[實(shí)用新型]反射鏡背支撐兩自由度旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420680780.4
• 申請(qǐng)日: 2014-11-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204188861U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪寶旭;朱明智;陳曉娟;王美聰;闕興華;傅學(xué)農(nóng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G02B7/182
• 分類(lèi)號(hào): G02B7/182
• 代理公司: 中國(guó)工程物理研究院專(zhuān)利中心 51210
• 代理人: 翟長(zhǎng)明;韓志英

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于精密機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種反射鏡背支撐兩自由度旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈，能夠用于實(shí)現(xiàn)諸如反射鏡等被調(diào)節(jié)元器件兩維旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度的精密調(diào)整。

背景技術(shù)

柔性鉸鏈?zhǔn)怯梢粋€(gè)或多個(gè)具有特定形狀的柔性元件組合而成的精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其利用柔性元件的彈性變形來(lái)產(chǎn)生有限的高精度運(yùn)動(dòng)，被廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械與儀器的設(shè)計(jì)中。

隨著光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)光學(xué)元件的裝調(diào)精度提出了更高的要求，傳統(tǒng)的安裝方法已難以滿(mǎn)足。柔性鉸鏈因體積小、無(wú)摩擦、無(wú)間隙、靈敏度高、重復(fù)性好以及運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等諸多優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的被高精度光學(xué)元件的安裝與調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所采用。

目前的反射鏡背支撐調(diào)整機(jī)構(gòu)多采用混合型并聯(lián)柔性鉸鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)大口徑反射鏡的精密調(diào)整。該柔性鉸鏈具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，可以使得反射鏡繞三個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，即繞鏡面內(nèi)軸線(xiàn)和鏡面法線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。而反射鏡僅需做繞鏡面內(nèi)軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)，單純采用這種結(jié)構(gòu)的柔性鉸鏈時(shí)，反射鏡存在繞鏡面法線(xiàn)的附加轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，需要通過(guò)其他方式對(duì)其進(jìn)行限制。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是：提供一種反射鏡背支撐兩自由度旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的方案是：

本實(shí)用新型的反射鏡背支撐兩自由度旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈，其特點(diǎn)是，所述的柔性鉸鏈包括三自由度平臺(tái)、五自由度柔性結(jié)構(gòu)、固定筒。所述的三自由度平臺(tái)含有載物平臺(tái)、第一矩形柔性片、第二矩形柔性片、第三矩形柔性片、第四矩形柔性片。所述的五自由度柔性結(jié)構(gòu)含有第一連接塊、第二連接塊。其連接關(guān)系是，所述的第一矩形柔性片、第二矩形柔性片、第三矩形柔性片、第四矩形柔性片沿載物平臺(tái)的中心軸線(xiàn)均勻布置，分別與載物平臺(tái)固定連接。所述的第一連接塊上設(shè)有第五矩形柔性片，第二連接塊上設(shè)有第六矩形柔性片，第一連接塊、第二連接塊通過(guò)第六矩形柔性片固定連接。所述的第五矩形柔性片的中心平面與第六矩形柔性片的中心平面垂直。所述的三自由度平臺(tái)與五自由度柔性結(jié)構(gòu)通過(guò)第五矩形柔性片固定連接，三自由度平臺(tái)的中心軸線(xiàn)與五自由度柔性結(jié)構(gòu)的中心軸線(xiàn)重合。所述的三自由度平臺(tái)通過(guò)第一矩形柔性片、第二矩形柔性片、第三矩形柔性片、第四矩形柔性片分別與固定筒固定連接，五自由度柔性結(jié)構(gòu)通過(guò)第二連接塊的底部與固定筒固定連接。

所述的第一矩形柔性片、第二矩形柔性片、第三矩形柔性片、第四矩形柔性片的形狀和尺寸均相同。

所述的第五矩形柔性片與第六矩形柔性片的形狀和尺寸相同。

所述的載物平臺(tái)的寬度和厚度大于第一矩形柔性片、第二矩形柔性片、第三矩形柔性片、第四矩形柔性片的寬度和厚度。

本實(shí)用新型中的三自由度平臺(tái)與五自由度柔性結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)柔性系統(tǒng)，固定筒為柔性系統(tǒng)的剛性支撐部件。所述的三自由度平臺(tái)、五自由度柔性結(jié)構(gòu)能夠加工為一個(gè)零件。

本實(shí)用新型中的每個(gè)矩形柔性片具有三個(gè)自由度，通過(guò)第一矩形柔性片、第二矩形柔性片、第三矩形柔性片和第四矩形柔性片的彈性變形使得載物平臺(tái)具有三個(gè)自由度，即繞x、y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和沿z軸的移動(dòng)自由度，五自由度柔性結(jié)構(gòu)則限制了載物平臺(tái)沿z軸的移動(dòng)移動(dòng)自由度，組合后載物平臺(tái)僅具有繞x、y軸的旋轉(zhuǎn)自由度。

本實(shí)用新型的原理：通過(guò)矩形柔性片的彈性變形產(chǎn)生可逆的有限精密運(yùn)動(dòng)，并且通過(guò)矩形柔性片的組合排布，從而約束載物平臺(tái)的三個(gè)移動(dòng)自由度和繞z的旋轉(zhuǎn)自由度，從而使得平臺(tái)僅存在繞x、y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。將諸如反射鏡等被調(diào)節(jié)元件與載物平臺(tái)固連，利用精密驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)被調(diào)節(jié)元器件的兩自由度旋轉(zhuǎn)的精密調(diào)整。

本實(shí)用新型能夠用于實(shí)現(xiàn)諸如反射鏡等被調(diào)節(jié)元器件兩維旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)角度的精密調(diào)整，本實(shí)用新型的兩自由度旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈具有附加運(yùn)動(dòng)量小和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、工藝性好、易于調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的兩自由度旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型中的柔性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型中的柔性系統(tǒng)繞x軸旋轉(zhuǎn)變形的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型中的柔性系統(tǒng)繞y軸旋轉(zhuǎn)變形的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型的柔性系統(tǒng)中載物平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)剛度計(jì)算用的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型在反射鏡背支撐柔性調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖。