CN108717223A - 张紧平台与薄膜光学形面张紧平台组合装置 - Google Patents

张紧平台与薄膜光学形面张紧平台组合装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种张紧平台，包含支撑组件、径向调节组件以及钳位锁紧装置(5)；所述径向调节组件与钳位锁紧装置(5)均安装在支撑组件上；所述径向调节组件包含位移驱动装置、传动链(205)以及夹紧块(2)，传动链(205)沿长度延伸方向的两端中，一端直接或间接连接至位移驱动装置上，另一端与夹紧块(2)紧固连接；一个或多个所述钳位锁紧装置(5)紧固安装在支撑组件上。本发明还提供了一种包含张紧平台的薄膜光学形面张紧平台组合装置。本发明采用线切割技术，通过对整体型材进行加工切割，实现了位移输入到输出整个传动环节的集成，简化了整体结构，同时柔性铰链的引入又减小了系统传动误差。

Description

张紧平台与薄膜光学形面张紧平台组合装置
技术领域
本发明涉及精密光学技术领域，具体地，涉及张紧平台与薄膜光学形面张紧平台组合装置。
背景技术
在航空航天领域，光学设备的薄膜主镜通常需要对面形精度进行张紧调整。而传统的张紧操作大都由较多数量的驱动器共同驱动张紧完成，并且有些张紧装置方案结构复杂，传动环节较多，从而降低了最终的调节精度。因此需要进一步改进。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种张紧平台与薄膜光学形面张紧平台组合装置。
根据本发明提供的张紧平台，包含支撑组件、径向调节组件以及钳位锁紧装置；所述径向调节组件与钳位锁紧装置均安装在支撑组件上；
所述径向调节组件包含位移驱动装置、传动链以及夹紧块，传动链沿长度延伸方向的两端中，一端直接或间接连接至位移驱动装置上，另一端与夹紧块紧固连接；
一个或多个所述钳位锁紧装置紧固安装在支撑组件上。
优选地，所述支撑组件包含紧固连接的支撑安装底座与柔性张紧机构；
支撑组件上设置有动作槽，所述位移驱动装置安装在动作槽中。
优选地，所述柔性张紧机构包含输入部与定向部；
动作槽内部空间形成相互连通的容物空间与导向空间，所述导向空间位于相邻布置的输入部与定向部之间，位移驱动装置与钳位锁紧装置均安装在容物空间中。
优选地，所述位移驱动装置包含双向位移驱动器，所述双向位移驱动器包含驱动器作动主体与输出杆；输出杆沿轴向的两端分别连接至两个输入部上；
单个输入部上连接有一个或多个所述传动链。
优选地，所述传动链包含依次连接的杠杆放大机构、柔性曲屈连杆、双平行杆机构；
双平行杆机构滑动安装在导向空间中，夹紧块紧固安装在双平行杆机构上；
多个传动链在柔性张紧机构上轴对称分布、中心对称分布或无序分布。
优选地，柔性张紧机构通过对一整块圆形铝合金板进行线切割制成；传动链通过线切割一体化加工而成。
优选地，所述双向位移驱动器还包含第一线圈与磁致伸缩棒；所述驱动器作动主体内部行程伸缩动作空间，所述第一线圈与磁致伸缩棒均设置在伸缩动作空间中；
所述输出杆包含输出端杆，所述磁致伸缩棒沿长度方向的两端分别连接至两个输出端杆。
优选地，所述双向位移驱动器还包含第一磁轭、导磁端盖、预紧端盖、直线轴承、碟簧以及占位圆柱；
所述磁致伸缩棒沿长度方向的两端分别通过第一磁轭连接至两个输出端杆；所述导磁端盖与预紧端盖均紧固安装在驱动器作动主体上，所述输出端杆与第一磁轭均通过直线轴承连接到导磁端盖上；占位圆柱嵌套安装在输出端杆上，碟簧安装在占位圆柱与预紧端盖之间。
优选地，所述钳位锁紧装置包含随动支杆、钳位锁紧主体以及安装固定底板；所述安装固定底板紧固安装在支撑组件上，随动支杆滑动安装在钳位锁紧主体上；
所述钳位锁紧主体内部形成箝位动作空间，箝位控制空间中设置有第二线圈、第二磁轭、弹簧以及永磁体；
第二线圈、第二磁轭、永磁体依次连接，所述随动支杆滑动安装在永磁体上，永磁体通过所述弹簧连接至钳位锁紧主体上。
本发明还提供了一种薄膜光学形面张紧平台组合装置，包含薄膜光学形面与上述的张紧平台；薄膜光学形面安装在夹紧块上；
所述薄膜光学形面与张紧平台一一对应；或者，多个张紧平台同时夹紧一个薄膜光学形面。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.本发明采用线切割技术，通过对整体型材进行加工切割，实现了位移输入到输出整个传动环节的集成，简化了整体结构，同时柔性铰链的引入又减小了系统传动误差。
2.本发明提出的张紧平台方案具有传动位移放大、运动输出正交对称等特点；可针对不同放大需求进行各传递环节尺寸优化，在保证所需输出位移的同时，具有较高的固有频率和强度。
3.双向位移驱动器利用智能材料驱动，如巨磁致伸缩、压电材料等直接驱动方式，结构紧凑，传递环节少；通过对内部结构的巧妙设计，可以实现运动的双向输出。
4.双向位移驱动器可广泛采用现有的成熟技术，如巨磁致伸缩、压电、电磁等驱动机理，通过巧妙的双向输出设计，可提高适用范围。
5.设计的钳位锁紧装置不仅能在张紧装置不工作时保持钳位锁定，同时又能在张紧装置进行主动面形调整过程中解锁，随面形运动；在调整到期望位置后，又能对当前位置保持钳位锁定、维持所需的面形精度。
6.传递环节的杠杆放大机构及柔性曲屈结构采用多目标优化设计，不仅可以考虑位移输出放大的需要，同时可在满足行程需求的基础上，增大刚度，提高系统的带宽。
7.薄膜光学形面张紧平台可针对不同张紧目标，以不同指标进行张紧机构的多目标优化设计，在组装不同数量的驱动元件的基础上，组装成不同输出指标的张紧平台。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明薄膜光学形面下部整体结构立体图；
图3为本发明柔性张紧机构示意图；
图4为本发明双向位移驱动器示意图；
图5为双向位移驱动器截面示意图；
图6为本发明钳位锁紧装置示意图；
图7为钳位锁紧装置截面示意图。
图中示出：
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1、图2所示，本发明提供的张紧平台，包含支撑组件、径向调节组件以及钳位锁紧装置5；所述径向调节组件与钳位锁紧装置5均安装在支撑组件上；所述径向调节组件包含位移驱动装置、传动链205以及夹紧块2，传动链205沿长度延伸方向的两端中，一端直接或间接连接至位移驱动装置上，另一端与夹紧块2紧固连接；一个或多个所述钳位锁紧装置5紧固安装在支撑组件上。
所述支撑组件包含紧固连接的支撑安装底座6与柔性张紧机构3；支撑组件上设置有动作槽，所述位移驱动装置安装在动作槽中。所述动作槽可以是纯粹在柔性张紧机构3开设的槽，也可以是将柔性张紧机构3分割成了独立的块状体，块状体紧固安装在支撑安装底座6上后共同形成的槽结构，所述块状体形成柔性张紧板203。
如图3所示，所述柔性张紧机构3包含输入部209与定向部210，也就是说多个柔性张紧板203中包含有定义为输入部209的块状体与定义为定向部210的块状体；动作槽内部空间形成相互连通的容物空间与导向空间，所述导向空间位于相邻布置的输入部209与定向部210之间，位移驱动装置与钳位锁紧装置5均安装在容物空间中。所述位移驱动装置包含双向位移驱动器4，所述双向位移驱动器4包含驱动器作动主体301与输出杆302；输出杆302沿轴向的两端分别连接至两个输入部209上；单个输入部209上连接有一个或多个所述传动链205。优选地，所示双向位移驱动器4还可以是直接与传动链205相连的。所述传动链205包含依次连接的杠杆放大机构206、柔性曲屈连杆207、双平行杆机构208；双平行杆机构208滑动安装在导向空间中，夹紧块2紧固安装在双平行杆机构208上。优选地，多个传动链205在柔性张紧机构3上轴对称分布、中心对称分布或无序分布。优选地，柔性张紧机构3通过对一整块圆形铝合金板进行线切割制成；传动链205通过线切割一体化加工而成。
如图4、图5所示，所述双向位移驱动器4还包含第一线圈307与磁致伸缩棒304；所述驱动器作动主体301内部行程伸缩动作空间，所述第一线圈307与磁致伸缩棒304均设置在伸缩动作空间中；所述输出杆302包含输出端杆，所述磁致伸缩棒304沿长度方向的两端分别连接至两个输出端杆。所述双向位移驱动器4还包含第一磁轭309、导磁端盖310、预紧端盖306、直线轴承308、碟簧305以及占位圆柱303；所述磁致伸缩棒304沿长度方向的两端分别通过第一磁轭309连接至两个输出端杆；所述导磁端盖310与预紧端盖306均紧固安装在驱动器作动主体301上，所述输出端杆与第一磁轭309均通过直线轴承308连接到导磁端盖310上；占位圆柱303嵌套安装在输出端杆上，碟簧305安装在占位圆柱303与预紧端盖306之间。优选地，所述输出杆302还可以是通过电致伸缩棒、热致伸缩棒、记忆合金、气压杆、液压杆等可以产生直线位移的结构实现的。
如图6、图7所示，所述钳位锁紧装置5包含随动支杆401、钳位锁紧主体402以及安装固定底板403；所述安装固定底板403紧固安装在支撑组件上，随动支杆401滑动安装在钳位锁紧主体402上；所述钳位锁紧主体402内部形成箝位动作空间，箝位控制空间中设置有第二线圈404、第二磁轭405、弹簧406以及永磁体407；第二线圈404、第二磁轭405、永磁体407依次连接，所述随动支杆401滑动安装在永磁体407上，永磁体407通过所述弹簧406连接至钳位锁紧主体402上。
本发明还提供了一种薄膜光学形面张紧平台组合装置，包含薄膜光学形面1与上述的张紧平台；薄膜光学形面1安装在夹紧块2上；所述薄膜光学形面1与张紧平台一一对应；或者，多个张紧平台同时夹紧一个薄膜光学形面1。
优选实施方式：
如图1所示，本发明提供的薄膜光学形面张紧平台组合装置，包含：薄膜光学形面1、四对共八个夹紧块2、一块柔性张紧机构3、一个双向位移驱动器4、四个钳位锁紧装置5以及一个支撑安装底座6。
具体地，薄膜光学形面1通过八个夹紧块2固定在柔性张紧机构3的四个对称输出块201上；柔性张紧机构3通过螺栓孔固定于支撑安装底座6上，同时双向位移驱动器4通过调整螺栓204安装于柔性张紧机构3的输入端；四个钳位锁紧装置5同样分布于靠近形面中心的圆周上，通过螺栓固定于支撑安装底座6上，随动支杆401输出端粘结在薄膜光学形面1上。当双向位移驱动器4通入电流或电压信号，两端同时输出相同位移，从而推动柔性张紧机构3对称的四个传动链205运动，将运动位移进行放大转向后，从分布于圆周上呈度布置的夹紧块2输出，带动薄膜光学形面1的四角沿径向向外运动，从而拉伸薄膜光学形面1，调整形面的实时精度；在到达期望位置后，钳位锁紧装置5又能对当前位置进行实时钳位锁定，维持当前的面形精度。
所述的柔性张紧机构3是通过对一整块圆形铝合金板进行线切割而成，四个对称的传动链205以及铰链均集成于铝合金板上，简化了结构，同时又减小了传动误差。所述钳位锁紧装置5用于实现在面形调整完毕后的精度维持与调整过程中的限位保护。所述的支撑安装底座6在对应装配位置处留有螺纹孔和圆形凹槽，从而便于对准装配；同时在四个传动链205传递路径上加工了凹槽，从而不因摩擦而影响各路径上运动部件的位移输出。
如图3所示，所述的柔性张紧机构3上主要设置有：四对对称的输出块201，十个固定螺栓孔202，柔性张紧板203，两个调整螺栓204，两个固定安装槽。其中，柔性张紧板203是整个柔性张紧机构3的主体，其通过线切割加工有四个对称的传动链205，每个传动链205由一个杠杆放大机构206、柔性曲屈连杆207、双平行杆机构208组成，是仿曲柄滑块机构；而主动元件双向位移驱动器4即是通过调整螺栓204连接于柔性张紧板203；四个对称输出块201用于将薄膜光学形面1紧固于张紧机构上；同时为了保证四个输出块张紧运动保持沿圆周径向，设计了四个双平行杆机构208构成的双平行四杆机构；固定螺栓孔202用来将柔性张紧机构3更好地紧固于支撑安装底座6上。
具体地，柔性张紧板203的四条相同的传动链205是通过多目标优化设计而成，不仅可以实现对输入位移的放大，同时兼顾了系统频带和强度。四条传动链205通过线切割一体化加工而成，利用柔性铰链替代了传统的运动副，结构更紧凑，累计误差更小。
如图4、图5所示，本发明提供的双向位移驱动器4主要包括：驱动器作动主体301，带螺纹孔的输出杆302。带螺纹孔的输出杆302通过柔性张紧机构3上的两个调整螺栓204进行紧固；驱动器作动主体301主要利用直接驱动方式，采用了巨磁致伸缩材料驱动，通过线圈磁场驱动材料发生伸缩效应，从而产生输出位移。
如图6、图7所示，本发明的钳位锁紧装置5主要包括：随动支杆401，钳位锁紧主体402，安装固定底板403。随动支杆401通过粘结方式与薄膜光学形面1接触固定；钳位锁紧主体402主要利用了永磁电磁复合作动机理，通电时，永磁体407受反向作用力，永磁固定滑块与随动支杆401脱离，随动支杆401可随薄膜形面运动，在形面调整结束后，钳位锁紧装置5首先断电，永磁固定滑块与随动支杆401接触并锁紧，从而维持调整后的面形精度；安装固定底板403通过四个螺栓与支撑安装底座6固定，从而稳固钳位锁紧装置5主体。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种张紧平台，其特征在于，包含支撑组件、径向调节组件以及钳位锁紧装置(5)；所述径向调节组件与钳位锁紧装置(5)均安装在支撑组件上；
所述径向调节组件包含位移驱动装置、传动链(205)以及夹紧块(2)，传动链(205)沿长度延伸方向的两端中，一端直接或间接连接至位移驱动装置上，另一端与夹紧块(2)紧固连接；
一个或多个所述钳位锁紧装置(5)紧固安装在支撑组件上。
2.根据权利要求1所述的张紧平台，其特征在于，所述支撑组件包含紧固连接的支撑安装底座(6)与柔性张紧机构(3)；
支撑组件上设置有动作槽，所述位移驱动装置安装在动作槽中。
3.根据权利要求2所述的张紧平台，其特征在于，所述柔性张紧机构(3)包含输入部(209)与定向部(210)；
动作槽内部空间形成相互连通的容物空间与导向空间，所述导向空间位于相邻布置的输入部(209)与定向部(210)之间，位移驱动装置与钳位锁紧装置(5)均安装在容物空间中。
4.根据权利要求3所述的张紧平台，其特征在于，所述位移驱动装置包含双向位移驱动器(4)，所述双向位移驱动器(4)包含驱动器作动主体(301)与输出杆(302)；输出杆(302)沿轴向的两端分别连接至两个输入部(209)上；
单个输入部(209)上连接有一个或多个所述传动链(205)。
5.根据权利要求4所述的张紧平台，其特征在于，所述传动链(205)包含依次连接的杠杆放大机构(206)、柔性曲屈连杆(207)、双平行杆机构(208)；
双平行杆机构(208)滑动安装在导向空间中，夹紧块(2)紧固安装在双平行杆机构(208)上；
多个传动链(205)在柔性张紧机构(3)上轴对称分布、中心对称分布或无序分布。
6.根据权利要求5所述的张紧平台，其特征在于，柔性张紧机构(3)通过对一整块圆形铝合金板进行线切割制成；传动链(205)通过线切割一体化加工而成。
7.根据权利要求4所述的张紧平台，其特征在于，所述双向位移驱动器(4)还包含第一线圈(307)与磁致伸缩棒(304)；所述驱动器作动主体(301)内部行程伸缩动作空间，所述第一线圈(307)与磁致伸缩棒(304)均设置在伸缩动作空间中；
所述输出杆(302)包含输出端杆，所述磁致伸缩棒(304)沿长度方向的两端分别连接至两个输出端杆。
8.根据权利要求7所述的张紧平台，其特征在于，所述双向位移驱动器(4)还包含第一磁轭(309)、导磁端盖(310)、预紧端盖(306)、直线轴承(308)、碟簧(305)以及占位圆柱(303)；
所述磁致伸缩棒(304)沿长度方向的两端分别通过第一磁轭(309)连接至两个输出端杆；所述导磁端盖(310)与预紧端盖(306)均紧固安装在驱动器作动主体(301)上，所述输出端杆与第一磁轭(309)均通过直线轴承(308)连接到导磁端盖(310)上；占位圆柱(303)嵌套安装在输出端杆上，碟簧(305)安装在占位圆柱(303)与预紧端盖(306)之间。
9.根据权利要求1所述的张紧平台，其特征在于，所述钳位锁紧装置(5)包含随动支杆(401)、钳位锁紧主体(402)以及安装固定底板(403)；所述安装固定底板(403)紧固安装在支撑组件上，随动支杆(401)滑动安装在钳位锁紧主体(402)上；
所述钳位锁紧主体(402)内部形成箝位动作空间，箝位控制空间中设置有第二线圈(404)、第二磁轭(405)、弹簧(406)以及永磁体(407)；
第二线圈(404)、第二磁轭(405)、永磁体(407)依次连接，所述随动支杆(401)滑动安装在永磁体(407)上，永磁体(407)通过所述弹簧(406)连接至钳位锁紧主体(402)上。
10.一种薄膜光学形面张紧平台组合装置，其特征在于，包含薄膜光学形面(1)与权利要求1至9中任一项所述的张紧平台；薄膜光学形面(1)安装在夹紧块(2)上；
所述薄膜光学形面(1)与张紧平台一一对应；或者，多个张紧平台同时夹紧一个薄膜光学形面(1)。
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