一種用于真空環境的精密角度驅動裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于真空環境的精密角度驅動裝置，具體是對真空環境下非球面光學鏡片的離子束修整拋光加工的控制離子束入射角角度驅動裝置。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的迅速發展，強激光光學系統和高清晰度光學系統，如戰術激光武器光學系統、遠距離紫外與紅外成像探測系統、深空光電探測系統、輕質穩像觀瞄系統、激光雷達系統、深紫外與極紫外光刻系統等，對具有亞納米級表面粗糙度和納米級面型精度光學元件的需求日益迫切，需要依靠超精密光學元件及其制造技術來實現。先進光電系統發展的要求日益提升，“超精密”所對應的精度和表面質量也在日益精細化。以表面粗糙度和面型精度為例，超光滑的尺度已經發展到表面粗糙度達到Inm以下，面型精度優于10nm。加工超高精度光學元件，需要利用拋光壓力接近于零的非接觸式超精密拋光工藝技術，避免光學元件表面及亞表面微觀損傷缺陷的產生。在這個方面，以等離子體成型與離子束拋光技術為代表的非接觸加工技術，擁有滿足超高精度光學元件制造苛刻要求的多項優點。離子束拋光技術是原子量級上的無應力、非接觸式超精密光學加工工藝技術，具有加工精度高、無損傷、可抑制中高頻小波紋度、加工面潔凈無污染的特點，特別適合高精度平面、深度非球面鏡面、異形鏡面、自由表面鏡面以及激光晶體等特殊光學元件與材料的超精密加工，兩者配合加工精度能達到亞納米量級，具有傳統工藝無法比擬的優越性，同時還能提高工作效率，使制造質量得到保證。
[0003]為保證離子束拋光工藝有效實施，離子束拋光需要依靠真空和高潔凈度環境下精確的、快速響應的驅動裝置實現，通過此裝置控制離子束源對被加工光學零件掃描速度、駐留時間及離子束的入射角等技術參數。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀，提供一種用于真空環境的精密角度驅動裝置，該裝置結構簡單、制造安裝方便、轉動精度高、響應速度快；具有閉環回饋系統，重復定位精度和定位精度高，能實現離子束入射角的無級調整。
[0005]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:一種用于真空環境的精密角度驅動裝置，其特征在于包括:
[0006]支座，中部具有安裝口；
[0007]連接套，能轉動的設于所述支座的一端并具有能穿過上述安裝口的連接部；
[0008]連接座，設于所述支座的另一端并與連接套的連接部固定連接；
[0009]繞X軸旋轉平臺，設于所述支座的一端并由第一馬達驅動運行，該繞X軸旋轉平臺的輸出動子軸與所述連接套固定連接；所述繞X軸旋轉平臺內部設置有第一光柵回饋機構；
[0010]第一離子源夾持臂，連接于所述連接座的一側；
[0011]第二離子源夾持臂，連接于所述連接座的另一側并與第一離子源夾持臂相對布置；
[0012]繞Y軸旋轉平臺，由第二馬達驅動運行，連接于所述第一離子源夾持臂上，內部設置有第二光柵回饋機構；
[0013]從動旋轉軸，連接于所述第二離子源夾持臂上并與繞Y軸旋轉平臺相對布置；
[0014]離子源，夾持于所述繞Y軸旋轉平臺與從動旋轉軸之間；以及
[0015]控制系統，能通過所述第一光柵回饋機構控制繞X軸旋轉平臺的運動速度及位置精度，通過所述第二光柵回饋機構控制繞Y軸旋轉平臺的運動速度及位置精度。
[0016]作為本發明的進一步改進，所述從動旋轉軸上設置有能感知該從動旋轉軸轉動角度的傳感器及能將從動旋轉軸的轉動角度限制在-45°?45°之間的限位塊。
[0017]在上述方案中，所述繞Y軸旋轉平臺與從動旋轉軸的端部分別對應設置有第一離子源夾持塊、第二離子源夾持塊，所述離子源固定連接于該第一離子源夾持塊與第二離子源夾持塊之間。
[0018]在上述各優選方案中，所述繞X軸旋轉平臺包括安裝部分及轉動設置于該安裝部分內的轉動部分，所述安裝部分與支座固定連接，所述轉動部分與連接套固定連接。
[0019]作為優選，所述繞X軸旋轉平臺的安裝部分與支座之間設置有便于調整距離的墊片。
[0020]優選地，所述連接套的連接部外周與支座的內壁之間設置有第一滾動軸承。
[0021]優選地，所述第二離子源夾持臂上開有用于安裝從動旋轉軸的軸孔，該軸孔內壁與所述從動旋轉軸外周之間設置有第二滾動軸承，該第二滾動軸承外側設有軸承密封蓋。
[0022]進一步優選，所述第二離子源夾持臂的外側設置有配重塊。
[0023]在上述各方案中，所述繞X軸旋轉平臺的安裝部分及支座設置于一滑臺上并能通過該滑臺上下或水平移動。
[0024]所述第一光柵回饋機構包括用于控制繞X軸轉動速度的第一編碼器及用于控制繞X軸轉動的位置精度的第一光柵尺；所述第二光柵回饋機構包括用于控制繞Y軸轉動速度的第二編碼器及用于控制繞Y軸轉動的位置精度的第二光柵尺。
[0025]與現有技術相比，本發明的優點在于:
[0026]本發明通過馬達直接驅動繞X軸旋轉平臺、繞Y軸旋轉平臺旋轉，與采用旋轉電機及齒輪等旋轉運動系統相比，一方面沒有中間傳動環節，有利于提高真空室的潔凈度，另一方面，沒有反向運動間隙，有效提高了重復定位精度；同時，本發明的結構緊湊、簡單，便于制造及安裝，且傳動結構運動響應頻率高、動作速度快，滿足了離子束拋光駐留時間的精確控制要求；另外，本發明中設置的第一光柵回饋機構、第二光柵回饋機構分別與第一馬達、第二馬達有機匹配，進一步提高了驅動裝置的轉動及定位精度，實現了離子束入射角的無級調整，重復定位精度可達到微米級。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發明實施例的部分結構示意圖；
[0028]圖2為圖1的剖視圖；
[0029]圖3為本發明實施例的驅動裝置安裝于滑臺上的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0031]如圖1?3所示，本實施例的用于真空環境的精密角度驅動裝置包括支座1、連接套2、連接座3、繞X軸旋轉平臺4、第一離子源夾持臂5、第二離子源夾持臂6、繞Y軸旋轉平臺7、從動旋轉軸8、離子源9及控制系統(圖中未示)。
[0032]在本實施例中，如圖2所示，支座I的中部具有安裝口，連接套2能轉動的設于支座I的一端并具有能穿過上述安裝口的連接部21，連接座3設于支座I的另一端并通過螺栓與連接套2的連接部21固定連接，且連接套2上連接部21的外周與支座I的內壁之間設置有第一滾動軸承300，以使連接套2相對于支座I轉動更加穩定，提高裝置繞X軸轉動的精確度。繞X軸旋轉平臺4設于支座I的一端并由第一馬達驅動運行，繞X軸旋轉平臺4的輸出動子軸100與連接套2固定連接。本實施例中的繞X軸旋轉平臺4包括安裝部分及轉動設置于該安裝部分內的轉動部分，安裝部分與支座I通過螺栓固定連接，轉動部分通過螺栓與連接套2固定連接。繞X軸旋轉平臺4的安裝部分與支座I之間設置有便于調整距離的墊片200，以使繞X軸旋轉平臺4與支座I及連接套2之間的連接更加緊湊，降低因裝配問題對裝置精確度造成的影響。
[0033]如圖2所示，第一離子源夾持臂5連接于連接座3的一側，第二離子源夾持臂6連接于連接座3的另一側并與第一離子源夾持臂5相對布置。繞Y軸旋轉平臺7通過第二連接套71、第二連接座72連接于第一離子源夾持臂5上，第二連接套71通過螺栓固定連接于第一離子源夾持臂5上，第二連接座72通過螺栓連接于第二連接套71的外端，第二連接座72與第二連接套71構成一安裝內腔，繞Y軸