本發(fā)明涉及一種面向大口徑光學(xué)元件的面形彈性調(diào)整裝置，屬于機械設(shè)計及力學(xué)分析技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

能源問題一直是伴隨著人類發(fā)展而一直存在的問題，在目前人類的認識范圍之內(nèi)，激光聚變過程是截止目前最有可能解決這一問題的有效方法之一。目前，驅(qū)動該過程進行的能量主要來源于高功率的激光光源。由于對能量的需求極大，實現(xiàn)該過程需要采用多路的大口徑激光器作為激發(fā)源，并且其對于光路中光學(xué)元件的面型等裝校性能參數(shù)要求極高。由于通光口徑比較大(邊長大于400毫米)，安裝在光路中的光學(xué)元件通常都會由于重力及夾持力的影響而產(chǎn)生一定程度的變形，嚴重的影響了激光能量的輸出效率。然而這種變形對效率產(chǎn)生的影響又無法通過在線的方式進行評估。因此需要在離線狀態(tài)開展這類變形對效率影響機制的研究。為了能夠在離線研究的過程中還原在線的變形情況，亟需設(shè)計一種大口徑光學(xué)元件面形微力調(diào)整裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種大口徑光學(xué)元件的面形彈性調(diào)整裝置，能夠采用簡單的通用運動部件作為調(diào)整結(jié)構(gòu)的運動輸入端，實現(xiàn)對大口徑光學(xué)元件面型的高分辨率微力調(diào)節(jié)。

一種大口徑光學(xué)元件的面形彈性調(diào)整裝置，該裝置包括底框、光學(xué)元件、壓框、壓緊螺釘和調(diào)整模塊；

所述光學(xué)元件通過其自身的迎光面與底框內(nèi)的三個支撐面接觸安裝，所述壓框通過壓緊螺釘將光學(xué)元件固定在底框內(nèi)部，所述調(diào)整模塊安裝在壓框上，調(diào)整模塊的運動執(zhí)行部件中具有點接觸的傳動環(huán)節(jié)，調(diào)整模塊的接觸面與光學(xué)元件的背光面接觸，調(diào)整模塊在壓緊過程的扭矩不會傳遞給光學(xué)元件，只會對光學(xué)元件施加正向壓力，調(diào)整模塊在調(diào)節(jié)過程中的壓緊力通過自身的力傳感器及外部輔助系統(tǒng)進行實時的監(jiān)測。

進一步地，所述底框為一個口字外形的框體零件，其框體底部具有一圈臺階面，臺階面上有三個支撐面，三個支撐面在臺階面上呈等腰三角形布局，頂點支撐面布局于底框的一邊，底邊兩點支撐面布局于底框上頂點支撐面的對邊，所述的底框的上表面具有八個壓框安裝孔均布于底框的四邊；壓框為一個田字外形的框體零件，其四邊均勻布置了八個壓框連接孔分別與所述底框的八個壓框安裝孔對應(yīng)，所述的壓框上呈3×3陣列的關(guān)系布局了九個過孔，在每個過孔的四周均布了四個調(diào)整安裝孔。

進一步地，所述調(diào)整模塊包括撓性接觸件、力傳感器、調(diào)整導(dǎo)座、調(diào)整凸塊、微調(diào)螺母、微調(diào)螺釘、微力彈簧和連接凸塊；

所述撓性接觸件為一個小圓柱體外形的零件，其底面為一個接觸面，頂面有一個力傳感器連接孔，圓柱面上有兩個正交布局的x方向旋轉(zhuǎn)筋和y方向旋轉(zhuǎn)筋；

所述力傳感器為一個中字外形的回轉(zhuǎn)零件，其一側(cè)有一個力傳感器連接螺釘，另一側(cè)有一個力傳感器安裝螺釘；

所述連接凸塊為一個圓環(huán)形的零件，其上面有一個彈簧連接面，所述的彈簧連接面上面有一個凸臺，該凸臺的外圓柱面為彈簧定位面，所述連接凸塊的中心有一個力傳感器安裝孔；

所述調(diào)整導(dǎo)座為一個帶固定座的軸套類零件，其固定座上均勻布置了四個調(diào)整連接孔分別位于固定座的四個角，調(diào)整導(dǎo)座上表面有一個圓環(huán)柱體，該圓環(huán)柱體的上面有一個凹臺，凹臺內(nèi)圓柱面為微調(diào)螺母安裝孔，圓環(huán)柱體的中心有一個彈簧定位孔；

所述調(diào)整凸塊為與連接凸塊結(jié)構(gòu)類似的零件，其一面為彈簧安裝面，另一面為微調(diào)螺釘接觸面，側(cè)面圓柱面為調(diào)整凸塊導(dǎo)向面；

所述微調(diào)螺母為一個圓環(huán)類零件，其外圓柱面為微調(diào)螺母安裝面，其內(nèi)圓柱面為微調(diào)螺釘安裝孔；

所述的微調(diào)螺釘?shù)穆葆旑^為一個球形面，該球形面為微調(diào)螺釘壓緊面；

所述撓性接觸件通過自身的傳感器連接孔與所述力傳感器的力傳感器連接螺釘進行連接，所述的撓性接觸件通過自身的接觸面與所述光學(xué)元件的背光面接觸，所述的力傳感器通過自身的力傳感器安裝螺釘與所述連接凸塊的力傳感器安裝孔固定連接，所述微力彈簧的內(nèi)側(cè)通過所述彈簧定位面與所述連接凸塊進行定位，所述的微力彈簧的端面一側(cè)通過所述的彈簧連接面與所述的連接凸塊進行抵觸連接，所述的微力彈簧的端面另一側(cè)通過所述的彈簧安裝面與所述的調(diào)整凸塊進行抵觸連接；所述的調(diào)整凸塊通過其自身的調(diào)整凸塊導(dǎo)向面與所述調(diào)整導(dǎo)座內(nèi)孔滑動配合，所述微調(diào)螺母通過自身的微調(diào)螺母安裝面與所述調(diào)整導(dǎo)座的微調(diào)螺母安裝孔進行過盈配合固定連接；所述微調(diào)螺釘通過所述微調(diào)螺釘安裝孔與所述微調(diào)螺母實現(xiàn)螺紋連接，所述微調(diào)螺釘?shù)奈⒄{(diào)螺釘壓緊面與調(diào)整凸塊的微調(diào)螺釘接觸面相接觸。

有益效果：

1、本發(fā)明拋棄了復(fù)雜的機電運動執(zhí)行器而采用簡單的通用運動部件作為調(diào)整結(jié)構(gòu)的運動輸入端，通過彈簧將通用運動部件的粗略位移轉(zhuǎn)化為高分辨率的微小壓力，以各個作用點的微小壓緊力作為系統(tǒng)的輸出端，與我們在實際使用過程中只要求保證高分辨率可調(diào)的壓力而對運動部件分辨率沒有要求的需求及其符合，結(jié)構(gòu)簡單易行，具有較大的工程實用意義。

2、本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對大口徑光學(xué)元件面形的高分辨率微力調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過程中的微小壓緊力可以通過力傳感器及其輔助系統(tǒng)進行實時的監(jiān)測，壓緊模塊和光學(xué)元件之間設(shè)有撓性接觸件，撓性接觸件呈現(xiàn)出十字交叉的的轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，在壓緊過程中撓性十字軸可以根據(jù)光學(xué)元件表面情況自適應(yīng)轉(zhuǎn)動，使得撓性接觸件與光學(xué)元件進行完全的法向壓緊，接觸面為面接觸，可以有效的避免壓緊裝置對光學(xué)元件表面造成的應(yīng)力集中。由于運動執(zhí)行部件中具有點接觸的傳動環(huán)節(jié)，壓緊過程的扭矩不會傳遞到光學(xué)元件，只會對光學(xué)元件施加正向壓力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中調(diào)整模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中調(diào)整模塊的爆炸圖；

圖4為本發(fā)明底框、光學(xué)元件和壓框的爆炸圖；

圖5為本發(fā)明調(diào)整模塊中的撓性接觸件的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-底框、2-光學(xué)元件、3-壓框、4-壓緊螺釘、5-調(diào)整模塊、6-力傳感器、7-鏈接螺釘、8-調(diào)整導(dǎo)座、9-調(diào)整凸塊、10-微調(diào)螺母、11-微調(diào)螺釘、12-微力彈簧、13-連接凸塊、14-撓性接觸件、15-壓框安裝孔、16-迎光面、17-壓框連接孔、18-調(diào)整安裝孔、19-過孔、20-背光面、21-支撐面、22-接觸面、23-x方向旋轉(zhuǎn)筋、24-力傳感器連接螺釘、25-力傳感器安裝孔、26-調(diào)整連接孔、27-彈簧定位孔、28-彈簧安裝面、29-微調(diào)螺釘壓緊面、30-微調(diào)螺釘安裝孔、31-微調(diào)螺母安裝面、32-微調(diào)螺釘接觸面、33-調(diào)整凸塊導(dǎo)向面、34-微調(diào)螺母安裝孔、35-彈簧定位面、36-彈簧連接面、37-力傳感器安裝螺釘、38-傳感器連接孔、39-y方向旋轉(zhuǎn)筋。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。

如附圖1所示，本發(fā)明提供了一種大口徑光學(xué)元件的面形彈性調(diào)整裝置，包括一個底框1、一個光學(xué)元件2、一個壓框3、八個壓緊螺釘4以及九個調(diào)整模塊5。

如附圖2和3所示，調(diào)整模塊5包括一個力傳感器6、四個鏈接螺釘7、一個調(diào)整導(dǎo)座8、一個調(diào)整凸塊9、一個微調(diào)螺母10、一個微調(diào)螺釘11、一個微力彈簧12、一個連接凸塊13以及一個撓性接觸件14。

如附圖4所示，底框1為一個口字外形的框體零件，其框體底部具有一圈臺階面，臺階面上有三個支撐面21，三個支撐面21在臺階面上呈等腰三角形布局，頂點支撐面21布局于底框1的一邊，底邊兩點支撐面21布局于底框1上頂點支撐面21的對邊，所述的底框1的上表面具有八個壓框安裝孔15均布于底框1的四邊。所述的光學(xué)元件2為一個矩形薄板類零件，包括一個迎光面16和一個背光面20。所述的壓框3為一個田字外形的框體類零件，其四邊均勻布置了八個壓框連接孔17分別與所述底框1的八個壓框安裝孔15對應(yīng)，所述的壓框3上呈3×3陣列的關(guān)系布局了九個過孔19，在每個過孔19的四周均布了四個調(diào)整安裝孔18。

如附圖5所示，撓性接觸件14為一個小圓柱體外形的零件，其底面為一個接觸面22，頂面有一個力傳感器連接孔38，圓柱面上有兩個正交布局的x方向旋轉(zhuǎn)筋23和y方向旋轉(zhuǎn)筋39。所述的力傳感器6為一個中字外形的回轉(zhuǎn)零件，其一側(cè)有一個力傳感器連接螺釘24，另一側(cè)有一個力傳感器安裝螺釘37。所述的連接凸塊13為一個圓環(huán)形的零件，其上面有一個彈簧連接面36，所述的彈簧連接面36上面有一個凸臺，該凸臺的外圓柱面為彈簧定位面35，所述連接凸塊13的中心有一個力傳感器安裝孔25。所述的調(diào)整導(dǎo)座8為一個帶固定座的軸套類零件，其固定座上均勻布置了四個調(diào)整連接孔26分別位于固定座的四個角，調(diào)整導(dǎo)座上表面有一個圓環(huán)柱體，該圓環(huán)柱體的上面有一個凹臺，凹臺內(nèi)圓柱面為微調(diào)螺母安裝孔34，圓環(huán)柱體的中心有一個彈簧定位孔27。所述的調(diào)整凸塊9為與連接凸塊13結(jié)構(gòu)類似的零件，其一面為彈簧安裝面28，另一面為微調(diào)螺釘接觸面32，側(cè)面圓柱面為調(diào)整凸塊導(dǎo)向面33。所述的微調(diào)螺母10為一個圓環(huán)類零件，其外圓柱面為微調(diào)螺母安裝面31，其內(nèi)圓柱面為微調(diào)螺釘安裝孔30。所述的微調(diào)螺釘11的螺釘頭為一個球形面，該球形面為微調(diào)螺釘壓緊面29。

所述的光學(xué)元件2通過其自身的迎光面16與所述底框1的三個支撐面21接觸安裝。所述的壓框3通過八個壓緊螺釘4將其自身的壓框連接孔17與所述底框1的壓框安裝孔15進行連接安裝。所述的調(diào)整模塊5通過所述的鏈接螺釘7將所述調(diào)整導(dǎo)座8的調(diào)整連接孔26與所述壓框3的調(diào)整安裝孔18進行連接安裝。所述的撓性接觸件14通過自身的傳感器連接孔38與所述力傳感器6的力傳感器連接螺釘24進行連接安裝。所述的撓性接觸件14通過自身的接觸面22與所述光學(xué)元件2的背光面20進行接觸安裝。所述的力傳感器6通過自身的力傳感器安裝螺釘37與所述連接凸塊13的力傳感器安裝孔25進行連接安裝。所述的微力彈簧12的內(nèi)側(cè)通過所述彈簧定位面35與所述的連接凸塊13進行定位。所述的微力彈簧12的端面一側(cè)通過所述的彈簧連接面36與所述的連接凸塊13進行連接。所述的微力彈簧12的端面另一側(cè)通過所述的彈簧安裝面28與所述的調(diào)整凸塊9進行安裝。所述的調(diào)整凸塊9通過其自身的調(diào)整凸塊導(dǎo)向面33與所述的調(diào)整導(dǎo)座8進行接觸安裝。所述的微調(diào)螺母10通過自身的微調(diào)螺母安裝面31與所述的調(diào)整導(dǎo)座8的微調(diào)螺母安裝孔34進行過盈配合安裝。所述的微調(diào)螺釘11通過所述的微調(diào)螺釘安裝孔30與所述的微調(diào)螺母10進行安裝。所述的微調(diào)螺釘壓緊面29通過所述的微調(diào)螺釘接觸面32與所述的調(diào)整凸塊9接觸安裝。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。