CN100371740C - 一种带有导向封闭力机构的大面积光栅刻划机刀桥 - Google Patents

Abstract

一种带有导向封闭力机构的大面积光栅刻划机刀桥，属于光谱技术领域中涉及的一种光栅刻划机刀桥，本发明要解决的技术问题是；提供一种带有导向封闭力机构的大面积光栅刻划机刀桥。解决的技术方案是：包括刀桥、导轨、刀桥承重触点、导向力臂、导向触点、侧向拉力弹簧、支杆、压力杆、支架、定位轴、支撑轴、上封闭块、下封闭块、双弹簧片、封闭触点、球面顶柱等部件；刀桥是一个两边带有侧壁的较长的规则的对称型框架体，在刀桥的两端各安装一套刀桥封闭力机构，封闭力机构与刀桥同步运动，解决了刀桥封闭力受刀桥行程影响的问题，是一种内封闭力结构，大大地减小刀桥的直线运动误差，提高了光栅刻划质量，特别适用大面积光栅刻划。

Description

一种带有导向封闭力机构的大面积光栅刻划机刀桥

一、技术领域

本发明属于光谱技术领域中涉及的一种带有导向封闭力机构的大面积光栅刻划机刀桥。

二、技术背景

光栅在光谱技术中，是光色散的一种核心元件，每毫米的刻线数从几百条至几千条不等，在可见光波段的衍射光栅，一般情况是600条线/毫米至1200条线/毫米，在衍射光栅的刻划中，金刚石刻刀，安装在光栅刻划机的刀桥上，刀桥的直线运动误差对光栅的刻划质量起着非常关键的作用。刀桥由承重触点支撑，沿导轨的导向面做直线运动来完成刻划，光栅刻槽的局部槽线方向与光栅整体槽线方向的误差不能大于0.2秒，超出这个误差范围，就要严重影响光栅的衍射效率，甚至会使光栅达到报废的程度，因此要求刀桥的直线运动误差必须小于0.2秒。为了保证刀桥的直线运动精度，必须对刀桥施加导向封闭力，在刻划小面积光栅时，光栅刻划机刀桥运动的最大行程，一般不超过100mm，对刀桥施加的导向封闭力机构，国内外普遍用弹簧拉紧式结构。与本发明最为接近的已有技术，是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制的弹簧拉紧式光栅刻划机刀桥结构如图1和图2所示，包括刀桥1、反向挂钩2和8、侧向封闭力弹簧3和9、刀桥承重触点4、导轨5、刀桥导向触点6和10、刀桥导向力臂7和11。

刀桥1是一个较长的对称型框架体，导向封闭力机构是安装在刀桥1的两端，受力部件的安装位置和作用力方向对于刀桥1是对称的，在刀桥1的两端固连有相反方向的反向挂钩2和8，在其上分别挂有侧向封闭力弹簧3和9，侧向封闭力弹簧3和9的另一端分别挂在垂直于导轨5的导向面方向的光栅刻划机基座的固定点上，对刀桥1产生侧向拉力，使与刀桥1固连的导向力臂7和11上的导向触点6和10分别与导轨5的右导向面和左导向面靠紧。

这种弹簧拉紧式封闭力结构存在的主要问题是：刀桥1运动时，侧向封闭力弹簧3和9以固定点为中心摆动，在刀桥1行程的两端摆角最大，对刀桥的侧向拉力最大，在刀桥1行程的中间处，侧向封闭力弹簧3和9的摆角为零，对刀桥的侧向拉力最小，由于刀桥1所受的侧向力的变化，刀桥1的导向触点6和10与导轨5的导向面之间的磨擦力也随之变化，因而刀桥1的运动速度不均匀，导致光栅槽面不光滑，会出现光栅的衍射效率降低等问题。光栅的刻划面积越大，刀桥1的行程越大时，上述缺陷会更加严重。因此为了减少刀桥1侧向拉力变化的影响，必须加大侧向封闭力弹簧3和9的摆动半径，以减小侧向拉力变化而造成的影响。然而，对于大面积光栅刻划机而言，刀桥1的单刻线最大行程一般在300mm以上，侧向封闭力弹簧3和9的摆动半径需要加大到200cm以上，不仅会给机器的调整带来不便，更重要的是随之带来的侧向封闭力弹簧3和9在与导轨5的导向面垂直方向上的颤动，而造成金刚石刻刀的震动，导致光栅槽面不光滑，降低光栅的衍射效率。所以，刻划大面积光栅时，弹簧拉紧式刀桥导向封闭力结构是不适用的。

三、发明内容

为了克服上述已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于适应刻划大面积光栅的刻划精度，提高光栅刻划质量，特设计一种带有导向封闭力机构的大面积光栅刻划机刀桥。

本发明要解决的技术问题是：提供一种带有导向封闭力机构的大面积光栅刻划机刀桥。解决技术问题的技术方案如图3和图4所示，包括刀桥12、支杆13和30，螺杆14和31，拉力弹簧15和32、压力杆16和33、支架17和34、定位轴18和35、支撑轴19和36、上封闭块20和37、双弹簧片21和38、球面顶柱22和39、下封闭块23和40、封闭触点24和41、导轨25、导向触点26和42、刀桥承重触点27、刀桥导向力臂28和43、螺钉29和44。

刀桥12是一个两边带有侧臂的较长的规则的对称型框架体，在刀桥12的两端各安装一套刀桥封闭力机构，封闭力机构与刀桥12同步运动，是一种内封闭力的结构，解决了刀桥封闭力受刀桥行程影响的问题，支杆13和支架17固定在刀桥12一端的侧壁上，支杆13在上边，支架17在下边；支杆30和支架34固定在刀桥12另一端方向相反的侧壁上，支杆30在上边，支架34在下边，也就是支杆13和支架17与支杆30和支架34安装在刀桥12两端的相反方向对称的位置上；上封闭块20和37上都带有悬臂，分别通过定位轴18和35与支架17和34连接，上封闭块20和37能分别绕定位轴18和35转动一定的角度；在上封闭块20的下端两侧和下封闭块23上端两侧，固连有双弹簧片21，上封闭块20、双弹簧片21和下封闭块23三者在同一条直线上；在上封闭块37的下端两侧和下封闭块40的上端两侧，固连有双弹簧片38，上封闭块37、双弹簧片38和下封闭块40三者在同一条直线上；压力杆16和33分别通过支撑轴19和36与上封闭块20和37上的悬臂连接；在支杆13和30的支出端，分别置有螺杆14和31，它们用螺纹配合连接；在压力杆16的上端和螺杆14之间连挂有拉力弹簧15，在压力杆33的上端和螺杆31之间连挂有拉力弹簧32，在压力杆16的下端固连装有球面顶柱22，顶在下封闭块23上，下封闭块23上固连装有封闭触点24触在导轨25的一侧导向面上；在刀桥12的同一端的另一侧壁上，通过螺钉29与刀桥12固连装有导向力臂28，在导向力臂28的下端固连装有导向触点26，导向触点26触在导轨25的另一侧导向面上，使得球面顶柱22、封闭触点24、导向触点26、三者在同一轴线上；在压力杆33的下端固连装有球面顶柱39，顶在下封闭块40上，下封闭块40上固连装有封闭触点41，封闭触点41触在导轨25的一侧导向面上；在刀桥12的同一端的另一个侧壁上，通过螺钉44与刀桥12固连装有导向力臂43，在导在导向力臂43的下端固连装有导向触点42，导向触点42触在导轨25的另一侧导向面上，使得球面顶柱39，封闭触点41，导向触点42三者在同一轴线上。

工作原理说明：把拉力弹簧15、32的两端分别挂在螺钉14、31上和压力杆16、33的上端，压力杆16、33受拉力作用以支撑轴19、36为轴逆时针摆动。压力杆16、33下方安装的球面顶柱22、40与下封闭块23、39接触并施加一定的压力使双弹簧片21、38受力变形，下封闭块23、39向导轨25的导向面移动，封闭触点24、41与导轨25的导向面接触，接触后对刀桥12产生一定的侧向拉力，在侧向拉力的作用下，刀桥12上的导向触点26、42与导轨25的导向面靠紧，即完成了对刀桥12的封闭，靠紧程度通过调节拉力弹簧15、32来完成。

本发明的积极效果：该封闭力机构对光栅刻划机刀桥的封闭力是恒定，提高了刀桥运动的稳定性，大大地减小了刀桥的直线运动误差，有利于提高光栅刻划质量，这对光栅机的整体结构也是一项很大的改进，该刀桥结构适用于各种刻划面积的光栅刻划机，尤其是对于刻划大面积光栅刻划机更适用。

四、附图说明

图1是已有技术弹簧拉紧式刀桥一端封闭力结构主视示意图，图2是已有技术弹簧拉紧式刀桥另一端封闭力结构主视示意图，图3是本发明的刀桥一端封闭力结构主视示意图，图4是本发明的刀桥另一端封闭力结构主视示意图。摘要附图选用图3。

具体实施方式

本发明按图3和图4所示意的结构实施，其中刀桥12的材质采用铸铝，长度采用1000mm，宽度采用110mm，侧壁高度采用100mm，对称型框架结构，导轨25的材质采用K9光学玻璃，长度320mm，宽度70mm，高度80mm，顶面为刀桥承重面，两侧面为导向面，均需抛光。支杆13和30的材质采用45^#钢，长度80mm，压力杆16和33的材质采用45^#钢，长度60mm，上封闭块20和37的材质采用45^#钢，带有悬臂，弹簧15和32采用0.8mm的弹簧钢丝，双弹簧片21和38，采用0.4mm厚的弹簧钢片，螺杆14和31、支架17和34、定位轴18和35、支撑轴19和36、球面顶柱22和39，下封闭块23和40、导向力臂28和43等件的材质均采用45^#钢，尺寸大小根据需要确定，封闭触点24和41、导向触点26和42、刀桥承重触点27等件的材质均采用聚氯乙烯。螺钉29和44采用普通螺钉。

Claims (1)

1.一种带有导向封闭力机构的大面积光栅刻划机刀桥，包括刀桥、导轨、侧向拉力弹簧，刀桥承重触点、导向力臂、导向触点、螺钉；其特征在于还包括支杆(13)和(30)、螺杆(14)和(31)、压力杆(16)和(33)、支架(17)和(34)、定位轴(18)和(35)、支撑轴(19)和(36)、上封闭块(20)和(37)、双弹簧片(21)和(38)、球面顶柱(22)和(39)，下封闭块(23)和(40)、封闭触点(24)和(41)；

刀桥(12)是一个两边带有侧臂的较长的规则的对称型框架体，在刀桥(12)的两端各安装一套刀桥封闭力机构，封闭力机构与刀桥(12)同步运动，是一种内封闭力的结构，支杆(13)和支架(17)固定在刀桥(12)一端侧壁上，支杆(13)在上边，支架(17)在下边；支杆(30)和支架(34)固定在刀桥(12)另一端方向相反的侧壁上，支杆(30)在上边，支架(34)在下边，也就是支杆(13)和支架(17)与支杆(30)和支架(34)安装在刀桥(12)两端的相反方向对称的位置上；上封闭块(20)和(37)上都带有悬臂，分别通过定位轴(18)和(35)与支架(17)和(34)连接，上封闭块(20)和(37)能分别绕定位轴(18)和(35)转动一定的角度；在上封闭块(20)的下端两侧和下封闭块(23)上端两侧，固连有双弹簧片(21)，上封闭块(20)、双弹簧片(21)和下封闭块(23)三者在同一条直线上；在上封闭块(37)的下端两侧和下封闭块(40)的上端两侧，固连有双弹簧片(38)，上封闭块(37)、双弹簧片(38)和下封闭块(40)三者在同一条直线上；压力杆(16)和(33)分别通过支撑轴(19)和(36)与上封闭块(20)和(37)上的悬臂连接；在支杆(13)和(30)的支出端，分别置有螺杆(14)和(31)，它们用螺纹配合连接；在压力杆(16)的上端和螺杆(14)之间连挂有拉力弹簧(15)，在压力杆(33)的上端和螺杆(31)之间连挂有拉力弹簧(32)，在压力杆(16)的下端固连装有球面顶柱(22)，顶在下封闭块(23)上，下封闭块(23)上固连装有封闭触点(24)触在导轨(25)的一侧导向面上；在刀桥(12)的同一端的另一侧壁上，通过螺钉(29)与刀桥(12)固连装有导向力臂(28)，在导向力臂(28)的下端固连装有导向触点(26)，导向触点(26)触在导轨(25)的另一侧导向面上，使得球面顶柱(22)、封闭触点(24)、导向触点(26)、三者在同一轴线上；在压力杆(33)的下端固连装有球面顶柱(39)，顶在下封闭块(40)上，下封闭块(40)上固连装有封闭触点(41)，封闭触点(41)触在导轨(25)的一侧导向面上；在刀桥(12)的同一端的另一个侧壁上，通过螺钉(44)与刀桥(12)固连装有导向力臂(43)，在导向力臂(43)的下端固连装有导向触点(42)，导向触点(42)触在导轨(25)的另一侧导向面上，使得球面顶柱(39)，封闭触点(41)，导向触点(42)三者在同一轴线上。

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