[發明專利]一種二維快速反射鏡用柔性防轉機構

無效

• 申請號: 201110422048.8
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102520517A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 徐新行;韓旭東;王兵;劉長順
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明涉及一種柔性防轉機構，特別是用于限制中心為球型鉸鏈的二維快速反射鏡繞中心軸回轉的裝置。

背景技術

文獻“申請號為CN?101840052A的中國發明專利”公開了一種中心采用調心球軸承作為連接副實現鏡體二維轉動的快速反射鏡。該發明結構簡單、承載能力強，對于振動、沖擊等動態工作環境具有較強的適應性。但是，由于驅動元件直線音圈電機固有工作間隙m的存在，使得快速反射鏡運動部分在繞Z軸回轉的自由度沒有約束，進而限制了快速反射鏡重復精度的提高。若采用普通擋塊對此自由度進行約束，將對運動部分繞X軸、Y軸的回轉運動產生干涉。

發明內容

為了解決現有二維快速反射鏡運動部分繞Z軸回轉自由度無約束的問題，本發明提供了一種二維快速反射鏡用柔性防轉機構，該機構包括鏡座、四個直線音圈電機、基座、柔性彈片和球型鉸鏈，鏡座通過球型鉸鏈與基座連接，直線音圈電機由線圈和磁座兩部分組成，線圈固定在基座上與基座組成不動部分，磁座固定在鏡座上與鏡座組成運動部分，四個直線音圈電機成“十”字型分布在鏡座與基座之間，X軸、Y軸上各有兩個，以坐標原點O₁為中心均勻分布，柔性彈片上分布有四個柔性彈片動支孔和四個柔性彈片靜支孔，柔性彈片動支孔與柔性彈片靜支孔交錯分布，其中相鄰的兩個柔性彈片靜支孔與之間的一個柔性彈片動支孔位于同一個圓上，且兩個柔性彈片靜支孔的連線通過圓心，其間的一個柔性彈片動支孔位于兩個柔性彈片靜支孔連線的中垂線上，鏡座上的四個柔性彈片動支柱與四個柔性彈片動支孔連接，基座上的四個柔性彈片靜支柱與四個柔性彈片靜支孔連接，將柔性彈片固定在鏡座與基座之間，柔性彈片的幾何中心P與球型鉸鏈的旋轉中心O重合。

本發明的有益效果是：在通過球型鉸鏈實現了快速反射鏡運動部分與不動部分之間運動副連接的基礎上，采用柔性彈片防轉機構對快速反射鏡運動部分與不動部分之間進行了二次柔性連接，在不干涉運動部分繞X軸、Y軸的≤±30′偏轉的前提下，限制了運動部分繞Z軸轉動的自由度。從根本上保證了快速反射鏡高頻往復運動的重復精度，并且大幅度提高了系統的工作可靠性及其斷電狀態下的穩定性。

附圖說明

圖1為本發明所述的一種二維快速反射鏡用柔性防轉機構的組成結構圖；

圖2為本發明所述的一種二維快速反射鏡用柔性防轉機構的A-A向剖視圖；

圖3為本發明所述的一種二維快速反射鏡用柔性防轉機構的B-B向剖視圖；

圖4為本發明所述的一種二維快速反射鏡用柔性防轉機構中的柔性彈片的結構圖。

圖中，1-鏡座；2-直線音圈電機；3-基座；4-柔性彈片；5-球型鉸鏈；6-柔性彈片動支柱；7-柔性彈片靜支柱；8柔性彈片動支孔；9-柔性彈片靜支孔。

具體實施方式

如圖1-3所示，一種二維快速反射鏡用柔性防轉機構，該機構包括鏡座1、四個直線音圈電機2、基座3、柔性彈片4和球型鉸鏈5，基座1通過球型鉸鏈5與基座3連接，直線音圈電機2由線圈和磁座兩部分組成，線圈固定在基座3上與線圈3組成不動部分，磁座固定在鏡座1上與鏡座1組成運動部分，四個直線音圈電機2成“十”字型分布在鏡座1與基座3之間，X軸、Y軸上各有兩個，以坐標原點O₁為中心均勻分布，柔性彈片4上分布有四個柔性彈片動支孔8和四個柔性彈片靜支孔9，鏡座上的四個柔性彈片動支柱6與四個柔性彈片動支孔8連接，基座上的四個柔性彈片靜支柱7與四個柔性彈片靜支孔9連接，將柔性彈片4固定在鏡座1與基座3之間，柔性彈片的幾何中心P與球型鉸鏈5的旋轉中心O重合。

如圖4所示，柔性彈片動支孔8與柔性彈片靜支孔9交錯分布，其中相鄰的兩個柔性彈片靜支孔9與之間的一個柔性彈片動支孔8位于同一個圓上，且兩個柔性彈片靜支孔9的連線通過圓心，其間的一個柔性彈片動支孔8位于兩個柔性彈片靜支孔9連線的中垂線上。

本發明利用柔性彈片的固有剛性對二維快速反射鏡繞Z軸轉動的自由度進行約束，通過柔性彈片的彈性實現快速反射鏡運動部分繞X軸、Y軸進行≤±30′回轉，彈片幾何中心與快速反射鏡球型鉸鏈的中心重合，此柔性彈片防轉機構在保證了中心為球型鉸鏈剛性承載式快速反射鏡高的承載能力和對振動、沖擊等動態工作環境強的適應性的前提下，提高了快速反射鏡的整體工作精度和可靠性及其在斷電狀態下的穩定性。

本發明中的柔性彈片采用錫青銅或不銹鋼材料，不僅保證了彈片具有足夠的彈性，而且不受音圈電機磁場的影響。