主承力板为转动副连接，当气浮块5-4的气源关闭后，气浮块5-4与高精度平台6之间气膜消失，在重力作用下，三个气浮支撑组件5与高精度平台6贴合。在承载臂球头螺柱2与主承力板4呈任何角度时，承载臂I依然可以通过转动螺纹实现沿承载臂球头螺柱2的轴线上下运动或沿该轴线转动，由此可知多足式光学装调用重载气浮支撑装置可以实现承载臂多自由度运动。
[0021]该多足式光学装校用重载气浮支撑装置通过三个底面共面的小型气浮块均匀地分担了由承载臂球头螺柱传递下来的承重压力，使得主承力板承受的应力得以均匀地分散化，因此充分发挥了小型气浮块加工周期短、易生产、成本低的优势，并克服了单个小型气浮块承载能力有限的缺点。三个小型气浮块的分布充分利用了三点定面的稳定性作用，同时，多个球窝结构的使用也利用了球面定心原理，使得整个重载气浮支撑装置的力学传递路径精确、稳定，完全可以满足空间光学遥感器的地面装调校准需求。
【权利要求】
1.多足式光学装调用重载气浮支撑装置，其特征在于，该装置包括承载臂(I)、承载臂球头螺柱(2)、球窝轴组件(3)、主承力板(4)和三个气浮支撑组件(5)，球窝轴组件(3)包括承载臂球窝轴(3-1)、第一防脱盖(3-2)和连接轴承(3-3)，气浮支撑组件(5)包括紧固垫(5-1)、球头小轴(5-2)、第二防脱盖(5-3)和气浮块(5-4);所述承载臂球头螺柱(2)的上端是螺杆，下端设有球头，承载臂球头螺柱(2)的上端螺杆与承载臂(I)上的螺孔螺纹连接，承载臂球头螺柱(2)的球头与承载臂球窝轴(3-1)形成第一球面副； 所述主承力板(4)是正三棱柱结构，其上端面的旋转中心设有中心凹槽，其三棱柱上端面正三角形的每个顶角分别设有一个顶角通孔，所述承载臂球窝轴(3-1)通过连接轴承(3-3)与主承力板(4)的中心凹槽连接；所述第一防脱盖(3-2)设有带内螺纹的中心孔，该中心孔的直径小于承载臂球头螺柱(2)的球头直径，第一防脱盖(3-2)与主承力板(4)的上端面固连； 所述三个气浮支撑组件(5)的球头小轴(5-2)分别穿过主承力板(4)的一个顶角通孔，球头小轴(5-2)的上端通过紧固垫(5-1)与主承力板(4)固连，紧固垫(5-1)通过螺栓与主承力板(4)的上端面固连；气浮块(5-4)的上端面设有球窝，第二防脱盖(5-3)的中心孔直径小于球头小轴(5-2)的球头直径，第二防脱盖(5-3)通过螺栓与气浮块(5-4)的上端面固连，球头小轴(5-2)的下端球头与气浮块(5-4)的球窝形成第二球面副。
【文档编号】G02B27/62GK103969845SQ201410187153
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】杨会生, 关英俊, 姜肖楠, 鲍赫 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所