專利名稱：一種剛性承載式快速控制反射鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及快速控制反射鏡技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種剛性承載式快速控制反射鏡。
背景技術(shù)：
公開號為CN101419330的中國發(fā)明專利，于2009年4月四日公開了一種快速控制反射鏡。該反射鏡的柔性連接方式對彈性元件的彈性要求較高，且承載能力十分有限，從根本上限制了大口徑快速控制反射鏡的發(fā)展。當(dāng)面對振動、沖擊、回轉(zhuǎn)等外部工作環(huán)境時， 這種快速控制反射鏡的工作可靠性及穩(wěn)定性也會嚴(yán)重下降。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有快速控制反射鏡承載能力小的不足，從根本上改善其對振動、沖擊、 回轉(zhuǎn)等相對惡劣工作環(huán)境的適用性，本發(fā)明的目的是提供一種中心采用關(guān)節(jié)軸承作為連接副、完全剛性承載的快速控制反射鏡。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種剛性承載式快速控制反射鏡，包括搖板、電機支撐座、鍵、鎖緊螺母、圓螺母、 第一直線音圈電機、第二直線音圈電機、第三直線音圈電機、第四直線音圈電機、支撐基座、 反射鏡座、鏡片壓塊、平面反射鏡、軸承壓環(huán)、中心軸和微位移傳感器，其特征在于，該快速控制反射鏡還包括球面支撐座、滾珠、限位螺母、限位螺釘和關(guān)節(jié)軸承，關(guān)節(jié)軸承包括關(guān)節(jié)軸承內(nèi)環(huán)和關(guān)節(jié)軸承外環(huán)；球面支撐座通過螺紋連接在電機支撐座上，并通過滾珠與中心軸相連，滾珠位于中心軸的中心孔中；球面支撐座尾部設(shè)有開槽，利用開槽將球面支撐座通過鎖緊螺母鎖緊，使球面支撐座的內(nèi)球面與滾珠的外表面相切，球面支撐座的內(nèi)球面與關(guān)節(jié)軸承共球心；圓螺母通過螺紋與中心軸連接，并將關(guān)節(jié)軸承內(nèi)環(huán)和搖板緊固在中心軸上； 軸承壓環(huán)與支撐基座固連，并將關(guān)節(jié)軸承外環(huán)緊固在支撐基座上；四個限位螺釘成十字形固連在支撐基座上，在X軸、Y軸上各兩個，X軸上的兩個限位螺釘以坐標(biāo)原點為中心對稱分布于第二直線音圈電機和第四直線音圈電機的外側(cè)，Y軸上的兩個限位螺釘以坐標(biāo)原點為中心對稱分布于第一直線音圈電機和第三直線音圈電機的外側(cè)，并通過限位螺母鎖緊。兩個微位移傳感器固連在支撐基座上，在X軸、Y軸上各一個，分別位于第二直線音圈電機和第一音圈電機的外側(cè)，用以實現(xiàn)對平面反射鏡轉(zhuǎn)動角度的閉環(huán)控制。本發(fā)明的剛性承載式快速控制反射鏡在平面反射鏡的旋轉(zhuǎn)體與支撐基座之間通過一個關(guān)節(jié)軸承進(jìn)行剛性連接，并通過滾珠與球面支撐座對旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行二次剛性支撐，使得旋轉(zhuǎn)體可以在士25°范圍內(nèi)相對于支撐基座萬向旋轉(zhuǎn)。因此，在兩對正交分布直線音圈電機的驅(qū)動下即可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)體的高頻快速二維旋轉(zhuǎn)，改善了快速控制反射鏡的工作穩(wěn)定性和可靠性。另一方面，這種完全剛性支撐方式，從根本上提高了快速控制反射鏡的承載能力和環(huán)境適應(yīng)性。本發(fā)明的有益效果是由于旋轉(zhuǎn)體與支撐基座之間通過關(guān)節(jié)軸承實現(xiàn)了完全剛性連接，從根本上克服了柔性連接的不足，大幅度提高了快速控制反射鏡的承載能力，改善了快速控制反射鏡的工作穩(wěn)定性與可靠性；同時，此種快速控制反射鏡對振動、沖擊、回轉(zhuǎn)等相對惡劣工作環(huán)境的具有較高的適應(yīng)性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟易行，并且轉(zhuǎn)角范圍大，承載能力強，可用于口徑較大的快速控制反射鏡的制作。


圖1是本發(fā)明剛性承載式快速控制反射鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的A-A向剖視圖。圖3是本發(fā)明直線音圈電機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明關(guān)節(jié)軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-搖板，2-電機支撐座，3-鍵，4-球面支撐座，41-開槽，5-鎖緊螺母，6-滾珠，7-圓螺母，8-直線音圈電機，8a-第一直線音圈電機，8b-第二直線音圈電機，8c-第三直線音圈電機，8d-第四直線音圈電機，81-直線音圈電機線圈，82-直線音圈電機磁座， 9-支撐基座，91-支柱，10-限位螺母，11-限位螺釘，12-反射鏡座，13-鏡片壓塊，14-平面反射鏡，15-軸承壓環(huán)，16-中心軸，17-關(guān)節(jié)軸承，171-關(guān)節(jié)軸承內(nèi)環(huán)，172-關(guān)節(jié)軸承外環(huán)， 18-微位移傳感器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1至圖4所示，本發(fā)明的剛性承載式快速控制反射鏡包括搖板1、電機支撐座2、鍵3、球面支撐座4、鎖緊螺母5、滾珠6、圓螺母7、第一直線音圈電機8a、第二直線音圈電機Sb、第三直線音圈電機Sc、第四直線音圈電機8d、支撐基座9、限位螺母10、限位螺釘 11、反射鏡座12、鏡片壓塊13、平面反射鏡14、軸承壓環(huán)15、中心軸16、關(guān)節(jié)軸承17、微位移傳感器18和支柱91。其中，直線音圈電機8包括直線音圈電機磁座81和直線音圈電機線圈82兩部分組成。平面反射鏡14通過鏡片壓塊13固連在反射鏡座12的一側(cè)表面，反射鏡座12的另一側(cè)表面與中心軸16的一端表面相固連。圓螺母7與中心軸16通過螺紋連接，并將關(guān)節(jié)軸承17的內(nèi)環(huán)171和搖板1緊固在中心軸16上。軸承壓環(huán)15與支撐基座9相固連，并將關(guān)節(jié)軸承17的外環(huán)172緊固在支撐基座9上。搖板1通過鍵3固連在中心軸16上，與平面反射鏡14、鏡片壓塊13、反射鏡座12、中心軸16、鍵3、關(guān)節(jié)軸承的內(nèi)環(huán)171、圓螺母7 組成快速控制反射鏡的轉(zhuǎn)動部分。電機支撐座2固連在支撐基座9的四個支柱91上，與軸承壓環(huán)15、支撐基座9組成快速控制反射鏡的不動部分。球面支撐座4通過螺紋連接在電機支撐座2上，并通過滾珠6與中心軸16相連，為快速控制反射鏡的轉(zhuǎn)動部分提供二次剛性支撐，進(jìn)而提高快速控制反射鏡的承載能力。滾珠6位于中心軸16的中心孔中，此中心孔直徑較滾珠6的直徑大0. 02mm，滾珠6可在其中自由轉(zhuǎn)動。球面支撐座4尾部有開槽41，并通過鎖緊螺母5鎖緊，用于消除球面支撐座4與滾珠6之間的間隙，使得球面支撐座4的內(nèi)球面與滾珠6的外表面相切。該間隙消除后，球面支撐座4的內(nèi)球面與關(guān)節(jié)軸承17共球心。直線音圈電機線圈81固連在電機支撐座2上，直線音圈電機磁座82固連在搖板1上。其中，第一直線音圈電機8a、第三直線音圈電機8c以坐標(biāo)原點為中心在Y軸上對稱布置，第二直線音圈電機8b、第四直線音圈電機8d以坐標(biāo)原點為中心在X軸上對稱布置， 以驅(qū)動平面反射鏡14 二維旋轉(zhuǎn)。四個限位螺釘11成十字形固連在支撐基座9上，在X軸、 Y軸上各兩個，X軸上的兩個限位螺釘11以坐標(biāo)原點為中心對稱分布于第二直線音圈電機 8b和第四直線音圈電機8d的外側(cè)，Y軸上的兩個限位螺釘11以坐標(biāo)原點為中心對稱分布于第一直線音圈電機8a和第三直線音圈電機8c的外側(cè)，并通過限位螺母10鎖緊，用以調(diào)節(jié)搖板1與支撐基座9之間的間隙m，進(jìn)而調(diào)節(jié)平面反射鏡14的轉(zhuǎn)角范圍。兩個微位移傳感器18固連在支撐基座9上，在X軸、Y軸上各一個。其中，X軸上的微位移傳感器18位于第二直線音圈電機8b的外側(cè)，Y軸上的微位移傳感器18位于第一直線音圈電機8a的外側(cè)，以實現(xiàn)對平面反射鏡14轉(zhuǎn)動角度的閉環(huán)控制。工作時，控制位于X軸上的第二直線音圈電機8b和第四直線音圈電機8d做推拉運動，即可實現(xiàn)平面反射鏡14繞Y軸旋轉(zhuǎn)。由于系統(tǒng)采用接觸式測量方式，因此，在平面反射鏡14繞Y軸旋轉(zhuǎn)的同時，位于X軸上的微位移傳感器18將其探頭的相對位移反饋給電機控制系統(tǒng)，即可實現(xiàn)對平面反射鏡14繞Y軸旋轉(zhuǎn)角度的閉環(huán)控制。工作時，控制位于Y軸上的第一直線音圈電機8a和第三直線音圈電機8c做推拉運動，即可實現(xiàn)平面反射鏡14繞X軸旋轉(zhuǎn)。在平面反射鏡14繞X軸旋轉(zhuǎn)的同時，位于Y軸上的微位移傳感器18將其探頭的相對位移反饋給電機控制系統(tǒng)，即可實現(xiàn)對平面反射鏡 14繞X軸旋轉(zhuǎn)角度的閉環(huán)控制。
權(quán)利要求
1.一種剛性承載式快速控制反射鏡，包括搖板(1)、電機支撐座O)、鍵(3)、鎖緊螺母(5)、圓螺母(7)、第一直線音圈電機(8a)、第二直線音圈電機(Sb)、第三直線音圈電機 (8c)、第四直線音圈電機(8d)、支撐基座(9)、反射鏡座(12)、鏡片壓塊(13)、平面反射鏡 (14)、軸承壓環(huán)(15)、中心軸(16)和微位移傳感器(18)，其特征在于，該快速控制反射鏡還包括球面支撐座(4)、滾珠(6)、限位螺母(10)、限位螺釘(11)和關(guān)節(jié)軸承(17)，關(guān)節(jié)軸承 (17)包括關(guān)節(jié)軸承內(nèi)環(huán)(171)和關(guān)節(jié)軸承外環(huán)(172)；球面支撐座(4)通過螺紋連接在電機支撐座( 上，并通過滾珠(6)與中心軸(16)相連，滾珠(6)位于中心軸(16)的中心孔中；球面支撐座(4)尾部設(shè)有開槽(41)，利用開槽 (41)將球面支撐座(4)通過鎖緊螺母( 與滾珠(6)鎖緊，使球面支撐座(4)的內(nèi)球面與滾珠(6)的外表面相切，球面支撐座的內(nèi)球面與關(guān)節(jié)軸承(17)共球心；圓螺母(7)通過螺紋與中心軸(16)連接，并將關(guān)節(jié)軸承內(nèi)環(huán)(171)和搖板(1)緊固在中心軸(16)上；軸承壓環(huán)(1 與支撐基座(9)固連，并將關(guān)節(jié)軸承外環(huán)(17 緊固在支撐基座(9)上；四個限位螺釘(11)成十字形固連在支撐基座(9)上，在X軸、Y軸上各兩個，X軸上的兩個限位螺釘(11)以坐標(biāo)原點為中心對稱分布于第二直線音圈電機(8b)和第四直線音圈電機(8d)的外側(cè)，Y軸上的兩個限位螺釘(11)以坐標(biāo)原點為中心對稱分布于第一直線音圈電機(8a)和第三直線音圈電機(8c)的外側(cè)，并通過限位螺母(10)鎖緊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種剛性承載式快速控制反射鏡，其特征在于，所述中心軸 (16)的中心孔直徑比滾珠(6)的直徑大0.02mm。
全文摘要
一種剛性承載式快速控制反射鏡屬于反射鏡裝置技術(shù)領(lǐng)域，該快速控制反射鏡包括搖板、電機支撐座、鎖緊螺母、圓螺母、四個直線音圈電機、支撐基座、反射鏡座、鏡片壓塊、平面反射鏡、軸承壓環(huán)、中心軸、微位移傳感器、球面支撐座、滾珠、限位螺母、限位螺釘和關(guān)節(jié)軸承。平面反射鏡的旋轉(zhuǎn)體與支撐基座之間通過關(guān)節(jié)軸承剛性連接，并通過滾珠與球面支撐座對旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行二次剛性支撐，使得旋轉(zhuǎn)體可在±25°范圍內(nèi)相對于支撐基座萬向旋轉(zhuǎn)。因此，在兩對正交分布直線音圈電機的驅(qū)動下即可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)體的高頻快速二維旋轉(zhuǎn)，改善了快速控制反射鏡的工作穩(wěn)定性和可靠性；同時，這種完全剛性支撐方式，提高了快速控制反射鏡的承載能力和環(huán)境適應(yīng)性。
文檔編號G02B7/182GK102313966SQ201110261049
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月6日
發(fā)明者徐新行, 時魁, 王兵, 陳寧, 韓旭東 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所