Гибкое адаптивное зеркало

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, предназначено для использования в адаптивных оптических системах и позволяет повысить точность регулирования формы оптической поверхности. При подаче управляющего сигнала на шаговый электродвигатель 32 происходит смещение в осевом направлении пьезоэлектрических приводов 4 и через компенсаторы 5 деформация отражающей поверхности 2 гибкой пластины 1. В небольших пределах деформация гибкой пластины 1 осуществляется посредством пьезоэлектрических приводов 4. Компенсаторы 5 имеют пять степеней упругой свободы, что обеспечивает умньшение передачи на гибкую пластину 1 паразитных моментов и сил при работе зеркала. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„,SU„„15821 (5i) 5 Ci 02 В 26/06

ОПИСАНИЕ HSOEPETEHNR

« " v 1(1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОВРЕТЕНИЯМ И О1НРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4148319/24-10 (22) 17.11.86 (46) 30.07.90. Бюл. Р 28 (72) В.В.Тихомиров, П.Е.Товстик, С.В.Любарский, Н.Л.Попов и А.М.Прохоров (53) 535.8 (088.8) (56) Патент СКА Р 4295710,. кл. 350-285, 1981. (54) ГИБКОЕ. АДАПТИВНОЕ ЗЕРКАЛО (57? Изобретение относится к оптическому приборостроению, предназначено для использования в адаптивных оптических системах и позволяет повысить точность регулирования формы

1 . Изобретение относится к .оптическому приборостоению и может быть использовано в адаптивных оптических системах.!

Цель изобретения — повышение точности регулирования формы оптической поверхности за счет уменьшения передачи на гибкую пластину паразитных моментов и сил.

На фиг.1 изображено гибкое адаптивное зеркало, общий вид на фиг.2— сечение привода по его оси; на фиг.3сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - вид по стрелке Б на фиг.2.

Гибкое адаптивное зеркало содержит гибкую пластину 1 с лицевой отражающей поверхностью 2, жесткое основа-. ние 3 и восемнадцать приводов 4, установленных на жестком основании и связанных через компенсаторы 5 с тыльной поверхностью гибкой пластины

2 оптической поверхности. При подаче управляющего сигнала на шаговый электродвигатель 32 происходит смещение в осевом направлении пьезоэлектрических приводов 4 и через компенсаторы 5 деформация отражающей поверхности 2 гибкой пластины 1. В небольших пределах деформация гибкой пластины 1 осуществляется посредством пьезоэлектрических приводов 4. Компенсаторы 5 имеют пять степеней упругой свободы, что обеспечивает уменьшение передачи на гибкую пластину 1 паразитных моментов и сил при работе зеркала. 1 з.п.A-лы, 4 ил.

I в точках, равномерно распределенных по поверхности.

Каждый компенсатор содержит два одинаковых упругих кинематических элемента, выполненных в виде крестовин 6 и 7, которые еостоят иэ двух пересекающихся под прямым углом балок-полосок 8. Концы одной балки-полоски 8 крестовины 6 соединены с крепежной платой 9, а концы другой балки-полоски соединены с крепежной платой 10 ° Аналогично концы балшкполосок 8 крестовины 7 соединены с крепежными платами 11 и 12, причем платы 10 и t 1 являются частями соединительной втулки 13. На тыльной поверхности гибкой пластины 1 выполнены восемнадцать бобышек 14 с резьбой, на которые навернуты крепежные платы 9 компенсаторов 5, Кроме того, гибкая пластина 1 соединена по пери1582169 метру винтами с жесткими основаниями 3. Плата 12 скреплена винтами с направляющими стержнем 15, а между ними установлена упругая металлическая мембрана 16 кольцевой формы.

Внешний край мембраны зажат между торцом цилиндрического стакана 17 и жесткими основанием 3. Второй конец направляющего стержня.15 ввернут

; в шток 18, а между ним зажат внутренний контур второй упругой металлической мембраны 19. Внешний край мембраны 19 прижат крышкой 20 к дру гому торцу стакана 1?, Таким образом направляющий стержень 15 оказывается связанным с жестким основанием 3 с помощью двух упругих соосно расположенных подвесов. Весь компенсатср,. содержащий стержень 15, его упругий подвес, а также два соединенных пос, ледовательно упругих кинематических элемента 6 и 7, является упругой конструкцией, в которой отсутствуют силы трения скольжения и качения.

К жесткому основанию 3 крепится корпус привода, содержащий две цилиндрические втулки 21 и 22 и крышку 23.

Фланец 24 штока 18 прижат к одному торцу столбика 25 из пьезокерамичес30 ких дисков, другой торец которого сопряжен с плоской поверхностью шайбы 26. В сферическую выемку шайбы 26 входит первая сферическая гайка 27, которая сидит на одном конце полого винта 28 с дифференциальной 35 резьбой. На другом конце винта 28 насажена вторая сферическая гайка 29, которая входит в сферическую выемку крышки 23 ° С гайками 27 и 29 жестко связаны своими внутренними контурами третья и четвертая маталлические мембраны 30 и 31, расположенные параллельно и соосно первым двум мембранам

16 и 19. Внешние контуры мембран 30 ф5 и 31 зажаты между торцами цилиндрических втулок 21, 22, а также между втулкой 22 и крьш кой 23. На крьппке

23 установлен шаговый электродвигатель

32, который через шестерню 33 соединен .с шестерней 34, установленной на конце дифференциального винта 28. На крышке 23 закреплена также пружина

35, которая создает усилие на штоке

18, сжимающее столбик 25 из пьезокерамических дисков и выбирающее люфты в 55 дифференциальной винтовой передаче

27, 28, 29. Это усилие устанавливается гайками 36 такой величины, чтобы максимальные усилия, возникающие при деформации гибкой пластины 1 и растягивающие столбик 25 из пьезокерамических дисков, составляли 507 от сжимающего усилия пружины 35. Мембраны

30 и 31 служат для предотваращения поворота гаек 27 и 29 вокруг оси резьбы, а также обеспечивают самоцентрирование дифференциальной винтовой передачи. С жестким основанием 3 и гибкой пластичой t соединен винтами цилиндрический кожух 37 (рис.1).

Каждый упругий кинематический элемент 6 и 7 имеет пять степеней свободы, так как одна его крепежная плата может поворачиваться и поступательно смещается, относительно другой крепежной платы вокруг осей X,Y,Z u вдоль осей Х,Y, вследствие упругой податливости балок-полосок 8 к изгибу в полости нименьшей жесткости и упругой податливости к закручиванию вокруг продольных осей. Нирокие грани балок-полосок 8 расположены параллельно оси Z, что накладывает жесткие связи на относительные смещения крепежных плат в направлении этой оси. Тогда звено компенсатора, содержащее два соединенных последова-. тельчо упругих кинематических элемен. та 6 и 7,также обладает пятью степенями свободы и является жестким в направлении оси Z — направлении передачи движения от привода к гибкой пластине, Другое звено компенсатора, содержащее напра вляющий с тер жень 1 5 и упр угие подвесы обладает лишь одной степенью свободы — стержень 15 может смещаться поступательно вдоль оси Z, Вследствие большой жесткости мембран

16 и 19 в направлении перпендикулярном оси стержня 15, это звено накладывает пять независимых жестких связей на остальные (нежелательные) перемещения и повороты стержня 15.

Эти нежелательные смещения и пово-. роты могут возникнуть при сборке и работе. гибкого адаптивного зеркала вследствие неточностей его изготовления и сборки. Ослабленные связями нежелательные смещения и повороты стержня 15 перецаются на крепежную плату 12 и приходятся на пять степеней свободы звена компенсатора, содержащего два последовательно соединенных упругих кинематических элемента 5 и 7. В результате этого существенно уменынается передача

1 5821 69 на гибкую пластину нежелательных моментов и сил, возникающих при сборке и работе гибкого адаптивного зеркала, 1 в том числе моментов и сил трения.

Звено компенсатора, содержащее направляющий стержень 15 и его упругие подвесы, обеспечивает повышение жесткости и резонансных частот привода в направлении, поперечном оси стержня 15, вследствие большой жесткости в этом направлении упругих под весов.

Гибкое адаптивное зеркало работает следующим образом.

Формула изобретения

Гибкое адаптивное зеркало, содержащее жесткое основание, гибкую 50 пластину с лицевой отражающей поверхПри подаче управляющего сигнала на шаговый электродвигатель 32 вращается винт 28 и смещается в осевом направлении гайка 27, шайба 26, столбик из пьезокерамических дисков

25, шток 18 направляющий стержень

15, крестовины 6 и 7 и связанная с компенсатором гибкая пластина 1. В результате гибкая пластина 1 деформируется и изменяет форму оптической поверхности 2 в основном на участке, прилегающем к бобышке 14, с которой связан соответствующий

30 привод. Для регулирования формы всей оптической поверхности 2 соответствующие управляющие сигналы подаются на все шаговые электродвигатели 32.

При необходимости более быстрого и точного регулирования формы оп- 35 тической поверхности в йебольших пределах управляющее напряжение подается на столбики 25 из пьезокерамических дисков, вызывая изменение их длины и осевые подвижки. штоков !8, стержней 15 и крестовин 6 и 7. Иаговые электродвигатели 32 обеспечивают более медленное регулирование формы оптической поверхности, но и в больших пределах.

45 ностью, равномерно распределенные на поверхности гибкой пластины при". воды, соединяющие через компенсаторы жесткое основание с тыльной поверхностью гибкой пластины, причем приводы содержат шаговый электродвигатель и пьезоэлектрический двигатель, связанный посредством сферической гайки на упругом подвесе с концом дифференциального винта, пружину и средства управления работой приводов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения точности регулирования формы оптической поверхности за счет уменьшения передачи на гибкую поверхность паразитных моментов и сил,каждый компенсатор содержит два оцинаковых последовательно соединенных упругих кинематических элемента с пятью степенями свободы, выполненных в виде крестовин из двух пересекающихся балок-полосок и направляющий стержень, связанный с жестким основанием с помощью двух упругих соосно расположенных подвесов, причем одна крестовина соединена с тыльной поверхностью гибкой пластины, а другая с концом направляющего стержня который связан с пьезоэлектрическим двигателем, диАференциональный винт привода связан через дополнительно введенную сАерическую гайку на упругом подвесе с жестким основанием, пружина установлена на корпусе привода и соединена со штоком, проходящим внутри столбика из пьезокерамических дисков, двух сферических гаек и полого дифАеренциальыого винта и связанным с направляющим стержнем.

2. Зеркало по п.1, о т л и ч a— ю щ е е с я тем, что, концы каждой балки-полоски обеих крестовин связаны со своей крепежной причем крепежная плата одной крестовины соединена с тыльной поверхностью гибкой пластины, крепежная плата другой крестовины соединена с направляющим стержнем, а обе крестовины последовательно соединены между собой общей крепежной платой.

1 5821 б9

15821б9

А-Я. Составитель А.Назаров

Техред N,Õîäaíè÷ Корректор А.Осауленко

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 2088 Тирам. 460 Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Узгород, ул. Гагарина, 101