鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu),涉及空間光學(xué)領(lǐng)域,解決了現(xiàn)有美國(guó)NASA在SERT研究計(jì)劃中提出的2007SSP集成對(duì)稱聚光系統(tǒng)主鏡方案存在的充氣硬化薄膜結(jié)構(gòu)在太空中易被粒子擊穿而難于維持預(yù)期主鏡面形且易漏氣、可靠性低的問(wèn)題。該結(jié)構(gòu)包括90°鉸鏈、電控鎖、180°鉸鏈、電機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座、滑動(dòng)導(dǎo)向桿、鉸支桿、內(nèi)板、外板、薄膜鏡調(diào)整架、薄膜鏡、上板、桁架桿件、內(nèi)板鉸支件、絲杠限位套、桁架桿承力底座、運(yùn)動(dòng)絲杠、絲杠滑動(dòng)螺帽、電機(jī)座調(diào)整墊、電機(jī)座、滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)、無(wú)油襯套、鉸支桿轉(zhuǎn)軸和限位器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工、裝配操作便捷,避免了復(fù)雜組合結(jié)構(gòu)所引起的加工制造難題,可大幅降低結(jié)構(gòu)件加工裝調(diào)成本,縮短加工周期,可靠性高。
【專利說(shuō)明】鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空間光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】,具體一種鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]薄膜聚光鏡是利用薄膜反射面將空間平行光線反射并匯聚相交于某一位置的一種光能轉(zhuǎn)換裝置,該裝置可通過(guò)改變光能密度提高單位面積光電轉(zhuǎn)換的效率并減小光電轉(zhuǎn)換電池陣接收面面積。薄膜聚光鏡因其輕質(zhì)、可經(jīng)受空間的各種惡劣環(huán)境的影響而逐漸應(yīng)用于空間太陽(yáng)能電站的光能收集。
[0003]與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)是《Technology Challenges and OpportunitiesforVery Large In-Space Structural Systems)) 一文中第 4 頁(yè)圖 4 所公開(kāi)的美國(guó) NASA 在SERT研究計(jì)劃中提出的2007 SSP集成對(duì)稱聚光系統(tǒng)主鏡方案。該主鏡的結(jié)構(gòu)如圖1所示,由鏡框25、薄膜拼接鏡26和固定繩索27組成,鏡框25及薄膜拼接鏡26為充氣硬化薄膜結(jié)構(gòu),薄膜拼接鏡26通過(guò)固定繩索27與鏡框25固定連接,拼成預(yù)期主鏡面形。這種主鏡結(jié)構(gòu)的最大缺點(diǎn)是充氣硬化薄膜結(jié)構(gòu)在太空中很容易被粒子擊穿而難于維持預(yù)期主鏡面形,且容易出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象,不利于未來(lái)大型空間太陽(yáng)能電站薄膜聚光系統(tǒng)主鏡可靠性的提高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了解決現(xiàn)有美國(guó)NASA在SERT研究計(jì)劃中提出的2007 SSP集成對(duì)稱聚光系統(tǒng)主鏡方案存在的充氣硬化薄膜結(jié)構(gòu)在太空中易被粒子擊穿而難于維持預(yù)期主鏡面形且易漏氣、可靠性低的問(wèn)題,本發(fā)明提供一種鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu),包括:
[0007]帶有外部接口的轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座和固定在轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座上的電機(jī);
[0008]下端固定在轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座圓周上的至少四個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)向桿,所述至少四個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)向桿均勻分布;
[0009]滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán),所述至少四個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)向桿均通過(guò)無(wú)油襯套滑動(dòng)安裝在滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)圓周通孔中;
[0010]桁架桿承力底座,所述至少四個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)向桿上端均固定在桁架桿承力底座上;
[0011]通過(guò)至少四個(gè)桁架桿件與桁架桿承力底座固定相連的上板,所述至少四個(gè)桁架桿件保證上板與轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座所在平面相互平行;
[0012]渦輪蝸桿機(jī)構(gòu),所述電機(jī)的輸出軸與渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)中的渦輪相連;
[0013]上端通過(guò)絲杠限位套安裝在桁架桿承力底座中心孔內(nèi)且其下端與渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)中的潤(rùn)輪哨合的運(yùn)動(dòng)絲杠;
[0014]固定在滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)中心孔內(nèi)的絲杠滑動(dòng)螺帽,所述運(yùn)動(dòng)絲杠安裝在絲杠滑動(dòng)螺帽中,所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)絲杠與絲杠滑動(dòng)螺帽產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)位移,所述滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)隨運(yùn)動(dòng)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生沿運(yùn)動(dòng)絲杠軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)位移;
[0015]下端均通過(guò)鉸支桿轉(zhuǎn)軸安裝在滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)上的四個(gè)鉸支桿,所述鉸支桿可隨鉸支桿轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng);
[0016]均通過(guò)內(nèi)板鉸支件與鉸支桿上端固定相連的四個(gè)內(nèi)板,每個(gè)內(nèi)板上端均通過(guò)至少兩個(gè)90°鉸鏈與上板邊緣相連,所述90°鉸鏈在內(nèi)板展開(kāi)90°時(shí)進(jìn)行限位鎖定;
[0017]與內(nèi)板⑶——對(duì)應(yīng)安裝的外板(9),所述內(nèi)板⑶通過(guò)至少兩個(gè)180°鉸鏈(3)和一個(gè)電控鎖(2)與外板(9)固定相連,所述電控鎖兩端分別固定在內(nèi)板和外板上,所述電控鎖位于180°鉸鏈相對(duì)位置上,所述180°鉸鏈在外板展開(kāi)180°時(shí)進(jìn)行限位鎖定;
[0018]每個(gè)內(nèi)板外表面通過(guò)十二個(gè)薄膜鏡調(diào)整架固定有十二個(gè)薄膜鏡,每個(gè)外板外表面通過(guò)九個(gè)薄膜鏡調(diào)整架固定有九個(gè)薄膜鏡,所述內(nèi)板上的薄膜鏡與相應(yīng)的外板上的薄膜鏡相對(duì)設(shè)置,上板上表面通過(guò)九個(gè)薄膜鏡調(diào)整架固定有九個(gè)薄膜鏡。
[0019]進(jìn)一步的,本發(fā)明的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu)還包括安裝在滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)內(nèi)側(cè)用于對(duì)滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)運(yùn)動(dòng)位置進(jìn)行限位保護(hù)的限位器。
[0020]進(jìn)一步的,本發(fā)明的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu)還包括電機(jī)座調(diào)整墊和電機(jī)座;所述電機(jī)固定在電機(jī)座上,所述電機(jī)座通過(guò)電機(jī)座調(diào)整墊固定在轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座上,所述渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)安裝在電機(jī)座中。
[0021]所述薄膜鏡采用單面鍍鋁聚酰亞胺膜直接加工成形,鏡面面形無(wú)需充氣保持,無(wú)漏氣現(xiàn)象。
[0022]所述至少四個(gè)桁架桿件傾斜設(shè)置,每個(gè)桁架桿件上端均與上板所在平面成一銳角,每個(gè)桁架桿件下端均與桁架桿承力底座所在平面成一鈍角。
[0023]所述滑動(dòng)導(dǎo)向桿和無(wú)油襯套均為四個(gè),這四個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)向桿均勻分布在轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座和桁架桿承力底座之間,一個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)向桿對(duì)應(yīng)安裝有一個(gè)無(wú)油襯套。
[0024]所述桁架桿件為四個(gè),這四個(gè)桁架桿件均勻分布在桁架桿承力底座和上板之間。
[0025]所述90°鉸鏈的數(shù)量為至少八個(gè),所述180°鉸鏈的數(shù)量為至少八個(gè)。
[0026]所述薄膜鏡調(diào)整架與薄膜鏡的數(shù)量相等,即薄膜鏡調(diào)整架與薄膜鏡一一對(duì)應(yīng)安裝。
[0027]所述薄膜鏡調(diào)整架與薄膜鏡的數(shù)量均為93個(gè),通過(guò)調(diào)整薄膜鏡調(diào)整架來(lái)調(diào)整內(nèi)板、外板和上板上的薄膜鏡之間的相對(duì)關(guān)系。
[0028]本發(fā)明的有益效果是:
[0029]1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了大型空間太陽(yáng)能電站薄膜聚光系統(tǒng)主鏡的折展定位,結(jié)構(gòu)在發(fā)射階段處于收攏狀態(tài),入軌以后按要求自行打開(kāi)并鎖定拼接薄膜聚光鏡,使運(yùn)載發(fā)射的體積大大減小,節(jié)約了設(shè)備發(fā)射的空間尺寸,利于更大尺寸拼接薄膜聚光鏡的研制。
[0030]2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)上采用簡(jiǎn)潔化的處理方式,通過(guò)內(nèi)板、鉸支桿和滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)之間的聯(lián)動(dòng)作用實(shí)現(xiàn)了拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu)的同步展開(kāi)功能,保證了內(nèi)板同步展開(kāi)與拼接的精度,避免了因裝配不當(dāng)導(dǎo)致的展開(kāi)失效或機(jī)械卡滯問(wèn)題,大大了提高安全性和可靠性,這在空間項(xiàng)目的研制中是極其重要的一項(xiàng)考核指標(biāo)。
[0031]3、本發(fā)明采用防卡滯熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法,通過(guò)合理選擇鉸支桿、絲杠滑動(dòng)螺帽、電機(jī)座調(diào)整墊和滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)的材料和尺寸可實(shí)現(xiàn)拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu)在一定的溫度范圍內(nèi)的無(wú)卡滯運(yùn)動(dòng),有效避免因工作溫度的變化導(dǎo)致的卡滯失效問(wèn)題,利于未來(lái)大型空間太陽(yáng)能電站薄膜聚光系統(tǒng)主鏡展開(kāi)結(jié)構(gòu)可靠性的提高。
[0032]4、本發(fā)明中的薄膜鏡采用單面鍍鋁聚酰亞胺膜直接加工成形,鏡面面形無(wú)需充氣保持,避免了薄膜充氣結(jié)構(gòu)在空間出現(xiàn)漏氣的現(xiàn)象,利于未來(lái)大型空間太陽(yáng)能電站薄膜聚光系統(tǒng)主鏡可靠性的提高。
[0033]5、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工、裝配操作便捷,避免了復(fù)雜組合結(jié)構(gòu)所引起的加工制造難題,可大幅降低結(jié)構(gòu)件加工裝調(diào)成本,縮短加工周期。本發(fā)明適應(yīng)性好,使用范圍廣泛,尤其適用于空間展開(kāi)機(jī)構(gòu)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為現(xiàn)有美國(guó)NASA在SERT研究計(jì)劃中提出的2007 SSP集成對(duì)稱聚光系統(tǒng)主鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖2為本發(fā)明的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0036]圖3為本發(fā)明的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0037]圖4為圖3所示的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0038]圖5為本發(fā)明的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu)中的主承力部件連接裝配示意圖。
[0039]圖6為本發(fā)明的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu)中的主承力部件連接裝配主視圖。
[0040]圖7為本發(fā)明的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu)展開(kāi)效果示意圖。
[0041]圖中:1、90°鉸鏈,2、電控鎖,3、180°鉸鏈,4、電機(jī),5、轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座,6、滑動(dòng)導(dǎo)向桿,7、鉸支桿,8、內(nèi)板,9、外板,10、薄膜鏡調(diào)整架,11、薄膜鏡,12、上板,13、桁架桿件,14、內(nèi)板鉸支件,15、絲杠限位套,16、桁架桿承力底座,17、運(yùn)動(dòng)絲杠,18、絲杠滑動(dòng)螺帽,19、電機(jī)座調(diào)整墊,20、電機(jī)座,21、滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán),22、無(wú)油襯套,23、鉸支桿轉(zhuǎn)軸,24、限位器,25、鏡框,26、薄膜拼接鏡,27、固定繩索。
【具體實(shí)施方式】
[0042]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0043]如圖2至圖7所示,本發(fā)明的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu),主要由90°鉸鏈1、電控鎖2、180 °鉸鏈3、電機(jī)4、轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座5、滑動(dòng)導(dǎo)向桿6、鉸支桿7、內(nèi)板8、外板9、薄膜鏡調(diào)整架10、薄膜鏡11、上板12、桁架桿件13、內(nèi)板鉸支件14、絲杠限位套15、桁架桿承力底座16、運(yùn)動(dòng)絲杠17、絲杠滑動(dòng)螺帽18、電機(jī)座調(diào)整墊19、電機(jī)座20、滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21、無(wú)油襯套22、鉸支桿轉(zhuǎn)軸23和限位器24組成。
[0044]如圖5和圖6所示(圖5和圖6中均省略了兩個(gè)內(nèi)板8和兩個(gè)外板9以及其上的組件,方便觀察內(nèi)部的轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座5、滑動(dòng)導(dǎo)向桿6、鉸支桿7、桁架桿件13、桁架桿承力底座16、滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21和無(wú)油襯套22等結(jié)構(gòu)),轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座5、滑動(dòng)導(dǎo)向桿6、鉸支桿
7、桁架桿件13、桁架桿承力底座16、滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21和無(wú)油襯套22為主承力部件。轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座5提供與外部連接接口,電機(jī)座20通過(guò)電機(jī)座調(diào)整墊19固定在轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座5上,電機(jī)座20中設(shè)置有渦輪蝸桿機(jī)構(gòu),電機(jī)4固定在電機(jī)座20上,電機(jī)4的輸出軸與渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)中的渦輪相連,運(yùn)動(dòng)絲杠17下端與渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)中的渦輪嚙合,渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)中的渦輪將電機(jī)4輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c電機(jī)4輸出軸垂直相交的運(yùn)動(dòng)絲杠17的轉(zhuǎn)動(dòng),絲杠滑動(dòng)螺帽18固定在滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21的中心孔內(nèi),運(yùn)動(dòng)絲杠17中間安裝在絲杠滑動(dòng)螺帽18中,且與絲杠滑動(dòng)螺帽18相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)絲杠17上端通過(guò)絲杠限位套15安裝在桁架桿承力底座16的中心孔內(nèi),在電機(jī)4的驅(qū)動(dòng)下,運(yùn)動(dòng)絲杠17與絲杠滑動(dòng)螺帽18產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)位移,與絲杠滑動(dòng)螺帽18固連的滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21隨著動(dòng)絲杠17的轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生沿著運(yùn)動(dòng)絲杠17軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)位移。
[0045]滑動(dòng)導(dǎo)向桿6上端固定在桁架桿承力底座16上,滑動(dòng)導(dǎo)向桿6中間通過(guò)無(wú)油襯套22安裝在滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21的圓周通孔內(nèi),無(wú)油襯套22用于減小滑動(dòng)摩擦阻力,滑動(dòng)導(dǎo)向桿6下端固定在轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座5上?;瑒?dòng)導(dǎo)向桿6和無(wú)油襯套22的數(shù)量相等,滑動(dòng)導(dǎo)向桿6和無(wú)油襯套22的個(gè)數(shù)均為至少四個(gè),至少四個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)向桿6均勻分布在滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21的通孔中。在本實(shí)施方式中滑動(dòng)導(dǎo)向桿6和無(wú)油襯套22均為四個(gè),這四個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)向桿6均勻分布在轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座5和桁架桿承力底座16之間,一個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)向桿6對(duì)應(yīng)安裝有一個(gè)無(wú)油襯套22。
[0046]鉸支桿7下端通過(guò)鉸支桿轉(zhuǎn)軸23安裝在滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21圓周邊緣,鉸支桿7下端可以隨著鉸支桿轉(zhuǎn)軸23轉(zhuǎn)動(dòng),鉸支桿7上端固定在內(nèi)板鉸支件14上,內(nèi)板鉸支件14固定在內(nèi)板8上部。鉸支桿7、內(nèi)板鉸支件14和鉸支桿轉(zhuǎn)軸23的數(shù)量相等,鉸支桿7、內(nèi)板鉸支件14和鉸支桿轉(zhuǎn)軸23的數(shù)量均為四個(gè),這四個(gè)鉸支桿7下端均勻分布在滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21圓周邊緣上,且每個(gè)鉸支桿7對(duì)應(yīng)連接一個(gè)內(nèi)板8。
[0047]祐1架桿件13下端固定在祐1架桿承力底座16圓周邊緣,其上端固定在上板12圓周邊緣,且桁架桿件13傾斜設(shè)置,桁架桿件13下端與桁架桿承力底座16所在平面成一鈍角,桁架桿件13上端與上板12所在平面成一銳角,該鈍角與該銳角之和為180°,桁架桿件13保證上板12與轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座5所在平面相互平行。桁架桿件13的數(shù)量為至少四個(gè),至少四個(gè)桁架桿件13均勻分布在桁架桿承力底座16圓周邊緣上。在本實(shí)施方式中桁架桿件13為四個(gè),這四個(gè)桁架桿件13均勻分布在桁架桿承力底座16和上板12之間。
[0048]薄膜鏡調(diào)整架10與薄膜鏡11的數(shù)量相等,薄膜鏡調(diào)整架10與薄膜鏡11的數(shù)量均為93個(gè),即薄膜鏡調(diào)整架10與薄膜鏡11 一一對(duì)應(yīng)安裝。上板12上表面通過(guò)九個(gè)薄膜鏡調(diào)整架10固定有九個(gè)薄膜鏡11。內(nèi)板8和外板9的數(shù)量相等,內(nèi)板8和外板9的數(shù)量均為四個(gè),90°鉸鏈I的數(shù)量為至少八個(gè),180°鉸鏈3的數(shù)量為至少八個(gè),電控鎖2的數(shù)量為四個(gè)。每個(gè)內(nèi)板8上端均通過(guò)至少兩個(gè)90°鉸鏈I與上板12的邊緣相連,90°鉸鏈I 一端與內(nèi)板8相連,另一端與上板12相連,每個(gè)內(nèi)板8外表面通過(guò)十二個(gè)薄膜鏡調(diào)整架10固定有十二個(gè)薄膜鏡11,90°鉸鏈I及電機(jī)4提供內(nèi)板8展開(kāi)驅(qū)動(dòng)力,90°鉸鏈I在內(nèi)板8展開(kāi)過(guò)程中起機(jī)械限位作用,保證內(nèi)板8展開(kāi)角度達(dá)90°時(shí)進(jìn)行限位鎖定,保證內(nèi)板8展開(kāi)的位置精度。每個(gè)外板9側(cè)端均通過(guò)至少兩個(gè)180°鉸鏈3和一個(gè)電控鎖2與內(nèi)板8連接固定,180°鉸鏈3 —端與內(nèi)板8相連,另一端與外板9相連,電控鎖2 —端固定在外板9上,另一端固定在內(nèi)板8上,如圖2、圖3、圖5或圖6所示,電控鎖2位于180°鉸鏈3相對(duì)位置,SP電控鎖2位于180°鉸鏈3的相對(duì)立面,兩者位于外板9的同一側(cè)面,且安裝距離與外板9的寬度尺寸一致,電控鎖2采用現(xiàn)有市售的即可,其工作原理為公知,在此不在贅述。每個(gè)外板9外表面通過(guò)九個(gè)薄膜鏡調(diào)整架10固定有九個(gè)薄膜鏡11,每個(gè)內(nèi)板8外表面上的薄膜鏡11與相應(yīng)的外板9外表面上的薄膜鏡11相對(duì)設(shè)置。180°鉸鏈3提供外板9展開(kāi)驅(qū)動(dòng)力,外板9在180°鉸鏈3和電控鎖2的作用下實(shí)現(xiàn)四處展開(kāi)運(yùn)動(dòng),通過(guò)合理設(shè)置電控鎖2的打開(kāi)次序可以對(duì)外板9實(shí)施不同的展開(kāi)策略,180°鉸鏈3在外板9展開(kāi)過(guò)程中起機(jī)械限位作用,保證外板9展開(kāi)角度達(dá)180°時(shí)進(jìn)行限位鎖定,保證外板9展開(kāi)的位置精度。通過(guò)薄膜鏡調(diào)整架10調(diào)整薄膜鏡11指向最終預(yù)期位置,通過(guò)調(diào)整薄膜鏡調(diào)整架10來(lái)調(diào)整內(nèi)板8、外板9和上板12上的薄膜鏡11之間的相對(duì)關(guān)系。
[0049]電機(jī)4通過(guò)與運(yùn)動(dòng)絲杠17連接的滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21提供內(nèi)板8同步展開(kāi)驅(qū)動(dòng)力,滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21沿著運(yùn)動(dòng)絲杠17軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)內(nèi)板8同步折展運(yùn)動(dòng),限位器24安裝在滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21內(nèi)側(cè),裝配完畢后確定限位器24的最終位置,當(dāng)電機(jī)4通電轉(zhuǎn)動(dòng)后,限位器24對(duì)滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21運(yùn)動(dòng)位置進(jìn)行限位保護(hù)。
[0050]本發(fā)明的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu),薄膜鏡11全部展開(kāi)的過(guò)程如下:
[0051]首先通過(guò)電控鎖2和180°鉸鏈3的作用使外板9展開(kāi)180°,然后將電機(jī)4通電,運(yùn)動(dòng)絲杠17隨著電機(jī)4的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng),在電機(jī)4的驅(qū)動(dòng)下,運(yùn)動(dòng)絲桿17與絲杠滑動(dòng)螺帽18產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)位移,滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21隨著動(dòng)絲杠17的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生沿著運(yùn)動(dòng)絲杠17軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)位移,此時(shí),鉸支桿7隨著滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21沿著轉(zhuǎn)動(dòng)軸23轉(zhuǎn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)內(nèi)板8同步折展運(yùn)動(dòng),內(nèi)板8在90°鉸鏈I的作用下展開(kāi)90°,此時(shí),限位器24對(duì)滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21運(yùn)動(dòng)位置進(jìn)行限位保護(hù),達(dá)到限定位置后滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21停止運(yùn)動(dòng),完成整個(gè)薄膜鏡11的全部展開(kāi)功能,即先展開(kāi)外板9,再展開(kāi)內(nèi)板8,開(kāi)展后的結(jié)構(gòu)如圖7所示,四個(gè)內(nèi)板8和四個(gè)外板9間隔排布,其上安裝的薄膜鏡11表面位于一個(gè)平面上。
[0052]本實(shí)施方式中,薄膜鏡11采用單面鍍鋁聚酰亞胺膜直接加工成形,鏡面面形無(wú)需充氣保持,避免了薄膜充氣結(jié)構(gòu)在空間出現(xiàn)漏氣的現(xiàn)象,利于未來(lái)大型空間太陽(yáng)能電站薄膜聚光系統(tǒng)主鏡可靠性的提高。
[0053]本發(fā)明通過(guò)四個(gè)內(nèi)板8和四個(gè)外板9的折展定位實(shí)現(xiàn)整個(gè)鏡面的折展定位,內(nèi)板8在鉸支桿7、內(nèi)板鉸支件14、滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21和鉸支桿轉(zhuǎn)軸23的作用下實(shí)現(xiàn)四處同步折展運(yùn)動(dòng);通過(guò)合理選擇滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21在滑動(dòng)導(dǎo)向桿6上的位移量可以調(diào)整內(nèi)板8的展開(kāi)角度。通過(guò)合理匹配絲杠滑動(dòng)螺帽18、電機(jī)座調(diào)整墊19和滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21三者之間的裝配關(guān)系,可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)板8平穩(wěn)無(wú)卡滯的展開(kāi);通過(guò)合理選擇鉸支桿7、內(nèi)板鉸支件14、絲杠滑動(dòng)螺帽18、電機(jī)座調(diào)整墊19與滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21的材料和尺寸可實(shí)現(xiàn)鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu)在一定的溫度范圍內(nèi)的無(wú)卡滯運(yùn)動(dòng);鉸支桿7、內(nèi)板8、內(nèi)板鉸支件14、與滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)21的裝配方式在簡(jiǎn)化裝調(diào)難度的同時(shí)保證了內(nèi)板8同步展開(kāi)與拼接的精度,避免了因裝配不當(dāng)導(dǎo)致的展開(kāi)失效或機(jī)械卡滯問(wèn)題,保證了內(nèi)板8展開(kāi)運(yùn)動(dòng)的同步性及可靠性。
【權(quán)利要求】
1.鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu),其特征在于,包括: 帶有外部接口的轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座(5)和固定在轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座(5)上的電機(jī)(4);下端固定在轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座(5)圓周上的至少四個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)向桿¢),所述至少四個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)向桿(6)均勻分布; 滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)(21),所述至少四個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)向桿(6)均通過(guò)無(wú)油襯套(22)滑動(dòng)安裝在滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)(21)圓周通孔中; 桁架桿承力底座(16),所述至少四個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)向桿(6)上端均固定在桁架桿承力底座(16)上; 通過(guò)至少四個(gè)桁架桿件(13)與桁架桿承力底座(16)固定相連的上板(12),所述至少四個(gè)桁架桿件(13)保證上板(12)與轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座(5)所在平面相互平行; 渦輪蝸桿機(jī)構(gòu),所述電機(jī)(4)的輸出軸與渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)中的渦輪相連; 上端通過(guò)絲杠限位套(15)安裝在桁架桿承力底座(16)中心孔內(nèi)且其下端與渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)中的渦輪嚙合的運(yùn)動(dòng)絲杠(17); 固定在滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)(21)中心孔內(nèi)的絲杠滑動(dòng)螺帽(18),所述運(yùn)動(dòng)絲杠(17)安裝在絲杠滑動(dòng)螺帽(18)中,所述電機(jī)(4)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)絲杠(17)與絲杠滑動(dòng)螺帽(18)產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)位移,所述滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)(21)隨運(yùn)動(dòng)絲杠(17)的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生沿運(yùn)動(dòng)絲杠(17)軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)位移; 下端均通過(guò)鉸支桿轉(zhuǎn)軸(23)安裝在滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)(21)上的四個(gè)鉸支桿(7),所述鉸支桿(7)可隨鉸支桿轉(zhuǎn)軸(23)轉(zhuǎn)動(dòng); 均通過(guò)內(nèi)板鉸支件(14)與鉸支桿(7)上端固定相連的四個(gè)內(nèi)板(8),每個(gè)內(nèi)板(8)上端均通過(guò)至少兩個(gè)90°鉸鏈(I)與上板(12)邊緣相連,所述90°鉸鏈(I)在內(nèi)板⑶展開(kāi)90°時(shí)進(jìn)行限位鎖定; 與內(nèi)板(8) 對(duì)應(yīng)安裝的外板(9),所述內(nèi)板(8)通過(guò)至少兩個(gè)180°鉸鏈(3)和一個(gè)電控鎖⑵與外板(9)固定相連,所述電控鎖(2)兩端分別固定在內(nèi)板⑶和外板(9)上,所述電控鎖⑵位于180°鉸鏈(3)相對(duì)位置上,所述180°鉸鏈(3)在外板(9)展開(kāi)180°時(shí)進(jìn)行限位鎖定; 每個(gè)內(nèi)板(8)外表面通過(guò)十二個(gè)薄膜鏡調(diào)整架(10)固定有十二個(gè)薄膜鏡(11),每個(gè)外板(9)外表面通過(guò)九個(gè)薄膜鏡調(diào)整架(10)固定有九個(gè)薄膜鏡(11),所述內(nèi)板(8)上的薄膜鏡(11)與相應(yīng)的外板(9)上的薄膜鏡(11)相對(duì)設(shè)置,上板(12)上表面通過(guò)九個(gè)薄膜鏡調(diào)整架(10)固定有九個(gè)薄膜鏡(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu),其特征在于,還包括安裝在滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)(21)內(nèi)側(cè)用于對(duì)滑動(dòng)導(dǎo)向環(huán)(21)運(yùn)動(dòng)位置進(jìn)行限位保護(hù)的限位器(24)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu),其特征在于,還包括電機(jī)座調(diào)整墊(19)和電機(jī)座(20);所述電機(jī)(4)固定在電機(jī)座(20)上,所述電機(jī)座(20)通過(guò)電機(jī)座調(diào)整墊(19)固定在轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座(5)上,所述渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)安裝在電機(jī)座(20)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu),其特征在于,所述薄膜鏡(11)采用單面鍍鋁聚酰亞胺膜直接加工成形,鏡面面形無(wú)需充氣保持,無(wú)漏氣現(xiàn)象。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu),其特征在于,所述至少四個(gè)桁架桿件(13)傾斜設(shè)置,每個(gè)桁架桿件(13)上端均與上板(12)所在平面成一銳角,每個(gè)桁架桿件(13)下端均與桁架桿承力底座(16)所在平面成一鈍角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu),其特征在于,所述滑動(dòng)導(dǎo)向桿(6)和無(wú)油襯套(22)均為四個(gè),這四個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)向桿(6)均勻分布在轉(zhuǎn)臺(tái)連接支撐座(5)和桁架桿承力底座(16)之間,一個(gè)滑動(dòng)導(dǎo)向桿(6)對(duì)應(yīng)安裝有一個(gè)無(wú)油襯套(22)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu),其特征在于,所述桁架桿件(13)為四個(gè),這四個(gè)桁架桿件(13)均勻分布在桁架桿承力底座(16)和上板(12)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu),其特征在于,所述90°鉸鏈⑴的數(shù)量為至少八個(gè),所述180°鉸鏈(3)的數(shù)量為至少八個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu),其特征在于,所述薄膜鏡調(diào)整架(10)與薄膜鏡(11)的數(shù)量相等,即薄膜鏡調(diào)整架(10)與薄膜鏡(11) 一一對(duì)應(yīng)安裝。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡面自動(dòng)折展定位拼接薄膜聚光鏡結(jié)構(gòu),其特征在于,所述薄膜鏡調(diào)整架(10)與薄膜鏡(11)的數(shù)量均為93個(gè),通過(guò)調(diào)整薄膜鏡調(diào)整架(10)來(lái)調(diào)整內(nèi)板(8)、外板(9)和上板(12)上的薄膜鏡(11)之間的相對(duì)關(guān)系。
【文檔編號(hào)】G02B7/182GK104459935SQ201410698630
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】閆勇, 金光, 劉春雨, 徐拓奇, 李季, 谷松 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所