CN207181783U - 一种大口径光学元件的面形弹性调整装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大口径光学元件的面形弹性调整装置，该装置包括底框、光学元件、压框、压紧螺钉和调整模块；光学元件通过其自身的迎光面与底框内的三个支撑面接触安装，压框通过压紧螺钉将光学元件固定在底框内部，调整模块安装在压框上，调整模块的运动执行部件中具有点接触的传动环节，调整模块的接触面与光学元件的背光面接触，调整模块在压紧过程只会对光学元件施加正向压力，调整模块在调节过程中的压紧力通过自身的力传感器及外部辅助系统进行实时的监测。本实用新型以各个作用点的微小压紧力作为系统的输出端，与实际使用过程中只要求保证高分辨率可调的压力而对运动部件分辨率没有要求的需求相符合，结构简单易行。

Description

一种大口径光学元件的面形弹性调整装置

技术领域

本实用新型涉及一种面向大口径光学元件的面形弹性调整装置，属于机械设计及力学分析技术领域。

背景技术

能源问题一直是伴随着人类发展而一直存在的问题，在目前人类的认识范围之内，激光聚变过程是截止目前最有可能解决这一问题的有效方法之一。目前，驱动该过程进行的能量主要来源于高功率的激光光源。由于对能量的需求极大，实现该过程需要采用多路的大口径激光器作为激发源，并且其对于光路中光学元件的面型等装校性能参数要求极高。由于通光口径比较大(边长大于400毫米)，安装在光路中的光学元件通常都会由于重力及夹持力的影响而产生一定程度的变形，严重的影响了激光能量的输出效率。然而这种变形对效率产生的影响又无法通过在线的方式进行评估。因此需要在离线状态开展这类变形对效率影响机制的研究。为了能够在离线研究的过程中还原在线的变形情况，亟需设计一种大口径光学元件面形微力调整装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种大口径光学元件的面形弹性调整装置，能够采用简单的通用运动部件作为调整结构的运动输入端，实现对大口径光学元件面型的高分辨率微力调节。

一种大口径光学元件的面形弹性调整装置，该装置包括底框、光学元件、压框、压紧螺钉和调整模块；

所述光学元件通过其自身的迎光面与底框内的三个支撑面接触安装，所述压框通过压紧螺钉将光学元件固定在底框内部，所述调整模块安装在压框上，调整模块的运动执行部件中具有点接触的传动环节，调整模块的接触面与光学元件的背光面接触，调整模块在压紧过程的扭矩不会传递给光学元件，只会对光学元件施加正向压力，调整模块在调节过程中的压紧力通过自身的力传感器及外部辅助系统进行实时的监测。

进一步地，所述底框为一个口字外形的框体零件，其框体底部具有一圈台阶面，台阶面上有三个支撑面，三个支撑面在台阶面上呈等腰三角形布局，顶点支撑面布局于底框的一边，底边两点支撑面布局于底框上顶点支撑面的对边，所述的底框的上表面具有八个压框安装孔均布于底框的四边；压框为一个田字外形的框体零件，其四边均匀布置了八个压框连接孔分别与所述底框的八个压框安装孔对应，所述的压框上呈3×3阵列的关系布局了九个过孔，在每个过孔的四周均布了四个调整安装孔。

进一步地，所述调整模块包括挠性接触件、力传感器、调整导座、调整凸块、微调螺母、微调螺钉、微力弹簧和连接凸块；

所述挠性接触件为一个小圆柱体外形的零件，其底面为一个接触面，顶面有一个力传感器连接孔，圆柱面上有两个正交布局的X方向旋转筋和Y方向旋转筋；

所述力传感器为一个中字外形的回转零件，其一侧有一个力传感器连接螺钉，另一侧有一个力传感器安装螺钉；

所述连接凸块为一个圆环形的零件，其上面有一个弹簧连接面，所述的弹簧连接面上面有一个凸台，该凸台的外圆柱面为弹簧定位面，所述连接凸块的中心有一个力传感器安装孔；

所述调整导座为一个带固定座的轴套类零件，其固定座上均匀布置了四个调整连接孔分别位于固定座的四个角，调整导座上表面有一个圆环柱体，该圆环柱体的上面有一个凹台，凹台内圆柱面为微调螺母安装孔，圆环柱体的中心有一个弹簧定位孔；

所述调整凸块为与连接凸块结构类似的零件，其一面为弹簧安装面，另一面为微调螺钉接触面，侧面圆柱面为调整凸块导向面；

所述微调螺母为一个圆环类零件，其外圆柱面为微调螺母安装面，其内圆柱面为微调螺钉安装孔；

所述的微调螺钉的螺钉头为一个球形面，该球形面为微调螺钉压紧面；

所述挠性接触件通过自身的传感器连接孔与所述力传感器的力传感器连接螺钉进行连接，所述的挠性接触件通过自身的接触面与所述光学元件的背光面接触，所述的力传感器通过自身的力传感器安装螺钉与所述连接凸块的力传感器安装孔固定连接，所述微力弹簧的内侧通过所述弹簧定位面与所述连接凸块进行定位，所述的微力弹簧的端面一侧通过所述的弹簧连接面与所述的连接凸块进行抵触连接，所述的微力弹簧的端面另一侧通过所述的弹簧安装面与所述的调整凸块进行抵触连接；所述的调整凸块通过其自身的调整凸块导向面与所述调整导座内孔滑动配合，所述微调螺母通过自身的微调螺母安装面与所述调整导座的微调螺母安装孔进行过盈配合固定连接；所述微调螺钉通过所述微调螺钉安装孔与所述微调螺母实现螺纹连接，所述微调螺钉的微调螺钉压紧面与调整凸块的微调螺钉接触面相接触。

有益效果：

1、本实用新型抛弃了复杂的机电运动执行器而采用简单的通用运动部件作为调整结构的运动输入端，通过弹簧将通用运动部件的粗略位移转化为高分辨率的微小压力，以各个作用点的微小压紧力作为系统的输出端，与我们在实际使用过程中只要求保证高分辨率可调的压力而对运动部件分辨率没有要求的需求及其符合，结构简单易行，具有较大的工程实用意义。

2、本实用新型能够实现对大口径光学元件面形的高分辨率微力调节，调节过程中的微小压紧力可以通过力传感器及其辅助系统进行实时的监测，压紧模块和光学元件之间设有挠性接触件，挠性接触件呈现出十字交叉的的转轴结构，在压紧过程中挠性十字轴可以根据光学元件表面情况自适应转动，使得挠性接触件与光学元件进行完全的法向压紧，接触面为面接触，可以有效的避免压紧装置对光学元件表面造成的应力集中。由于运动执行部件中具有点接触的传动环节，压紧过程的扭矩不会传递到光学元件，只会对光学元件施加正向压力。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中调整模块的结构示意图；

图3为本实用新型中调整模块的爆炸图；

图4为本实用新型底框、光学元件和压框的爆炸图；

图5为本实用新型调整模块中的挠性接触件的结构示意图。

其中，1-底框、2-光学元件、3-压框、4-压紧螺钉、5-调整模块、6-力传感器、7-链接螺钉、8-调整导座、9-调整凸块、10-微调螺母、11-微调螺钉、12-微力弹簧、13-连接凸块、14-挠性接触件、15-压框安装孔、16-迎光面、17-压框连接孔、18-调整安装孔、19-过孔、20-背光面、21-支撑面、22-接触面、23-X方向旋转筋、24-力传感器连接螺钉、25-力传感器安装孔、26-调整连接孔、27-弹簧定位孔、28-弹簧安装面、29-微调螺钉压紧面、30-微调螺钉安装孔、31-微调螺母安装面、32-微调螺钉接触面、33-调整凸块导向面、34-微调螺母安装孔、35-弹簧定位面、36-弹簧连接面、37-力传感器安装螺钉、38-传感器连接孔、39-Y方向旋转筋。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

如附图1所示，本实用新型提供了一种大口径光学元件的面形弹性调整装置，包括一个底框1、一个光学元件2、一个压框3、八个压紧螺钉4以及九个调整模块5。

如附图2和3所示，调整模块5包括一个力传感器6、四个链接螺钉7、一个调整导座8、一个调整凸块9、一个微调螺母10、一个微调螺钉11、一个微力弹簧12、一个连接凸块13以及一个挠性接触件14。

如附图4所示，底框1为一个口字外形的框体零件，其框体底部具有一圈台阶面，台阶面上有三个支撑面21，三个支撑面21在台阶面上呈等腰三角形布局，顶点支撑面21布局于底框1的一边，底边两点支撑面21布局于底框1上顶点支撑面21的对边，所述的底框1的上表面具有八个压框安装孔15均布于底框1的四边。所述的光学元件2为一个矩形薄板类零件，包括一个迎光面16和一个背光面20。所述的压框3为一个田字外形的框体类零件，其四边均匀布置了八个压框连接孔17分别与所述底框1的八个压框安装孔15对应，所述的压框3上呈3×3阵列的关系布局了九个过孔19，在每个过孔19的四周均布了四个调整安装孔18。

如附图5所示，挠性接触件14为一个小圆柱体外形的零件，其底面为一个接触面22，顶面有一个力传感器连接孔38，圆柱面上有两个正交布局的X方向旋转筋23和Y方向旋转筋39。所述的力传感器6为一个中字外形的回转零件，其一侧有一个力传感器连接螺钉24，另一侧有一个力传感器安装螺钉37。所述的连接凸块13为一个圆环形的零件，其上面有一个弹簧连接面36，所述的弹簧连接面36上面有一个凸台，该凸台的外圆柱面为弹簧定位面35，所述连接凸块13的中心有一个力传感器安装孔25。所述的调整导座8为一个带固定座的轴套类零件，其固定座上均匀布置了四个调整连接孔26分别位于固定座的四个角，调整导座上表面有一个圆环柱体，该圆环柱体的上面有一个凹台，凹台内圆柱面为微调螺母安装孔34，圆环柱体的中心有一个弹簧定位孔27。所述的调整凸块9为与连接凸块13结构类似的零件，其一面为弹簧安装面28，另一面为微调螺钉接触面32，侧面圆柱面为调整凸块导向面33。所述的微调螺母10为一个圆环类零件，其外圆柱面为微调螺母安装面31，其内圆柱面为微调螺钉安装孔30。所述的微调螺钉11的螺钉头为一个球形面，该球形面为微调螺钉压紧面29。

所述的光学元件2通过其自身的迎光面16与所述底框1的三个支撑面21接触安装。所述的压框3通过八个压紧螺钉4将其自身的压框连接孔17与所述底框1的压框安装孔15进行连接安装。所述的调整模块5通过所述的链接螺钉7将所述调整导座8的调整连接孔26与所述压框3的调整安装孔18进行连接安装。所述的挠性接触件14通过自身的传感器连接孔38与所述力传感器6的力传感器连接螺钉24进行连接安装。所述的挠性接触件14通过自身的接触面22与所述光学元件2的背光面20进行接触安装。所述的力传感器6通过自身的力传感器安装螺钉37与所述连接凸块13的力传感器安装孔25进行连接安装。所述的微力弹簧12的内侧通过所述弹簧定位面35与所述的连接凸块13进行定位。所述的微力弹簧12的端面一侧通过所述的弹簧连接面36与所述的连接凸块13进行连接。所述的微力弹簧12的端面另一侧通过所述的弹簧安装面28与所述的调整凸块9进行安装。所述的调整凸块9通过其自身的调整凸块导向面33与所述的调整导座8进行接触安装。所述的微调螺母10通过自身的微调螺母安装面31与所述的调整导座8的微调螺母安装孔34进行过盈配合安装。所述的微调螺钉11通过所述的微调螺钉安装孔30与所述的微调螺母10进行安装。所述的微调螺钉压紧面29通过所述的微调螺钉接触面32与所述的调整凸块9接触安装。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种大口径光学元件的面形弹性调整装置，其特征在于，该装置包括底框、光学元件、压框、压紧螺钉和调整模块；

所述光学元件通过其自身的迎光面与底框内的三个支撑面接触安装，所述压框通过压紧螺钉将光学元件固定在底框内部，所述调整模块安装在压框上，调整模块的运动执行部件中具有点接触的传动环节，调整模块的接触面与光学元件的背光面接触，调整模块在压紧过程的扭矩不会传递给光学元件，只会对光学元件施加正向压力，调整模块在调节过程中的压紧力通过自身的力传感器及外部辅助系统进行实时的监测。

2.如权利要求1所述的大口径光学元件的面形弹性调整装置，其特征在于，所述底框为一个口字外形的框体零件，其框体底部具有一圈台阶面，台阶面上有三个支撑面，三个支撑面在台阶面上呈等腰三角形布局，顶点支撑面布局于底框的一边，底边两点支撑面布局于底框上顶点支撑面的对边，所述的底框的上表面具有八个压框安装孔均布于底框的四边；压框为一个田字外形的框体零件，其四边均匀布置了八个压框连接孔分别与所述底框的八个压框安装孔对应，所述的压框上呈3×3阵列的关系布局了九个过孔，在每个过孔的四周均布了四个调整安装孔。

3.如权利要求1或2所述的大口径光学元件的面形弹性调整装置，其特征在于，所述调整模块包括挠性接触件、力传感器、调整导座、调整凸块、微调螺母、微调螺钉、微力弹簧和连接凸块；

所述挠性接触件为一个小圆柱体外形的零件，其底面为一个接触面，顶面有一个力传感器连接孔，圆柱面上有两个正交布局的X方向旋转筋和Y方向旋转筋；

所述力传感器为一个中字外形的回转零件，其一侧有一个力传感器连接螺钉，另一侧有一个力传感器安装螺钉；

所述连接凸块为一个圆环形的零件，其上面有一个弹簧连接面，所述的弹簧连接面上面有一个凸台，该凸台的外圆柱面为弹簧定位面，所述连接凸块的中心有一个力传感器安装孔；

所述调整导座为一个带固定座的轴套类零件，其固定座上均匀布置了四个调整连接孔分别位于固定座的四个角，调整导座上表面有一个圆环柱体，该圆环柱体的上面有一个凹台，凹台内圆柱面为微调螺母安装孔，圆环柱体的中心有一个弹簧定位孔；

所述调整凸块一面为弹簧安装面，另一面为微调螺钉接触面，侧面圆柱面为调整凸块导向面；

所述微调螺母为一个圆环类零件，其外圆柱面为微调螺母安装面，其内圆柱面为微调螺钉安装孔；

所述的微调螺钉的螺钉头为一个球形面，该球形面为微调螺钉压紧面；

所述挠性接触件通过自身的传感器连接孔与所述力传感器的力传感器连接螺钉进行连接，所述的挠性接触件通过自身的接触面与所述光学元件的背光面接触，所述的力传感器通过自身的力传感器安装螺钉与所述连接凸块的力传感器安装孔固定连接，所述微力弹簧的内侧通过所述弹簧定位面与所述连接凸块进行定位，所述的微力弹簧的端面一侧通过所述的弹簧连接面与所述的连接凸块进行抵触连接，所述的微力弹簧的端面另一侧通过所述的弹簧安装面与所述的调整凸块进行抵触连接；所述的调整凸块通过其自身的调整凸块导向面与所述调整导座内孔滑动配合，所述微调螺母通过自身的微调螺母安装面与所述调整导座的微调螺母安装孔进行过盈配合固定连接；所述微调螺钉通过所述微调螺钉安装孔与所述微调螺母实现螺纹连接，所述微调螺钉的微调螺钉压紧面与调整凸块的微调螺钉接触面相接触。