大口径方形球面光学元件的装夹工装及装夹方法

大口径方形球面光学元件的装夹工装及装夹方法
【专利摘要】本发明涉及一种球面光学元件的装夹工装及装夹方法，大口径方形球面光学元件的装夹工装包括主镜框、与主镜框边缘固定连接的主定位板以及分别设置在主镜框四个角的挤压装置；待夹持方形球面光学元件置于主镜框中并止靠在主定位板上；挤压装置压制待夹持方形球面光学元件并与主镜框相连；挤压装置包括压板、角度衬垫以及设置在压板上的顶丝；压板与主镜框固定连接；角度衬垫设置在压板与待夹持方形球面光学元件之间；顶丝通过角度衬垫挤压待夹持方形球面光学元件。本发明提供了一种大大降低大口径光学元件的加工成本及加工风险的大口径方形球面光学元件的装夹工装及装夹方法。
【专利说明】大口径方形球面光学元件的装夹工装及装夹方法

【技术领域】
[0001] 本发明属于光学元件装调【技术领域】，涉及一种球面光学元件的装夹工装及装夹方 法，尤其涉及一种大口径方形球面光学元件的装夹工装及装夹方法。

【背景技术】
[0002] 在目前激光参数测量系统中，大口径方形球面光学元件随时被用到，而这类光学 元件往往质量较大，加工成本较高，在透镜上切出装夹平台，更是增大了透镜的生产成本及 加工难度，特别是有些球面镜受外形限制无法加工出装夹平台，大口径方形球面光学元件 的装夹方式成为一个难点。传统方法对球面的刚性装夹往往会对光学元件内部施加应力， 具有很大的破坏性，大大降低了光学元件的使用寿命，同时会改变球面镜的面型，严重影响 光学成像质量。


【发明内容】

[0003] 为了解决【背景技术】中存在的上述技术问题，本发明提供了一种大大降低大口径光 学元件的加工成本及加工风险的大口径方形球面光学元件的装夹工装及装夹方法。
[0004] 本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种大口径方形球面光学元件的装夹工 装，其特殊之处在于：所述大口径方形球面光学元件的装夹工装包括主镜框、与主镜框边缘 固定连接的主定位板以及分别设置在主镜框四个角的挤压装置；待夹持方形球面光学元件 置于主镜框中并止靠在主定位板上；所述挤压装置压制待夹持方形球面光学元件并与主镜 框相连；所述挤压装置包括压板、角度衬垫以及设置在压板上的顶丝；所述压板与主镜框 固定连接；所述角度衬垫设置在压板与待夹持方形球面光学元件之间；所述顶丝通过角度 衬垫挤压待夹持方形球面光学元件。
[0005] 上述角度衬垫包括第一表面以及与第一表面相对的第二表面；所述顶丝依次通过 角度衬垫的第二表面以及角度衬垫的第一表面挤压在待夹持方形球面光学元件上。
[0006] 上述角度衬垫的第二表面上开设有平行于待夹持方形球面光学元件的通槽；所述 顶丝作用于角度衬垫的第二表面上未开设通槽的部位。
[0007] 上述角度衬垫的第一表面相切于待夹持方形球面光学元件。
[0008] 上述角度衬垫是由聚四氟乙烯制成的角度衬垫。
[0009] -种基于如上所述的大口径方形球面光学元件的装夹工装的装夹方法，其特征在 于：所述方法包括以下步骤：
[0010] 1)将主定位板用螺钉固定到主镜框上；
[0011] 2)将待夹持方形球面光学元件置于主镜框中并止靠在主定位板上；
[0012] 3)在主镜框四周旋入顶丝，从主镜框的侧面消除待夹持方形球面光学元件与主镜 框的间隙，使待夹持方形球面光学元件固定；
[0013] 4)将角度衬垫垫在待夹持方形球面光学元件四角，用螺钉把压板连接到主镜框 上；
[0014] 5)在压板上旋入顶丝压紧角度衬垫，顶丝通过角度衬垫的第二表面以及角度衬垫 的第一表面挤压待夹持方形球面光学元件；
[0015] 6)继续旋入顶丝，角度衬垫的第二表面上通槽发生形变，当角度衬垫的第一表面 完全与待夹持方形球面光学元件球面切合时，待夹持方形球面光学元件与主镜框牢牢固定 在一起。
[0016] 本发明的优点是：
[0017] 本发明提供了一种大口径方形球面光学元件的装夹工装及装夹方法，该装夹工装 的结构简单可靠，便于拆卸，弹性装夹方式不会对球面面形产生影响。不需要在球面光学元 件上加工装夹平台，大大降低了大口径光学元件的加工成本及加工风险，本发明针对边缘 较薄，无法加工出装夹平台，需直接装夹球面的大口径方形球面光学元件，提供了一种可靠 的装夹方法。本发明解决了现有技术中大口径方形球面光学元件受外形限制无法加工出装 夹平台，同时对球面的刚性装夹往往会对光学元件内部施加应力，改变球面镜的面型，严重 影响光学成像质量等技术问题。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 图1是本发明所提供的方形球面镜装夹工装的结构示意图；
[0019] 图2是图1是A - A向视图；
[0020] 图3是图2的B处放大结构示意图；
[0021] 图4是本发明所采用的角度衬垫的结构示意图；
[0022] 图5是图4的C - C向视图；
[0023] 图6是本发明所采用的角度衬垫角度X°的设计原理图；
[0024] 图7是图6的B处放大结构示意图；
[0025] 图8是本发明所采用的角度衬垫的三维模拟形变示意图；
[0026] 其中：
[0027] 1 -待夹持大口径方形球面镜；2 -主镜框；3 -主定位板；4 -角度衬垫；5 -压板； 6 -顶丝；7 -螺钉；8 -通槽。

【具体实施方式】
[0028] 参见图1、图2以及图3,本发明提供了一种大口径方形球面光学元件的装夹工装， 该大口径方形球面光学元件的装夹工装包括主镜框2、与主镜框2边缘固定连接的主定位 板3以及分别设置在主镜框2四个角的挤压装置；待夹持大口径方形球面光学元件1置于 主镜框2中并止靠在主定位板3上；挤压装置压制待夹持大口径方形球面光学元件1并与 主镜框2相连；挤压装置包括压板5、角度衬垫4以及设置在压板5上的顶丝6 ;压板5与主 镜框2固定连接；角度衬垫4设置在压板5与待夹持大口径方形球面光学元件1之间；顶丝 6通过角度衬垫4挤压待夹持大口径方形球面光学元件1。
[0029] 参见图4以及图5,角度衬垫4包括第一表面以及与第一表面相对的第二表面；顶 丝6依次通过角度衬垫4的第二表面以及角度衬垫4的第一表面挤压在待夹持大口径方形 球面光学元件1上。角度衬垫4的第二表面上开设有平行于待夹持大口径方形球面光学元 件1的通槽8,当顶丝6顶压角度衬垫4的两端时使其产生形变，为保证角度衬垫4很好的 与球面贴合，需保证顶丝6垂直顶压时，角度衬垫4的斜面应与球面相切，即设计时应计算 出图中所示的角度X°，几何关系如图6以及图7所示。当顶丝6顶压角度衬垫4产生形 变，从而将球面透镜压紧，其形变如图8所示。顶丝6作用于角度衬垫4的第二表面上未开 设通槽8的部位。角度衬垫4的第一表面相切于待夹持大口径方形球面光学元件1。角度 衬垫4是由聚四氟乙烯制成的角度衬垫4。本发明采用柔性材料制成角度衬垫4,避免了金 属零件与球面的直接接触，因此可以更好的保证球面面型。
[0030] 本发明在提供如上所述的大口径方形球面光学元件的装夹工装的同时，还提供了 一种基于该装夹工装的装夹方法，该方法根据透镜外形及通光孔径要求，对球面镜采取柔 性顶压四个角的方式进行固定，其具体包括以下步骤：
[0031] 1)将主定位板3用螺钉7固定到主镜框2上；
[0032] 2)将待夹持大口径方形球面光学元件1置于主镜框2中并止靠在主定位板3上；
[0033] 3)在主镜框2四周旋入顶丝，从主镜框2的侧面消除待夹持大口径方形球面光学 元件1与主镜框2的间隙，使待夹持大口径方形球面光学元件1固定；
[0034] 4)将角度衬垫4垫在待夹持大口径方形球面光学元件1四角，用螺钉7把压板5 连接到主镜框2上；
[0035] 5)在压板5上旋入顶丝6压紧角度衬垫4,顶丝6通过角度衬垫4的第二表面以 及角度衬垫4的第一表面挤压待夹持大口径方形球面光学元件1 ;
[0036] 6)继续旋入顶丝6,角度衬垫4的第二表面上通槽8发生形变，当角度衬垫4的第 一表面完全与待夹持大口径方形球面光学元件1球面切合时，待夹持大口径方形球面光学 元件1与主镜框2牢牢固定在一起。
【权利要求】
1. 一种大口径方形球面光学元件的装夹工装，其特征在于：所述大口径方形球面光学 元件的装夹工装包括主镜框、与主镜框边缘固定连接的主定位板以及分别设置在主镜框四 个角的挤压装置；待夹持方形球面光学元件置于主镜框中并止靠在主定位板上；所述挤压 装置压制待夹持方形球面光学元件并与主镜框相连；所述挤压装置包括压板、角度衬垫以 及设置在压板上的顶丝；所述压板与主镜框固定连接；所述角度衬垫设置在压板与待夹持 方形球面光学元件之间；所述顶丝通过角度衬垫挤压待夹持方形球面光学元件。
2. 根据权利要求1所述的大口径方形球面光学元件的装夹工装，其特征在于：所述角 度衬垫包括第一表面以及与第一表面相对的第二表面；所述顶丝依次通过角度衬垫的第二 表面以及角度衬垫的第一表面挤压在待夹持方形球面光学兀件上。
3. 根据权利要求2所述的大口径方形球面光学元件的装夹工装，其特征在于：所述角 度衬垫的第二表面上开设有平行于待夹持方形球面光学元件的通槽；所述顶丝作用于角度 衬垫的第二表面上未开设通槽的部位。
4. 根据权利要求3所述的大口径方形球面光学元件的装夹工装，其特征在于：所述角 度衬垫的第一表面相切于待夹持方形球面光学元件。
5. 根据权利要求1 -4任一权利要求所述的大口径方形球面光学元件的装夹工装，其特 征在于：所述角度衬垫是由聚四氟乙烯制成的角度衬垫。
6. -种基于如权利要求5所述的大口径方形球面光学兀件的装夹工装的装夹方法，其 特征在于：所述方法包括以下步骤： 1) 将主定位板用螺钉固定到主镜框上； 2) 将待夹持方形球面光学元件置于主镜框中并止靠在主定位板上； 3) 在主镜框四周旋入顶丝，从主镜框的侧面消除待夹持方形球面光学元件与主镜框的 间隙，使待夹持方形球面光学元件固定； 4) 将角度衬垫垫在待夹持方形球面光学元件四角，用螺钉把压板连接到主镜框上； 5) 在压板上旋入顶丝压紧角度衬垫，顶丝通过角度衬垫的第二表面以及角度衬垫的第 一表面挤压待夹持方形球面光学兀件； 6) 继续旋入顶丝，角度衬垫的第二表面上通槽发生形变，当角度衬垫的第一表面完全 与待夹持方形球面光学元件球面切合时，待夹持方形球面光学元件与主镜框牢牢固定在一 起。
【文档编号】G02B7/02GK104062736SQ201410247221
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】郑小霞, 张磊, 孙策, 达争尚 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所