CN108002692B - 一种基于双臂结构的压弯装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双臂结构的压弯装置，包括基座主体，基座主体由光滑导轨、滑块、微调结构、支座以及直线步进电机组成，其中光滑导轨为部分有导轨，光滑导轨无导轨一侧固定安装微调结构，光滑导轨有导轨一侧放置滑块，滑块可在光滑导轨上滑动，两个支座分别安装在微调结构和滑块上，安装在滑块上的支座可以随滑块一起在光滑导轨上做直线运动，安装在微调结构上的支座可以通过微调结构改变姿态，两直线步进电机分别安装在两支座上；变形主体，变形主体由镜子、夹具、弹簧片以及侧臂组成，其中镜子由两夹具夹持固定，镜面平行于光滑导轨平面，两弹簧片两端分别联接两侧的支座和夹具，两侧臂位于整个装置的两侧。本发明结构紧凑、加工成本低、无机械摩擦。

Description

一种基于双臂结构的压弯装置

技术领域

本发明涉及一种基于双臂结构的压弯装置，特别是同步辐射领域中使用的一种基于双臂结构的准直聚焦镜精密压弯装置。

背景技术

同步辐射产生的光束是一种复色光，不能被直接使用，在传输到实验站之前需要进行准直、聚焦等操作。同步辐射中主要使用准直聚焦镜采用掠入射的方式进行光束线的准直聚焦。准直聚焦镜一般分为研磨成形的磨制镜和压弯成形的压弯镜，磨制镜根据需要的面型采用研磨的方式加工成型，加工难度大，一旦加工成型面型不能改变；压弯镜则采用压弯的方式将镜子压弯变形成需要的面型，具有曲率半径可调、面型精度高、加工难度低等特点。因此，目前同步辐射中多采用压弯成型的压弯镜进行光束线的准直聚焦。

压弯装置是压弯镜的成形装置，压弯装置通过在镜子两端施加力矩，使镜子发生弯曲变形。通过调节镜子两端施加的力矩可以使镜子得到不同的面型，以适应不同的使用环境。目前，压弯装置主要采用三点压弯结构、四点压弯结构、柔性铰链结构和摇臂式结构。三点压弯结构采用两点支撑一点施力，只能压制圆柱面等简单面型，不适合复杂面型的压弯调节。四点压弯结构采用点线接触方式，点线接触方式受力集中，容易发生磨损。柔性铰链结构采用整块材料加工成形，加工难度大，成本高，不适合大面型准直聚焦镜的压弯调节。摇臂式结构采用杠杆反撬原理，其机械结构复杂，压弯过程存在机械摩擦，受力复杂，不利于分析。

当前，大多数压弯装置能够完成不同宽度准直聚焦镜的压弯成形，以适应不同的镜子宽度，但镜子的长度必须是固定的，无法适应不同的镜子长度。

发明内容

为了解决同步辐射中准直聚焦镜的压弯成形问题，本发明提供了一种新的基于双臂结构的压弯装置，以解决当前压弯装置机械结构复杂、加工难度大、存在机械摩擦、压弯长度不可调等问题。

本发明采用的技术方案为：一种基于双臂结构的压弯装置，包括基座主体，基座主体由光滑导轨、滑块、微调结构、支座以及直线步进电机组成，其中光滑导轨为部分有导轨，光滑导轨无导轨一侧固定安装微调结构，光滑导轨有导轨一侧放置滑块，滑块可在光滑导轨上滑动，两个支座分别安装在微调结构和滑块上，安装在滑块上的支座可以随滑块一起在光滑导轨上做直线运动，安装在微调结构上的支座可以通过微调结构改变姿态，两直线步进电机分别安装在两支座上；变形主体，变形主体由镜子、夹具、弹簧片以及侧臂组成，其中镜子由两夹具夹持固定，镜面平行于光滑导轨平面，两弹簧片两端分别联接两侧的支座和夹具，两侧臂位于整个装置的两侧，两侧臂一端分别固定在两夹具上，另一端为自由端。

压弯装置通过直线步进电机向两侧臂的自由端施力，导致两夹具的姿态发生变化，使镜子的两端产生弯矩。通过调整直线步进电机的位移可以使镜子两端产生不同的弯矩，从而达到调整镜子面型的目的。

光滑导轨为部分导轨，部分导轨保证了压弯长度可调，当镜子长度发生变化时可以通过滑块调整两夹具之间的距离。同时，部分导轨又限制了滑块的移动，保证了安装在滑块与微调机构上的构件不会产生干涉，提供了一种保护机制。

微调结构采用U型结构，微调结构上开有两个螺纹孔，通过调节安装在微调结构上的螺钉可以改变微调结构上下臂之间的距离，因此可通过微调结构调整镜子的安装姿态，使镜子的镜面与光滑导轨平面平行。

夹具和支座之间的联接采用弹簧片，当直线步进电机向侧臂施力时，夹具姿态发生改变，弹簧片发生弯曲；当直线步进电机不向侧臂施力时，夹具恢复初始姿态，弹簧片也恢复初始状态。弹簧片起到联接支撑夹具和支座的作用，同时弹簧片的变形和恢复能力提高了装置的可重复性。

侧臂上开有锥形孔，锥形孔的中心与直线步进电机的轴心重合。当直线步进电机向侧臂自由端接触施力时，可通过侧臂上的锥形孔定位，锥形孔增大了直线步进电机和侧臂的接触面积。

侧臂安装好后，侧臂的顶端不高于夹具的顶端；镜子安装好后，镜子的反射面的高度不低于夹具的顶端。镜子两端构件的高度都不高于镜子反射面的高度，防止了构件遮挡光路，保证了光束线的有效传播。

直线步进电机安装在压弯装置的内侧，侧臂安装在压弯装置的两侧，提高了装置的空间利用率，使压弯装置更紧凑。

本发明的优点和积极效果为：

(1)本发明采用一种基于双臂结构的压弯装置进行准直聚焦镜的压弯具有面型精度高、可重复性强、压弯长度可调、镜子的夹持姿态可调等特点，同时压弯装置结构紧凑、加工成本低、无机械摩擦。

(2)本发明采用带编码器的直线步进电机驱动侧臂，侧臂的变形与直线步进电机的驱动力正相关，通过直线步进电机的精确控制可以实现压弯镜面型的精密调节。

附图说明

图1为一种基于双臂结构的压弯装置的结构示意图；

图2为一种基于双臂结构的压弯装置的结构剖视图；

图3为一种基于双臂结构的压弯装置的结构左视图；

图4为准直聚焦镜变形前后的示意图；

图中标号：1-光滑导轨、2-滑块、3-第一支座、4-第一直线步进电机、5-第一侧臂、6-第一弹簧片、7-第一夹具、8-镜子、9-第二夹具、10-第二弹簧片、11-第二侧臂、12-第二直线步进电机、13-第二支座、14-第一调节螺钉、15-第二调节螺钉、16-微调结构。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

如图1、图2和图3所示，本发明一种基于双臂结构的压弯装置。压弯装置主要包括基座主体和变形主体。基座主体由光滑导轨1、滑块2、微调结构16、第一支座3、第二支座13、第一直线步进电机4、第二直线步进电机12组成，其中光滑导轨1为部分有导轨，光滑导轨1无导轨一侧固定安装微调机构16，光滑导轨有导轨一侧放置滑块2，滑块2可在光滑导轨1上滑动；第二支座13安装在微调结构16上，第一支座3安装在滑块2上，安装在滑块2上的第一支座3可以随滑块2一起在光滑导轨1上做直线运动，安装在微调结构16上的第二支座13可以通过微调结构16改变姿态；第一直线步进电机4安装在第一支座3上，第二直线步进电机12安装在第二支座13上。变形主体，变形主体包括镜子8、第一夹具7、第二夹具9、第一弹簧片6、第二弹簧片10、第一侧臂5、第二侧臂11，镜子8由第一夹具7和第二夹具9夹持固定，镜子8镜面平行于光滑导轨1平面；第一弹簧片6两端分别联接第一支座3和第一夹具7，第二弹簧片10两端分别联接第二支座13和第二夹具9；第一侧臂5和第二侧臂11位于整个装置的两侧，第一侧臂5的一端固定在第一夹具7上，另一端为自由端，第二侧臂11的一端固定在第二夹具9上，另一端为自由端。

如图1和图2所示，压弯装置可以通过第一直线步进电机4和第二直线步进电机12分别向第一侧臂5和第二侧臂11的自由端施力，从而导致第一夹具7和第二夹具9的姿态发生变化，使镜子8的两端产生弯矩。通过调整第一直线步进电机4和第二直线步进电机12的位移可以使镜子8两端产生不同的弯矩，从而达到调整镜子面型的目的。

如图1所示，光滑导轨1为部分导轨，光滑导轨1无导轨一侧固定安装微调机构16，光滑导轨有导轨一侧放置滑块2，部分导轨保证了安装在滑块2上的构件可以移动，从而实现了压弯镜长度可调。当选用不同长度的镜子8进行压弯时，可以通过滑块2调整第一夹具7和第二夹具9之间的距离。如图4所示，当镜子8进行压弯变形时，镜子8的长度将发生微小的变化，可以通过滑块2的移动补偿镜子8长度的微小变化。同时，由于光滑导轨1导轨长度的限制，保证了安装在滑块2与微调机构16上的构件不会产生干涉，为装置提供了一种保护机制。

如图1和图3所示，微调结构16采用U型结构，微调结构16上开有两个螺纹孔，螺纹孔上分别安装有第一调节螺钉14和第二调节螺钉15，其中第一调节螺钉14安装在仅上臂打通的螺纹孔，第二调节螺钉15安装在上下臂一次性打通的螺纹孔。通过将第一调节螺钉14下旋可以使微调结构16上下臂之间的距离增加，通过将第二调节螺钉15下旋可以使微调结构16上下臂之间的距离减小。因此可以通过第一调节螺钉14和第二调节螺钉15调节镜子8的安装姿态，使镜子的镜面与光滑导轨平面平行。

如图1和图2所示，第一夹具7和第一支座3之间使用第一弹簧片6联接，第二夹具9和第二支座13之间使用第二弹簧片10联接。当第一直线步进电机4向第一侧臂5施力时，第一夹具7的姿态发生变化，第一弹簧片6发生弯曲；当第一直线步进电机4不向第一侧臂5施力时，第一夹具7恢复初始姿态，第一弹簧片6也恢复初始状态。当第二直线步进电机12向第二侧臂11施力时，第二夹具9的姿态发生变化，第二弹簧片10发生弯曲；当第二直线步进电机12不向第二侧臂11施力时，第二夹具9恢复初始姿态，第二弹簧片10也恢复初始状态。第一弹簧片6起到联接支撑第一夹具7和第一支座3的作用，第二弹簧片10起到联接支撑第二夹具9和第二支座13的作用。第一弹簧片6和第二弹簧片10的变形和恢复能力提高了装置的可重复性。

如图2和图3所示，第一侧臂5和第二侧臂11上开有锥形孔，第一侧臂5锥形孔的中心与第一直线步进电机4的轴心重合，第二侧臂11锥形孔的中心与第二直线步进电机12的轴心重合。当第一直线步进电机4向第一侧臂5自由端接触施力时，可通过第一侧臂5上的锥形孔定位，锥形孔增大了第一直线步进电机4和第一侧臂5的接触面积。当第二直线步进电机12向第二侧臂11自由端接触施力时，可通过第二侧臂11上的锥形孔定位，锥形孔增大了第一直线步进电机12和第二侧臂11的接触面积。

如图1和图2所示，第一侧臂5和第二侧臂11安装好后，第一侧臂5的顶端不高于第一夹具7的顶端，第二侧臂11的顶端不高于第二夹具9的顶端；镜子8安装好后，镜子8的反射面的高度不低于第一夹具7和第二夹具9的顶端。第一侧臂5、第二侧臂11、第一夹具7、第二夹具9的高度都不高于镜子8反射面的高度，防止了第一侧臂5、第二侧臂11、第一夹具7、第二夹具9遮挡光路，保证了光束线的有效传播。

如图1和图2所示，第一直线步进电机4和第二直线步进电机12安装在压弯装置的内侧，第一侧臂5和第二侧臂10自由端位于压弯装置两侧，提高了装置的空间利用率，使压弯装置更紧凑。

Claims (1)

1.一种基于双臂结构的压弯装置，其特征在于：包括基座主体，基座主体由光滑导轨、滑块、微调结构、支座以及直线步进电机组成，其中光滑导轨为部分有导轨，光滑导轨的无导轨一侧固定安装微调结构，光滑导轨的有导轨一侧放置滑块，滑块可在光滑导轨上滑动，两个支座分别安装在微调结构和滑块上，安装在滑块上的支座可以随滑块一起在光滑导轨上做直线运动，安装在微调结构上的支座可以通过微调结构改变姿态，两直线步进电机分别安装在两支座上；变形主体，变形主体由镜子、夹具、弹簧片以及侧臂组成，其中镜子由两夹具夹持固定，镜面平行于光滑导轨平面，两弹簧片两端分别联接两侧的支座和夹具，两侧臂位于整个装置的两侧，两侧臂一端分别固定在两夹具上，另一端为自由端；

压弯装置通过直线步进电机向两侧臂的自由端施力，导致两夹具的姿态发生变化，使镜子的两端产生弯矩，通过调整直线步进电机的位移可以使镜子两端产生不同的弯矩，从而达到调整镜子面型的目的；

光滑导轨为部分导轨，部分导轨保证了压弯长度可调，当镜子长度发生变化时可以通过滑块调整两夹具之间的距离，同时，部分导轨又限制了滑块的移动，保证了安装在滑块与微调机构上的构件不会产生干涉，提供了一种保护机制；

微调结构采用U型结构，微调结构上开有两个螺纹孔，通过调节安装在微调结构上的螺钉可以改变微调结构上下臂之间的距离，因此可通过微调结构调整镜子的安装姿态，使镜子的镜面与光滑导轨平面平行；

夹具和支座之间的联接采用弹簧片，当直线步进电机向侧臂施力时，夹具姿态发生改变，弹簧片发生弯曲；当直线步进电机不向侧臂施力时，夹具恢复初始姿态，弹簧片也恢复初始状态，弹簧片起到联接支撑夹具和支座的作用，同时弹簧片的变形和恢复能力提高了装置的可重复性；

侧臂上开有锥形孔，锥形孔的中心与直线步进电机的轴心重合，当直线步进电机向侧臂自由端接触施力时，可通过侧臂上的锥形孔定位，锥形孔增大了直线步进电机和侧臂的接触面积；

侧臂安装好后，侧臂的顶端不高于夹具的顶端；镜子安装好后，镜子的反射面的高度不低于夹具的顶端；镜子两端构件的高度都不高于镜子反射面的高度，防止了构件遮挡光路，保证了光束线的有效传播；

直线步进电机安装在压弯装置的内侧，侧臂安装在压弯装置的两侧，提高了装置的空间利用率，使压弯装置更紧凑。

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