CN109521546A - 一种大口径平行光管反射镜的微应力支撑结构 - Google Patents
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Abstract
为了解决现有的平行光管反射镜支撑结构，无法有效保证反射镜面型精度的技术问题，本发明提出了一种大口径平行光管反射镜的微应力支撑结构，采用3N点柔性支撑(每三个柔性支撑轴构成一个三点柔性支撑)、中心球轴支撑和侧边辅助支撑相结合的支撑方案，卸载反射镜重力，实现了大口径平行光管反射镜微应力支撑，并能保证反射镜面型精度，且装调方便。
Description
技术领域
本发明属于光学工程领域，涉及一种大口径平行光管反射镜的微应力支撑结构。本发明的大口径平行光管反射镜是指口径大于等于500mm以上的平行光管反射镜。
背景技术
目前在光学工程领域中，尤其是大口径平行光管研制中，大口径反射镜的支撑研究成为研究焦点，大口径反射镜自身重力会使得反射镜表面产生较大的面型变化，除此之外，周围环境因素产生的热变、振动等对反射镜的面型均有直接影响，而反射镜的面型好坏则直接关系到平行光管的指标性能，如果反射镜支撑形式存在问题，就会造成平行光管指标失效。
现有的平行光管反射镜大多采用硬性支撑结构，其面型调整措施单一，致使无法有效保证面型精度，且装调周期较长；另外，由于反射镜玻璃的面型对温度变化敏感，而采用硬性支撑结构使得反射镜玻璃面形易受支撑结构热应力影响，导致平行光管在某些试验场地无法应用。
发明内容
为了解决现有的平行光管反射镜支撑结构，无法有效保证反射镜面型精度的技术问题，本发明提出了一种大口径平行光管反射镜的微应力支撑结构，在保证装配工艺简单，易操作的前提下，实现了反射镜的微应力支撑，保证了反射镜面型精度，进而保证了平行光管指标的稳定性。
本发明的技术解决方案为：
一种大口径平行光管反射镜的微应力支撑结构，包括镜座；所述镜座的内部用于安装被支撑的反射镜；其特殊之处在于：还包括连接架、柔性支撑轴和多个侧边支撑；
所述连接架包括安装环、支撑翼和中心球轴支撑；连接架通过安装环与所述镜座连接；支撑翼有3N个且沿圆周均布设置，3N个支撑翼的一端均与安装环相连，3N个支撑翼的另一端均与中心球轴支撑相连，中心球轴支撑的端部是与所述反射镜的内孔位置相对应、形状相适配的球状结构；中心球轴支撑的外侧壁上设置有留胶槽；N为自然数；
所述柔性支撑轴有3N个，分别设置在所述3N个支撑翼上，三个柔性支撑轴作为一组，沿同一圆周均布设置；柔性支撑轴整体为圆柱状，柔性支撑轴的中部加工有柔性环节，柔性支撑轴的一端用于与所述反射镜的中心孔粘接，柔性支撑轴的另一端通过细牙螺钉与所述支撑翼紧固连接；
所述多个侧边支撑设置在所述镜座与反射镜之间，并沿镜座内壁圆周均布设置；每个侧边支撑包括衬垫和微调螺栓；衬垫通过所述微调螺栓固定于所述镜座和反射镜之间；
所述3N个柔性支撑轴形成的支撑面和侧边支撑形成的支撑面均通过所述反射镜的重心。
优选的，所述N＝1。
优选的，每个柔性支撑轴通过三个均布在圆环上的细牙螺钉与所述支撑翼紧固连接。
优选的，所述中心球支撑的端部是与所述反射镜的内孔位置相对应、与所述反射镜的内孔形状相切的球状结构。
优选的，所述留胶槽有多个。
优选的，装配完成后，所有柔性支撑轴所在圆周的圆心与所述反射镜的重心重合。
优选的，柔性支撑轴为圆柱内外分离式、圆柱垂直交叉式或圆柱斜叉式结构。
本发明的有益效果：
1.本发明采用3N点柔性支撑(每三个柔性支撑轴构成一个三点柔性支撑)、中心球轴支撑和侧边辅助支撑相结合的支撑方案，卸载反射镜重力，实现了大口径平行光管反射镜微应力支撑，并能保证反射镜面型精度。
2.柔性支撑轴可以有效隔离支撑结构热应变对反射镜面型的影响，使得反射镜对工作温度要求降低。
3.本发明每个柔性支撑轴通过圆环均布的三个细牙螺钉进行调节，一方面，三个细牙螺钉组成一个三角形，结构稳定性更高；另一方面，三个细牙螺钉形成一个空间平面，通过调整各个细牙螺钉的伸缩长度，三个细牙螺钉支撑点可以确定任一个的空间平面，从而实现支撑翼与反射镜支撑面空间夹角角度的精密调整。
4.本发明中心球支撑的端部是与所述反射镜的内孔位置相对应、与所述反射镜的内孔形状相切的球状结构，接触应力小，对反射镜面型精度影响小。
5.本发明将三个柔性支撑轴沿同一圆周均匀设置，使得反射镜的重力在三个柔性支撑轴上得到均匀卸载，避免支撑翼局部应力集中而降低支撑翼力学结构性能。
6.本发明中各零部件的加工和装配工艺简单易实现，经济成本低。
附图说明
图1为本发明微应力支撑结构实施例与反射镜的配合关系示意图。
图2a为本发明微应力支撑结构实施例与反射镜的配合后的主视图。
图2b为图2a中A-A剖视图。
图3为本发明微应力支撑结构实施例中连接架的结构示意图。
图4为本发明微应力支撑结构实施例中连接架的中心球轴支撑与被支撑的反射镜的配合关系示意图。
图5为本发明微应力支撑结构实施例中柔性支撑轴的结构示意图，其中，(a)为圆柱内外分离式，(b)为圆柱垂直交叉式，(c)为圆柱斜叉式。
图6为本发明微应力支撑结构实施例中柔性支撑轴与连接架的配合关系示意图。
图7为本发明微应力支撑结构实施例中侧边支撑与被支撑反射镜的配合示意图。
图8为本发明实施例与反射镜装配后的力学分析示意图，其中，(a)为侧边支撑反射镜重力卸载图，(b)为后背式三点柔性支撑反射镜重力卸载示意图。
其中1-反射镜，2-镜座，3-连接架，31-支撑翼，32-安装环，321-安装孔，33-中心球轴支撑，331-留胶槽，4-柔性支撑轴，5-细牙螺钉，6-侧边支撑，61-衬垫、62-微调螺栓，8-紧固螺钉。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2a、图2b所示，本发明实施例所提供的大口径平行光管反射镜的微应力支撑结构，包括镜座2、连接架3、柔性支撑轴4和侧边支撑6；
镜座2内部用于安装被支撑的反射镜1；连接架3安装在镜座2上，并位于反射镜1的背部。
如图3、图4所示，连接架3包括安装环32、支撑翼31和中心球轴支撑33；安装环32端面上设置有安装孔321，安装环32通过该安装孔321和紧固螺钉8与镜座2连接；支撑翼31有三个且沿圆周均布设置，支撑翼31均布设置，能将反射镜组件均匀承担，能够避免支撑结构局部应力集中，损坏，并且致使支撑结构力学性能下降的情况出现。三个支撑翼31的一端均与安装环32相连，三个支撑翼31的另一端均与中心球轴支撑33相连，中心球轴支撑33的端部是与被支撑的反射镜1的内孔位置和形状相适配(最好相切，此时接触应力小)的球状结构；中心球轴支撑33的外侧壁上设置有留胶槽331，装调结束后，向留胶槽331内点硅橡胶进行紧固。如图1、图2、图5、图6所示，柔性支撑轴4有三个，沿同一圆周均布设置在连接架3的支撑翼上；柔性支撑轴4整体为圆柱状，柔性支撑轴4的中间部位加工有柔性环节，柔性支撑轴4的一端用于与被支撑的反射镜1的中心孔粘接，柔性支撑轴4的另一端通过三个细牙螺钉5与连接架3的支撑翼紧固连接；通过调整每个柔性支承轴4对应的三个细牙螺钉5的伸缩长度，可以精密调节每个柔性支承轴4与连接架3的支撑翼31之间的角度，实现反射镜1相对于连接架3倾斜角度的精密调整。
三个柔性支撑轴可以通过其对应的细牙螺钉独立调整，三个柔性支撑轴与反射镜的接触点能够确定一个三点式柔性支撑面，紧固后，柔性支撑轴上的留胶槽内要点硅橡胶进行紧固，每个柔性支撑轴对应的三个细牙螺钉处也要点硅橡胶进行紧固，从而使得最终的支撑状态不再变化；装配完成后，三个柔性支撑轴4所在圆周的圆心与反射镜1的重心重合。
如图2、图7所示，在镜座2的内壁上还设置有多个沿镜座2内壁圆周均布设置的侧边支撑6，每个侧边支撑6包括衬垫61和微调螺栓62(细牙螺栓)；反射镜1装入镜座2内后，衬垫61通过微调螺栓62固定于反射镜1与镜座2之间，通过调整微调螺栓62，能够对反射镜1进行辅助支撑，从而对反射镜1的重力部分卸载，使得反射镜面型达到最佳。
如图8示，通过中心球轴支撑33、三个柔性支撑轴4以及侧边支撑6的组合，三个柔性支撑轴4形成的支撑面和侧边支撑6形成的支撑面均通过反射镜1的重心，就能够卸载被支撑的反射镜1的重力。
Claims (7)
1.一种大口径平行光管反射镜的微应力支撑结构，包括镜座；所述镜座的内部用于安装被支撑的反射镜；其特征在于：还包括连接架、柔性支撑轴和多个侧边支撑；
所述连接架包括安装环、支撑翼和中心球轴支撑；连接架通过安装环与所述镜座连接；支撑翼有3N个且沿圆周均布设置，3N个支撑翼的一端均与安装环相连，3N个支撑翼的另一端均与中心球轴支撑相连，中心球轴支撑的端部是与所述反射镜的内孔位置相对应、形状相适配的球状结构；中心球轴支撑的外侧壁上设置有留胶槽；N为自然数；
所述柔性支撑轴有3N个，分别设置在所述3N个支撑翼上，三个柔性支撑轴作为一组，沿同一圆周均布设置；柔性支撑轴整体为圆柱状，柔性支撑轴的中部加工有柔性环节，柔性支撑轴的一端用于与所述反射镜的中心孔粘接，柔性支撑轴的另一端通过细牙螺钉与所述支撑翼紧固连接；
所述多个侧边支撑设置在所述镜座与反射镜之间，并沿镜座内壁圆周均布设置；每个侧边支撑包括衬垫和微调螺栓；衬垫通过所述微调螺栓固定于所述镜座和反射镜之间；
所述3N个柔性支撑轴形成的支撑面和侧边支撑形成的支撑面均通过所述反射镜的重心。
2.根据权利要求1所述的大口径平行光管反射镜的微应力支撑结构，其特征在于：所述N＝1。
3.根据权利要求1或2所述的大口径平行光管反射镜的微应力支撑结构，其特征在于：每个柔性支撑轴通过三个均布在圆环上的细牙螺钉与所述支撑翼紧固连接。
4.根据权利要求1或2所述的大口径平行光管反射镜的微应力支撑结构，其特征在于：所述中心球支撑的端部是与所述反射镜的内孔位置相对应、与所述反射镜的内孔形状相切的球状结构。
5.根据权利要求3所述的大口径平行光管反射镜的微应力支撑结构，其特征在于：所述留胶槽有多个。
6.根据权利要求5所述的大口径平行光管反射镜的微应力支撑结构，其特征在于：装配完成后，所有柔性支撑轴所在圆周的圆心与所述反射镜的重心重合。
7.根据权利要求6所述的大口径平行光管反射镜的微应力支撑结构，其特征在于：柔性支撑轴为圆柱内外分离式、圆柱垂直交叉式或圆柱斜叉式结构。
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