专利名称：大口径标准平板精密调整架的制作方法
技术领域：
本发明涉及精密调整架，特别是一种大口径标准平板精密调整架。主要应用于高精度、大口径测量仪器中的标准平板的角度调整，同时也可用于其他大型光学反射镜的精密角度调整。
背景技术：
对大型光学元件进行光学精密测量是提高大口径光学元件制造精度，提高光学仪器整体性能的必不可少的关键步骤，而标准平板则是进行光学精密测量的基准，其安装后面形精度以及测量时平板的调整精度直接影响最终的测量结果。过去由于大的平面标准样板制造困难，通常口径只能做到Φ150mm，因此重力等因素对平板面形的影响较小，且对调整机构的设计也不需考虑大负载的情况，即平板的安装可以采用三点支撑等传统的镜片安装方式，调整机构采用丝杆直接驱动即可。但随着标准平板口径的增大，重力等因素对面形和调整机构的影响必须考虑，上述传统的机构方式已不适用于大口径标准平板的安装与调整。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的困难，提供一种大口径标准平板精密调整架，该精密调整架能够承受较大的负载，同时又保证具有较高的调整精度。
本发明的技术构思是采用合理的平板支撑方式与卸荷装置缓减大口径标准平板的重力对面形和调整机构的影响，同时改进调整机构的结构。
本发明的技术解决方案如下一种大口径标准平板精密调整架，其特点在于它包括镜框组件、镜框调整板组件、座架和驱动装置组件。
镜框调整板组件通过位于座架同一对角线两端的驱动装置组件与座架相平行，镜框组件安装在镜框调整板组件上，通过驱动装置组件调整镜框调整组件实现镜框组件的角度调整。座架中间隔板开有与标准平板相同大小的圆孔。在中间隔板同一对角线的两端各有一个凸台，座架底板处有一凸台，与位于中间隔板对角线端下方的凸台处于同一侧，构成驱动装置组件与座架的连接平台；镜框组件包括镜框后板、标准平板和镜框前板。镜框后板与镜框前板通过九个镜框支杆和螺钉相互连接成一框架，镜框后板、镜框前板与标准平板相接触的一侧沿圆周方向均匀分布了多个尼龙平垫，其圆周半径与标准平板口径相当。镜框组件通过镜框后板的安装孔与镜框调整板组件组成一体。成120°分布的三个支杆架套在镜框支杆上，其上有多个小孔安装尼龙转接垫。两个柔性吊带圈装于同一高度的左右两个镜框支杆上，柔性吊带与柔性吊带圈啮合并通过柔性吊带压板将其压紧。镜框后板装有四个铰链部件，两两呈90°分布。铰链部件包括转接板、接板、销钉和动接板，其连接关系为转接板与镜框后板相连，接板通过两端销钉与转接板、动接板相连，动接板则与标准平板侧面相接触。镜框调整板组件主体为一方形框架，其同一对角线的两端各有一个圆形平台。方形框架底部左右两侧各有一个圆柱深孔，分别装有长度不同的两根轴承支杆，其与方形框架的连接关系为调心球轴承固定在轴承支杆一端，并装入轴承套筒内，轴承套筒则装入圆柱深孔与方形框架相连，两轴承支杆上的调心球轴承的安装高度要保持一致。长轴承支杆的另一端则与座架的底板相连，短轴承支杆的另一端则通过正交滑移导轨与底板相连。正交滑移导轨的连接结构为上滑移板通过装在V型槽内的滚珠在左右两块侧滑移导轨的V型槽内滑动，侧滑移导轨安装在中滑移板上，中滑移板的的另一侧安装有V型槽方向与侧滑移导轨相互垂直侧滑移导轨，下滑移板安装在滑移导轨底座上，滑移导轨底座则与座架底板相连。电动驱动装置组件的连接关系是联轴头与联轴叉架相连，联轴叉架又与联轴架相连，联轴叉架中部开有一细小横槽直到联轴叉架的销孔，通过螺钉来抱紧销，联轴头、联轴叉架、联轴架共同组成了一个变异的万向联轴节。联轴头与镜框调整板组件上的圆形平台相连。联轴架通过安装在丝杆一端的球轴承与丝杆相连，左半螺母和右半螺母错位紧固后与丝杆旋合，右半螺母与动力座通过螺钉相连，动力座与座架上的连接平台相连。蜗轮的两端装有球轴承，其装有球轴承的一端安装在轴承座内，连同另一端的球轴承整体装入动力座内。蜗轮上开有相对的两条长槽，销从长槽中穿过与丝杆相连。卡箍抱住动力座的一端与过渡板相连，同时过渡板的一边与马达座相连。蜗杆两端装有球轴承，并与蜗杆轴承座相配后与蜗轮啮合，蜗杆轴承座与马达座相连。蜗杆的一端通过弹性联轴节与双出轴马达相连。
本发明的优点本发明大口径标准平板精密调整架的结构新颖，工艺性好，总体结构较传统结构来说相对简单，大大降低了调整架的制造成本。由于运用多种装夹方式安装标准平板，有效的减小了标准平板的镜面变形，提高了镜子的安全性。采用调心球轴承和正交滑移导轨等刚性辅助支撑装置来卸载部分由大口径标准平板所带来的重力载荷，同时调整机构采用变异的万向联轴节来实现由于角度调整而带来的圆弧运动，既保证可在大载荷条件下的精密调整，也保证了整个装置具有较高的稳定性。因此在大型的光学调整调节器件中具有极大的优越性和推广价值。
图1为本发明大口径标准平板精密调整架最佳实施例的纵向剖面示意图。
图2为本发明大口径标准平板精密调整架最佳实施例座架3的底部示意图。
图3为本发明大口径标准平板精密调整架最佳实施例座架3的纵向剖面示意图。
图4为本发明大口径标准平板精密调整架最佳实施例镜框组件1的纵向剖面示意图。
图5为本发明大口径标准平板精密调整架最佳实施例镜框组件1的主视示意图。
图6为本发明大口径标准平板精密调整架最佳实施例镜框组件1中部件109的详细示意图。
图7为本发明大口径标准平板精密调整架最佳实施例镜框调整板组件2的主视示意图。
图8为本发明大口径标准平板精密调整架最佳实施例镜框调整板组件2中部件205的详细示意图。
图9为本发明大口径精密标准平板调整架最佳实施例驱动装置组件4的主视示意图。
图10为图9马达驱动部分的局部示意图。
图11为本发明大口径标准平板精密调整架最佳实施例驱动装置组件4中零件402的侧示意图。
图12为本发明大口径标准平板精密调整架最佳实施例的横向剖面示意图。
具体实施例方式先请参见图1，图1是本发明大口径标准平板精密调整架最佳实施例的纵向剖面示意图。由此可见，本发明大口径标准平板精密调整架主要包括四大组件镜框组件1、镜框调整板组件2、座架3和驱动装置组件4。
座架3的结构如图2、图3所示。座架3整体铸造而成，其中间隔板308上开有一与标准平板106口径相近的圆孔307，同时中间隔板308上设计有铸造凹坑，用于提高座架3的刚性同时也减轻座架3的重量。中间隔板308上有两个铸造凸台305，且呈对角分布，作为驱动装置组件4与座架3的连接平台。座架3的底板处有一凸台304，用于连接镜框调整板组件2中正交滑移导轨部件205，且与位于下方的驱动装置组件4处于同一侧。座架3的底板四角开有四个安装孔303，用于固定整个调整架，在座架3底板有凸台304的另一面开有二道宽30mm，深4mm的横槽302和三道同样规格的纵槽301，用于在搬动调整架时注入高压空气，以减小调整架与安装面之间的摩擦，以方便调整架的移动。
镜框组件1的结构如图4，图5所示。镜框组件1的主体是由镜框后板102，标准平板106和镜框前板105构成。标准平板106位于镜框后板102与镜框前板105之间，镜框后板102与镜框前板105通过九个镜框支杆103与螺钉连接成一框架，在镜框后板102与镜框前板105靠标准平板106的一侧均沿圆周方向均布了8个尼龙平垫107，圆周半径与标准平板106口径大体相当，以保证标准平板106与镜框后板102、镜框前板105之间的软接触。在镜框后板102的左右两侧各有一块镜框支板101，其与镜框调整板组件2上的螺钉孔212相连，镜框组件1通过镜框后板102上的安装孔套在镜框支板101上，从而与镜框调整板组件2组成一体。三个支杆架104套在镜框支杆103上，且两两成120度分布，每个支杆架104上有四个小孔用于安装尼龙转接垫110，通过螺钉压紧尼龙转接垫110与标准平板106侧面相接触，起一定的支撑保护作用。两个柔性吊带圈112分别套在左右两个镜框支杆103上，柔性吊带117紧贴标准平板106的下端侧面分别与两侧的柔性吊带圈112相啮合，通过收紧柔性吊带117使标准平板106处于悬挂状态，然后用柔性吊带压板111和螺钉与柔性吊带圈112相连压紧柔性吊带117。这样利用柔性吊带的柔性支撑大大降低了标准平板106的镜面变形，同时利用柔性吊带117与柔性吊带圈112的啮合可以方便调节柔性吊带117的松紧状态。在镜框后板102上安装有四个铰链部件109，两两呈接近90度均布，其结构如图6所示。该铰链部件由转接板118、接板119、销钉120和动接板121组成，转接板118与镜框后板102通过螺钉相连，接板119通过两端销钉120分别与转接板118，动接板121相连，动接板121与标准平板106侧面相接触的部分呈弧形，其半径与标准平板106的半径相同，且动接板121与标准平板106侧面通过硅胶相连。铰链部件109主要起辅助支撑的作用。两个由一个镜框架支杆116和两个镜框侧支杆114组成的工字型支架，分别位于标准平板106的两侧，通过螺钉与镜框后板102，镜框前板105相连，两个吊环螺钉113分别安装在工字型支架上，同时两个手柄115也安装在工字型支架上，手柄115和吊环螺钉113均用于镜框组件1的安装。
镜框调整板组件2如图7所示。镜框调整板组件2主体方形框架201铸造而成，并带有由铸造凹坑形成的加强筋203，这种结构既减轻重量又提高刚性。方形框架201的左上角和右下角各有一个圆形平台202，204，该圆形平台202，204通过螺钉与驱动装置组件4中的联轴头401相连，从而驱动装置组件4能够推动镜框调整板组件实现所需的调整运动。在方形框架中心圆孔的左右两侧各有两个螺钉孔212，用于与镜框支板101相连。方形框架底部的左右两侧各有一个圆柱深孔206，调心球轴承210通过轴承压紧螺钉211固定在轴承支杆208的一端，装有调心球轴承210的轴承支杆208装在轴承套筒207中，并通过轴承压圈209将调心球轴承210固定在轴承套筒207内，装有调心球轴承210的轴承套筒207则通过螺钉安装在圆柱深孔206内并与方形框架201连接。轴承支杆208有长短两种，长的轴承支杆208的安装轴线与左上角圆形平台202的中心线同轴，并且其另一端与座架3的底板相连。短的轴承支杆208的安装轴线与左上角圆形平台204的中心线同轴，并且其另一端与正交滑移导轨部件205相连，正交滑移导轨部件则安装在座架3的底板上的凸台304上。左右圆柱深孔内的调心球轴承210的安装高度要求等高。正交滑移导轨部件的结构如图8所示。上滑移板214与短的轴承支杆208相连，并通过装在V型槽内的滚珠213在左右两块侧滑移导轨219的V型槽内滑动，侧滑移导轨安装在中滑移板215上，中滑移板215的另一侧安装有V型槽方向与侧滑移导轨219相互垂直侧滑移导轨216，下滑移板218安装在滑移导轨底座217上，滑移导轨底座则与座架3底板上的凸台304相连。下滑移板218通过装在V型槽内的滚珠213在前后两块侧滑移导轨216的V型槽内滑动。整个正交滑移导轨是为了实现镜框调整板组件2在角度调整中产生的圆弧运动，同时也起到辅助支撑的作用。
本最佳实施例的整个调整架采用电动和手动两种方式进行角度调节，电动驱动装置组件4如图9，图10所示。联轴头401与联轴叉架403通过销402相连，联轴叉架403又通过销402与联轴架404相连，联轴头401，联轴叉架403，联轴架404共同组成了一个变异的万向联轴节。联轴叉架403的侧示意图如图11所示，在联轴叉架403的中部开有一细小横槽427直到联轴叉架403的销孔，通过螺钉来抱紧销402。联轴头401与镜框调整板组件上的圆形平台202，204相连。联轴架404通过安装在丝杆408一端的球轴承405与丝杆408相连，轴承压圈420旋入联轴架404的一端从而压紧球轴承405。左半螺母406和右半螺母407均与丝杆408旋合，通过两螺母错位后用螺钉固紧实现消隙螺母的功能，右半螺母407与动力座409通过螺钉相连，动力座409则通过螺钉与座架上的铸造凸台305相连，从而固定了驱动装置组件4。蜗轮411的两端装有球轴承417，其装有球轴承417的一端安装在轴承座416内，连同另一端的球轴承417整体装入动力座409内，轴承座压圈414旋入动力座409压紧轴承座416。动力座盖413旋入动力座409，用于防止灰尘进入。蜗轮411上开有相对的两条长槽418，销419从长槽418中穿过与丝杆408相连，从而保证蜗轮411转动时丝杆408直线运动。卡箍412抱住动力座409的一端与过渡板415相连，同时过渡板415的一边与马达座424相连。蜗杆410两端装有球轴承421，装有球轴承421的蜗杆410与蜗杆轴承座422相配后与蜗轮411啮合，蜗杆轴承座422则与马达座424相连。蜗杆410的一端通过弹性联轴节423与双出轴马达425相连，从而实现电动调节。
手动调节组件如图12所示，手动调节组件分长、短两种，分别位于座架3的左右两侧。长的手动调节组件由手轮501，长转动联杆502，联杆座503，尼龙垫504，联杆器505构成，手轮501通过螺钉安装在长转动联杆502上，联杆座503则安装在座架3的联杆座安装孔306上，尼龙垫504则嵌在联杆座的两端，安装有手轮501的长转动联杆502穿过联杆座503上的尼龙垫504，通过销钉与联杆器505相连，联杆器505又通过销钉与驱动装置组件4中蜗杆410的一端相连。短的手动调节组件由手轮501、短转动联杆506构成，手轮501通过螺钉与短转动联杆506相连，短转动联杆506的另一端则与驱动装置组件4中的双出轴马达425的驱动轴相连。
该大口径标准平板精密调整架的调整精度为0.01″，调整范围是±3°，本装置中的蜗轮蜗杆组件驱动装置基本不存在空回，标准平板镜面变形小于λ/6(λ＝0.632μm)，且调整架全部实现刚性连接，稳定性好，因此本发明具有很高的推广价值和使用价值。
权利要求
1.一种大口径标准平板精密调整架，其特征在于它包括镜框组件(1)、镜框调整板组件(2)、座架(3)和驱动装置组件(4)所述的镜框调整板组件(2)通过位于座架(3)同一对角线两端的驱动装置组件(4)与座架(3)相平行，镜框组件(1)安装在镜框调整板组件(2)上；所述的座架(3)的中间隔板(308)开有与标准平板(106)相同大小的圆孔(307)，在中间隔板(308)同一对角线的两端各有一个凸台(305)，座架(3)底板处有一凸台(304)，与位于中间隔板(308)对角线端下方的凸台(305)处于同一侧，构成驱动装置组件(4)与座架(3)的连接平台；所述的镜框组件(1)包括镜框后板(102)、标准平板(106)和镜框前板(105)，该镜框后板(102)与镜框前板(105)通过多个镜框支杆(103)与螺钉连接成一框架，镜框后板(102)和镜框前板(105)靠标准平板(106)的一侧沿圆周方向均匀分布了多个尼龙平垫(107)，其圆周半径与标准平板口径相当，镜框组件(1)通过镜框后板(102)的安装孔与镜框调整板组件(2)组成一体，两两成120°分布的三个支杆架(104)套在镜框支杆(103)上，其上有多个小孔安装尼龙转接垫(110)，两个柔性吊带圈(112)装于同一高度的左右两个镜框支杆(103)上，柔性吊带(117)与柔性吊带圈(112)啮合并通过柔性吊带压板(111)将其压紧，镜框后板(102)装有四个铰链部件(109)，两两呈90°分布，该铰链部件(109)包括转接板(118)、接板(119)、销钉(120)和动接板(121)，其连接关系为转接板(118)与镜框后板(102)相连，接板(119)通过两端的销钉(120)分别与转接板(118)、动接板(121)相连，动接板(118)则与标准平板侧面相接触；镜框调整板组件(2)主体为一方形框架(201)，其同一对角线的两端各有一个圆形平台(202、204)，该方形框架(201)的底部左右两侧各有一个圆柱深孔(206)，分别装有长度不同的两根轴承支杆(208)，其与方形框架(201)的连接关系为调心球轴承(210)固定在轴承支杆(208)一端并装入轴承套筒(207)内，该轴承套筒(207)则装入圆柱深孔(206)与方形框架(201)相连，两轴承支杆(208)上的调心球轴承(210)的安装高度要保持一致，长轴承支杆(208)的另一端则与座架(3)的底板相连，短轴承支杆(208)的另一端则通过正交滑移导轨(205)与底座相连，正交滑移导轨(205)的连接结构为上滑移板(214)通过装在V型槽内的滚珠(213)在左右两块侧滑移导轨(219)的V型槽内滑动，侧滑移导轨(219)安装在中滑移板(215)上，中滑移板(215)的的另一侧安装有V型槽方向与侧滑移导轨(219)相互垂直的侧滑移导轨(216)，下滑移板(218)安装在滑移导轨底座(217)上，滑移导轨底座(217)则与座架(3)底板相连；所述的电动驱动装置组件(4)的连接关系是联轴头(401)与联轴叉架(403)相连，联轴叉架(403)又与联轴架(404)相连，联轴叉架(403)中部开有一细小横槽(427)直到联轴叉架(403)的销孔，通过螺钉来抱紧销(402)，联轴头(401)、联轴叉架(403)、联轴架(404)共同组成了一个变异的万向联轴节，联轴头(401)与镜框调整板组件(2)上的圆形平台(202/204)相连，联轴架(404)通过安装在丝杆(408)一端的球轴承(405)与丝杆(408)相连，左半螺母(406)和右半螺母(407)错位紧固后与丝杆(408)旋合，右半螺母(407)与动力座(409)通过螺钉相连，动力座(409)与座架(3)上的凸台(305)相连，蜗轮(411)的两端装有球轴承(417)，其装有球轴承(417)的一端安装在轴承座(416)内，连同另一端的球轴承(417)整体装入动力座(409)内；蜗轮(411)上开有相对的两条长槽(418)，销(419)从长槽(418)中穿过与丝杆(408)相连，卡箍(412)抱住动力座(409)的一端与过渡板(415)相连，同时过渡板(415)的一边与马达座(424)相连；蜗杆(410)两端装有球轴承(421)，并与蜗杆轴承座(422)相配后与蜗轮(411)啮合，蜗杆轴承座(422)与马达座(424)相连，蜗杆(410)的一端通过弹性联轴节(423)与双出轴马达(425)相连。
2.根据权利要求1所述的大口径标准平板精密调整架，其特征在于该调整架还可设手动调节组件，该手动调节组件分长、短两种，分别位于座架(3)的左右两侧，长的手动调节组件由手轮(501)、长转动联杆(502)、联杆座(503)、尼龙垫(504)、联杆器(505)构成，其连接关系是手轮(501)安装在长转动联杆(502)上，联杆座(503)安装在座架(3)的联杆座安装孔(506)上，尼龙垫(504)嵌在联杆座(503)的两端，安装有手轮(501)的长转动联杆(502)穿过联杆座(503)上的尼龙垫(504)与联杆器(505)相连，联杆器(505)又与驱动装置组件(4)中蜗杆(410)的一端相连；短的手动调节组件由手轮(501)、短转动联杆(506)构成，其连接关系是手轮(501)与短转动联杆(506)相连，短转动联杆(506)的另一端与驱动装置组件(4)中的双出轴马达(425)的驱动轴相连。
3.根据权利要求1或2所述的大口径标准平板精密调整架，其特征在于所述座架(3)的底板有凸台(304)的另一面开有二道宽30mm，深4mm的横槽(302)和三道同样规格的纵槽(301)。
全文摘要
一种大口径标准平板精密调整架，其特征在于它包括镜框组件、镜框调整板组件、座架和驱动装置组件，是采用合理的平板支撑方式与卸荷装置缓减大口径标准平板的重力对面形和调整机构的影响，同时改进调整机构的结构。该精密调整架能够承受较大的负载，同时又保证具有较高的调整精度。
文档编号G02B7/182GK1560660SQ200410016359
公开日2005年1月5日 申请日期2004年2月16日 优先权日2004年2月16日
发明者刘志刚, 汤更秀, 王国兴, 朱健强 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所