[发明专利]一种大口径轻质反射镜柔性限位支撑装置及安装方法

权利要求书

1.一种大口径轻质反射镜柔性限位支撑装置，其特征在于：该装置包括浮动支撑结构、柔性支撑结构、齿轮传动机构以及压力传感装置；其中：

所述浮动支撑结构，其采用Whiffletree模型，该模型为一种过渡的支撑结构模型，其目的是对工件进行初始定位；所述浮动支撑结构包括底座(101)、中心柱(102)、杠杆支撑架(103)、杠杆(104)、圆球(105)、三角架(106)、浮动定位柱(107)、浮动支撑盘(108)、圆柱销(109)；其中杠杆支撑架(103)、杠杆(104)、圆球(105)、三角架(106)构成浮动杠杆平衡模型；

所述柔性支撑结构，包括支撑柱(201)，基座(202)，柔性支撑盘(203)，侧支撑架(204)，限位支撑孔(205)、柔性支撑柱(208)以及组合式弹簧模型；基座(202)固定于三根支撑柱(201)上；

所述压力传感装置，包括压力传感器(401)、信号转换器以及压力输出显示器(404)，其目的是对每个柔性支撑结构模型对轻质镜产生的作用力进行监控；信号转换器包括信号放大电路(402)以及A/D转换电路(403)，输出为每个柔性支撑盘对工件的弹性作用力。

2.根据权利要求1所述的一种大口径轻质反射镜柔性限位支撑装置，其特征在于：浮动定位柱(107)、浮动支撑盘(108)的连接方式为球头万向节连接。

3.根据权利要求1所述的一种大口径轻质反射镜柔性限位支撑装置，其特征在于：杠杆(104)两端表面为半球凹面，与三角架(106)的连接方式为球头万向节连接。

4.根据权利要求1所述的一种大口径轻质反射镜柔性限位支撑装置，其特征在于：组合式弹簧模型包括安装架(206)、组合弹簧(207)，安装架(206)与升降柱(304)固定配合，柔性支撑结构具有抑制振动，抵抗热载荷干扰的功能。

5.根据权利要求1所述的一种大口径轻质反射镜柔性限位支撑装置，其特征在于：Whiffletree模型支撑的升降模型采用蜗轮蜗杆传动机构，柔性支撑盘及限位支撑盘的升降模型采用伞齿轮传动机构；蜗轮蜗杆传动机构可应用于大重量负载，并带有自锁功能；而伞齿轮传动机构传动比高，定位精度好。

6.根据权利要求5所述的一种大口径轻质反射镜柔性限位支撑装置，其特征在于：蜗轮蜗杆传动机构的主动齿轮为蜗杆(301)、从动齿轮为蜗轮(302)、调节齿轮为中心柱(102)；伞齿轮传动机构主动齿轮为伞齿轮(305)、从动齿轮为伞齿轮(306)、调节齿轮为升降柱(304)；其中从动蜗轮(302)、从动伞齿轮(306)为变向齿轮，从动蜗轮(302)左端为蜗轮、右端为直齿轮；从动伞齿轮(306)外端为伞齿轮、内环为螺纹孔。

7.根据权利要求5所述的一种大口径轻质反射镜柔性限位支撑装置，其特征在于：蜗轮蜗杆传动机构通过轴承(303)固定于底座(101)内部，杠杆平衡模型安装于基座上方，浮动支撑模型的升降方式为通过旋转蜗杆(301)，带动蜗轮(302)，并由蜗轮(302)右端直齿轮与中心柱(102)直齿配合实现底座(101)升降。

8.根据权利要求5所述的一种大口径轻质反射镜柔性限位支撑装置，其特征在于：伞齿轮传动机构通过轴承固定于基座(202)内部，升降柱(304)穿过限位支撑孔(205)与从动伞齿轮(306)配合，柔性及限位支撑的升降方式位通过旋转主动伞齿轮(305)，带动伞齿轮(306)，并由伞齿轮(306)的内螺纹实现升降柱(304)的升降。

9.根据权利要求1所述的一种大口径轻质反射镜柔性限位支撑装置，其特征在于：压力传感器(401)为贴片式压力传感器，该贴片式压力传感器分辨力为0.1mV的电压输出模拟信号。

10.根据权利要求1所述的一种大口径轻质反射镜柔性限位支撑装置的安装方法，其特征在于：所述安装方法步骤如下：

第一步：基于薄板变形理论及Vukobratovich“网格效应”公式，大致推算出大口径轻质镜的支撑点以及支撑点环带位置；

第二步：采用有限元分析软件，分析在重力以及磨盘压力作用下，优化分析大口径轻质反射镜面低精度变形的柔性、限位支撑盘口径、位置以及支撑面所受的支反力；

第三步：将压力传感器(401)置于柔性支撑盘(203)上，并将传感器电压输出信号通过信号放大电路(402)以及A/D转换电路(403)将测量压力输出到压力输出显示器(404)中；

第四步：将与工件同等质量的金属平板置于柔性限位支撑结构模型上，对针对第一步计算的作用力对主动伞齿轮(305)进行调节，大致对每个柔性限位支撑盘的位置进行定位，并撤消平板；

第五步：调节手轮蜗杆(301)，提升Whiffletree支撑平台，将工件置于安装平台的Whiffletree浮动支撑模型上，对工件进行定位；缓慢降低Whiffletree支撑平台，实现工件底面支撑由Whiffletree浮动支撑过度到柔性限位支撑；

第六步：通过旋转主动伞齿轮(305)，调节每个柔性限位支撑盘(203)，并通过压力传感装置反馈得到的压力传感器数字对每个柔性限位支撑盘进行精确定位。