一种宏微结合驱动的阵列式光栅拼接调整装置制造方法及图纸

一种宏微结合驱动的阵列式光栅拼接调整装置，属于光栅高精度拼接调整装置技术领域。微动组件一与二相对于YZ面对称设置，微动组件一与二与底座上表面固接，微动组件三和四与底座的回字形槽固接，宏动驱动组件一与二与底座的上表面固接，宏动驱动组件一及二与微动组件一及二固接，宏动驱动组件三及四与底座的两个安装孔固接，宏动驱动组件三及四与微动组件三及四固接，四个过渡连接板与四个微动组件中的过渡框一一对应设置且分别固接，四个过渡连接板与四个光栅一一对应，四个光栅与多个光栅压块固接，多个光栅压块通过多个连接螺钉与对应的过渡连接板可拆卸固定连接。该装置能够实现四块光栅阵列式的拼接，具有很高的刚度、定位精度和总体稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种宏微结合驱动的光栅拼接调整装置，属于光栅高精度拼接调整装置

技术介绍
随着激光核聚变技术的不断发展，衍射光栅得到了越来越广泛的应用。为了满足激光核聚变光学器件使用性能，对衍射光栅的尺寸、精度以承重导轨组件18及稳定性也提出了更高的要求。大口径光栅的制造工艺以及制造成本制约了大口径光栅的制造，因此采用多块光栅进行拼接成为了获取大口径光栅的有效方法。高能短脉冲激光装置内部为真空条件，为了保证打靶精度，要求拼接的几块光栅具有很好的面形精度，同时要求拼接光栅的装置具有较高的稳定性，能够长时间的保持位置精度，因此，需要能够实现其相对位置关系精确调整的一种装置。该装置能够实现四块光栅阵列式的拼接，并且具有很高的刚度、定位精度和总体稳定性。高精度调整装置涉及精密机械设计、微进给、超精密加工及自动控制等多个学科，是国防、航空和航天领域中十分重要的关键技术。目前国外光栅拼接技术已经取得了一定的成果，但在一定程度上对我国实施了技术封锁，国内关于拼接光栅调整装置的研究还比较少，作者前期曾经申请过专利(专利号200810063952.2)。该装置采用两块光栅进行拼接，动光栅支撑部分使用钢球，压电陶瓷微驱动部分采用开式结构并使用了柔性轴连接，宏动支撑位置靠后，整体的稳定性、刚度都受到影响，且结构复杂、无法实现多块光栅阵列排布。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的光栅拼接装置结构复杂、无法实现多块光栅阵列排布、系统刚度低和整体稳定性差的问题，进而提供一种宏微结合驱动的阵列式光栅拼接调整装置。本专利技术为实现上述目的，采取的技术方案是：本专利技术的一种宏微结合驱动的阵列式光栅拼接调整装置，包括底座、四个微动组件、四个过渡连接板、四个宏动驱动组件、多个光栅压块以及由四个光栅组成的拼接光栅；所述的四个微动组件分别是微动组件一、微动组件二、微动组件三及微动组件四；所述的四
个宏动驱动组件结构均相同，分别是宏动驱动组件一、宏动驱动组件二、宏动驱动组件三及宏动驱动组件四；所述的微动组件一与微动组件三结构相同，所述的微动组件二与微动组件四结构相同，微动组件一与微动组件二相对于YZ面对称设置，微动组件一与微动组件二分别通过各自中的两个滚动导轨组件与底座的上表面固接，底座的中部设有回字形槽，所述的回字形槽的槽口朝前设置，所述的微动组件三和微动组件四分别通过各自中的两个滚动导轨组件与底座的回字形槽的下表面固接，微动组件三与微动组件一呈对角线设置，微动组件四与微动组件二呈对角线设置，所述的宏动驱动组件一与宏动驱动组件二分别通过各自中的宏动基座与底座的上表面固接，宏动驱动组件一通过其上的滚珠丝杠螺母柔性连接板与微动组件一固接，所述的宏动驱动组件二通过其上的滚珠丝杠螺母柔性连接板与微动组件二固接，所述的宏动驱动组件三设置在宏动驱动组件一的下方，所述的宏动驱动组件四设置在宏动驱动组件二的下方，底座的回字形槽的槽底面的下部设有两个安装孔，宏动驱动组件三和宏动驱动组件四分别通过各自中的宏动基座与底座的两个安装孔固接，宏动驱动组件三通过其上的滚珠丝杠螺母柔性连接板与微动组件三固接，宏动驱动组件四通过其上的滚珠丝杠螺母柔性连接板与微动组件四固接，所述的四个过渡连接板与四个微动组件中的过渡框一一对应设置且分别固接，每个过渡连接板的前侧均设置有一个光栅，所述的四个光栅分别与多个光栅压块固接，与每个光栅固接的多个光栅压块分别通过多个连接螺钉与对应的过渡连接板可拆卸固定连接。本专利技术相对于现有技术的有益效果是：本专利技术与现有技术(即专利号200810063952.2的技术方案)相比，本专利技术采用模块化设计思想，拼接光栅采用阵列式排布，使用步进电机、滚珠丝杠和压电陶瓷宏微结合的驱动方式，实现了四块光栅的拼接，每个光栅具有五个自由度的调整。同时，本专利技术采用并联驱动方式，压电陶瓷驱动组件中的柔性铰链采用封闭式结构，刚度较高，其中Y方向布置的三个压电陶瓷驱动组件没有柔性轴，靠自身变形实现X向位移，减少了悬伸长度，微动调整平动精度可达10nm，角度精度可达0.2μrad，柔性铰链刚度可以达到79.8N/μm。宏动支撑采用双滚动导轨支撑，提高了微动组件的支撑刚度。承重导轨组件使用了球面关节轴承和小支撑轴，可实现三自由度旋转，整体结构简单、稳定性强，整体固有频率可达63Hz，光斑稳定性可以达到1小时。因此，本专利技术可以实现高精度、高稳定性的阵列光栅拼接。附图说明图1是本专利技术的宏微结合驱动的阵列式光栅拼接调整装置的主视轴测图；图2是图1的后视轴测图；图3是图1的右视轴测图，图中只表示了微动组件二、宏动驱动组件一及滚动导轨组件的装配关系；图4是承重导轨组件与五个压电陶瓷驱动组件及两个柔性连接轴安装在微动支撑框21内的轴测图；图5是承重导轨组件的轴测图；图6是压电陶瓷驱动组件的轴测图，为使结构表达清楚，封闭腔上端未封闭；图7是宏动驱动组件的轴测图；图8是图1的A处局部放大图；图9是图1的B处局部放大图；图10是图1的C处局部放大图；图11是图1的D处局部放大图；图12是图11的E处局部放大图；图13是图2的F处局部放大图；图14是图2的G处局部放大图；图15是图2的H处局部放大图；图16是图3的I处局部放大图；图17是图3的J处局部放大图；图18是图3的K处局部放大图；图19是图3的L处局部放大图；图20是图3的M处局部放大图；图21是图4的N处局部放大图；图22是图4的O处局部放大图；图23是图4的P处局部放大图。图中：微动组件一1、微动组件二2、微动组件三3、微动组件四4、过渡连接板一5、过渡连接板二6、过渡连接板三7、过渡连接板四8、光栅一9、光栅二10、光栅三11、光栅四12、底座13、宏动驱动组件一14、宏动驱动组件二15、宏动驱动组件三16、宏动驱动组件四17、承重导轨组件18、滚动导轨组件一19、滚动导轨组件二20、微动支撑框21、滚珠丝杠螺母22、滚珠丝杠23、轴承座24、联轴器25、步进电机26、电机座27、宏动基座28、滚珠丝杠螺母柔性连接板29、压电陶瓷驱动组件一30、压电陶瓷驱动组件二31、
压电陶瓷驱动组件三32、压电陶瓷驱动组件四33、压电陶瓷驱动组件五34、柔性连接轴一35、柔性连接轴二36、高精度球面关节轴承37、小支撑轴38、承重拖板39、X向短导轨40、承重转接板41、Y向短导轨42、承重部件底座43、光栅压块一44、光栅压块二45、过渡框46、柔性铰链47、压电陶瓷预紧螺钉48、压电陶瓷49、锥孔螺钉50、回字形槽的下表面51。具体实施方式具体实施方式一：结合图1～图3、图7～图20说明本实施方式，包括底座13、四个微动组件、四个过渡连接板、四个宏动驱动组件、多个光栅压块以及由四个光栅组成的拼接光栅；所述的四个微动组件分别是微动组件一1、微动组件二2、微动组件三3及微动组件四4；所述的四个宏动驱动组件结构均相同，分别是宏动驱动组件一14、宏动驱动组件二15、宏动驱动组件三16及宏动驱动组件四17；所述的微动组件一1与微动组件三3结构相同，所述的微动组件二2与微动组件四4结构相同，微动组件一1与微动组件二2相对于YZ面对称设置，微动组件一1与微动组件二2分别通过各自中的两个滚动导轨组件与底座13的上表面固接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宏微结合驱动的阵列式光栅拼接调整装置，包括底座(13)、四个微动组件、四个过渡连接板、四个宏动驱动组件、多个光栅压块以及由四个光栅组成的拼接光栅；所述的四个微动组件分别是微动组件一(1)、微动组件二(2)、微动组件三(3)及微动组件四(4)；所述的四个宏动驱动组件结构均相同，分别是宏动驱动组件一(14)、宏动驱动组件二(15)、宏动驱动组件三(16)及宏动驱动组件四(17)；所述的微动组件一(1)与微动组件三(3)结构相同，所述的微动组件二(2)与微动组件四(4)结构相同，微动组件一(1)与微动组件二(2)相对于YZ面对称设置，微动组件一(1)与微动组件二(2)分别通过各自中的两个滚动导轨组件与底座(13)的上表面固接，底座(13)的中部设有回字形槽，所述的回字形槽的槽口朝前设置，所述的微动组件三(3)和微动组件四(4)分别通过各自中的两个滚动导轨组件与底座(13)的回字形槽的下表面(51)固接，微动组件三(3)与微动组件一(1)呈对角线设置，微动组件四(4)与微动组件二(2)呈对角线设置，所述的宏动驱动组件一(14)与宏动驱动组件二(15)分别通过各自中的宏动基座(28)与底座(13)的上表面固接，宏动驱动组件一(14)通过其上的滚珠丝杠螺母柔性连接板(29)与微动组件一(1)固接，所述的宏动驱动组件二(15)通过其上的滚珠丝杠螺母柔性连接板(29)与微动组件二(2)固接，所述的宏动驱动组件三(16)设置在宏动驱动组件一(14)的下方，所述的宏动驱动组件四(17)设置在宏动驱动组件二(15)的下方，底座(13)的回字形槽的槽底面的下部设有两个安装孔，宏动驱动组件三(16)和宏动驱动组件四(17)分别通过各自中的宏动基座(28)与底座(13)的两个安装孔固接，宏动驱动组件三(16)通过其上的滚珠丝杠螺母柔性连接板(29)与微动组件三(3)固接，宏动驱动组件四(17)通过其上的滚珠丝杠螺母柔性连接板(29)与微动组件四(4)固接，所述的四个过渡连接板与四个微动组件中的过渡框(46)一一对应设置且分别固接，每个过渡连接板的前侧均设置有一个光栅，所述的四个光栅分别与多个光栅压块固接，与每个光栅固接的多个光栅压块分别通过多个连接螺钉与对应的过渡连接板可拆卸固定连接。...

【技术特征摘要】
1.一种宏微结合驱动的阵列式光栅拼接调整装置，包括底座(13)、四个微动组件、四个过渡连接板、四个宏动驱动组件、多个光栅压块以及由四个光栅组成的拼接光栅；所述的四个微动组件分别是微动组件一(1)、微动组件二(2)、微动组件三(3)及微动组件四(4)；所述的四个宏动驱动组件结构均相同，分别是宏动驱动组件一(14)、宏动驱动组件二(15)、宏动驱动组件三(16)及宏动驱动组件四(17)；所述的微动组件一(1)与微动组件三(3)结构相同，所述的微动组件二(2)与微动组件四(4)结构相同，微动组件一(1)与微动组件二(2)相对于YZ面对称设置，微动组件一(1)与微动组件二(2)分别通过各自中的两个滚动导轨组件与底座(13)的上表面固接，底座(13)的中部设有回字形槽，所述的回字形槽的槽口朝前设置，所述的微动组件三(3)和微动组件四(4)分别通过各自中的两个滚动导轨组件与底座(13)的回字形槽的下表面(51)固接，微动组件三(3)与微动组件一(1)呈对角线设置，微动组件四(4)与微动组件二(2)呈对角线设置，所述的宏动驱动组件一(14)与宏动驱动组件二(15)分别通过各自中的宏动基座(28)与底座(13)的上表面固接，宏动驱动组件一(14)通过其上的滚珠丝杠螺母柔性连接板(29)与微动组件一(1)固接，所述的宏动驱动组件二(15)通过其上的滚珠丝杠螺母柔性连接板(29)与微动组件二(2)固接，所述的宏动驱动组件三(16)设置在宏动驱动组件一(14)的下方，所述的宏动驱动组件四(17)设置在宏动驱动组件二(15)的下方，底座(13)的回字形槽的槽底面的下部设有两个安装孔，宏动驱动组件三(16)和宏动驱动组件四(17)分别通过各自中的宏动基座(28)与底座(13)的两个安装孔固接，宏动驱动组件三(16)通过其上的滚珠丝杠螺母柔性连接板(29)与微动组件三(3)固接，宏动驱动组件四(17)通过其上的滚珠丝杠螺母柔性连接板(29)与微动组件四(4)固接，所述的四个过渡连接板与四个微动组件中的过渡框(46)一一对应设置且分别固接，每个过渡连接板的前侧均设置有一个光栅，所述的四个光栅分别与多个光栅压块固接，与每个光栅固接的多个光栅压块分别通过多个连接螺钉与对应的过渡连接板可拆卸固定连接。2.根据权利要求1所述的一种宏微结合驱动的阵列式光栅拼接调整装置，其特征在于：所述的微动组件一(1)及微动组件三(3)均包括承重导轨组件(18)、微动支撑框(21)、过渡框(46)、五个压电陶瓷驱动组件、两个柔性连接轴及两个滚动导轨组件；所述的五个压电陶瓷驱动组件结构相同，五个压电陶瓷驱动组件分别是压电陶瓷驱动组件一(30)、压电陶瓷驱动组件二(31)、压电陶瓷驱动组件三(32)、压电陶瓷驱动组件四(33)及压电
\t陶瓷驱动组件五(34)；所述的两个柔性连接轴结构相同，两个柔性连接轴分别是柔性连接轴一(35)及柔性连接轴二(36)；所述的两个滚动导轨组件结构相同；所述的微动支撑框(21)为半封闭型，微动支撑框(21)的底面与两个滚动导轨组件的滑块固接，完成宏动的支撑和导向；所述的宏动驱动组件一(14)通过其上的滚珠丝杠螺母柔性连接板(29)与微动支撑框(21)的后表面固接；所述的压电陶瓷驱动组件一(30)、压电陶瓷驱动组件二(31)、压电陶瓷驱动组件三(32)、压电陶瓷驱动组件四(33)、压电陶瓷驱动组件五(34)、柔性连接轴一(35)及柔性连接轴二(36)均设置在微动支撑框(21)的半封闭腔内，压电陶瓷驱动组件一(30)、压电陶瓷驱动组件三(32)及压电陶瓷驱动组件四(33)均沿Y轴方向设置，压电陶瓷驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海涛，孙雅洲，张锦阳，解文坤，于福利，卢礼华，张庆春，赵航，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23