CN105371763A - 一种大口径光学元件卧式电磁支撑装置 - Google Patents

Abstract

一种大口径光学元件卧式电磁支撑装置，属于大口径光学元件面形检测技术领域，涉及一种大口径光学元件卧式电磁支撑装置。本发明支撑装置使光学元件沿圆周方向受力均匀，光学元件面型变化小，能够满足各种尺寸光学元件的支撑要求，特别适合大口径光学元件，且安装过程简单，并根据光学元件不同的面型要求，切换接触/非接触两种支撑模式。本发明包括支架底座、支架、若干个电磁支撑机构及若干个连接机构，所述支架固定在支架底座上，电磁支撑机构与支架之间为滑动连接，电磁支撑机构与连接机构之间为磁性连接。

Description

一种大口径光学元件卧式电磁支撑装置

技术领域

本发明属于大口径光学元件面形检测技术领域，涉及一种大口径光学元件卧式电磁支撑装置。

背景技术

光学干涉检测技术是一种以光波干涉原理为基础的计量测试方法，是公认的检测光学元件、光学系统最有效、最准确的手段之一。干涉仪是采用干涉检测技术的典型仪器，其具有非接触检测的特点，可以快速、高精度地获取被测光学元件信息，并具有比其它类型的检测仪器更高的灵敏度与更好的易用性，目前干涉仪的发展体现出更高的空间分辨率、更宽的波段和动态高速测量等特点。

利用干涉仪检测光学元件时，有时会遇到光学元件的直径大于干涉仪最大检测口径的情况，如大口径准直物镜、大口径透射平晶、大口径反射平晶等，以及不特定外形的大口径被测光学元件。遇到这种情况，一般会采用拼接检测的手段，这时就需要适合大口径光学元件的支撑设备，目前现有的适合大口径光学元件的支撑设备，如V型支撑、多点支撑、吊带支撑等，支撑力主要分布在镜片的下半部分，使镜片受力不均，镜面变形较大，不是理想的支撑方式，且安装前需要针对镜面受力及变形状况，对镜面反复进行光学加工，才能达到使用要求，安装过程繁琐。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种大口径光学元件卧式电磁支撑装置，该支撑装置使光学元件沿圆周方向受力均匀，光学元件面型变化小，能够满足各种尺寸光学元件的支撑要求，特别适合大口径光学元件，且安装过程简单，并根据光学元件不同的面型要求，切换接触/非接触两种支撑模式。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种大口径光学元件卧式电磁支撑装置，包括支架底座、支架、若干个电磁支撑机构及若干个连接机构，所述支架固定在支架底座上，电磁支撑机构与支架之间为滑动连接，电磁支撑机构与连接机构之间为磁性连接。

所述的支架底座的上部为半环型，并设置有半环型槽，所述支架为环形，支架的下半部通过嵌入半环型槽内、固定在支架底座上。

在所述的支架的内壁上设有环形槽，在环形槽的两侧壁上设置有若干个滑槽；所述的电磁支撑机构由滑动底座、球面轴承、压力传感器、电磁体外套、电磁线圈组、电磁芯、支撑体、若干个顶丝及若干个螺栓组成，在电磁体外套的顶面上设置有凹槽，电磁芯固定在凹槽内中心区域，电磁线圈组套在电磁芯上，支撑体的底部设置在凹槽内、位于电磁芯和电磁线圈组的上方，支撑体采用永磁体或导磁体，支撑体的底部的外壁与电磁体外套的凹槽内壁之间采用间隙配合，在支撑体的顶面上设置有弧型槽，在支撑体的侧壁上设置有楔形环槽，若干个顶丝设置在电磁体外套的侧壁上，顶丝与楔形环槽相对应；滑动底座设置在电磁体外套的下方，球面轴承的外圈固定在滑动底座上；压力传感器设置在电磁体外套与滑动底座之间，压力传感器的上端通过连接杆与电磁体外套固连，压力传感器的下端通过连接件与球面轴承的内圈固连；若干个螺栓固定在滑动底座的两侧壁上，滑动底座设置在支架的环形槽内，螺栓穿过支架的滑槽。

在所述支架的环形槽的每侧侧壁上沿圆周均匀分布若干个滑槽，且两侧侧壁上的滑槽对称设置。

所述的连接机构由若干个弧面体和若干个弧面体座组成，弧面体采用永磁体，弧面体固定在弧面体座上，弧面体的型面与电磁支撑机构的支撑体的弧型槽相对应，使用时，弧面体与支撑体的弧型槽一一对应、配合，弧面体座固定在待检测镜片沿周向的侧壁上。

所述电磁支撑机构的滑动底座上的螺栓采用精密螺栓。

所述的连接杆采用双头螺柱，双头螺柱与电磁体外套之间、双头螺柱与压力传感器之间均为螺纹连接。

所述连接件采用连接螺栓和锁紧螺母，连接螺栓的螺杆穿过球面轴承的内圈、锁紧螺母与压力传感器的下端通过螺纹连接。

所述电磁支撑机构的球面轴承、压力传感器、电磁芯、支撑体的弧型槽及连接机构的弧面体的中心均设置在同一中心线上。

本发明的有益效果：

本发明的大口径光学元件卧式电磁支撑装置，其中连接机构沿镜片圆周方向均匀分布，在镜片下半部分提供径向推力，在镜片上半部分提供径向拉力，通过调节电磁力的大小使镜片沿圆周方向受力均匀，达到理想的受力状况，镜片面型变化小，能够满足各种尺寸镜片的支撑要求，特别适合大口径镜片，且安装过程简单，并根据光学元件不同的面型要求，切换接触/非接触两种支撑模式。

附图说明

图1为本发明的大口径光学元件卧式电磁支撑装置的结构示意图；

图2为本发明的电磁支撑机构的结构示意图；

图3为本发明的连接机构的结构示意图；

图中，1—支架底座，2—支架，21—环形槽，22—滑槽，3—电磁支撑机构，301—滑动底座，302—螺栓，303—连接螺栓，304—球面轴承，305—锁紧螺母，306—压力传感器，307—双头螺柱，308—电磁体外套，309—电磁线圈组，310—电磁芯，311—支撑体，312—顶丝，313—凹槽，314—弧型槽，315—楔形环槽，4—连接机构，41—弧面体，42—弧面体座,5—镜片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1~图3所示，一种大口径光学元件卧式电磁支撑装置，包括支架底座1、支架2、八个电磁支撑机构3及八个连接机构4，所述支架2通过嵌入方式固定在支架底座1上，支架底座1底部可连接其它移动装置，在支架2的内壁上设有环形槽21，在环形槽21的每侧侧壁上沿圆周均匀分布十二个滑槽22，且两侧侧壁上的滑槽22对称设置；电磁支撑机构3能够沿着滑槽22在环形槽21内滑动，并能够在周向及轴向进行角度的调整；

所述的电磁支撑机构3由滑动底座301、球面轴承304、压力传感器306、电磁体外套308、电磁线圈组309、电磁芯310、支撑体311、两个顶丝312及四个螺栓302组成，在电磁体外套308的顶面上设置有凹槽313，电磁芯310固定在凹槽313内中心区域，电磁线圈组309套在电磁芯310上，电磁线圈组309通电后，可使支撑体311在电磁体外套308内上下滑动，支撑体311的底部设置在凹槽313内、位于电磁芯310和电磁线圈组309的上方，支撑体311采用永磁体或导磁体，支撑体311的底部的外壁与电磁体外套308的凹槽内壁之间采用间隙配合，电磁线圈组309通过励磁电流后，在电磁力的作用下，支撑体311能够在电磁体外套308的凹槽313内上下移动，从而产生推/拉力；在支撑体311的顶面中心设置有弧型槽314，用于与连接机构4的弧面体41相配合；在支撑体311的侧壁上设置有楔形环槽315，在电磁体外套308的侧壁上设置有顶丝312，顶丝312与楔形环槽315相对应；当顶丝312完全旋入后，支撑体311被锁死、不能任意滑动，以免给镜片5安装过程带来不便，当顶丝312慢慢旋出后，通过与楔形环槽315配合，使支撑体311慢慢从电磁体外套308内滑出，避免产生冲击力；

滑动底座301设置在电磁体外套308的下方，球面轴承304的外圈通过胶粘固定在滑动底座301的上部；球面轴承304保证支撑体311与电磁体外套308只承受轴向力，不会因为承受切向力导致变形损坏，四个螺栓302对称固定在滑动底座301的两侧壁上，电磁支撑机构3的上部设置在支架2的环形槽21内，滑动底座301两侧的螺栓302穿过支架2的环形槽21两侧的滑槽22；使用时，所述滑动底座301沿支架2轴向的长度小于支架2的环形槽21在同一方向上的长度，电磁支撑机构3的滑动底座301设置在支架2的环形槽21内，螺栓302穿过支架2的滑槽22，带动电磁支撑机构3沿着滑槽22滑动；

压力传感器306设置在电磁体外套308与滑动底座301之间，压力传感器306的上端通过连接杆与电磁体外套308固连，压力传感器306的下端通过连接件与球面轴承304的内圈固连，球面轴承304使压力传感器306的受力方向始终沿轴向方向，监测数值更准确；压力传感器306能够及时反馈支撑体311所受电磁力的大小；

所述的连接杆采用双头螺柱307，双头螺柱307与电磁体外套308之间、双头螺柱307与压力传感器306之间均为螺纹连接。

所述的连接件采用连接螺栓303和锁紧螺母305，连接螺栓303的螺杆穿过球面轴承304的内圈、锁紧螺母305与压力传感器306的下端通过螺纹连接，锁紧螺母305使连接螺栓303与球面轴承304固连。

所述的连接机构4由八个弧面体41和八个弧面体座42组成，弧面体41采用永磁体，弧面体41通过胶粘固定在弧面体座42上，弧面体41的型面与电磁支撑机构3的支撑体311的弧型槽314相对应，使用时，弧面体41与支撑体311的弧型槽314一一对应、配合，弧面体座42通过胶粘均匀固定在待检测镜片5沿周向的侧壁上。

所述的电磁支撑机构3与连接机构4的数目相同，并根据镜片5大小与厚度来调整电磁支撑机构3或连接机构4的数目；电磁支撑机构3可沿镜片5圆周和轴向方向移动，以调整镜片5的受力位置及倾斜角度。

在所述的支架底座1的上部为半环型，并设置有半环型槽，所述支架2为环形，所述支架2的下半部通过嵌入半环型槽内、固定在支架底座1上。

所述电磁支撑机构3的滑动底座301上的螺栓302采用精密螺栓。

当所述的电磁支撑机构3的支撑体311采用永磁体时，通过顶丝312固定支撑体311，同时使连接机构4的弧面体41与支撑体311之间紧密接触，此支撑装置为接触支撑方式，即靠电磁支撑机构3产生的电磁力支撑镜片5。

当所述的电磁支撑机构3的支撑体311采用导磁体时，通过顶丝312固定支撑体311，同时使连接机构4的弧面体41与支撑体311之间留有间隙，此支撑装置为非接触支撑方式，即靠电磁支撑机构3产生的电磁力将镜片5悬空支撑。

所述电磁支撑机构3的球面轴承304、压力传感器306、电磁芯310、支撑体311的弧型槽314及连接机构4的弧面体41的中心均设置在同一中心线上。

下面结合附图说明本实施例的具体使用过程。

如图1~图3所示，本实施例是以支撑待检测的镜片为例。

首先根据镜片5的尺寸确定本发明的连接机构4的个数，然后将连接机构4通过专用胶水沿圆周均匀粘结在镜片5上，将与连接机构4相同个数的电磁支撑机构3通过精密螺栓均布在支架2上，按照镜片5面形的要求选择接触支撑方式或者非接触支撑方式。

接触支撑方式：先将顶丝312旋入到支撑体311上的楔形环槽315内，此时支撑体311采用的是永磁体，使支撑体311锁紧在电磁体外套308内；将固定在镜片5上的弧面体41与支撑体311上的弧型槽314相配合，向电磁线圈组309通入电流（电流的大小由镜片5的重量决定），然后慢慢旋出顶丝312，支撑体311在（电磁线圈组309与电磁芯310产生的）电磁力的作用下慢慢从电磁体外套308内伸出，同时使连接机构4的弧面体41与支撑体311之间紧密接触，各组电磁支撑机构3通过连接机构4支撑并固定镜片5，镜片5的倾斜角度可通过改变电磁支撑机构3两侧的精密螺栓的旋入深度进行调节。

非接触支撑方式：先将顶丝312旋入到支撑体311上的楔形环槽315内，此时支撑体311采用的是导磁体，使支撑体311锁紧在电磁体外套308内；将固定在镜片5上的弧面体41与支撑体311上的弧型槽314相配合，向电磁线圈组309通入电流（电流的大小由镜片5的重量决定），（电磁线圈组309与电磁芯310产生的）电磁力通过支撑体311传导到连接机构4的弧面体41，使支撑体311与连接机构4的弧面体41之间产生间隙，镜片5在电磁力的作用下慢慢悬空，镜片5的倾斜角度可通过改变电磁支撑机构3两侧的精密螺栓的旋入深度进行调节。

Claims (9)

1.一种大口径光学元件卧式电磁支撑装置，其特征在于，包括支架底座、支架、若干个电磁支撑机构及若干个连接机构，所述支架固定在支架底座上，电磁支撑机构与支架之间为滑动连接，电磁支撑机构与连接机构之间为磁性连接。

2.根据权利要求1所述的大口径光学元件卧式电磁支撑装置，其特征在于所述的支架底座的上部为半环型，并设置有半环型槽，所述支架为环形，支架的下半部通过嵌入半环型槽内、固定在支架底座上。

3.根据权利要求1所述的大口径光学元件卧式电磁支撑装置，其特征在于在所述的支架的内壁上设有环形槽，在环形槽的两侧壁上设置有若干个滑槽；所述的电磁支撑机构由滑动底座、球面轴承、压力传感器、电磁体外套、电磁线圈组、电磁芯、支撑体、若干个顶丝及若干个螺栓组成，在电磁体外套的顶面上设置有凹槽，电磁芯固定在凹槽内中心区域，电磁线圈组套在电磁芯上，支撑体的底部设置在凹槽内、位于电磁芯和电磁线圈组的上方，支撑体采用永磁体或导磁体，支撑体的底部的外壁与电磁体外套的凹槽内壁之间采用间隙配合，在支撑体的顶面上设置有弧型槽，在支撑体的侧壁上设置有楔形环槽，若干个顶丝设置在电磁体外套的侧壁上，顶丝与楔形环槽相对应；滑动底座设置在电磁体外套的下方，球面轴承的外圈固定在滑动底座上；压力传感器设置在电磁体外套与滑动底座之间，压力传感器的上端通过连接杆与电磁体外套固连，压力传感器的下端通过连接件与球面轴承的内圈固连；若干个螺栓固定在滑动底座的两侧壁上，滑动底座设置在支架的环形槽内，螺栓穿过支架的滑槽。

4.根据权利要求3所述的大口径光学元件卧式电磁支撑装置，其特征在于在所述支架的环形槽的每侧侧壁上沿圆周均匀分布若干个滑槽，且两侧侧壁上的滑槽对称设置。

5.根据权利要求3所述的大口径光学元件卧式电磁支撑装置，其特征在于所述的连接机构由若干个弧面体和若干个弧面体座组成，弧面体采用永磁体，弧面体固定在弧面体座上，弧面体的型面与电磁支撑机构的支撑体的弧型槽相对应，弧面体与支撑体的弧型槽一一对应、配合。

6.根据权利要求3所述的大口径光学元件卧式电磁支撑装置，其特征在于所述电磁支撑机构的滑动底座上的螺栓采用精密螺栓。

7.根据权利要求3所述的大口径光学元件卧式电磁支撑装置，其特征在于所述的连接杆采用双头螺柱，双头螺柱与电磁体外套之间、双头螺柱与压力传感器之间均为螺纹连接。

8.根据权利要求3所述的大口径光学元件卧式电磁支撑装置，其特征在于所述的连接件采用连接螺栓和锁紧螺母，连接螺栓的螺杆穿过球面轴承的内圈、锁紧螺母与压力传感器的下端通过螺纹连接。

9.根据权利要求3所述的大口径光学元件卧式电磁支撑装置，其特征在于所述电磁支撑机构的球面轴承、压力传感器、电磁芯、支撑体的弧型槽及连接机构的弧面体的中心均设置在同一中心线上。