CN205301686U - 一种用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架。包括底座、云台、支架、反射镜框；云台设置在底座上方；支架包括左支架和右支架；左支架和右支架分别固定设置在云台左右两侧；左支架和右支架上均设置有带有开口的通孔；反射镜框通过水平轴分别与左支架和右支架连接。本实用新型提供了一种适用于经常搬动的场合并能够满足光学检测工程的实际需要的用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架。

Description

一种用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架

技术领域

本实用新型属于光学精密仪器领域，涉及一种镜架，尤其涉及一种用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架。

背景技术

大孔径反射镜作为光学检测过程中经常用到的标准镜，其面形的好坏直接关系到检测结果的正确性。大孔径反射镜常用的安装方式有：带式安装、双滚轮链安装等，由于这些支撑方式可有效的减小反射镜安装引起的应力集中，获得良好的反射镜面形，因此得到广泛应用，但这类支撑方式不适用于反射镜光轴有俯仰变化的系统，也不适于经常搬动的场合。

实用新型内容

为了使大孔径反射镜适用于多种姿态变化的系统，并且方便移动更换工作环境，本实用新型提出了一种用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架。

为实现以上实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：一种用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架，包括底座、云台、固定在云台上的支架、反射镜框；所述云台设置在底座上方；所述支架包括左支架和右支架；反射镜框通过水平轴分别与左支架和右支架连接；

其特殊之处在于：

所述云台中间位置设置有用于安装竖轴的轴孔；所述云台中间位置的轴孔与竖轴上轴段为过渡配合；所述底座中间位置设置有一组向心球轴承；所述竖轴下轴段与安装于底座的一组向心球轴承相配合；

所述云台中间沿光轴方向前后各安装有一个用于反射镜的俯仰角调节与锁紧的俯仰螺母座，俯仰螺杆旋入俯仰螺母座；

所述底座的一端沿光轴方向前后各安装有一个用于反射镜的偏航角调节与锁紧的偏航螺母座，偏航螺杆旋入偏航螺母座；

上述左支架和右支架上均设置有带有开口的通孔；所述水平轴一端与反射镜框通过止口配合定位并以螺钉固定连接，另一端穿入左、右支架上部的通孔，并通过通孔上方的螺钉使得孔轴抱紧；

上述反射镜框圆周面上至少设置有2个一字长孔。

上述反射镜框前端面上设置有三个护板，所述护板与反射镜框以螺钉固定连接；所述护板伸入反射镜框内环面部分与反射镜之间设置有橡胶垫；所述橡胶垫采用粘接或沉头螺钉安装；

上述反射镜框外圆柱面上设计有12组注胶螺套，所述注胶螺套为透明状，注胶螺套端部设计有一定深度的容胶槽；

上述用于连接云台与底座的螺钉组从上到下由螺钉、两个聚四氟乙烯垫片、钢垫组成；

上述云台与底座之间为面接触，云台与底座接触的面经铣削加工为部分接触；

上述底座上设置有若干用于与各种光学平台相连的一字沉槽孔；

上述反射镜框圆周面上还设置有至少一个吊耳；

上述反射镜框后定位面的一侧还设置有用于防尘的后盖板。

本实用新型的优点为：本实用新型镜框圆周设计有专用注胶螺套，可实现主镜可视化注胶；可实现反射镜的快速拆胶；反射镜光轴可在一定范围内进行俯仰调节与偏航调节；适用于经常搬动的场合。本实用新型的圆周支撑大孔径反射镜二维镜架能够实现反射镜的二维调节，包括俯仰角调节范围：±6°、偏摆角调节范围：±4°，能够满足光学检测工程的实际需要。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为本实用新型的俯视图。

图3为本实用新型的左视图。

图4为本实用新型的局部视图(注胶示意图)。

图5为本实用新型的结构示意图(轴测图)。

图6为本实用新型的反射镜框结构示意图(轴测图)。

图7为本实用新型的反射镜入框方法示意图(轴测图)。

其中，1‐反射镜框；2‐反射镜；3‐水平轴；4‐支架；5‐云台；6‐底座；7‐竖轴；8‐向心球轴承；9‐螺套；10‐护板；11‐后盖板；12‐俯仰螺母座；13‐俯仰螺杆；14‐偏航螺母座；15‐偏航螺杆；16‐胶柱；17‐吊耳；18‐支撑用圆柱面；19‐胶结用圆柱面；20‐安装调校孔；21‐反射镜框后定位面；22‐水平轴安装孔；23‐入框过程中的反射镜；24‐入框过程中的镜框；25‐剪式升降台；26‐垂直升降台；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的内容加以详细说明。

图1‐7给出了本实用新型的一个具体实施例。二维镜架包括底座6、云台5、支架4、反射镜框1；云台5设置在底座6上方；支架4包括左支架和右支架；左支架和右支架分别固定设置在云台5左右两侧；左支架和右支架上均设置有带有开口的通孔；反射镜2框通过水平轴分别与左支架和右支架连接；水平轴3一端与反射镜2框通过止口配合定位并以螺钉固定连接，另一端穿入左、右支架上部的通孔，并通过通孔上方开口处设有螺钉，通孔与螺钉的轴线相互垂直，旋转螺钉即可收紧开口，使得孔轴抱紧；云台5中间位置设置有用于安装竖轴7的轴孔；云台5中间位置的轴孔与竖轴7上轴段为过渡配合；底座6中间位置设置有一组向心球轴承8；竖轴7下轴段与安装于底座的一组向心球轴承8相配合；云台5上至少设置有两个呈圆周分布的弧形槽，并通过螺钉组与底座6相连；云台5中间沿光轴方向前后各安装有一个用于反射镜2的俯仰角调节与锁紧的俯仰螺母座12，俯仰螺杆13旋入俯仰螺母座12；底座6的一端沿光轴方向前后各安装有一个用于反射镜2的偏航角调节与锁紧的偏航螺母座14，偏航螺杆15旋入偏航螺母座14；反射镜2框为空心圆柱体；空心圆柱体一端设置有环形反射镜框1后定位面；反射镜框1的内圆柱面上设计有若干用于安装反射镜2的支撑用圆柱面18和胶结用圆柱面19；支撑用圆柱面直径大于胶结用圆柱面19直径；反射镜框1圆周上均布有若干组用于安装注胶螺套的螺孔；反射镜框1圆周面上至少设置有2个一字长孔；反射镜框1前端面上设置有三个护板，护板与反射镜框1以螺钉固定连接；护板伸入反射镜框1内环面部分与反射镜2之间设置有橡胶垫；橡胶垫采用粘接或沉头螺钉安装；反射镜框1外圆柱面上设计有12组注胶螺套，所述注胶螺套为透明状，注胶螺套端部设计有一定深度的容胶槽；用于连接云台5与底座6的螺钉组从上到下由螺钉、两个聚四氟乙烯垫片、钢垫组成；云台5与底座6之间为面接触，云台5与底座6接触的面经铣削加工为部分接触；底座6上设置有若干用于与各种光学平台相连的一字沉槽孔；反射镜框1圆周面上还设置有至少一个吊耳；反射镜框1后定位面的一侧还设置有用于防尘的后盖板。

一种用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架的安装方法，包括以下步骤：

1】拆除两个俯仰螺母座12；

2】将镜框绕水平轴3转至光轴竖直；

3】在反射镜框下适当位置放置剪式升降台25将反射镜框1支稳并用水泡调平，如反射镜入框方法示意图7所示；

4】所述24个螺套9外螺纹上涂防松胶后旋入反射镜框1，通过调节螺套旋入量确保螺套端面不伸出反射镜框胶结用圆柱面19，且缩入量在0.05～0.1㎜；

5】在反射镜框1的中心轴正下方放置垂直升降台26，垂直升降台26的台面大小要保证能将反射镜2托稳，将垂直升降台26调至适当高度，其高度以垂直升降台26台面高于反射镜框1上端面3～5㎜为宜；

6】将反射镜2置于垂直升降台26台面上，用眼观察使反射镜2与反射镜框1基本同轴；

7】因反射镜2与反射镜框1为小间隙配合，为确保反射镜2安全顺利的装入反射镜框1，此步至少应两人配合完成，一人手动控制垂直升降台26使其缓慢下降、另一人在反射镜2下降的过程中使用塞尺反复检查间隙是否均匀确保反射镜2顺利无卡滞的下降，至平稳落于反射镜框1后定位面后，移除垂直升降台26；

8】在安装前计算得出的合适位置插入聚四氟乙烯重力卸载垫块；

9】安装护板10，护板10伸入反射镜2内的环面可采用粘接或沉头螺钉连接的方式安装橡胶垫，这样既实现了轴向保护与定位，同时也避免护板与反射镜的刚性接触；

10】撤出剪式升降台25，将镜框绕水平轴3缓慢平稳转至光轴水平；

11】安装两个俯仰螺母座12，将两个俯仰螺杆13旋入锁住俯仰运动；

12】检测反射镜面形，若不理想则通过微调聚四氟乙烯重力卸载垫块的位置与姿态，使反射镜面形达到理想状态；

13】如图4所示，螺套9的内螺孔内注入专用硅胶，注胶量应严格控制，以螺套端部的扩展槽刚刚充满为宜；

14】待胶完全固化后复检反射镜面形；若不理想，可通过拆除注胶螺套9实现胶斑快拆，然后重新注胶。

反射镜框结构如图6所示，在反射镜框的内圆柱面上交替分布有12个均布的支撑用圆柱面18与12个均布的胶结用圆柱面19，其中支撑用圆柱面直径略大于胶结用圆柱面直径。反射镜框圆周上均布有12组螺孔，用于安装注胶螺套9，所述注胶螺套9为透明材料所制，其结构如图4所示，其胶孔直径为5㎜，端部设计有直径为10㎜容胶槽，槽深0.15㎜，因所用螺套采用透明材料，注胶过程中胶的充填与扩展状况可直接观察到，解决了长期以来胶斑直径难以精确控制的问题。此外，以往注胶螺孔直接设计在镜框圆周上，当注胶引起反射镜面形不理想时，只能在对反射镜采取妥善的防护措施后拆除胶斑，将反射镜与镜框完全分离并彻底清理后才能重新装配，这成为一项费时费力且风险大的工作，设计了注胶螺套9后，可通过拆除注胶螺套9实现胶斑快拆，避免了拆胶风险且提高了工作效率；反射镜框上部两端的吊耳螺孔用于反射镜部件安装过程中的吊装；另外，反射镜框圆周上均布有6个安装调校孔20，在反射镜2入框后位姿调整时便于对反射镜2的位姿进行调整；所述三个护板10与反射镜框1以螺钉固定连接，护板10伸入反射镜内的环面可采用粘接或沉头螺钉连接的方式安装橡胶垫，这样既实现了轴向保护与定位，同时也避免护板与反射镜了刚性接触；后盖板11与反射镜框1以螺钉固连，主要起防尘与保护作用。

水平轴3一端与反射镜框1通过止口配合定位并以螺钉固定连接，另一端与穿入支架上部的孔，支架上部的螺钉使得孔轴抱紧。

左右支架分别通过8个螺钉与云台固定连接，云台的中间沿光轴前后各安装有一个俯仰螺母座，俯仰螺杆旋入螺母座，通过两个螺杆的顶推来实现反射镜的俯仰角调节与锁紧。

云台与底座之间为面接触，为了减小偏航角调节时的摩擦阻力，云台与底座接触的面经铣削加工为部分接触。云台中部孔与竖轴上轴段为过渡配合，竖轴下轴段与安装于底座的一组向心球轴承相配合，以此实现云台与底座的径向定位。另外，云台上设计有四个呈圆周分布的弧形槽，螺钉组(从上到下由螺钉、两个聚四氟乙烯垫片、钢垫组成)穿过一字槽与底座上对应位置的螺孔相连并适当压紧，聚四氟乙烯垫片具有高润滑性，可有效降低偏航调节时的摩擦阻尼。弧形槽的弧长决定了偏航角的调节范围。为了使四维调整台具有较高的稳定性，俯仰运动与偏航运动的回转轴线均通过二维镜架重心所在平面。底座的一端沿光轴前后各安装有一个偏航螺母座，通过两个偏航螺杆的顶推来实现反射镜的偏航角调节与锁紧。

所述底座上设计有12个一字沉槽孔，便于与各种光学平台相连。

本实用新型中主镜采用聚四氟乙烯重力卸载垫块卸载的部分圆周支撑方式，同时圆周均布12对注胶孔注胶的固定方式。首先选取与重力方向成一定夹角的两个支撑用圆柱面，在其上放置聚四氟乙烯重力卸载垫块，通过选择聚四氟乙烯重力卸载垫块的厚度确保反射镜装入反射镜框后，镜框胶结用圆柱面与反射镜外圆柱面间的单边配合间隙小于0.1㎜。聚四氟乙烯重力卸载垫块的放置位置与重力作用线的夹角在安装前需由计算得出，且聚四氟乙烯重力卸载垫块的宽度要小于支撑用圆柱面的宽度以避开加工圆角，聚四氟乙烯重力卸载垫块的长度应短于反射镜厚度5～10㎜。

如图1至图3所示，该反射镜二维镜架从功能上由上到下可分为三部分。各部分通过精密配合联结为一个有机整体。

反射镜部件：同前面所述

俯仰关节：通过两个同轴安装的圆柱回转铰链实现。铰链结构简单，刚性好，可通过控制铰链轴孔配合精度及两个圆柱回转铰链同轴度反射镜的高精度俯仰角调节。水平轴采用青铜材料，支架采用铸铁材料。

偏摆关节：通过安装于底座的一组向心球轴承、竖轴实现。

该反射镜二维镜架通过四个手轮来分别调节俯仰角及偏摆角。如果人手转动调节手轮的灵敏度按3°计，各自由度的调节灵敏度计算如下：

俯仰角调节灵敏度：arctan(3°/360°×L1/R1)×3600″

＝arctan(3°/360°×0.5/243)×3600″

≈3.54″

偏摆角调节灵敏度：arctan(3°/360°×L2/R2)×3600″

＝arctan(3°/360°×0.5/303)×3600″

≈2.84″

其中：L1—俯仰角调节机构丝杆螺距；L2—偏摆角调节机构丝杆螺距；R1—俯仰角调节半径；R2—偏摆角调节半径。

以上各关节的实现方式保证了该反射镜二维镜架整体结构具有刚性高、稳定性好、运动精度高的特点。克服了采用带式安装、双滚轮链安装的反射镜不宜于俯仰变化，也不适于经常搬动的缺点。作为调节机构其调节分辨力也是一个重要的衡量标准。该反射镜二维镜架均采用手动调节，其中俯仰角和偏摆角调节由细牙丝杆螺母副实现。

该反射镜二维镜架所采用的圆周支撑方式、镜框结构与二维镜架结构适用于中大孔径反射镜。

Claims (10)

1.一种用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架，包括底座、云台、固定在云台上的支架、反射镜框；所述云台设置在底座上方；所述支架包括左支架和右支架；反射镜框通过水平轴分别与左支架和右支架连接；

其特征在于：

所述云台中间位置设置有用于安装竖轴的轴孔；所述云台中间位置的轴孔与竖轴上轴段为过渡配合；所述底座中间位置设置有一组向心球轴承；所述竖轴下轴段与安装于底座的一组向心球轴承相配合；

所述云台中间沿光轴方向前后各安装有一个用于反射镜的俯仰角调节与锁紧的俯仰螺母座，俯仰螺杆旋入俯仰螺母座；

所述底座的一端沿光轴方向前后各安装有一个用于反射镜的偏航角调节与锁紧的偏航螺母座，偏航螺杆旋入偏航螺母座。

2.根据权利要求1所述的用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架，其特征在于：所述左支架和右支架上均设置有带有开口的通孔；所述水平轴一端与反射镜框通过止口配合定位并以螺钉固定连接，另一端穿入左、右支架上部的通孔，并通过通孔上方的螺钉使得孔轴抱紧。

3.根据权利要求1或2所述的用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架，其特征在于：所述反射镜框圆周面上至少设置有2个一字长孔。

4.根据权利要求3所述的用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架，其特征在于：所述反射镜框前端面上设置有三个护板，所述护板与反射镜框以螺钉固定连接；所述护板伸入反射镜框内环面部分与反射镜之间设置有橡胶垫；所述橡胶垫采用粘接或沉头螺钉安装。

5.根据权利要求4所述的用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架，其特征在于：所述反射镜框外圆柱面上设计有12组注胶螺套，所述注胶螺套为透明状，注胶螺套端部设计有一定深度的容胶槽。

6.根据权利要求5所述的用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架，其特征在于：所述用于连接云台与底座的螺钉组从上到下由螺钉、两个聚四氟乙烯垫片、钢垫组成。

7.根据权利要求6所述的用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架，其特征在于：所述云台与底座之间为面接触，云台与底座接触的面经铣削加工为部分接触。

8.根据权利要求7所述的用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架，其特征在于：所述底座上设置有若干用于与各种光学平台相连的一字沉槽孔。

9.根据权利要求8所述的用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架，其特征在于：所述反射镜框圆周面上还设置有至少一个吊耳。

10.根据权利要求9所述的用于圆周支撑大孔径反射镜的二维镜架，其特征在于：所述反射镜框后定位面的一侧还设置有用于防尘的后盖板。