主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，涉及光電儀器主鏡支撐結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有機(jī)械式力促動器存在的突發(fā)狀況下的推拉力可能超出閾值造成精密測量元件力傳感器的過載損壞甚至造成主鏡斷裂破壞的問題。該機(jī)構(gòu)包括主軸和主軸連接件；從主軸上端依次裝入的上彈簧、上導(dǎo)向座和上預(yù)緊螺母；調(diào)節(jié)上預(yù)緊螺母使彈簧壓縮預(yù)緊，上導(dǎo)向座與上鎖緊螺母貼合；固定在上、下導(dǎo)向座上的上、下連接件；從主軸下端依次裝入的下導(dǎo)向座、下彈簧和下預(yù)緊螺母；調(diào)節(jié)下預(yù)緊螺母使下彈簧壓縮預(yù)緊，下導(dǎo)向座與主軸連接件貼合。當(dāng)推拉力超出閾值時彈簧參與作用力傳遞使軸向支撐剛度瞬間減小，主鏡軸向位移增大，主鏡與安全保護(hù)裝置接觸減震，保護(hù)主鏡和力傳感器。
【專利說明】主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電儀器主鏡支撐結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著地基望遠(yuǎn)鏡口徑的增大，主動光學(xué)技術(shù)得以廣泛應(yīng)用。主動光學(xué)通常是利用分布在望遠(yuǎn)鏡主鏡背面的力促動器對主鏡施加軸向主動校正力，使主鏡產(chǎn)生微小的彈性變形來補(bǔ)償望遠(yuǎn)鏡的主鏡和次鏡的重力變形、溫度梯度產(chǎn)生的變形以及加工、安裝誤差等引起的望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)的波前誤差。
[0003]軸向主動支撐力促動器主要有機(jī)械式和氣壓式兩種，機(jī)械式力促動器通常采用電機(jī)絲杠驅(qū)動線性彈簧結(jié)構(gòu)輸出軸向推拉力，安裝在力促動器輸出端的力傳感器Load cell可實時監(jiān)測力促動器對主鏡施加的軸向力大小和方向。若發(fā)生電機(jī)控制故障、地震等沖擊振動類似突發(fā)情況，軸向支撐力促動器輸出的推拉力可能超出閾值，輕則造成精密測量元件力傳感器Load cell的過載損壞，重則造成主鏡斷裂破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有采用電機(jī)絲杠驅(qū)動線性彈簧結(jié)構(gòu)的機(jī)械式力促動器存在的突發(fā)狀況下的推拉力可能超出閾值造成精密測量元件力傳感器Load cell的過載損壞甚至造成主鏡斷裂破壞的問題，本發(fā)明提供一種主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，保護(hù)突發(fā)情況下軸向推拉力過大時，精密測量元件力傳感器Load cell和主鏡的安全。
[0005]本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，包括:
[0007]中間和兩端均設(shè)置有螺紋段的主軸；
[0008]與主軸中間螺紋段固定的主軸連接件；
[0009]從主軸上端依次裝入的上彈簧、上導(dǎo)向座和上預(yù)緊螺母，所述上預(yù)緊螺母與主軸的上端螺紋段固定，調(diào)節(jié)上預(yù)緊螺母使彈簧壓縮后完成預(yù)緊，所述上導(dǎo)向座與上鎖緊螺母之間因上彈簧擠壓而貼合；
[0010]固定在上導(dǎo)向座上的上連接件，所述上連接件頂端與主鏡軸向支撐墊相連，所述上預(yù)緊螺母位于上連接件中腔內(nèi)，且中腔頂面與主軸上端面留有安全距離；
[0011]從主軸下端依次裝入的下導(dǎo)向座、下彈簧和下預(yù)緊螺母，所述下預(yù)緊螺母與主軸下端螺紋段固定，調(diào)節(jié)下預(yù)緊螺母使下彈簧壓縮后完成預(yù)緊，所述下導(dǎo)向座與主軸連接件之間因下彈簧擠壓而貼合；
[0012]固定在下導(dǎo)向座上的下連接件，所述下連接件下端與力傳感器相連，所述下彈簧和下預(yù)緊螺母裝入下連接件中腔內(nèi)，且中腔底面與主軸下端面留有安全距離。
[0013]所述主軸中間螺紋段直徑大于兩端螺紋段直徑，且中間螺紋段的長度小于主軸連接件中心螺紋段的高度，保證上導(dǎo)向座和下導(dǎo)向座能夠裝入主軸并可導(dǎo)向滑動。[0014]所述主軸連接件與上彈簧的接觸端加工出上彈簧的定位孔，所述主軸連接件與下導(dǎo)向座的接觸端研磨出接觸平面。
[0015]所述上導(dǎo)向座與上彈簧的接觸端加工出上彈簧的定位孔；所述上導(dǎo)向座的上端外圓周加工出安裝上連接件的安裝面和螺紋孔，并研磨出與上鎖緊螺母接觸的凸臺面和與主軸配合導(dǎo)向滑動的中心孔，該中心孔與主軸上圓柱面配研。
[0016]所述下導(dǎo)向座上端研磨出與主軸連接件接觸的凸臺面，下端外圓周加工出安裝下連接件的安裝面和螺紋孔，并研磨出與主軸配合導(dǎo)向滑動的中心孔，該中心孔與主軸下圓柱面配研。
[0017]所述上彈簧為壓簧，軸向剛度為K1，調(diào)節(jié)上預(yù)緊螺母使彈簧壓縮X1后完成預(yù)緊，上導(dǎo)向座與上鎖緊螺母貼合面之間的預(yù)緊力大小為K1X1,推力極限值即為K1X1，推力極限值K1X1小于力傳感器和主鏡允許的推力極限值中的最小值。
[0018]當(dāng)軸向支撐輸出推力超出K1X1后，上預(yù)緊螺母與上導(dǎo)向座之間的接觸面會分離，上彈簧參與力的傳遞，主鏡向下的位移迅速增大，并且在主軸的上端面接觸到上連接件之前，主鏡率先與安全防護(hù)裝置下方的軸向安全防護(hù)墊接觸并受保護(hù)，軸向支撐斷開，通過推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)保證力傳感器和主鏡的安全。
[0019]所述下彈簧為壓簧，軸向剛度為K2，調(diào)節(jié)下預(yù)緊螺母使下彈簧壓縮X2后完成預(yù)緊，下導(dǎo)向座與主軸連接件貼合面之間的預(yù)緊力大小為K2X2，拉力極限值即為K2X2，拉力極限值K2X2小于由力傳感器和主鏡允許的拉力極限值中的最小值。
[0020]當(dāng)軸向支撐輸出拉力超出K2X2后，主軸連接件與下導(dǎo)向座之間的接觸面會分離，下彈簧參與力的傳遞，主鏡向上的位移迅速增大，由安全防護(hù)裝置上方的軸向安全防護(hù)墊保護(hù)，軸向支撐斷開。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:
[0022]1、當(dāng)軸向支撐對主鏡施加的推力或拉力在閾值范圍內(nèi)時，軸向作用力的傳遞路徑依次為下連接件、下導(dǎo)向座、主軸連接件、主軸、上預(yù)緊螺母、上導(dǎo)向座、上連接件，與上彈簧和下彈簧無關(guān)，上彈簧和下彈簧長度不變。因此正常工作狀態(tài)下此拉壓力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)的軸向剛度與彈簧無關(guān)，即能實現(xiàn)較高的軸向剛度，串聯(lián)在軸向支撐結(jié)構(gòu)中不會降低軸向支撐剛度。
[0023]2、當(dāng)軸向支撐輸出拉力過載，超出下彈簧預(yù)載力大小后，主軸連接件與下導(dǎo)向座之間的接觸面會分離，下彈簧參與力的傳遞，即推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)的軸向剛度會因下彈簧的參與而迅速減小。當(dāng)軸向支撐輸出推力超出閾值后，上預(yù)緊螺母與上導(dǎo)向座之間的接觸面會分離，上彈簧參與力的傳遞。
[0024]3、本發(fā)明中的推拉力預(yù)載分別通過壓縮上彈簧和下彈簧來實現(xiàn)的，推力和拉力極限值可不同。
[0025]4、推拉過載保護(hù)機(jī)構(gòu)采用兩個彈簧預(yù)緊系統(tǒng)分別設(shè)定軸向推力和拉力極限大小。當(dāng)主鏡軸向支撐系統(tǒng)正常工作，輸出軸向推拉力不超出閾值時，該過載保護(hù)機(jī)構(gòu)為剛性連接結(jié)構(gòu)，不影響軸向支撐和定位剛度。當(dāng)發(fā)生意外情況、軸向支撐系統(tǒng)輸出推拉力超出閾值時，過載保護(hù)機(jī)構(gòu)中的彈簧參與作用力傳遞，使得軸向支撐剛度瞬間減小，主鏡軸向位移瞬間增大，主鏡與外圓周安全保護(hù)裝置接觸并減震，避免主鏡因軸向作用力過大而破裂，同時也保護(hù)了軸向支撐系統(tǒng)中的精密測量元件力傳感器的安全?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明的主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)的工作過程示意圖。
[0028]圖中:1、上連接件，2、上預(yù)緊螺母，3、上導(dǎo)向座，4、上彈簧，5、主軸，6、主軸連接件，
7、下導(dǎo)向座，8、下彈簧，9、下預(yù)緊螺母，10、下連接件，11、主鏡軸向支撐墊，12、力傳感器。
【具體實施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明的主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，包括推力預(yù)載機(jī)構(gòu)和拉力預(yù)載機(jī)構(gòu)兩部分，使用兩個預(yù)緊彈簧機(jī)構(gòu)實現(xiàn)輸出推拉力大小的限制。本發(fā)明的主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)主要由上連接件1、上預(yù)緊螺母2、上導(dǎo)向座3、上彈簧4、主軸
5、主軸連接件6、下導(dǎo)向座7、下彈簧8、下預(yù)緊螺母9和下連接件10組成。
[0031]推力預(yù)載機(jī)構(gòu)包括上連接件1、上預(yù)緊螺母2、上導(dǎo)向座3、上彈簧4和主軸連接件6，上彈簧4為壓簧，軸向剛度為K1，主軸連接件6與主軸5中間位置通過螺紋連接固定后，從主軸5上端依次裝入上彈簧4、上導(dǎo)向座3和上預(yù)緊螺母2，上預(yù)緊螺母2與主軸5上端通過螺紋連接固定，調(diào)節(jié)上預(yù)緊螺母2使彈簧4壓縮X1后完成預(yù)緊，上導(dǎo)向座3與上鎖緊螺母2之間會因上彈簧4擠壓而貼合，貼合面之間的預(yù)緊力大小為K1X1,再采用螺釘將上連接件I固定到上導(dǎo)向座3上即完成推力預(yù)載機(jī)構(gòu)部分的裝配，推力極限值即為K1X1，推力極限值K1X1應(yīng)小于力傳感器12和主鏡5允許的推力極限值中的最小值。上連接件I的頂端與主鏡軸向支撐墊11相連，上預(yù)緊螺母2裝入上連接件I中腔內(nèi)，且中腔頂面與主軸5上端面留有一定的安全距離。
[0032]拉力預(yù)載機(jī)構(gòu)包括下導(dǎo)向座7、下彈簧8、下預(yù)緊螺母9和下連接件10，下彈簧8為壓簧，軸向剛度為K2，從主軸5下端依次裝入下導(dǎo)向座7、下彈簧8和下預(yù)緊螺母9，下預(yù)緊螺母9與主軸5下端通過螺紋連接，調(diào)節(jié)下預(yù)緊螺母9使下彈簧8壓縮X2后完成預(yù)緊，下導(dǎo)向座7與主軸連接件6之間會因下彈簧8擠壓而貼合，貼合面之間的預(yù)緊力大小為K2X2,再采用螺釘將下連接件10固定到下導(dǎo)向座7上即完成拉力預(yù)載機(jī)構(gòu)的裝配，拉力極限值即為K2X2，拉力極限值K2X2應(yīng)小于由力傳感器12和主鏡5允許的拉力極限值中的最小值。下連接件10的下端與力傳感器12相連，下彈簧8和下預(yù)緊螺母9裝入下連接件10中腔內(nèi)，且中腔底面與主軸5下端面留有一定的安全距離。
[0033]主軸5的中間和兩端均設(shè)置有螺紋段，主軸5中間螺紋段直徑大于兩端螺紋段直徑，且中間螺紋段的長度小于主軸連接件6中心螺紋段的高度，當(dāng)主軸連接件6安裝到主軸5中間螺紋段上后，兩側(cè)的上彈簧4和下導(dǎo)向座7與主軸連接件6端面接觸，保證上導(dǎo)向座3和下導(dǎo)向座7能夠裝入主軸5并可導(dǎo)向滑動。
[0034]主軸連接件6與上彈簧4的接觸端加工出上彈簧4的定位孔，與下導(dǎo)向座7的接觸端研磨出接觸平面。上導(dǎo)向座3與上彈簧4的接觸端加工出上彈簧4的定位孔；上導(dǎo)向座3的上端外圓周加工出安裝上連接件I的安裝面和螺紋孔，并研磨出與上鎖緊螺母2接觸的凸臺面和與主軸5配合導(dǎo)向滑動的中心孔，該中心孔與主軸5上圓柱面配研。下導(dǎo)向座7上端研磨出與主軸連接件6接觸的凸臺面，下端外圓周加工出安裝下連接件10的安裝面和螺紋孔，并研磨出與主軸5配合導(dǎo)向滑動的中心孔，該中心孔與主軸5下圓柱面配研。
[0035]上彈簧4和下彈簧8均為壓簧，推拉力預(yù)載時上彈簧4和下彈簧8均處于被壓縮狀態(tài)，上彈簧4的側(cè)向定位由上導(dǎo)向座3和主軸連接件6來完成，下彈簧8的定位由下連接件10的中腔來完成。
[0036]如圖2所示，將主鏡先通過安全防護(hù)裝置固定，再將本發(fā)明的主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)安裝在主鏡軸向支撐墊11和力傳感器12之間。當(dāng)軸向支撐輸出拉力超出K2X2后，主軸連接件6與下導(dǎo)向座7之間的接觸面會分離，下彈簧8參與力的傳遞，即推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)的軸向剛度會因下彈簧8的參與而迅速減小，主鏡向上的位移迅速增大，由安全防護(hù)裝置上方的軸向安全防護(hù)墊保護(hù)，軸向支撐斷開。當(dāng)軸向支撐輸出推力超出K1X1后，上預(yù)緊螺母2與上導(dǎo)向座I之間的接觸面會分離，上彈簧4參與力的傳遞，主鏡向下的位移迅速增大，并且在主軸5的上端面接觸到上連接件I之前，主鏡率先與安全防護(hù)裝置下方的軸向安全防護(hù)墊接觸并受保護(hù)，軸向支撐斷開，通過推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)保證了力傳感器12和主鏡的安全。
【權(quán)利要求】
1.主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括: 中間和兩端均設(shè)置有螺紋段的主軸(5)； 與主軸(5)中間螺紋段固定的主軸連接件(6)； 從主軸(5)上端依次裝入的上彈簧(4)、上導(dǎo)向座(3)和上預(yù)緊螺母(2)，所述上預(yù)緊螺母(2)與主軸(5)的上端螺紋段固定，調(diào)節(jié)上預(yù)緊螺母(2)使彈簧(4)壓縮后完成預(yù)緊，所述上導(dǎo)向座(3)與上鎖緊螺母(2)之間因上彈簧(4)擠壓而貼合； 固定在上導(dǎo)向座(3)上的上連接件(I)，所述上連接件(I)頂端與主鏡軸向支撐墊(11)相連，所述上預(yù)緊螺母(2)位于上連接件(I)中腔內(nèi)，且中腔頂面與主軸(5)上端面留有安全距離； 從主軸(5)下端依次裝入的下導(dǎo)向座(7)、下彈簧(8)和下預(yù)緊螺母(9)，所述下預(yù)緊螺母(9)與主軸(5)下端螺紋段固定，調(diào)節(jié)下預(yù)緊螺母(9)使下彈簧(8)壓縮后完成預(yù)緊，所述下導(dǎo)向座(7)與主軸連接件(6)之間因下彈簧(8)擠壓而貼合； 固定在下導(dǎo)向座(7)上的下連接件(10)，所述下連接件(10)下端與力傳感器(12)相連，所述下彈簧(8)和下預(yù)緊螺母(9)裝入下連接件(10)中腔內(nèi)，且中腔底面與主軸(5)下端面留有安全距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述主軸(5)中間螺紋段直徑大于兩端螺紋段直徑，且中間螺紋段的長度小于主軸連接件(6)中心螺紋段的高度，保證上導(dǎo)向座(3)和下導(dǎo)向座(7)能夠裝入主軸(5)并可導(dǎo)向滑動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述主軸連接件出)與上彈簧(4)的接觸端加工出上彈簧(4)的定位孔，所述主軸連接件(6)與下導(dǎo)向座(7)的接觸端研磨出接觸平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述上導(dǎo)向座(3)與上彈簧(4)的接觸端加工出上彈簧(4)的定位孔；所述上導(dǎo)向座(3)的上端外圓周加工出安裝上連接件(I)的安裝面和螺紋孔，并研磨出與上鎖緊螺母(2)接觸的凸臺面和與主軸(5)配合導(dǎo)向滑動的中心孔，該中心孔與主軸(5)上圓柱面配研。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述下導(dǎo)向座(7)上端研磨出與主軸連接件(6)接觸的凸臺面，下端外圓周加工出安裝下連接件(10)的安裝面和螺紋孔，并研磨出與主軸(5)配合導(dǎo)向滑動的中心孔，該中心孔與主軸(5)下圓柱面配研。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述上彈簧(4)為壓簧，軸向剛度為K1，調(diào)節(jié)上預(yù)緊螺母(2)使彈簧(4)壓縮X1后完成預(yù)緊，上導(dǎo)向座⑶與上鎖緊螺母⑵貼合面之間的預(yù)緊力大小為K1X1,推力極限值即為K1X1,推力極限值K1X1小于力傳感器(12)和主鏡(5)允許的推力極限值中的最小值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)軸向支撐輸出推力超出K1X1后，上預(yù)緊螺母(2)與上導(dǎo)向座(1)之間的接觸面會分離，上彈簧(4)參與力的傳遞，主鏡向下的位移迅速增大，并且在主軸(5)的上端面接觸到上連接件(I)之前，主鏡率先與安全防護(hù)裝置下方的軸向安全防護(hù)墊接觸并受保護(hù)，軸向支撐斷開，通過推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)保證力傳感器(12)和主鏡的安全。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述下彈簧(8)為壓簧，軸向剛度為K2，調(diào)節(jié)下預(yù)緊螺母(9)使下彈簧(8)壓縮X2后完成預(yù)緊，下導(dǎo)向座(7)與主軸連接件(6)貼合面之間的預(yù)緊力大小為K2X2，拉力極限值即為K2X2，拉力極限值K2X2小于由力傳感器(12)和主鏡(5)允許的拉力極限值中的最小值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的主鏡軸向支撐推拉力過載保護(hù)機(jī)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)軸向支撐輸出拉力超出K2X2后，主軸連接件(6)與下導(dǎo)向座(7)之間的接觸面會分離，下彈簧(8)參與力的傳遞，主鏡向上的位移迅速增大，由安全防護(hù)裝置上方的軸向安全防護(hù)墊保護(hù)，軸向支撐斷開。
【文檔編號】G02B26/00GK103984087SQ201410182528
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】邵亮, 吳小霞, 李劍鋒, 張景旭, 王建立 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所