CN106990497B - 一种大口径光学元件的气囊均布载荷面型调整系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大口径光学元件的气囊均布载荷面型调整系统，该系统包括承载架、气囊模块、压力架、进气阀、排气阀、光学元件和中间架；所述光学元件位于承载架内部，承载架的口部依次安装中间架和压力架，中间架和压力架组合形成密闭的气道，所述气囊模块连接在中间架上并与气道相通，气囊模块与光学元件的表面相接触，气囊模块在光学元件的表面进行均匀布置，气囊模块内的气压通过进气阀和排气阀以及外围的气动辅助系统来实现可连续的调节，每个气囊模块与光学元件接触面积一定的情况下，通过调节气囊模块内部的气压就可以实现气囊模块对光学元件支撑力的连续可控调节。本发明采用简单易行的结构以具有较高柔性的气囊作为光学元件的支撑点，实现对大口径光学元件面型的优化控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种大口径光学元件的气囊均布载荷面型调整系统，属于机械设计及力学分析技术领域。
背景技术
激光技术的飞速发展为我国的航空、航天、船舶、军事、医疗以及国民经济各个领域带来了突飞猛进的进步。作为其核心技术，激光器的制造是牵制这一技术领域发展的关键因素。在激光器制造过程中，光学元件的高精度制造和装配技术是影响其输出光束质量的重要技术，这一点在对于有高功率需求的情况下需采用大口径光学元件的激光系统体现的尤为明显。因为光学元件的口径越大，其通光口径内没有支撑的面积就越大，因而对其进行支撑的力和力矩也就越大，进而由于重力或其它外界装配因素所造成的面型损伤就越大。为了避免常规的光学元件夹持方式对其造成的局部应力集中等现象发生，就需要摒弃传统的机械硬接触式的夹持方式，采用自带柔性承载的设计理念来进行光学元件的均匀夹持方案设计。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种大口径光学元件的气囊均布载荷面型调整系统，系统采用简单易行的结构以具有较高柔性的气囊作为光学元件的支撑点，实现对大口径光学元件面型的优化控制。
一种大口径光学元件的气囊均布载荷面型调整系统，该系统包括承载架、气囊模块、压力架、进气阀、排气阀、光学元件和中间架；所述光学元件位于承载架内部，承载架的口部依次安装中间架和压力架，中间架和压力架组合形成密闭的气道，所述气囊模块连接在中间架上并与气道相通，气囊模块与光学元件的表面相接触，气囊模块在光学元件的表面进行均匀布置，气囊模块内的气压通过进气阀和排气阀以及外围的气动辅助系统来实现可连续的调节，每个气囊模块与光学元件接触面积一定的情况下，通过调节气囊模块内部的气压就可以实现气囊模块对光学元件支撑力的连续可控调节。
进一步地，所述气囊模块与光学元件之间采用卡扣结构来进行接触支撑，充分保障了气囊模块与所支撑的光学元件之间的接触面积恒定，从而把支撑力调节的唯一变量交给了气囊模块内部统一气压的大小。
进一步地，所述承载架为一个内部带凹槽的框体类零件，其凹槽表面呈等腰三角形的位置关系布局了三个精密凸台，其框体表面的四边共均与布局了八个中间架安装孔；所述光学元件为一个平板类零件，其较大的两个平面分别为A面和B面；所述压力架为一个带四处镂空的框体类零件，其框体表面布局了十个压力架连接孔、一个进气阀安装孔以及一个排气阀安装孔；还包括八个中间架安装螺钉、一个内密封胶圈以及一个外密封胶圈；所述内密封胶圈为一个截面为圆形的封闭式胶圈，其整体外形近似为一个U字形；所述外密封胶圈也是一个截面为圆形的封闭式胶圈，其整体外形为一个正方形。
进一步地，所述中间架的表面均匀布置了八个中间架连接台阶孔、在与所述压紧螺钉对应的位置布置了十个压力架安装孔，在于所述气囊模块对应的位置均匀布置了九个气囊模块通气孔，在每个所述气囊模块通气孔的四周均匀布置了四个气囊模块安装孔，在所述中间架的表面有一个与所述内密封胶圈对应的内密封胶圈安装孔，在所述中间架的表面有一个与所述外密封胶圈对应外密封胶圈安装孔，在所述内密封胶圈安装孔和所述外密封胶圈安装孔之间有一个通气道。
进一步地，所述气囊模块包括一个安装扣、一个连接扣，一个弹性薄膜，一个气囊基座一个四个气囊安装螺钉以及一个O形密封圈；所述安装扣为一个圆形薄片带凸台的零件，其凸台有四个切口，从而保证期具有弹性安装的功能；所述连接扣为一个圆环薄片类零件，其中间的孔与所述安装扣的凸台进行弹性连接安装；所述弹性薄膜为一个带柔性的高强度薄膜。所述气囊基座为一个正方形块体类零件，其四个角有气囊模块连接孔，中间有一个大通气孔和一个O形密封圈安装孔。
进一步地，所述光学元件通过其A面与所述承载架上的三个精密凸台进行连接安装；所述中间架采用八个所述中间架安装螺钉通过中间架上的八个中间架连接台阶孔与所述承载架上的八个中间架安装孔进行连接安装；所述内密封胶圈通过所述内密封胶圈安装孔与所述中间架进行连接安装；所述外密封胶圈通过所述外密封胶圈安装孔与所述中间架进行连接安装；所述压力架采用十个所述压紧螺钉通过所述压力架连接孔与所述中间架上的十个压力架安装孔进行连接安装；所述气囊模块通过所述安装扣与所述光学元件接触；所述每一个气囊模块通过所述四个气囊安装螺钉与所述中间架上的四个气囊模块安装孔进行连接安装；所述安装扣通过其自身的凸台与所述连接扣进行弹性安装，并将所述弹性薄膜安装于所述安装扣和连接扣之间；所述弹性薄膜通过所述O形密封圈和所述气囊安装螺钉与所述气囊基座进行压紧安装；所述O形密封圈通过所述气囊基座上的凹槽与所述气囊基座进行连接安装。
有益效果：
1、本发明采用弹性薄膜与可控气压源相结合的方式来对大口径的光学元件进行均匀载荷支撑。所有的气囊模块在光学元件的表面进行均匀布置，并且其气囊模块内部是通过气道连接在一起的，保证了所有气囊模块内部的气压一致，进而保证了所有的气囊模块对所支撑的光学元件的支撑力是一致的。气囊模块内的气压可以通过进气阀和排气阀以及外围的气动辅助系统来实现可连续的调节，这样在每个气囊模块与光学元件接触面积一定的情况下，通过调节气囊模块内部的气压就可以实现气囊模块对光学元件支撑力的连续可控调节。
2、本发明的气囊模块与所支撑的光学元件之间不是通过弹性薄膜直接接触的，因为弹性薄膜和光学元件之间的接触面积是不可控的。所以本发明的气囊模块与所支撑的光学元件之间采用了一个卡扣的结构来进行接触支撑，充分保障了气囊模块与所支撑的光学元件之间的接触面积恒定，从而把支撑力调节的唯一变量交给了气囊模块内部统一气压的大小。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的整体结构爆炸图；
图3为本发明的中间架结构示意图；
图4为本发明的气囊模块结构示意图；
图5为本发明的整体结构侧剖图。
其中，1、承载架，2、气囊模块，3、压紧螺钉，4、压力架，5、进气阀，6、排气阀，7、光学元件，8、中间架，9、中间架安装孔，10、中间架安装螺钉，11、内密封胶圈，12、外密封胶圈，13、压力架连接孔，14、B面，15、精密凸台，16、A面，17、中间架连接台阶孔，18、气囊模块通气孔，19、压力架安装孔，20、气囊模块安装孔，21、内密封胶圈安装孔，22、通气道，23、外密封胶圈安装孔，24、连接扣，25、气囊基座，26、气囊安装螺钉，27、O形密封圈，28、弹性薄膜，29、安装扣，30、进气阀安装孔，31、排气阀安装孔。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1所示，本发明提供了一种大口径光学元件的气囊均布载荷面型调整系统，包括一个承载架1、九个气囊模块2、十个压紧螺钉3、一个压力架4、一个进气阀5、一个排气阀6、一个光学元件7以及一个中间架8。
如附图2所示的整体结构爆炸图，所述承载架1为一个内部带凹槽的框体类零件，其凹槽表面呈等腰三角形的位置关系布局了三个精密凸台15，其框体表面的四边共均与布局了八个中间架安装孔9。所述光学元件7为一个平板类零件，其较大的两个平面分别为A面16和B面14。所述压力架4为一个带四处镂空的框体类零件，其框体表面布局了十个压力架连接孔13、一个进气阀安装孔30以及一个排气阀安装孔31。所述整体结构爆炸图中还包括八个中间架安装螺钉10、一个内密封胶圈11以及一个外密封胶圈12；所述内密封胶圈11为一个截面为圆形的封闭式胶圈，其整体外形近似为一个U字形。所述外密封胶圈12也是一个截面为圆形的封闭式胶圈，其整体外形为一个正方形。
如附图3所示的中间架结构示意图，所述中间架8的表面均匀布置了八个中间架连接台阶孔17、在与所述压紧螺钉3对应的位置布置了十个压力架安装孔19，在于所述气囊模块2对应的位置均匀布置了九个气囊模块通气孔18，在每个所述气囊模块通气孔18的四周均匀布置了四个气囊模块安装孔20，在所述中间架8的表面有一个与所述内密封胶圈11对应的内密封胶圈安装孔21，在所述中间架8的表面有一个与所述外密封胶圈12对应外密封胶圈安装孔23，在所述内密封胶圈安装孔21和所述外密封胶圈安装孔23之间有一个通气道22。
如附图4所示的一个气囊模块结构示意图，所述气囊模块2包括一个安装扣29、一个连接扣24，一个弹性薄膜28，一个气囊基座25一个四个气囊安装螺钉26.以及一个O形密封圈27；所述安装扣29为一个圆形薄片带凸台的零件，其凸台有四个切口，从而保证期具有弹性安装的功能。所述连接扣24为一个圆环薄片类零件，其中间的孔与所述安装扣29的凸台进行弹性连接安装。所述弹性薄膜28为一个带柔性的高强度薄膜。所述气囊基座25为一个正方形块体类零件，其四个角有气囊模块连接孔，中间有一个大通气孔和一个O形密封圈安装孔。
所述光学元件7通过其A面16与所述承载架1上的三个精密凸台15进行连接安装。所述中间架8采用八个所述中间架安装螺钉10通过中间架8上的八个中间架连接台阶孔17与所述承载架1上的八个中间架安装孔9进行连接安装。所述内密封胶圈11通过所述内密封胶圈安装孔21与所述中间架8进行连接安装。所述外密封胶圈12通过所述外密封胶圈安装孔23与所述中间架8进行连接安装。所述压力架4采用十个所述压紧螺钉3通过所述压力架连接孔13与所述中间架8上的十个压力架安装孔19进行连接安装。所述气囊模块2通过所述安装扣29与所述光学元件7进行接触安装，如附图5所示。所述每一个气囊模块2通过所述四个气囊安装螺钉26与所述中间架8上的四个气囊模块安装孔20进行连接安装。所述安装扣29通过其自身的凸台与所述连接扣24进行弹性安装，并将所述弹性薄膜28安装于所述安装扣29和连接扣24之间。所述弹性薄膜28通过所述O形密封圈27和所述气囊安装螺钉26与所述气囊基座25进行压紧安装。所述O形密封圈27通过所述气囊基座25上的凹槽与所述气囊基座25进行连接安装。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种大口径光学元件的气囊均布载荷面型调整系统，其特征在于，该系统包括承载架、气囊模块、压力架、进气阀、排气阀、光学元件和中间架；所述光学元件位于承载架内部，承载架的开口部依次安装中间架和压力架，中间架和压力架组合形成密闭的气道，所述气囊模块连接在中间架上并与气道相通，气囊模块与光学元件的表面相接触，气囊模块在光学元件的表面进行均匀布置，气囊模块内的气压通过进气阀和排气阀以及外围的气动辅助系统来实现可连续的调节，每个气囊模块与光学元件接触面积一定的情况下，通过调节气囊模块内部的气压就可以实现气囊模块对光学元件支撑力的连续可控调节；
所述气囊模块与光学元件之间采用卡扣结构来进行接触支撑，充分保障了气囊模块与所支撑的光学元件之间的接触面积恒定，从而把支撑力调节的唯一变量交给了气囊模块内部统一气压的大小；
所述气囊模块包括一个安装扣、一个连接扣，一个弹性薄膜，一个气囊基座一个四个气囊安装螺钉以及一个O形密封圈；所述安装扣为一个圆形薄片带凸台的零件，其凸台有四个切口，从而保证其具有弹性安装的功能；所述连接扣为一个圆环薄片类零件，其中间的孔与所述安装扣的凸台进行弹性连接安装；所述弹性薄膜为一个带柔性的高强度薄膜。所述气囊基座为一个正方形块体类零件，其四个角有气囊模块连接孔，中间有一个大通气孔和一个O形密封圈安装孔；
所述气囊模块通过所述安装扣与所述光学元件接触；所述每一个气囊模块通过所述四个气囊安装螺钉与所述中间架上的四个气囊模块安装孔进行连接安装；所述安装扣通过其自身的凸台与所述连接扣进行弹性安装，并将所述弹性薄膜安装于所述安装扣和连接扣之间；所述弹性薄膜通过所述O形密封圈和所述气囊安装螺钉与所述气囊基座进行压紧安装；所述O形密封圈通过所述气囊基座上的凹槽与所述气囊基座进行连接安装。
2.如权利要求1所述的大口径光学元件的气囊均布载荷面型调整系统，其特征在于，所述承载架为一个内部带凹槽的框体类零件，其凹槽表面呈等腰三角形的位置关系布局了三个精密凸台，其框体表面的四边共均匀分布了八个中间架安装孔；所述光学元件为一个平板类零件，其较大的两个平面分别为A面和B面；所述压力架为一个带四处镂空的框体类零件，其框体表面布局了十个压力架连接孔、一个进气阀安装孔以及一个排气阀安装孔；还包括八个中间架安装螺钉、一个内密封胶圈以及一个外密封胶圈；所述内密封胶圈为一个截面为圆形的封闭式胶圈，其整体外形近似为一个U字形；所述外密封胶圈也是一个截面为圆形的封闭式胶圈，其整体外形为一个正方形。
3.如权利要求2所述的大口径光学元件的气囊均布载荷面型调整系统，其特征在于，所述中间架的表面均匀布置了八个中间架连接台阶孔、在与所述压紧螺钉对应的位置布置了十个压力架安装孔，在于所述气囊模块对应的位置均匀布置了九个气囊模块通气孔，在每个所述气囊模块通气孔的四周均匀布置了四个气囊模块安装孔，在所述中间架的表面有一个与所述内密封胶圈对应的内密封胶圈安装孔，在所述中间架的表面有一个与所述外密封胶圈对应外密封胶圈安装孔，在所述内密封胶圈安装孔和所述外密封胶圈安装孔之间有一个通气道。
4.如权利要求3所述的大口径光学元件的气囊均布载荷面型调整系统，其特征在于，所述光学元件通过其A面与所述承载架上的三个精密凸台进行连接安装；所述中间架采用八个所述中间架安装螺钉通过中间架上的八个中间架连接台阶孔与所述承载架上的八个中间架安装孔进行连接安装；所述内密封胶圈通过所述内密封胶圈安装孔与所述中间架进行连接安装；所述外密封胶圈通过所述外密封胶圈安装孔与所述中间架进行连接安装；所述压力架采用十个所述压紧螺钉通过所述压力架连接孔与所述中间架上的十个压力架安装孔进行连接安装。
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