CN109375338B - 一种用于减小反射镜安装位置应力变形的反射镜二维角度调整装置 - Google Patents

一种用于减小反射镜安装位置应力变形的反射镜二维角度调整装置 Download PDF

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Abstract

一种反射镜二维角度调整装置属于光学元件调整技术领域；该装置包括反射镜（1）、内框（2）、中框（3）、外框（4）、四个弹性垫圈（5）、四个定位螺销（6）、三个压片（7）、三个硅胶垫（8）、十一个固定螺钉（9）、四个调整顶丝（10）。反射镜（1）安装在内框（2）里，三个压片（7）通过三个固定螺钉（9）固定在内框表面并通过和三个硅胶垫（8）压紧反射镜（1）。内框（2）与中框（3）通过两个弹性垫圈（5）和两个定位螺销（6）定位，并通过四个固定螺钉（8）侧面固定角度位置，中框（3）与外框（4）采用相同结构固定。四个调整顶丝（10）分别安装在内框（2）和中框（3）上，进行角度微调。

Description

一种用于减小反射镜安装位置应力变形的反射镜二维角度调 整装置
技术领域
本发明属于光学元件调整技术领域，具体涉及一种反射镜二维角度调整装置，可实现反射镜两个转动自由度的调整。
背景技术
在反射镜二维调整结构中，一般采用与反射镜面垂直的顶丝顶和螺钉拉的结构。中国专利CN101216590中提出了一种三自由度反射镜调整装置，利用万向节的多自由度工作原理通过四个调整顶丝调整，实现反射镜倾斜和俯仰的调节,通过控制调节基座与反射镜镜框之间的距离实现三自由度的调整；中国专利CNI03149664A中提出了一种反射镜调整装置，该装置设计了一种调节弹片，反射镜座通过调节弹片与框架相连,通过调节调节弹片上的螺钉可以实现反射镜的调整，中国专利CN201654310U中提出了一种反射镜的调整机构，采用相对于对称轴均匀分布的多点调整，通过调整粗调螺钉和微调螺钉可以实现反射镜在光路中位置的调整。这些专利结构中的反射镜安装座的结构始终是在承受压紧力和拉力的状态，会产生变形，反射镜容易受安装座变形影响反射镜平面度而发生面型精度的变化，从而影响高精度光学系统的反射效果。
考虑到现有各种方案的局限性，在有高精度反射镜面型要求的反射镜二维角度调整装置中,需要设计一种可以实现反射镜面型受机械安装结构安装应力较小的机械装置，该装置可保证反射镜的面型精度，从而实现反射镜在光路里对光线的精确反射。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，设计提供一种反射镜二维角度调整装置，尽量减少安装结构变形对反射镜面型变化影响。
本发明的一种反射镜二维角度调整装置，该装置包括反射镜(1)、内框(2)、中框(3)、外框(4)、四个弹性垫圈(5)、四个定位螺销(6)、三个压片(7)、三个硅胶垫(8)、十一个固定螺钉(9)、四个调整顶丝(10)。反射镜(1)安装在内框(2)里，三个压片(7)通过三个固定螺钉(9)固定在内框表面并通过和三个硅胶垫(8)压紧反射镜(1)。内框(2)与中框(3)通过两个弹性垫圈(5)和两个定位螺销(6)定位，并通过四个固定螺钉(8)侧面固定角度位置，中框(3)与外框(4)采用相同结构固定。四个调整顶丝(10)分别安装在内框(2)和中框(3)上，进行角度微调。
内框(2)零件与反射镜(1)接触的定位面上有三个与三个压片(6)位置完全相对、形状完全相同的凸台，反射镜(1)在内框(2)内三个凸台和三个压片(7)、三个硅胶垫(8)作用下固定。内框(2)发生变形时，主要会影响反射镜(1)的角度位置，对反射镜(1)反射面平面度的影响非常微小。
采用定位螺销(6)和弹性垫圈固定内框(2)和中框(3)，两组定位螺销(6)形成的两根孔轴中心线与反射镜(1)反射面重合。因为转轴在反射镜(1)反射面上，利用安装在中框(3)上的两个调整顶丝(10)对内框(2)进行角度调整时，不会对反射镜(1)的光轴轴向位置造成影响，不会导致光路长度发生变化。
内框(2)零件在固定螺钉(9)连接的两侧位置分别采用螺钉孔和通孔结构，分别对应中框(3)零件的通孔和螺钉孔结构，内框(2)通孔一侧开宽槽，中框(3)螺钉孔一侧安装在内框(2)宽槽中，连接时内框(2)两侧分别受固定螺钉(9)的拉力和压力固定在中框(3)上。因为采用固定螺钉(9)固定内框(2)时，内框(2)两侧孔受到的螺钉力方向相同，尽量避免螺钉紧固力对内框(2)产生的变形作用。
不可避免的，内框(2)两侧连接螺钉的定位面距离尺寸存在误差，在内框(2)宽槽根部开窄槽，降低该处结构强度，当受到固定螺钉(9)的紧固力消除安装间隙时，内框(2)的宽槽根部开窄槽处强度最薄弱易发生变形，从而减少内框(2)安装反射镜(1)位置的变形。
与内框(2)和中框(3)固定结构相同的，中框(3)零件在固定螺钉(9)连接的两侧位置分别采用螺钉孔和通孔结构，分别对应外框(4)零件的通孔和螺钉孔结构，中框(3)通孔一侧开宽槽，外框(4)螺钉孔一侧安装在中框(3)宽槽中，连接时中框(3)两侧分别受固定螺钉(9)的拉力和压力固定在外框(4)上。因为采用固定螺钉(9)固定中框(3)时，中框(3)两侧孔受到的螺钉力方向相同，尽量避免螺钉紧固力对中框(3)产生的变形作用，从而也减小了对内框(2)和反射镜(1)的变形影响。
同样不可避免的，中框(3)两侧连接螺钉的定位面距离尺寸存在误差，在中框(3)宽槽根部开窄槽，降低该处结构强度，当受到固定螺钉(9)的紧固力消除安装间隙时，中框(3)的宽槽根部开窄槽处强度最薄弱易发生变形，从而减少中框(3)安装内框(2)位置的变形，从而减少了反射镜(1)安装位置的变形。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的示意性总体结构图；
图2是反射镜反射面位置的剖视图1；
图3是反射镜反射面位置的剖视图2；
图4是本发明一种实施方式的示意性内框(2)轴测图1；
图5是本发明一种实施方式的示意性内框(2)轴测图2；
图6是本发明一种实施方式的示意性中框(3)轴测图1；
图7是本发明一种实施方式的示意性中框(3)轴测图2；
图8是本发明一种实施方式的示意性外框(4)轴测图1；
图9是本发明一种实施方式的示意性外框(4)轴测图2；
图10是本发明一种实施方式的示意性定位螺销(6)轴测图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1、2、3所示，该装置包括反射镜(1)、内框(2)、中框(3)、外框(4)、四个弹性垫圈(5)、四个定位螺销(6)、三个压片(7)、三个硅胶垫(8)、十一个固定螺钉(9)、四个调整顶丝(10)。反射镜(1)安装在内框(2)里，三个压片(7)通过三个固定螺钉(9)固定在内框表面并通过和三个硅胶垫(8)压紧反射镜(1)。内框(2)与中框(3)通过两个弹性垫圈(5)和两个定位螺销(6)定位，并通过四个固定螺钉(8)侧面固定角度位置，中框(3)与外框(4)采用相同结构固定。四个调整顶丝(10)分别安装在内框(2)和中框(3)上，进行角度微调。
如图4、5所示，为内框(2)两个方向的轴测图，内框(2)零件与反射镜(1)接触的定位面上有三个与三个压片(6)位置完全相对、形状完全相同的凸台1，反射镜(1)在内框(2)内三个凸台和三个压片(7)、三个硅胶垫(8)作用下利用固定螺钉(9)在图中指示11螺纹孔位置固定。因为反射镜(1)采用了三点支撑固定的结构，加上硅胶垫的应力缓冲作用，内框(2)发生变形时，对反射镜(1)反射面平面度的影响非常微小。
内框(2)与中框(3)采用两个定位螺销(6)及两个弹性垫圈(5)安装定位，螺纹孔5和销孔6共轴，分别对应安装图7中共轴的销孔5和螺纹孔4。图5中的3、4指引的表面分别和图7中的8、7表面接触并用固定螺钉(9)固定。
如图7所示，中框(3)中指示位置边框10安装在图5所示内框(2)宽槽10内。上述两个零件连接固定时，内框(2)中的指示表面3受固定螺钉(9)的压力，指示表面4受固定螺钉(9)的拉力和固定在中框(3)上。因为采用固定螺钉(9)固定内框(2)时，内框(2)两侧孔受到的螺钉力方向相同，理论上内框.(2)不会因为螺钉(9)锁紧发生应力变形，尽量避免了螺钉紧固力对内框(2)产生的变形作用。
图5所示内框(2)两侧连接螺钉的定位面3和4之间距离尺寸存在误差，图7所示的中框(3)两侧连接螺钉的定位面8和7之间距离尺寸也存在误差，螺钉紧固时会造成结构件的变形。如图5所示，为了减少反射镜(1)安装位置的应力变形，在内框(2)宽槽根部开窄槽9，降低该处结构强度，当受到固定螺钉(9)的紧固力消除安装间隙时，内框(2)的宽槽根部开窄槽处9强度最薄弱易发生变形，从而减少内框(2)安装反射镜(1)位置的变形。
图5中的2是两个螺纹孔，总成中的两个调整顶丝(10)安装在此处，调整内框(2)一维偏转角度。同样的，图6中的2是两个螺纹孔，总成中的两个调整顶丝(10)安装在此处，调整中框(2)的另一维偏转角度。
如图6、7所示，中框(3)采用定位螺销(6)和弹性垫圈固定内框(2)和中框(3)，两组定位螺销(6)形成的两根孔轴中心线与反射镜(1)反射面重合。因为转轴在反射镜(1)反射面上，利用四个调整顶丝(10)对内框(2)和中框(3)进行角度调整时，不会对反射镜(1)的光轴轴向位置造成影响，不会导致光路长度发生变化。
如图10所示的定位螺销(6)采用销轴1和螺纹轴2的阶梯结构，销轴1与内框(2)、中框(3)、外框(4)的销孔间隙配合安装。在对反射镜(1)进行角度调整前，定位螺销(6)带着弹性垫圈(5)安装时施加适宜的扭矩，保证定位螺销(6)对弹性垫圈(5)施加压力产生变形，但不拧牢靠，待反射镜(1)角度调整位置到位先拧紧固定螺钉(9)后，再拧紧定位螺销(6)。
图5内框(2)指示位置8和图7中框(3)指示位置1采用以定位螺销(6)安装位置中心线为中心线的弧形通孔结构，以便于对反射镜(1)进行角度调整后螺钉固定。
中框(3)、外框(4)的连接结构形式同内框(2)、中框(3)的连接行式相同，不再敷述。
设计分析及实践证明，采用本装置，结构紧凑，调试方便快捷，可以减少安装应力造成结构变形进而影响反射镜面型变化程度，可以满足精密光学系统的调试精度要求。
本发明不局限于图1至图10所示实施方式结构。本发明的螺钉连接固定方式还可以具有其它结构变化。例如，增加固定螺钉(9)的数量，四个调整顶丝(10)改为微分头、差动螺纹调整结构等。这些均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于减小反射镜安装位置应力变形的反射镜二维角度调整装置，其特征在于，包括反射镜(1)、内框(2)、中框(3)和四个调整顶丝(10)，反射镜(1)安装在内框(2)里，内框(2)与中框(3)的连接方式是，内框(2)零件在固定螺钉(9)连接的两侧位置分别采用螺钉孔和通孔结构，分别对应中框(3)零件的通孔和螺钉孔结构，内框(2)通孔一侧开宽槽，中框(3)螺钉孔一侧安装在内框(2)宽槽中，连接时内框(2)两侧分别受固定螺钉(9)的拉力和压力固定在中框(3)上，采用固定螺钉(9)固定内框(2)时，内框(2)两侧孔受到的力方向相同；内框(2)宽槽根部开窄槽，用于当内框受到固定螺钉(9)的紧固力消除安装间隙时，减少反射镜(1)安装位置的应力变形；四个调整顶丝(10)分别安装在内框(2)和中框(3)上，用于角度微调；其中两个调整顶丝安装在内框(2)上，用于调整内框(2)的一维角度，另外两个调整顶丝安装在中框(3)上，用于调整中框(3)的另一维偏转角度。
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