一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置

本发明属于柔性材料光学加工领域，具体涉及一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置。

背景技术：

在光学加工领域，镜片普遍采用刚性材料，如石英、玻璃等。光学加工工艺要求材料有较高的机械强度和面形稳定性，才能保证足够的加工精度。柔性材料如聚合物光学薄膜具有极大的轻量化和成本优势近年来备受关注，但是较差的机械强度和面形稳定性导致其无法直接作为光学镜片应用。

技术实现要素：

为了在柔性材料上进行光学加工，本发明提供一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

本发明用于柔性薄膜圆对称周向预紧装置，所述的装置含有环形底座、压环、紧固螺栓和柔性薄膜，其中压环的内侧和底侧各内嵌有一副橡胶圈；其连接关系是，所述的环形底座位于最下方，压环位于最上方，柔性薄膜夹于环形底座和压环之间，紧固螺栓将压环和环形底座对准连接紧固。

所述的环形底座凸台转角处倒圆角且外侧向内倾角为4°，材料选择包括但不限于铝合金、不锈钢、碳纤维等。所述的环形底座与柔性薄膜接触的表面要求抛光，使其无毛刺、凸起，且具有较低的表面粗糙度。

所述的压环转角处倒圆角且内侧向内倾角为4°，材料选择包括但不限于铝合金、不锈钢、碳纤维等。所述的压环与柔性薄膜接触的表面要求抛光，使其无毛刺、凸起，且具有较低的表面粗糙度。

所述的压环内侧边壁镶嵌有一副内侧橡胶圈，材料选择包括但不限于天然橡胶、硅胶、丁晴橡胶等。内侧橡胶圈管径选择合理区间，使得内侧橡胶圈在环形底座凸台上边缘处开始接触柔性薄膜并开始施加摩擦力，同时压环的下边缘可以接触到环形底座。

所述的压环底侧边壁镶嵌有一副底侧橡胶圈，材料选择包括但不限于天然橡胶、硅胶、丁晴橡胶等。底侧橡胶圈管径选择合理区间，使得压环的下边缘可以接触到环形底座并对柔性薄膜施加足够正压力。

所述的紧固螺栓均匀分布于圆周，数量不少于6套。材料选择包括但不限于不锈钢、铝合金等。所述的紧固螺栓的螺钉穿过压环的通孔进入环形底座上预留的螺孔，在紧固过程中不接触柔性薄膜以避免发生应力集中。

所述的柔性薄膜在预紧前需预先裁剪至合理直径的圆形，该直径的确定方法是当柔性薄膜被压下并夹于压环和环形底座之间后，其外边缘应位于底侧橡胶圈和紧固螺栓之间。材料选择包括但不限于树脂、有机玻璃、硅胶、聚氨酯、聚酰亚胺等。

所述的装置工作流程如下：首先将柔性薄膜裁剪为直径略小于紧固螺栓包络尺寸的圆形薄膜并平铺于环形底座上表面，接着将压环同心平行下压使薄膜被周向预紧，最后将紧固螺栓全部均匀拧紧将柔性薄膜锁死。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明相比采用胶黏剂粘接固定柔性薄膜的方式而言，可以有效避免使用胶黏剂带来的不可重复性，以及胶黏剂固化受透过率制约和胶黏剂分解老化的问题。

(2)本发明相比采用螺钉穿过柔性薄膜进行固定的方式而已，可以有效避免螺钉穿孔引起的应力集中和预紧力各向不均匀的问题。

(3)本发明在环形底座和压环的接触面设置了4°的自锁倾斜角，可以有效提高柔性薄膜周向预紧后的锁死程度。

附图说明

图1为本发明用于柔性薄膜圆对称周向预紧装置总体结构示意图，其中，1为环形底座，2为压环，3为紧固螺栓，4为柔性薄膜。

图2为压环的局部放大图，其中，2-1为底侧橡胶圈，2-2为内侧橡胶圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作具体描述。

实施例1

本发明一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置，包括环形底座1、压环2、底侧橡胶圈2-1、内侧橡胶圈2-2、紧固螺栓3、柔性薄膜4；所述的环形底座1作为主体结构件支撑柔性薄膜4并与压环2通过紧固螺栓3连接，压环2通过内嵌的内侧橡胶圈2-2对柔性薄膜4施加摩擦力实现周向预紧，并通过内嵌的底侧橡胶圈2-1施加正压力将柔性薄膜4牢牢锁紧。紧固螺栓3均匀分布在环形底座1与压环2上，柔性薄膜4夹于压环2和环形底座1的间隙中，且柔性薄膜4边缘位于压环的底侧橡胶圈2-1与紧固螺栓3区间，不与紧固螺栓3接触。

所述的一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置，所述的环形底座1凸台转角处倒圆角且外侧向内倾角为4°，材料选择包括但不限于铝合金、不锈钢、碳纤维等。所述的环形底座1与柔性薄膜4接触的表面要求抛光，使其无毛刺、凸起，且具有较低的表面粗糙度。

所述的一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置，所述的压环2转角处倒圆角且内侧向内倾角为4°，材料选择包括但不限于铝合金、不锈钢、碳纤维等。所述的压环2与柔性薄膜4接触的表面要求抛光，使其无毛刺、凸起，且具有较低的表面粗糙度。

所述的一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置，所述的压环2内侧边壁镶嵌有一副内侧橡胶圈2-2，材料选择包括但不限于天然橡胶、硅胶、丁晴橡胶等。内侧橡胶圈2-2管径选择合理区间，使得内侧橡胶圈2-2在环形底座1凸台上边缘处开始接触柔性薄膜4并开始施加摩擦力，同时压环2的下边缘可以接触到环形底座1。

所述的一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置，所述的压环2底侧边壁镶嵌有一副底侧橡胶圈2-1，材料选择包括但不限于天然橡胶、硅胶、丁晴橡胶等。底侧橡胶圈2-1管径选择合理区间，使得压环2的下边缘可以接触到环形底座1并对柔性薄膜4施加足够正压力。

所述的一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置，所述的紧固螺栓3均匀分布于圆周，数量不少于6套。材料选择包括但不限于不锈钢、铝合金等。所述的紧固螺栓3的螺钉穿过压环2的通孔进入环形底座1上预留的螺孔，在紧固过程中不接触柔性薄膜4以避免发生应力集中。

所述的一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置，所述的柔性薄膜4在预紧前需预先裁剪至合理直径的圆形，该直径的确定方法是当柔性薄膜4被压下并夹于压环2和环形底座1之间后，其外边缘应位于底侧橡胶圈2-1和紧固螺栓3之间。材料选择包括但不限于树脂、有机玻璃、硅胶、聚氨酯、聚酰亚胺等。

本发明的工作流程如下：

首先将柔性薄膜4裁剪为直径略小于紧固螺栓3包络尺寸的圆形薄膜并平铺于环形底座1上表面，接着将压环2同心平行下压使柔性薄膜4被周向预紧，最后将紧固螺栓3全部均匀拧紧将柔性薄膜4锁死。

技术特征：

1.一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置，其特征在于，包括环形底座(1)、压环(2)、底侧橡胶圈(2-1)、内侧橡胶圈(2-2)、紧固螺栓(3)、柔性薄膜(4)；所述的环形底座(1)作为主体结构件支撑柔性薄膜(4)并与压环(2)通过紧固螺栓(3)连接，压环(2)通过内嵌的所述的内侧橡胶圈(2-2)对柔性薄膜(4)施加摩擦力实现周向预紧，并通过内嵌的所述的底侧橡胶圈(2-1)施加正压力将柔性薄膜(4)牢牢锁紧，紧固螺栓(3)均匀分布在环形底座(1)与压环(2)上，柔性薄膜(4)夹于压环(2)和环形底座(1)的间隙中，且柔性薄膜(4)边缘位于压环的所述的底侧橡胶圈(2-1)与紧固螺栓(3)区间，不与紧固螺栓(3)接触。

2.根据权利要求1所述的一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置，其特征在于，所述的环形底座(1)凸台转角处倒圆角且外侧向内倾角为4°，材料选择包括铝合金、不锈钢、碳纤维，所述的环形底座(1)与柔性薄膜(4)接触的表面要求抛光，使其无毛刺、凸起，且具有较低的表面粗糙度。

3.根据权利要求1所述的一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置，其特征在于，所述的压环(2)转角处倒圆角且内侧向内倾角为4°，材料选择包括铝合金、不锈钢、碳纤维，所述的压环(2)与柔性薄膜(4)接触的表面要求抛光，使其无毛刺、凸起，且具有较低的表面粗糙度。

4.根据权利要求1所述的一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置，其特征在于，所述的压环(2)内侧边壁镶嵌有一副内侧橡胶圈(2-2)，材料选择包括天然橡胶、硅胶、丁晴橡胶，内侧橡胶圈(2-2)管径选择合理区间，使得内侧橡胶圈(2-2)在环形底座(1)凸台上边缘处开始接触柔性薄膜(4)并开始施加摩擦力，同时压环(2)的下边缘可以接触到环形底座(1)。

5.根据权利要求1所述的一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置，其特征在于，所述的压环(2)底侧边壁镶嵌有一副底侧橡胶圈(2-1)，材料选择包括天然橡胶、硅胶、丁晴橡胶，底侧橡胶圈(2-1)管径选择合理区间，使得压环(2)的下边缘可以接触到环形底座(1)并对柔性薄膜(4)施加足够正压力。

6.根据权利要求1所述的一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置，其特征在于，所述的紧固螺栓(3)均匀分布于圆周，数量不少于6套，材料选择包括不锈钢、铝合金，所述的紧固螺栓(3)的螺钉穿过压环(2)的通孔进入环形底座(1)上预留的螺孔，在紧固过程中不接触柔性薄膜(4)以避免发生应力集中。

7.根据权利要求1所述的一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置，其特征在于，所述的柔性薄膜(4)在预紧前需预先裁剪至合理直径的圆形，该直径的确定方法是当柔性薄膜(4)被压下并夹于压环(2)和环形底座(1)之间后，其外边缘应位于底侧橡胶圈(2-1)和紧固螺栓(3)之间，材料选择包括树脂、有机玻璃、硅胶、聚氨酯、聚酰亚胺。

技术总结
本发明提供了一种柔性薄膜圆对称周向预紧装置，包括环形底座、压环(含两副橡胶圈)、紧固螺栓、柔性薄膜。其中环形底座作为主体结构件支撑柔性薄膜并与压环通过紧固螺栓连接，压环通过内嵌的内侧橡胶圈对薄膜施加摩擦力实现周向预紧，并通过内嵌的底侧橡胶圈施加正压力将薄膜牢牢锁紧。紧固螺栓均匀分布在环形底座与压环上，薄膜夹于压环和环形底座的间隙中，且薄膜边缘位于压环的底侧橡胶圈与紧固螺栓区间，不与紧固螺栓接触。首先将柔性薄膜裁剪为直径略小于紧固螺栓包络尺寸的圆形薄膜并平铺于环形底座上表面，接着将压环同心平行下压使薄膜被周向预紧，最后将紧固螺栓全部均匀拧紧将柔性薄膜锁死。

技术研发人员：高国涵;杜俊峰;边疆;雷柏平;李志炜;刘鑫;毛丹波;殷家家;刘盾;罗倩
受保护的技术使用者：中国科学院光电技术研究所
技术研发日：2021.04.08
技术公布日：2021.07.13