[发明专利]用于天文望远镜镜面位置调整的微位移促动器

说明书

技术领域

本发明是一种精确镜面位置调整装置，具体涉及一种微位移促动器。主要应用于天文望远镜光学镜面的位置调整中。望远镜的结构零件在加工及安装过程中所累积的误差会引起望远镜中光学镜面相对位置的偏差，以及在拼接镜面主动光学系统中，各子镜间相对位置的调整均需采用高精度微位移促动机构。该微位移促动器还可应用于位置需要精确调整的其他形式的结构件等，如射电望远镜的反射面板的位置调整。

背景技术

在天文望远镜的设计过程中，微位移促动器是一种常用的镜面位置调节结构，望远镜光学系统中，需要进行位置调整的镜面数量较多，如望远镜副镜的位置的调整、拼接镜面主动光学中各子镜定位支撑及调节，以及普通镜面安装时的位置机械调节等。对于微位移促动器一般要求大行程、高精度和大负载性能。而目前常用的微位移调节结构主要有三种形式：1)粗、精平台相结合的方式，将精位移平台放置在粗位移平台上进行精度补偿，其机械机构比较复杂；2）移动式驱动系统，常见的移动式驱动结构主要有两大类：一类是基于“尺蠖原理”，另一类是基于“粘滑效应”，理论上这两者都可实现无限大的工作行程，若采用压电马达，其运动分辨率均可达到纳米级，但尺蠖电机的价格极其昂贵；3)在驱动器与执行器之间采用具有运动缩放功能的机构(可通称为运放机构)，这种缩放机构又分两种情况：一种是采用压电类驱动器结合运动放大机构，该形式位移促动器其行程较小，且需持续供电；另一种是采用普通电机结合运动缩小机构，如我国LAMOST望远镜MB子镜的微位移促动器采用的是由步进电机驱动，经谐波减速器及精密滚珠丝杆减速实现微小位移的输出。相对于前两种方式，第三种方式成本最低，控制最为简单，工程上也最容易实现。

发明内容

本发明目的是提供一种用于天文望远镜镜面位置控制的微位移促动器，本发明所提出的望远镜镜面位置控制的微位移促动器，仅需一个直线电机驱动，结合一个位移缩小机构，实现高精度的微小位移的输出。同时由于直线电机自身的自锁能力，可以保证在微位移促动器断电时，仍能保持精确的位置控制。当将直线电机换成带细牙螺纹的中心轴时，即可以手动调节实现镜面位置的精确调整。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于天文望远镜镜面位置控制的微位移促动器，该微位移促动器的一端与支撑镜面相连，另一端与望远镜的机架相连,与支撑镜面的连接点及与望远镜机架的连接点，该两点的连接线构成本微位移促动器的微位移输出轴，其特征在于，该微位移促动器由一个弹性结构体及一个主动中心轴组成（位移输入中心轴）；所述的弹性结构体是由弹性材料构成的多边形；所述的主动中心轴与微位移促动器的微位移输出轴垂直设置，所述的主动中心轴的基部与所述多边形的一个边或者角固定连接；所述的主动中心轴的端部与所述多边形上对应的另一个边或者角固定连接。

所述“对应的另一个边或者角”，是指：与主动中心轴的端部固定的边，为与主动中心轴的基部所固定的边的对边，同样，所述的角是对角。

所述的主动中心轴输入位移量时，会把所述多边形上被固定的两个边或者两个角之间的距离加大或者减少，并通过该弹性体多边形的变形，在微位移促动器的微位移输出轴方向输出微小的位移（相对于主动中心轴输入的位移量比例地缩小）。

所述的主动中心轴可以是一个直线电机轴（电动）；或者是带细牙螺纹的中心轴（手动）。

换言之，所述的镜面位置调整的微位移促动器主要由一个弹性结构体及一个直线电机组成；所述微位移促动器主要是利用弹性结构体在材料屈服强度范围内的弯曲变形，实现对镜面位置的精确调整；所述的微位移促动器将弹性结构体在某一方向上较大弯曲变形转换成另一方向上的微小的位移；所述的微位移促动器直线电机换成带细牙螺纹的中心轴时，即成为一个手动式微位移调节机构。

所述的用于天文望远镜光学镜面位置调整的微位移促动器，采用一个弹性结构体及一个中心轴构成，其弹性结构体主要由金属弹性材料构成（如经热处理后的65Mn等）；

所述的微位移促动器，弹性结构体由两个弹性片及结构件组成一个八边形结构；

所述的微位移促动器，利用弹性结构体在材料屈服强度范围内的沿中心轴方向的弯曲变形，会引起在垂直于中心轴方向上微小位移，实现对镜面位置的精确调整。

所述的微位移促动器将弹性结构体在沿中心轴方向上所产生的较大变形转换成另一方向上的微小的位移，是一种位移缩小机构。

所述的微位移促动器根据驱动弹性体变形的方式可以分为手动式和电动式两种。