CN112013299B - 一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构，由连接筒组、多自由度调节螺钉组、连接螺钉组、消间隙装置组、非金属挡环组、手轮、防转螺钉、压圈、限位压圈和准直镜筒组成；可通过分别调整多自由度调节螺钉组，实现准直镜筒角度位置的多自由度调整，也可通过旋转手轮，实现准直镜筒的轴向位移，进而满足了小型太阳模拟器准直系统光轴与各组成部分光轴之间的同轴要求。

Description

一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构

技术领域

本发明涉及准直物镜多维调整装置，尤其涉及一种小型太阳模拟器用准直物镜多维调整机构。

背景技术

太阳模拟器是一种在实验室模拟太阳辐射的光学仪器，按尺寸分为大型太阳模拟器和小型太阳模拟器。其中，小型太阳模拟器主要由电源、光源、聚光系统、匀光系统和准直系统等组成，模拟参数主要包括太阳辐照度、太阳准直角、太阳光谱匹配度和太阳辐照不稳定度等。

小型太阳模拟器的光源、聚光系统、匀光系统和准直系统之间的同轴度越高、相对位置越准确，则光能利用率越高、太阳辐照越均匀。为此，在太阳模拟器光机结构设计时，要充分考虑各组成部分的角度与位置调整。

现有小型太阳模拟器光机结构设计时，多数只涉及位置调整，缺少角度调整，导致光机装配时，难以满足各组成部分之间的光轴同轴要求，进而导致模拟的太阳辐照度低、辐照均匀性差等问题。

综上所述，为了满足小型太阳模拟器各组成部分之间的光轴同轴要求，需要一种组成简单、调节方便的小型太阳模拟器光机调整结构，以提高太阳辐照度和辐照均匀性。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，设计一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构。通过连接筒组、多自由度调节螺钉组、连接螺钉组、消间隙装置、非金属挡环组、手轮、防转螺钉、压圈、限位压圈和准直镜筒的综合作用，实现了准直系统的角度调整和位置调整，可保证准直系统光轴与聚光系统光轴和匀光系统光轴重合，进而提高太阳辐照度和辐照均匀性。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：设计一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构，由连接筒组、多自由度调节螺钉组、连接螺钉组、消间隙装置组、非金属挡环组、手轮、防转螺钉、压圈、限位压圈和准直镜筒组成，其中，

连接筒组包括连接筒I、连接筒Ⅱ和连接筒Ⅲ；

多自由度调节螺钉组包括多自由度调节螺钉I、多自由度调节螺钉Ⅱ、多自由度调节螺钉Ⅲ、多自由度调节螺钉Ⅳ、多自由度调节螺钉Ⅴ和多自由度调节螺钉Ⅵ；

连接螺钉组包括连接螺钉I、连接螺钉Ⅱ、连接螺钉Ⅲ、连接螺钉Ⅳ、连接螺钉Ⅴ、连接螺钉Ⅵ、连接螺钉Ⅶ、连接螺钉Ⅷ和连接螺钉Ⅸ；

消间隙装置组包括消间隙装置I、消间隙装置Ⅱ和消间隙装置Ⅲ；

消间隙装置I包括消间隙弹簧I和消间隙套筒I；消间隙装置Ⅱ包括消间隙弹簧II和消间隙套筒Ⅱ；消间隙装置Ⅲ包括消间隙弹簧Ⅲ和消间隙套筒Ⅲ；

非金属挡环组包括非金属挡环I和非金属挡环Ⅱ；

如上所述的一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构，其中，

连接筒I和连接筒Ⅱ通过多自由度调节螺钉I、多自由度调节螺钉Ⅱ、多自由度调节螺钉Ⅲ、多自由度调节螺钉Ⅳ、多自由度调节螺钉Ⅴ和多自由度调节螺钉Ⅵ相连，且6个多自由度调节螺钉两两一组，均布于连接筒Ⅱ上，即多自由度调节螺钉I和多自由度调节螺钉Ⅱ一组、多自由度调节螺钉Ⅲ和多自由度调节螺钉Ⅳ一组、多自由度调节螺钉Ⅴ和多自由度调节螺钉Ⅵ一组，同时，多自由度调节螺钉I、多自由度调节螺钉Ⅲ、多自由度调节螺钉Ⅴ置于半径为R1的圆周上，多自由度调节螺钉Ⅱ、多自由度调节螺钉Ⅳ、多自由度调节螺钉Ⅵ置于半径为R2的圆周上；连接筒Ⅱ和连接筒Ⅲ通过连接螺钉I、连接螺钉Ⅱ、连接螺钉Ⅲ相连，且连接螺钉I、连接螺钉Ⅱ、连接螺钉Ⅲ均布于连接筒Ⅲ上；连接筒Ⅲ的圆周对称位置开有长条槽I和长条槽Ⅱ，且长条槽I和长条槽Ⅱ的左侧，非金属挡环I通过连接螺钉Ⅳ、连接螺钉Ⅴ、连接螺钉Ⅵ与连接筒Ⅲ相连，长条槽I和长条槽Ⅱ的右侧，非金属挡环Ⅱ通过连接螺钉Ⅶ、连接螺钉Ⅷ、连接螺钉Ⅸ与压圈相连，压圈通过螺纹与连接筒Ⅲ连接；在非金属挡环I和非金属挡环Ⅱ之间，设置手轮；手轮通过螺纹与准直镜筒连接；准直镜筒与连接筒Ⅱ通过小间隙配合实现孔轴相连，并在连接筒Ⅱ与准直镜筒连接处设计防转螺钉，同时，准直镜筒的左端通过均布的消间隙装置I、消间隙装置II和消间隙装置Ⅲ与连接筒Ⅱ紧密连接，即准直镜筒的左端与均布的消间隙套筒I、消间隙套筒Ⅱ和消间隙套筒Ⅲ连接，消间隙套筒I、消间隙套筒Ⅱ和消间隙套筒Ⅲ分别于均布的消间隙弹簧I、消间隙弹簧Ⅱ和消间隙弹簧Ⅲ连接，消间隙弹簧I、消间隙弹簧Ⅱ和消间隙弹簧Ⅲ的左端靠在连接筒Ⅱ的端面处，在弹簧力作用下保证了消间隙装置I、消间隙装置Ⅱ和消间隙装置Ⅲ与连接筒Ⅱ紧密连接，准直镜筒的右端通过螺纹与限位压圈相连。

如上所述的一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构，其中，

连接筒I、连接筒Ⅱ和多自由度调节螺钉I、多自由度调节螺钉Ⅱ、多自由度调节螺钉Ⅲ、多自由度调节螺钉Ⅳ、多自由度调节螺钉Ⅴ、多自由度调节螺钉Ⅵ共同实现了准直镜筒角度位置的多自由度调整；

连接筒Ⅱ、消间隙弹簧I、消间隙弹簧Ⅱ、消间隙弹簧Ⅲ、消间隙套筒I、消间隙套筒Ⅱ和消间隙套筒Ⅲ共同作用，用于提高准直镜筒的位移精度；

连接筒Ⅱ上的防转螺钉用于实现准直镜筒的直线位移；

连接筒Ⅲ的圆周对称位置开有长条槽I和长条槽Ⅱ，长条槽I和长条槽II用于旋转手轮；

手轮旋转可实现准直镜筒的直线位移；

手轮左侧的非金属挡环I和手轮右侧的非金属挡环II用于避免手轮旋转时的刚性摩擦；

限位压圈用于限制准直物镜的轴向位置，防止位移量过大导致零件受损；准直物镜用于安装小型太阳模拟器的准直光学系统。

如上所述的一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构，其中，

使用时，可对准直物镜分别进行角度位置调整和轴向位置调整；

当进行角度位置调整时，可通过分别调整多自由度调节螺钉I、多自由度调节螺钉Ⅱ、多自由度调节螺钉Ⅲ、多自由度调节螺钉Ⅳ、多自由度调节螺钉Ⅴ和多自由度调节螺钉Ⅵ作用在连接筒I和连接筒Ⅱ上的位置，实现准直镜筒角度位置的多自由度调整；

当进行轴向位置调整时，可通过旋转手轮，利用螺旋传动实现准直镜筒的轴向位移，且在消间隙弹簧I、消间隙弹簧Ⅱ、消间隙弹簧Ⅲ、消间隙套筒I、消间隙套筒Ⅱ和消间隙套筒Ⅲ的作用下，可提高准直镜筒的位移精度。

综上所述，本发明主要由连接筒组、多自由度调节螺钉组、连接螺钉组、消间隙装置组、非金属挡环组、手轮、防转螺钉、压圈、限位压圈和准直镜筒组成。本发明所述一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构，组成简单，调节方便，可以满足准直系统的角度和位置调整需求，进而保证准直系统光轴与聚光系统和匀光系统光轴的同轴度要求，从而提高太阳辐照度和辐照均匀性。

附图说明

图1为本发明一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构的总体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在附图或说明书中，相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。

图1为本发明一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构的总体结构示意图。

通过连接筒组1、多自由度调节螺钉组2、连接螺钉组3、消间隙装置、非金属挡环组6、手轮10、防转螺钉9、压圈7、限位压圈8和准直镜筒5的综合作用，实现了准直系统的角度调整和位置调整，可保证准直系统光轴与聚光系统光轴和匀光系统光轴重合，进而提高太阳辐照度和辐照均匀性。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：设计一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构，由连接筒组1、多自由度调节螺钉组2、连接螺钉组3、消间隙装置组4、非金属挡环组6、手轮10、防转螺钉9、压圈7、限位压圈8和准直镜筒5组成，其中，

连接筒组1包括连接筒I11、连接筒Ⅱ12和连接筒Ⅲ13；

多自由度调节螺钉组2包括多自由度调节螺钉I21、多自由度调节螺钉Ⅱ22、多自由度调节螺钉Ⅲ23、多自由度调节螺钉Ⅳ24、多自由度调节螺钉Ⅴ25和多自由度调节螺钉Ⅵ26；

连接螺钉组3包括连接螺钉I31、连接螺钉II32、连接螺钉Ⅲ33、连接螺钉Ⅲ34、连接螺钉Ⅲ35、连接螺钉Ⅵ36、连接螺钉Ⅶ37、连接螺钉Ⅷ38和连接螺钉Ⅸ39；

消间隙装置组4包括消间隙装置I41、消间隙装置Ⅱ42和消间隙装置Ⅲ43；

消间隙装置I41包括消间隙弹簧I411和消间隙套筒I412；消间隙装置Ⅱ42包括消间隙弹簧Ⅱ421和消间隙套筒Ⅱ422；消间隙装置III43包括消间隙弹簧III431和消间隙套筒Ⅲ432；

非金属挡环组6包括非金属挡环I61和非金属挡环Ⅱ62；

如上所述的一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构，其中，

连接筒I11和连接筒Ⅱ12通过多自由度调节螺钉I21、多自由度调节螺钉Ⅱ22、多自由度调节螺钉Ⅲ23、多自由度调节螺钉Ⅳ24、多自由度调节螺钉Ⅴ25和多自由度调节螺钉Ⅵ26相连，且6个多自由度调节螺钉两两一组，均布于连接筒Ⅱ12上，即多自由度调节螺钉I21和多自由度调节螺钉Ⅱ22一组、多自由度调节螺钉Ⅲ23和多自由度调节螺钉Ⅳ24一组、多自由度调节螺钉Ⅴ25和多自由度调节螺钉Ⅵ26一组，同时，多自由度调节螺钉I21、多自由度调节螺钉Ⅲ23、多自由度调节螺钉Ⅴ25置于半径为R1的圆周上，多自由度调节螺钉Ⅱ22、多自由度调节螺钉Ⅳ24、多自由度调节螺钉Ⅵ26置于半径为R2的圆周上；连接筒Ⅱ12和连接筒Ⅲ13通过连接螺钉I31、连接螺钉Ⅱ32、连接螺钉III33相连，且连接螺钉I31、连接螺钉Ⅱ32、连接螺钉Ⅲ33均布于连接筒Ⅲ13上；连接筒Ⅲ13的圆周对称位置开有长条槽I和长条槽Ⅱ，且长条槽I和长条槽Ⅱ的左侧，非金属挡环I61通过连接螺钉Ⅲ34、连接螺钉Ⅲ35、连接螺钉Ⅵ36与连接筒Ⅲ13相连，长条槽I和长条槽Ⅱ的右侧，非金属挡环Ⅱ62通过连接螺钉Ⅶ37、连接螺钉Ⅷ38、连接螺钉Ⅸ39与压圈7相连，压圈7通过螺纹与连接筒Ⅲ13连接；在非金属挡环I61和非金属挡环II62之间，设置手轮10；手轮10通过螺纹与准直镜筒5连接；准直镜筒5与连接筒Ⅱ12通过小间隙配合实现孔轴相连，并在连接筒Ⅱ12与准直镜筒5连接处设计防转螺钉9，同时，准直镜筒5的左端通过均布的消间隙装置I41、消间隙装置Ⅱ42和消间隙装置Ⅲ43与连接筒Ⅱ12紧密连接，即准直镜筒5的左端与均布的消间隙套筒I412、消间隙套筒Ⅱ422和消间隙套筒Ⅲ432连接，消间隙套筒I412、消间隙套筒Ⅱ422和消间隙套筒Ⅲ432分别于均布的消间隙弹簧I411、消间隙弹簧Ⅱ421和消间隙弹簧III431连接，消间隙弹簧I411、消间隙弹簧Ⅱ421和消间隙弹簧III431的左端靠在连接筒Ⅱ12的端面处，在弹簧力作用下保证了消间隙装置I41、消间隙装置Ⅱ42和消间隙装置ⅡI43与连接筒Ⅱ12紧密连接，准直镜筒5的右端通过螺纹与限位压圈8相连。

如上所述的一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构，其中，

连接筒I11、连接筒Ⅱ12和多自由度调节螺钉I21、多自由度调节螺钉Ⅱ22、多自由度调节螺钉Ⅲ23、多自由度调节螺钉Ⅳ24、多自由度调节螺钉Ⅴ25、多自由度调节螺钉Ⅵ26共同实现了准直镜筒5角度位置的多自由度调整；

连接筒Ⅱ12、消间隙弹簧I411、消间隙弹簧Ⅱ421、消间隙弹簧Ⅲ431消间隙套筒I412、消间隙套筒Ⅱ422和消间隙套筒Ⅲ432共同作用，用于提高准直镜筒5的位移精度；

连接筒Ⅱ12上的防转螺钉9用于实现准直镜筒5的直线位移；

连接筒Ⅲ13的圆周对称位置开有长条槽I和长条槽Ⅱ，长条槽I和长条槽Ⅱ用于旋转手轮10；

手轮10旋转可实现准直镜筒5的直线位移；

手轮10左侧的非金属挡环I61和手轮10右侧的非金属挡环Ⅱ62用于避免手轮10旋转时的刚性摩擦；

限位压圈8用于限制准直物镜的轴向位置，防止位移量过大导致零件受损；准直物镜用于安装小型太阳模拟器的准直光学系统。

如上所述的一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构，其中，

使用时，可对准直物镜分别进行角度位置调整和轴向位置调整；

当进行角度位置调整时，可通过分別调整多自由度调节螺钉I21、多自由度调节螺钉Ⅱ22、多自由度调节螺钉Ⅲ23、多自由度调节螺钉Ⅳ24、多自由度调节螺钉Ⅴ25和多自由度调节螺钉Ⅵ26作用在连接筒Ill和连接筒Ⅱ12上的位置，实现准直镜筒5角度位置的多自由度调整；

当进行轴向位置调整时，可通过旋转手轮10，利用螺旋传动实现准直镜筒5的轴向位移，且在消间隙弹簧I411、消间隙弹簧Ⅱ421、消间隙弹簧Ⅲ431、消间隙套筒I412、消间隙套筒Ⅱ422和消间隙套筒Ⅲ432的作用下，可提高准直镜筒5的位移精度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构，其特征在于，

由连接筒组、多自由度调节螺钉组、连接螺钉组、消间隙装置组、非金属挡环组、手轮、防转螺钉、压圈、限位压圈和准直镜筒组成，其中，

连接筒组包括连接筒I、连接筒Ⅱ和连接筒Ⅲ；

多自由度调节螺钉组包括多自由度调节螺钉I、多自由度调节螺钉Ⅱ、多自由度调节螺钉Ⅲ、多自由度调节螺钉Ⅳ、多自由度调节螺钉Ⅴ和多自由度调节螺钉Ⅵ；

连接螺钉组包括连接螺钉I、连接螺钉Ⅱ、连接螺钉Ⅲ、连接螺钉Ⅳ、连接螺钉Ⅴ、连接螺钉Ⅵ、连接螺钉Ⅶ、连接螺钉Ⅷ和连接螺钉Ⅸ；

消间隙装置组包括消间隙装置I、消间隙装置Ⅱ和消间隙装置Ⅲ；

消间隙装置I包括消间隙弹簧I和消间隙套筒I；消间隙装置Ⅱ包括消间隙弹簧Ⅱ和消间隙套筒Ⅱ；消间隙装置Ⅲ包括消间隙弹簧Ⅲ和消间隙套筒Ⅲ；

非金属挡环组包括非金属挡环I和非金属挡环Ⅱ；

如上所述的一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构，

连接筒I和连接筒Ⅱ通过多自由度调节螺钉I、多自由度调节螺钉Ⅱ、多自由度调节螺钉Ⅲ、多自由度调节螺钉Ⅳ、多自由度调节螺钉Ⅴ和多自由度调节螺钉Ⅵ相连，且6个多自由度调节螺钉两两一组，均布于连接筒Ⅱ上，即多自由度调节螺钉I和多自由度调节螺钉Ⅱ一组、多自由度调节螺钉Ⅲ和多自由度调节螺钉Ⅳ一组、多自由度调节螺钉Ⅴ和多自由度调节螺钉Ⅵ一组，同时，多自由度调节螺钉I、多自由度调节螺钉Ⅲ、多自由度调节螺钉Ⅴ置于半径为R1的圆周上，多自由度调节螺钉Ⅱ、多自由度调节螺钉Ⅳ、多自由度调节螺钉Ⅵ置于半径为R2的圆周上；连接筒Ⅱ和连接筒Ⅲ通过连接螺钉I、连接螺钉Ⅱ、连接螺钉Ⅲ相连，且连接螺钉I、连接螺钉Ⅱ、连接螺钉Ⅲ均布于连接筒Ⅲ上；连接筒Ⅲ的圆周对称位置开有长条槽I和长条槽Ⅱ，且长条槽I和长条槽Ⅱ的左侧，非金属挡环I通过连接螺钉Ⅳ、连接螺钉Ⅴ、连接螺钉Ⅵ与连接筒Ⅲ相连，长条槽I和长条槽Ⅱ的右侧，非金属挡环Ⅱ通过连接螺钉Ⅶ、连接螺钉Ⅷ、连接螺钉Ⅸ与压圈相连，压圈通过螺纹与连接筒Ⅲ连接；在非金属挡环I和非金属挡环Ⅱ之间，设置手轮；手轮通过螺纹与准直镜筒连接；准直镜筒与连接筒Ⅱ通过小间隙配合实现孔轴相连，并在连接筒Ⅱ与准直镜筒连接处设计防转螺钉，同时，准直镜筒的左端通过均布的消间隙装置I、消间隙装置Ⅱ和消间隙装置Ⅲ与连接筒Ⅱ紧密连接，即准直镜筒的左端与均布的消间隙套筒I、消间隙套筒Ⅱ和消间隙套筒Ⅲ连接，消间隙套筒I、消间隙套筒Ⅱ和消间隙套筒Ⅲ分别于均布的消间隙弹簧I、消间隙弹簧Ⅱ和消间隙弹簧Ⅲ连接，消间隙弹簧I、消间隙弹簧Ⅱ和消间隙弹簧Ⅲ的左端靠在连接筒Ⅱ的端面处，在弹簧力作用下保证了消间隙装置I、消间隙装置Ⅱ和消间隙装置Ⅲ与连接筒Ⅱ紧密连接，准直镜筒的右端通过螺纹与限位压圈相连。

2.根据权利要求1所述的一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构，其特征在于，

连接筒I、连接筒Ⅱ和多自由度调节螺钉I、多自由度调节螺钉Ⅱ、多自由度调节螺钉Ⅲ、多自由度调节螺钉Ⅳ、多自由度调节螺钉Ⅴ、多自由度调节螺钉Ⅵ共同实现了准直镜筒角度位置的多自由度调整；

连接筒Ⅱ、消间隙弹簧I、消间隙弹簧Ⅱ、消间隙弹簧Ⅲ、消间隙套筒I、消间隙套筒Ⅱ和消间隙套筒Ⅲ共同作用，用于提高准直镜筒的位移精度；

连接筒Ⅱ上的防转螺钉用于实现准直镜筒的直线位移；

连接筒Ⅲ的圆周对称位置开有长条槽I和长条槽Ⅱ，长条槽I和长条槽Ⅱ用于旋转手轮；

手轮旋转可实现准直镜筒的直线位移；

手轮左侧的非金属挡环I和手轮右侧的非金属挡环II用于避免手轮旋转时的刚性摩擦；

限位压圈用于限制准直物镜的轴向位置，防止位移量过大导致零件受损；

准直物镜用于安装小型太阳模拟器的准直光学系统。

3.根据权利要求1所述的一种小型太阳模拟器用准直系统多维调整机构，其特征在于，

使用时，可对准直物镜分别进行角度位置调整和轴向位置调整；

当进行角度位置调整时，可通过分别调整多自由度调节螺钉I、多自由度调节螺钉Ⅱ、多自由度调节螺钉Ⅲ、多自由度调节螺钉Ⅳ、多自由度调节螺钉Ⅴ和多自由度调节螺钉Ⅵ作用在连接筒I和连接筒Ⅱ上的位置，实现准直镜筒角度位置的多自由度调整；

当进行轴向位置调整时，可通过旋转手轮，利用螺旋传动实现准直镜筒的轴向位移，且在消间隙弹簧I、消间隙弹簧Ⅱ、消间隙弹簧Ⅲ、消间隙套筒I、消间隙套筒Ⅱ和消间隙套筒Ⅲ的作用下，可提高准直镜筒的位移精度。

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