專利名稱：基于波紋管彈性元件的精密微位移液壓縮放機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種精密機械裝置，具體涉及一種基于波紋管彈性元件的精 密微位移液壓縮放機構，適用于天文望遠鏡的光學鏡面拼接、超精加工行業(yè) 要求在毫米量級行程上進行納米分辨率的精密運動驅動。
技術背景隨著天文望遠鏡口徑的不斷增大，單塊主鏡面也越來越大，然而由于技 術水平的限制，單塊大口徑鏡面的加工磨制也越來越難，成為實現(xiàn)大口徑天 文望遠鏡的一個難題。然而隨著拼接鏡面主動光學技術的出現(xiàn)，克服了這個 難題。所謂的拼接鏡面主動光學技術就是將一塊塊小子鏡拼接成一個等效的 大口徑鏡面，并通過控制每個子鏡后面的三個微位移促動器對鏡面進行精確 定位形成有效的面形，等效成單塊大口徑鏡面。拼接鏡面主動光學技術需要 在亞毫米量級行程上進行微納米分辨率的精密運動驅動裝置。常用的精密驅動裝置有磁致伸縮促動器、壓電陶瓷促動器和精密絲桿促動器。磁致伸縮 促動器是利用鐵磁材料在磁場的作用下產生微伸長運動來實現(xiàn)微位移，但由 于鐵磁材料在磁場的作用下，除產生磁致伸縮外，還伴隨著受熱伸長，因此 其應用受到了限制。壓電陶瓷促動器的特點是結構緊湊，體積很小，無機械 摩擦，無間隙，具有很高的位移分辨率，但行程小(通常只有幾十微米)、 負載能力低，不能滿足主動光學拼接鏡面需要。精密絲桿促動器可以同時滿 足大行程、大負載的要求，同時其成本低、控制簡單，但存在著間隙、傳動誤差、摩擦損耗及爬行等現(xiàn)象，難以到達到微納米分辨率要求，這就需要在 促動器的末端增加一級精密縮放機構來提高分辨率。常用的精密縮放機構有 斜面機構、凸輪機構、杠桿機構和液壓機構。精密絲桿促動器加一級精密縮放機構在大型天文光學望遠鏡中應用廣泛，如美國的Keck望遠鏡的拼接鏡面 就是采用了精密絲桿移促動器加一級24: l的液壓縮放機構；美國HET望遠 鏡和南非SAOT望遠鏡的拼接鏡面采用了精密絲桿促動器加一級12: l的精密 杠桿縮放機構，中國正在研制的LAMOST望遠鏡拼接鏡面采用了精密絲桿促 動器加一級8: l的精密杠桿縮放機構。通常的液壓縮放機構如圖l所示，由 直徑為D的大活塞1、密封圏2、液壓缸3、液壓油4、直徑為d的小活塞5和小 密封圈6組成，當小活塞5向前運動S時，通過液壓油推動大活塞向前運動《5,這種機構優(yōu)點是可以實現(xiàn)較大的運動和位移范圍，但缺點是，摩擦造成的爬行現(xiàn)象較難解決，很難提高分辨率和精度，而且需要較好的維護和保 養(yǎng)，3n防塵和潤滑。發(fā)明內容針對現(xiàn)有技術的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于波紋管彈性元 件的精密微位移液壓縮放機構，該機構是一種用于毫米級位移的簡單可靠的 精密微位移液壓縮放機構(納米級位移分辨率)，以提高微位移促動器的分 辨率和精度。本發(fā)明所采用的技術方案是基于波紋管彈性元件的精密微位移液壓縮 放機構，其特征在于，兩只等效直徑分別為D和d的波紋管，通過一個聯(lián)接器 聯(lián)接，兩只波紋管一端的端口密封，兩只波紋管的另一端通過耳關接器連接并 使內腔相通，波紋管內腔中充滿液壓介質，在兩只波紋管連接處的內腔中設有一塊阻尼片。所述的阻尼片可以固定聯(lián)接在波紋管上，也可以固定聯(lián)接在聯(lián)接器上。 所述的液壓介質可以是液體或糊狀物(例如液壓油、黃油等)。當促動器在d端輸一個位移5時，通過液壓油推動D端輸出一個位移 《^,改變D和d的大小可以改變縮;改比例。本發(fā)明構成一種全新結構的毫米級小行程位移縮放機構，可以形成無摩 擦、無遲滯、無回程間隙的縮放運動，整個運動完全靠波紋管的彈性變形產 生，沒有摩擦，所以消除了因摩擦造成的爬行現(xiàn)象。本發(fā)明的結構可以得到 納米級的位移分辨率和精度。通常的液壓縮放機構由于存在摩擦、爬行，分 辨率和精度只能達到幾百納米，本發(fā)明的機構分辨率和精度能夠達到幾十納米。阻尼片的作用可以避免產生震蕩，改變阻尼片的形狀和尺寸可以改變阻 尼系數(shù)。


圖l為現(xiàn)有技術結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例波紋管彈性元件精密微位移液壓縮放機構的主剖視圖。
具體實施方式
實施例l，基于波紋管彈性元件的精密微位移液壓縮放機構，參照圖2: 整個機構由輸出端12、阻尼片13、液壓油14、大波紋管15、聯(lián)接器16、法蘭17、緊固螺釘7、小波紋管8、促動器輸入端9、密封蓋IO、密封圈ll組成。輸出端12和大波紋管15的一端密封焊接在一起，大波紋管15的另一端和 聯(lián)接器16的一端密封焊接在一起，阻尼片13中心開有一個小孔，阻尼片13的外圓密封焊接在聯(lián)接器16的內腔上，小波紋管8的一端密封焊接在法蘭17的 端面上，小波紋管8的另一端密封焊接在密封蓋10的端面上，法蘭17通過螺 釘7與聯(lián)接器16聯(lián)接，法蘭17和聯(lián)接器16通過密封圈11密封，整個機構內部 形成一個密閉的腔體，這個腔體被阻尼片13分割成前腔和后腔，前腔和后腔 通過阻尼片13中心的小孔連通，腔體內注滿油脂，當促動器輸入端9向前移 動S時，壓縮小波紋管8，將后腔油脂通過阻尼片2中心的小孔壓入前腔擠壓輸出端12向前產生一個位移《^。D權利要求
1.一種基于波紋管彈性元件的精密微位移液壓縮放機構，其特征在于，兩只等效直徑分別為D和d的波紋管，通過一個聯(lián)接器聯(lián)接，兩只波紋管一端的端口密封，兩只波紋管的另一端通過聯(lián)接器連接并使內腔相通，波紋管內腔中充滿液壓介質，在兩只波紋管連接處的內腔中設有阻尼片。
2、 根據(jù)權利要求l所述的基于波紋管彈性元件的精密微位移液壓縮放機構，其特征在于，所述的阻尼片是固定聯(lián)接在波紋管上，或固定聯(lián)接在聯(lián)接 器上。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的基于波紋管彈性元件的精密微位移液壓縮 放機構，其特征在于，所述的液壓介質是液體或糊狀物。
全文摘要
基于波紋管彈性元件的精密微位移液壓縮放機構，其特征在于，兩只等效直徑分別為D和d的波紋管，通過一個聯(lián)接器聯(lián)接，兩只波紋管一端的端口密封，兩只波紋管的另一端通過聯(lián)接器連接并使內腔相通，波紋管內腔中充滿液壓介質，在兩只波紋管連接處的內腔中設有阻尼片。用于毫米級小行程位移的無摩擦無遲滯無回程間隙的精密縮放裝置。適用于光學鏡面拼接、超精加工行業(yè)要求在毫米量級行程上進行納米分辨率的精密運動驅動。本發(fā)明整個運動完全靠波紋管的彈性變形產生，沒有摩擦，所以消除了因摩擦造成的爬行現(xiàn)象。本發(fā)明的結構可以得到納米級的位移分辨率和精度，阻尼片的作用是避免產生震蕩，改變阻尼片的形狀和尺寸可以改變阻尼系數(shù)。
文檔編號F03C99/00GK101235790SQ20081001883
公開日2008年8月6日 申請日期2008年1月25日 優(yōu)先權日2008年1月25日
發(fā)明者李國平, 濤 汪 申請人:中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所