多足式光學裝校用重載氣浮支撐裝置制造方法
【專利摘要】一種多足式光學裝校用重載氣浮支撐裝置屬于大型精密光學設備的地面裝校用微距位移裝置領域，該裝置包括承載臂、承載臂球頭螺柱、球窩軸組件、主承力板和三個氣浮支撐組件。該裝置通過三個底面共面的小型氣浮塊均勻地分擔了由承載臂球頭螺柱傳遞下來的承重壓力，使得主承力板承受的應力得以均勻地分散化，因此充分發揮了小型氣浮塊加工周期短、易生產、成本低的優勢，并克服了單個小型氣浮塊承載能力有限的缺點。三個小型氣浮塊的分布充分利用了三點定面的穩定性作用，同時，多個球窩結構的使用也利用了球面定心原理，使得整個重載氣浮支撐裝置的力學傳遞路徑精確、穩定，完全可以滿足空間光學遙感器的地面裝調校準需求。
【專利說明】多足式光學裝校用重載氣浮支撐裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于大型精密光學設備的地面裝校用微距位移裝置領域，具體涉及一種多足式光學裝校用重載氣浮支撐裝置。
【背景技術】
[0002]空間光學遙感器屬于大型精密光學設備，其在被送入太空之前，需要事先在地面上完成裝調和檢測校準。現有方法通常采用以直線或圓弧導軌為主體導向機構的大型精密二維轉臺來固定空間光學遙感器，以便通過大型精密二維轉臺來實現空間光學遙感器在固定基準面上的微距位移操作。
[0003]然而，隨著地面偵查測繪需求的日益提高，空間光學遙感器的體積和重量都越來越大，采用傳統的大型精密二維轉臺實現空間光學遙感器地面裝校的方法表現出一些缺點，比如，大型精密二維轉臺在空間光學遙感器的重壓之下進行微距水平運動調整時，會出現爬行現象，導致微距位移定位不精確，分辨率低。同時，為了承載空間光學遙感器的重量，大型精密二維轉臺需要結構強度更高、體積更大的連續精密導軌，這不但大幅增加了導軌的生產成本和生產周期，也增大了裝調難度和可維護性，因此，傳統的大型精密二維轉臺已逐漸無法滿足空間光學遙感器的地面裝調校準需求。
[0004]另一方面，模塊化氣浮支撐裝置可以實現較高承重載荷下的氣浮支撐，輔以微調機構可以實現高精度微距位移調整，但現有的小型氣浮塊的承載能力有限，而現有的大型氣浮塊雖然承載能力大，但加工困難，生產周期長，成本高。
【發明內容】
[0005]為了解決現有大型精密二維轉臺已逐漸無法滿足空間光學遙感器的地面裝調校準需求，同時，現有的小型氣浮塊的承載能力有限，而現有的大型氣浮塊雖然承載能力大，但加工困難，生產周期長，成本高的技術問題，本發明提供一種多足式光學裝校用重載氣浮支撐裝置。
[0006]本發明解決技術問題所采取的技術方案如下:
[0007]多足式光學裝調用重載氣浮支撐裝置，其特征在于，該裝置包括承載臂、承載臂球頭螺柱、球窩軸組件、主承力板和三個氣浮支撐組件，球窩軸組件包括承載臂球窩軸、第一防脫蓋和連接軸承，氣浮支撐組件包括緊固墊、球頭小軸、第二防脫蓋和氣浮塊；所述承載臂球頭螺柱的上端是螺桿，下端設有球頭，承載臂球頭螺柱的上端螺桿與承載臂上的螺孔螺紋連接，承載臂球頭螺柱的球頭與承載臂球窩軸形成第一球面副；
[0008]所述主承力板是正三棱柱結構，其上端面的旋轉中心設有中心凹槽，其三棱柱上端面正三角形的每個頂角分別設有一個頂角通孔，所述承載臂球窩軸通過連接軸承與主承力板的中心凹槽連接；所述第一防脫蓋設有帶內螺紋的中心孔，該中心孔的直徑小于承載臂球頭螺柱的球頭直徑，第一防脫蓋與主承力板的上端面固連；
[0009]所述三個氣浮支撐組件的球頭小軸分別穿過主承力板的一個頂角通孔，球頭小軸的上端通過緊固墊與主承力板固連，緊固墊通過螺栓與主承力板的上端面固連；氣浮塊的上端面設有球窩，第二防脫蓋的中心孔直徑小于球頭小軸的球頭直徑，第二防脫蓋通過螺栓與氣浮塊的上端面固連，球頭小軸的下端球頭與氣浮塊的球窩形成第二球面副。
[0010]本發明的有益效果是:該多足式光學裝校用重載氣浮支撐裝置通過三個底面共面的小型氣浮塊均勻地分擔了由承載臂球頭螺柱傳遞下來的承重壓力，使得主承力板承受的應力得以均勻地分散化，因此充分發揮了小型氣浮塊加工周期短、易生產、成本低的優勢，并克服了單個小型氣浮塊承載能力有限的缺點。三個小型氣浮塊的分布充分利用了三點定面的穩定性作用，同時，多個球窩結構的使用也利用了球面定心原理，使得整個重載氣浮支撐裝置的力學傳遞路徑精確、穩定，完全可以滿足空間光學遙感器的地面裝調校準需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明多足式光學裝校用重載氣浮支撐裝置的立體圖；
[0012]圖2是圖1側視軸向局部剖視圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
[0014]如圖1至圖2所示，多足式光學裝校用重載氣浮支撐裝置包括承載臂1、承載臂球頭螺柱2、球窩軸組件3、主承力板4和三個氣浮支撐組件5，球窩軸組件3包括承載臂球窩軸3-1、第一防脫蓋3-2和連接軸承3-3，氣浮支撐組件5包括緊固墊5-1、球頭小軸5_2、第二防脫蓋5-3和氣浮塊5-4。
[0015]所述承載臂球頭螺柱2的上端是螺桿，下端設有球頭；承載臂球頭螺柱2的上端螺桿與承載臂I上的螺孔螺紋連接，承載臂球頭螺柱2的球頭與承載臂球窩軸3-1形成第一球面副。
[0016]所述主承力板4是正三棱柱結構，其上端面的旋轉中心設有中心凹槽，其三棱柱上端面正三角形的每個頂角分別設有一個頂角通孔，所述承載臂球窩軸3-1通過連接軸承3-3與主承力板4的中心凹槽連接；所述第一防脫蓋3-2設有帶內螺紋的中心孔，該中心孔的直徑小于承載臂球頭螺柱2的球頭直徑，第一防脫蓋3-2與主承力板4的上端面固連。
[0017]組裝時，先將承載臂球頭螺柱2的球頭放入承載臂球窩軸3-1，以形成第一球面畐IJ，再通過帶內螺紋的中心孔將第一防脫蓋3-2沿承載臂球頭螺柱2螺桿的頂端旋至空刀槽的位置，然后再承載臂球頭螺柱2的上端螺桿與承載臂I上的螺孔螺紋連接，最后，用螺栓將第一防脫蓋3-2的外沿與承力板4的上端面固連。這樣，在整個設備起吊和轉運的過程中，由于空刀槽對第一防脫蓋3-2的限位作用，使得第一防脫蓋3-2無法軸向運動，在第一防脫蓋3-2的阻擋下，承載臂球頭螺柱2的球頭也就不會從承載臂球窩軸3-1中滑脫。
[0018]所述三個氣浮支撐組件5均為小型氣浮塊，每一個氣浮支撐組件5的球頭小軸5-2分別穿過主承力板4的一個頂角通孔，球頭小軸5-2的上端通過緊固墊5-1與主承力板4固連，緊固墊5-1通過螺栓與主承力板4的上端面固連；氣浮塊5-4的上端面設有球窩，第二防脫蓋5-3的中心孔直徑小于球頭小軸5-2的球頭直徑，第二防脫蓋5-3通過螺栓與氣浮塊5-4的上端面固連,球頭小軸5-2的下端球頭與氣浮塊5-4的球窩形成第二球面副。第二防脫蓋5-3的功能與第一防脫蓋3-2類似，其能夠在整個設備起吊和轉運的過程中防止球頭小軸5-2從氣浮塊5-4上端面的球窩中滑脫。
[0019]具體應用本發明的多足式光學裝校用重載氣浮支撐裝置時，首先將所述裝置放置在高精度平臺6上，并用氣源給每個氣浮塊5-4通氣，在氣壓作用下，每個氣浮塊5-4與其自身下方的高精度平臺6之間都會形成一層氣膜，從而使氣浮塊5-4浮起，同時產生一個正比于氣壓的氣浮力F，氣浮力F集中作用在該球頭小軸5-2與氣浮塊5-4的球窩所形成的第二球面副上。三個氣浮支撐組件5呈120°均勻分布，由三點共面的原理可知，三個第二球面副唯一的確定主承力板4以及承載臂球窩軸3-1的位置，并將每一個氣浮塊5-4的氣浮力F集中作用到承載臂球窩軸3-1上，合力為3F。
[0020]所述球頭螺柱與球窩軸為球面副連接，所述球窩軸與主承力板為轉動副連接，當氣浮塊5-4的氣源關閉后，氣浮塊5-4與高精度平臺6之間氣膜消失，在重力作用下，三個氣浮支撐組件5與高精度平臺6貼合。在承載臂球頭螺柱2與主承力板4呈任何角度時，承載臂I依然可以通過轉動螺紋實現沿承載臂球頭螺柱2的軸線上下運動或沿該軸線轉動，由此可知多足式光學裝調用重載氣浮支撐裝置可以實現承載臂多自由度運動。
[0021]該多足式光學裝校用重載氣浮支撐裝置通過三個底面共面的小型氣浮塊均勻地分擔了由承載臂球頭螺柱傳遞下來的承重壓力，使得主承力板承受的應力得以均勻地分散化，因此充分發揮了小型氣浮塊加工周期短、易生產、成本低的優勢，并克服了單個小型氣浮塊承載能力有限的缺點。三個小型氣浮塊的分布充分利用了三點定面的穩定性作用，同時，多個球窩結構的使用也利用了球面定心原理，使得整個重載氣浮支撐裝置的力學傳遞路徑精確、穩定，完全可以滿足空間光學遙感器的地面裝調校準需求。
【權利要求】
1.多足式光學裝調用重載氣浮支撐裝置，其特征在于，該裝置包括承載臂(I)、承載臂球頭螺柱(2)、球窩軸組件(3)、主承力板(4)和三個氣浮支撐組件(5)，球窩軸組件(3)包括承載臂球窩軸(3-1)、第一防脫蓋(3-2)和連接軸承(3-3)，氣浮支撐組件(5)包括緊固墊(5-1)、球頭小軸(5-2)、第二防脫蓋(5-3)和氣浮塊(5-4);所述承載臂球頭螺柱(2)的上端是螺桿，下端設有球頭，承載臂球頭螺柱(2)的上端螺桿與承載臂(I)上的螺孔螺紋連接，承載臂球頭螺柱(2)的球頭與承載臂球窩軸(3-1)形成第一球面副； 所述主承力板(4)是正三棱柱結構，其上端面的旋轉中心設有中心凹槽，其三棱柱上端面正三角形的每個頂角分別設有一個頂角通孔，所述承載臂球窩軸(3-1)通過連接軸承(3-3)與主承力板(4)的中心凹槽連接；所述第一防脫蓋(3-2)設有帶內螺紋的中心孔，該中心孔的直徑小于承載臂球頭螺柱(2)的球頭直徑，第一防脫蓋(3-2)與主承力板(4)的上端面固連； 所述三個氣浮支撐組件(5)的球頭小軸(5-2)分別穿過主承力板(4)的一個頂角通孔，球頭小軸(5-2)的上端通過緊固墊(5-1)與主承力板(4)固連，緊固墊(5-1)通過螺栓與主承力板(4)的上端面固連；氣浮塊(5-4)的上端面設有球窩，第二防脫蓋(5-3)的中心孔直徑小于球頭小軸(5-2)的球頭直徑，第二防脫蓋(5-3)通過螺栓與氣浮塊(5-4)的上端面固連，球頭小軸(5-2)的下端球頭與氣浮塊(5-4)的球窩形成第二球面副。
【文檔編號】G02B27/62GK103969845SQ201410187153
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】楊會生, 關英俊, 姜肖楠, 鮑赫 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所