一種壓彎裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種壓彎裝置,更具體地涉及同步輻射光束線領(lǐng)域中使用的一種高精度微變型壓彎裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]準(zhǔn)直聚焦鏡是同步輻射光束線的主要組成部分,主要功能是實現(xiàn)光束的偏轉(zhuǎn)、準(zhǔn)直、聚焦。同步輻射光具有能量高、發(fā)散度小、光斑小等特點(diǎn)。為了保證聚焦后的光束質(zhì)量和性能,準(zhǔn)直聚焦鏡必須具備非常高的面型精度和彎曲調(diào)節(jié)精度。按照成形方法,聚焦鏡可分為磨制鏡和壓彎鏡。相比于磨制鏡,壓彎鏡鏡面的曲率半徑可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié),且面型精度高、制造容易。因此,同步輻射光束線普遍采用壓彎鏡作為實現(xiàn)光束準(zhǔn)直、聚焦的光學(xué)部件。
[0003]壓彎裝置是采用壓彎鏡的準(zhǔn)直聚焦鏡系統(tǒng)的重要組成部分,是實現(xiàn)壓彎功能的具體機(jī)械結(jié)構(gòu)形式。壓彎裝置主要用于夾持鏡子,并施加壓彎力矩,使鏡子發(fā)生彎曲變形,形成曲率中心和半徑。通過調(diào)節(jié)施加的壓彎力矩的大小,將準(zhǔn)直聚焦鏡的曲率半徑控制在合理范圍內(nèi),以滿足同步輻射光束線物理環(huán)境的需求。壓彎后的準(zhǔn)直聚焦鏡彎曲變形量非常小,曲率半徑范圍為2000?4000米;其面型誤差精度要求高,通常小于I微弧度;其壓彎調(diào)節(jié)精度高,分辨率范圍為10?50米,重復(fù)精度范圍50?100米,穩(wěn)定性誤差范圍±30米,因此必須使用專業(yè)的光學(xué)儀器設(shè)備測量。為了得到性能最佳的光束,需要對準(zhǔn)直聚焦鏡反復(fù)壓彎、測量。這要求應(yīng)用于同步輻射光束線的壓彎裝置必須在微變型條件下實現(xiàn)高分辨率、尚重復(fù)性、尚穩(wěn)定性的壓彎調(diào)節(jié)。
[0004]目前,現(xiàn)有壓彎裝置的結(jié)構(gòu)形式多種多樣,主要有三點(diǎn)壓彎、四點(diǎn)滾軸壓彎、柔性鉸鏈和搖臂式結(jié)構(gòu)等。對于三點(diǎn)壓彎、四點(diǎn)滾軸壓彎,由于壓彎裝置與鏡面采用點(diǎn)、線接觸方式,容易發(fā)生磨損,長期使用會影響壓彎精度和面型質(zhì)量。柔性鉸鏈技術(shù)廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械,其加工工藝復(fù)雜、制造成本高,只用于小型光學(xué)元件的壓彎調(diào)節(jié);而準(zhǔn)直聚焦鏡屬于大中型光學(xué)元件,柔性鉸鏈技術(shù)并不適用。對于采用搖臂式結(jié)構(gòu)的壓彎裝置,沒有設(shè)計出合理的壓彎結(jié)構(gòu)形式或者驅(qū)動機(jī)構(gòu),無法實現(xiàn)微變型、高精度壓彎調(diào)節(jié)。
[0005]王俊杰等人(一種用于同步輻射光束線上的壓彎機(jī)構(gòu)的設(shè)計與試驗,機(jī)械設(shè)計與研宄,第20卷第6期,2004年12月)介紹了一種用于同步輻射光束線上的壓彎機(jī)構(gòu)。此壓彎機(jī)構(gòu)利用杠桿反撬原理,采用雙搖臂式結(jié)構(gòu),通過彈性棒的變形使壓緊裝置旋轉(zhuǎn),最終對鏡子實現(xiàn)壓彎。但該文獻(xiàn)只是簡單闡述了壓彎機(jī)構(gòu)的工作原理,沒有設(shè)計出具體的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式,也沒有完整地、詳細(xì)地表述具體的工作方式,包括如何使彈性棒變形、夾持鏡子、施加彎矩等。更為重要的是,它沒有說明如何控制彈性棒變形的大小,進(jìn)而精確調(diào)節(jié)聚焦鏡的彎曲形態(tài)。綜上可知,聚焦鏡的壓彎精度和面型質(zhì)量難以保證。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種壓彎裝置,從而解決現(xiàn)有技術(shù)中無法對準(zhǔn)直聚焦鏡實現(xiàn)微變形、高精度的壓彎調(diào)節(jié),而且壓彎后的彎曲形態(tài)不能滿足同步輻射光束線物理環(huán)境需求的問題。
[0007]本實用新型提供的壓彎裝置,包括:開放式結(jié)構(gòu)的主體,主體包括頂板、底板、前板以及后板,其中,頂板和底板均在豎直方向上平行布置,兩個前板和兩個后板分別沿豎直方向設(shè)置于頂板和底板的四個對應(yīng)的拐角之間,前板和后板與頂板和底板固定連接;驅(qū)動機(jī)構(gòu),驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括支撐座、步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器、蝸桿、蝸輪、輸出軸、導(dǎo)軌、滑臺、上連接塊以及下連接塊,其中,支撐座固定于頂板上,步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸器和蝸桿依次連接且沿著與頂板平行的方向固定于支撐座上,蝸輪設(shè)置于蝸桿下方且與蝸桿組成蝸桿減速傳動副,輸出軸沿著與蝸桿垂直的方向固定于蝸輪的中心,輸出軸的中部與豎直方向設(shè)置的上連接塊連接,導(dǎo)軌沿著與輸出軸平行的方向設(shè)置于頂板下方,滑臺平行于頂板設(shè)置且卡入導(dǎo)軌,滑臺下方還設(shè)置有下連接塊;搖臂,兩個搖臂分別通過豎向設(shè)置的轉(zhuǎn)軸對稱地設(shè)置于前板和后板之間,轉(zhuǎn)軸同時固定于頂板和底板之間;拉桿,拉桿沿水平方向設(shè)置且兩端分別固定于搖臂上,拉桿中部穿過下連接塊并與下連接塊固定;以及鏡子,鏡子平行于拉桿設(shè)置且鏡子的兩端分別固定于搖臂。
[0008]上連接塊的側(cè)面還設(shè)置有探頭,探頭的延伸方向與輸出軸的延伸方向垂直,探頭的兩側(cè)設(shè)置有限位開關(guān),限位開關(guān)安裝在主體的頂板上。
[0009]蝸桿為采用階梯式結(jié)構(gòu)的變截面桿,且依次形成第一階桿頸、第二階桿頸、第一過渡桿頸、蝸桿傳動齒面、第二過渡桿頸以及第三階桿頸,其中,第一過渡桿頸與第二過渡桿頸關(guān)于蝸桿傳動齒面對稱,第二階桿頸和第三階桿頸關(guān)于蝸桿傳動齒面對稱;蝸桿的第一階桿頸穿過聯(lián)軸器并與步進(jìn)電機(jī)的輸出軸剛性固定,蝸桿的第二階桿頸和第三階桿頸分別穿過一組蝸桿滾動軸承固定于支撐座。
[0010]蝸桿的蝸桿傳動齒面與蝸輪上設(shè)置的蝸輪傳動齒面匹配從而連續(xù)嚙合傳動。
[0011]輸出軸為采用階梯式結(jié)構(gòu)的變截面桿,且依次形成第一階軸頸、第二階軸頸、螺旋傳動齒面以及第三階軸頸,其中,第一階軸頸的外圓周上設(shè)置有軸向延伸的鍵槽,第二階軸頸、第三階軸頸分別穿過一組傳動軸滾動軸承安裝固定于支撐座,第一階軸頸插入蝸輪的中心固定。
[0012]輸出軸與上連接塊組成螺旋傳動副,輸出軸中間設(shè)置的螺旋傳動齒面與上連接塊內(nèi)設(shè)置的內(nèi)螺紋匹配。
[0013]搖臂包括搖臂架、轉(zhuǎn)軸以及壓塊,搖臂架采用框架式結(jié)構(gòu),中心懸空,鏡子的兩端及壓塊固定于搖臂架的中空部分,搖臂架的頂面、底面分別設(shè)置豎向延伸的轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)軸與搖臂架之間剛性固定。
[0014]后板上還設(shè)置有調(diào)節(jié)螺栓,調(diào)節(jié)螺栓水平延伸且穿過后板頂觸壓塊,壓塊頂緊鏡子的兩端。
[0015]搖臂與拉桿之間設(shè)置有搖臂滑動軸承,搖臂滑動軸承與拉桿間隙配合并支承拉桿滑動。
[0016]下連接塊與拉桿的連接處還安裝有壓力傳感器,壓力傳感器采用套筒式結(jié)構(gòu),壓力傳感器的外套固定在下連接塊的安裝孔內(nèi),壓力傳感器的內(nèi)套與拉桿接觸,形成間隙配入口 ο
[0017]本實用新型的驅(qū)動機(jī)構(gòu)選用高傳動精度、高強(qiáng)度和高效率的蝸桿傳動及螺旋傳動,配合高精度的步進(jìn)電機(jī)、導(dǎo)軌及滑臺,使輸出直線位移具有高精度和高穩(wěn)定性,精確控制拉桿彎曲變形程度。將拉桿彎曲變形量控制在彈性范圍內(nèi),建立驅(qū)動機(jī)構(gòu)輸出直線位移與鏡子曲率半徑的對應(yīng)關(guān)系。只要精確調(diào)節(jié)直線位移量,就可以準(zhǔn)確地改變鏡子的彎曲形態(tài)(曲率半徑)。拉桿彈性變形范圍小,壓彎力矩有限,壓彎精度高,完全適用于同步輻射準(zhǔn)直聚焦鏡的微變型壓彎實際工況。鏡子壓彎變形過程具有高分辨率、高重復(fù)精度、高穩(wěn)定性。而且,壓彎裝置選用精密滑動軸承、滾動軸承,降低摩擦力(矩)對鏡子彎曲形態(tài)和面型質(zhì)量的影響??傊?,本實用新型提供的拉桿搖臂式的壓彎裝置具有高穩(wěn)定性、高壓彎精度、面型誤差小等優(yōu)點(diǎn)。特別是,蝸桿傳動具有自鎖性,鏡子壓彎后的曲率半徑不會變化;拉桿的彈性變形具有線性和可逆性規(guī)律,精確調(diào)節(jié)鏡子彎曲形態(tài)(曲率半徑),并使用專業(yè)光學(xué)儀器設(shè)備實時測量,直至滿足物理環(huán)境使用要求。因此,這種壓彎裝置完全適用于同步輻射光束線準(zhǔn)直聚焦鏡的壓彎調(diào)節(jié)。
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