CN103901571A - 大型透反式镜片非垂直放置的挠性支撑装置和支撑方法 - Google Patents

Abstract

一种大型透反式镜片非垂直放置的挠性支撑装置和支撑方法，该装置包括两个预紧机构、两块压板、两个固定框、两块支撑板、底部固定螺钉和侧面螺柱，本发明利用通光区域以外的挠性支撑单元，实现边缘的挠性弯矩抵消大型镜片重力或加工引起的镜片面型变形。本发明的结构特点是压板与支撑板的相对位置有一段距离，通过对压板施加一定大小作用力，压板与支撑板在被支撑镜片边缘形成抵抗重力或加工变形的边缘力矩。镜片的支撑结构由固定框，预紧机构，压板，支撑板、固定螺钉及侧面螺柱组成。利用本发明可以保证大型透反式镜片在非水平光轴工作状态下，大型镜片的重力或加工变形由于边缘挠性支撑的作用而大大降低。

Description

大型透反式镜片非垂直放置的挠性支撑装置和支撑方法

技术领域

本发明涉及大型透反式镜片，特别是一种大型透反式镜片非垂直放置的挠性支撑装置和支撑方法，在不影响通光区域的条件下，通过边缘施加的预紧力形成的边缘弯矩，能明显改善透反式光学元件在非垂直放置状态下由于重力或加工的影响产生的变形。 

背景技术

对于大型透反式镜片来说，由于镜片本身重力或加工的影响，镜片在工作状态下受到重力影响而引起较大的变形，这种变形会影响到光束质量，引起光束的波前畸变。为了消除加工面型变形或者重力环境下的大型镜片的变形，需要对大型透反式镜片的安装方式进行合理设计，以消除这种影响。对于大型镜片来说，长宽方向上的尺寸远大于厚度尺寸，在重力环境下工作，大型镜片的重力或加工变形很大。对于非垂直放置的大型反射式镜片，可以在镜片反射面的背面采用多点浮动支撑方式来减轻由于重力或加工过程中引起的变形。但是对于透射式大型镜片，出于保证中心通光区域的要求，所有的支撑优化都必须在透射式镜片的边缘进行。目前对于非垂直放置的大型透射式镜片的安装，主要是保证大型镜片的安装精度的前提下，尽量减少边缘部位支撑所产生的应力影响。但是未能有有效的支撑方式，一方面保证满足具有一定长宽比的透射式镜片的通光区域要求，另一方面尽量减小重力或加工作用引起的非垂直放置镜片的变形。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型透反式镜片非垂直放置的挠性支撑装置和支撑方法，以减小大型镜片在通光区域由于重力作用或加工过程引入的变形，提高镜片的面形质量，改善通过镜片的光束质量。 

本发明的技术解决方案如下： 

一种大型透反式镜片非垂直放置的挠性支撑装置，其特点在于该装置包括两个预紧机构、两块压板、两个固定框、两块支撑板、底部固定螺钉和侧面螺柱，所述的预紧机构由螺套、弹簧和压紧柱构成，所述的压紧柱有供弹簧设置的内孔，所述的螺套由具有外螺纹的圆筒和 顶板一体构成，所述的圆筒供所述的压紧柱设置，所述的固定框由一体的上板、侧板和底板构成，在所述的上板有三个上螺孔，侧板具有三个侧面螺孔，底板上具有三对底部螺孔，所述的三个上螺孔供所述的螺套旋入，所述的支撑板由平面基板、三块半圆柱状支撑体构成，所述的平面基板上有三对固定圆孔与所述的底板上的三对底螺孔相对应，所述的压板、固定框和支撑板的长度与待固定的大型透反式镜片的短边相当。 

利用上述挠性支撑装置进行大型透反式镜片非垂直放置的挠性支撑方法，包括如下步骤： 

①将固定螺钉穿过支撑板的固定圆孔旋入所述的固定框的底部螺孔将所述的支撑板固定在所述的固定框的底板上，将所述的三块半圆柱状支撑体分别放在所述的支撑板的三对固定圆孔之间； 

②将待固定的透反式镜片的两端分别放置在两个固定框的支撑板的半圆柱状支撑体上； 

③将所述的压板放置在待固定的透反式镜片的上表面靠端面的边缘位置，压板的下表面与所述的待固定的透反式镜片的上表面接触； 

④将所述的弹簧置于压紧柱内孔中，将压紧柱放置在所述的螺套的圆筒中形成预紧机构，将预紧机构的螺套的圆筒的外螺纹旋入固定框中的上部螺孔中，所述的压紧柱的下端面与压板的上表面接触； 

⑤将侧面螺柱通过固定框的侧面螺孔，顶住所述的待固定的透反式镜片两端的侧面。 

所述的压板距离透反式镜片边缘比支撑板距离透反式镜片边缘小于一定长度。 

通过有限元方法计算得到的预紧力大小，通过旋转预紧机构中的螺套产生预紧力，预紧力通过压紧柱传递给压板，压板与支撑板对透反式镜片边缘形成一定边缘力矩，以抵消透反式镜片重力或加工或加工变形。 

所述的侧面螺柱在固定框中的侧面螺孔中的进退，实现固定框的左右移动和待固定的透反式镜片的侧面定位。 

本发明的优点在于： 

(1)在不影响透反式镜片通光口径的前提下，通过压板与支撑板之间在透反式镜片形成的边缘力矩，可以减小非垂直放置透反式镜片通光区域内的重力或加工变形； 

(2)预紧机构中螺套与压紧柱之间的弹簧，可以保证预紧机构预紧力施加过程的平稳性以及预紧机构长期工作的稳定性； 

(3)支撑板上非连续的圆柱状支撑体，可以防止预紧力施加过程中对透反式镜片产生过约束而引起局部应力过大区域的产生； 

(4)固定框侧面螺柱的进退，不但对透反式镜片侧面进行定位，同时可以实现整体框 架的左右移动，满足不同通光区域的要求。 

附图说明

图1为本发明非垂直放置的大型透反式镜片挠性支撑装置的装配图 

图中，1为预紧机构、2为压板、3为固定框、4为透反式镜片、5为支撑板、6为底部固定螺钉，7为侧面螺柱 

图2为本发明的预紧机构的剖视图 

图中，101为螺套、102为弹簧、103为压紧柱 

图3为本发明的固定框的轴侧图 

图中，301为上部螺孔、302为底部螺孔，303为侧面螺孔 

图4为本发明的压板的等轴侧图 

图5为本发明的支撑板的轴侧图 

图中，501为平面基板，502为圆柱状支撑体，503为固定圆孔 

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明做详细说明。 

先请参阅图1，由图可见，本发明大型透反式镜片非垂直放置的挠性支撑装置，包括两个预紧机构1、两块压板2、两个固定框3、两块支撑板5、底部固定螺钉6和侧面螺柱7，所述的预紧机构1由螺套101、弹簧102和压紧柱103构成，参见图2，所述的压紧柱103有供弹簧102设置的内孔，所述的螺套101由具有外螺纹的圆筒和顶板一体构成，所述的圆筒供所述的压紧柱103设置， 

所述的固定框3参见图3，由一体的上板、侧板和底板构成，在所述的上板有三个上螺孔301，侧板具有三个侧面螺孔303，底板上具有三对底部螺孔302，所述的三个上螺孔301供所述的螺套101旋入，所述的支撑板5由平面基板501、三块半圆柱状支撑体502构成， 

所述的平面基板501(参见图5)上有三对固定圆孔503与所述的底板上的三对底螺孔302相对应，所述的压板2、固定框3和支撑板5的长度与待固定的大型透反式镜片的短边相当。 

利用上述的挠性支撑装置进行大型透反式镜片非垂直放置的挠性支撑方法，包括如下步骤： 

①将固定螺钉6穿过支撑板5的固定圆孔503旋入所述的固定框3的底部螺孔302将所述的支撑板5固定在所述的固定框3的底板上，将所述的三块半圆柱状支撑体502分别放在所述的支撑板5的三对固定圆孔503之间； 

②将待固定的透反式镜片4的两端分别放置在两个固定框3的支撑板5上的半圆柱状支撑体502上； 

③将所述的压板2放置在待固定的透反式镜片4的上表面靠端面的边缘位置，压板2的下表面与所述的待固定的透反式镜片4的上表面接触； 

④将所述的弹簧102置于压紧柱103内孔中，将压紧柱103放置在所述的螺套101的圆筒中形成预紧机构1，将预紧机构1的螺套101的圆筒的外螺纹旋入固定框3中的上部螺孔301中，所述的压紧柱103的下端面与压板2的上表面接触； 

⑤将侧面螺柱7通过固定框3的侧面螺孔303，顶住所述的待固定的透反式镜片4两端的侧面。 

所述的压板2比支撑板5距离透反式镜片4边缘小于一定长度。 

通过有限元方法计算得到的预紧力大小，通过旋转预紧机构1中的螺套101产生预紧力，预紧力通过压紧柱103传递给压板2，压板2与支撑板5对透反式镜片4边缘形成一定边缘力矩，以抵消透反式镜片4重力或加工或加工变形。 

通过侧面螺柱7在固定框3中的侧面螺孔303中的进退，实现固定框3的左右移动和待固定的透反式镜片4的侧面定位。 

下面一组实施例的参数： 

(1)如图3和图5所示，将六个固定螺钉6穿过支撑板5的六个固定圆孔503与固定框3的六个底部螺孔302螺纹配合，支撑板5下部为平面基板501，上部为半圆柱状支撑体502； 

(2)将透反式镜片4的短边侧对称地放置于两个支撑板5上，且支撑板5上部与透反式镜片3接触，支撑板5中心线分别距离透反式镜片3的边缘50mm； 

(3)如图4所示，将两个压板2对称地放置于透反式镜片4的上表面的边缘位置，两个压板2的下表面分别与透反式镜片4的上表面接触，压板2的一侧分别与透反式镜片4短边的一侧重合； 

(4)如图1和图2所示，将六个弹簧102分别置于六个压紧柱103的内孔中，然后将六个压紧柱103的外表面分别与螺套101内表面配合，形成预紧机构1，将预紧机构1中的六个螺套101分别与固定框3中的六个上部螺孔301螺纹配合，预紧机构1中的六个压紧柱103的下端面分别与两块压板2的上表面接触； 

(5)如图1和图3所示，将六个侧面螺柱7分别与固定框3中的侧面螺孔螺纹配合，且六个侧面螺柱7顶部与透反式镜片3两个侧面分别接触； 

(6)通过有限元方法计算得到的预紧力大小，通过旋转预紧机构1中的螺套101产生预 紧力，预紧力通过压紧柱103传递给压板2，压板2与支撑板5对透反式镜片4边缘形成一定边缘力矩，以抵消透反式镜片4重力或加工变形。 

以上所述的具体描述，是对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不等同于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之外，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种大型透反式镜片非垂直放置的挠性支撑装置，其特征在于该装置包括两个预紧机构（1）、两块压板（2）、两个固定框（3）、两块支撑板（5）、底部固定螺钉（6）和侧面螺柱（7），所述的预紧机构（1）由螺套（101）、弹簧（102）和压紧柱（103）构成，所述的压紧柱（103）有供弹簧（102）设置的内孔，所述的螺套（101）由具有外螺纹的圆筒和顶板一体构成，所述的圆筒供所述的压紧柱（103）设置，所述的固定框（3）由一体的上板、侧板和底板构成，在所述的上板有三个上螺孔（301），侧板具有三个侧面螺孔（303），底板上具有三对底部螺孔（302），所述的三个上螺孔（301）供所述的螺套（101）旋入，所述的支撑板（5）由平面基板（501）、三块半圆柱状支撑体（502）构成，所述的平面基板（501）上有三对固定圆孔（503）与所述的底板上的三对底螺孔（302）相对应，所述的压板（2）、固定框（3）和支撑板（5）的长度与待固定的大型透反式镜片的短边相当。

2.利用权利要求1所述的挠性支撑装置进行大型透反式镜片非垂直放置的挠性支撑方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

①将固定螺钉（6）穿过支撑板（5）的固定圆孔（503）旋入所述的固定框（3）的底部螺孔（302）将所述的支撑板（5）固定在所述的固定框（3）的底板上，将所述的三块半圆柱状支撑体（502）分别放在所述的支撑板（5）的三对固定圆孔（503）之间；

②将待固定的透反式镜片（4）的两端分别放置在两个固定框（3）的支撑板（5）上的半圆柱状支撑体（502）上；

③将所述的压板（2）放置在待固定的透反式镜片（4）的上表面靠端面的边缘位置，压板（2）的下表面与所述的待固定的透反式镜片（4）的上表面接触；

④将所述的弹簧（102）置于压紧柱（103）内孔中，将压紧柱（103）放置在所述的螺套（101）的圆筒中形成预紧机构（1），将预紧机构（1）的螺套（101）的圆筒的外螺纹旋入固定框（3）中的上部螺孔（301）中，所述的压紧柱（103）的下端面与压板（2）的上表面接触；

⑤将侧面螺柱（7）通过固定框（3）的侧面螺孔（303），顶住所述的待固定的透反式镜片（4）两端的侧面。

3.根据权利2要求所述的大型透反式镜片非垂直放置的挠性支撑方法，其特征在于所述的压板（2）距离透反式镜片（4）边缘比支撑板（5）距离透反式镜片（4）边缘小于一定长度。

4.根据权利要求2所述的大型透反式镜片非垂直放置的挠性支撑方法，其特征在于通过有限元方法计算得到的预紧力大小，通过旋转预紧机构（1）中的螺套（101）产生预紧力，预紧力通过压紧柱（103）传递给压板（2），压板（2）与支撑板（5）对透反式镜片（4）边缘形成一定边缘力矩，以抵消透反式镜片（4）重力或加工或加工变形。

5.根据权利要求2所述的大型透反式镜片非垂直放置的挠性支撑方法，其特征在于通过侧面螺柱（7）在固定框（3）中的侧面螺孔（303）中的进退，实现固定框（3）的左右移动和待固定的透反式镜片（4）的侧面定位。

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