一种双驱动压辊式压弯装置的制造方法
一种双驱动压辊式压弯装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种压弯装置，更具体地涉及同步辐射光束线领域中使用的一种高精度微变型的双驱动压辊式压弯装置。
【背景技术】
[0002]准直聚焦镜是同步辐射光束线的主要组成部分，主要功能是实现光束的偏转、准直、聚焦。同步辐射光具有能量高、发散度小、光斑小等特点。为了保证聚焦后的光束质量和性能，准直聚焦镜必须具备非常高的面型精度和弯曲调节精度。按照成形方法，聚焦镜可分为磨制镜和压弯镜。相比于磨制镜，压弯镜镜面的曲率半径可以在一定范围内调节，且面型精度高、制造容易。因此，同步辐射光束线普遍采用压弯镜作为实现光束准直、聚焦的光学部件。
[0003]压弯装置是采用压弯镜的准直聚焦镜系统的重要组成部分，是实现压弯功能的具体机械结构形式。压弯装置主要用于夹持镜子，并施加压弯力矩，使镜子发生弯曲变形，形成曲率中心和半径。通过调节施加的压弯力矩的大小，将准直聚焦镜的曲率半径控制在合理范围内，以满足同步辐射光束线物理环境的需求。压弯后的准直聚焦镜弯曲变形量非常小，曲率半径范围为2000?4000米；其面型误差精度要求高，通常小于I微弧度；其压弯调节精度高，分辨率范围为10?50米，重复精度范围50?100米，稳定性误差范围±30米，因此必须使用专业的光学仪器设备测量。为了得到性能最佳的光束，需要对准直聚焦镜反复压弯、测量。这要求应用于同步辐射光束线的压弯装置必须在微变型条件下实现高分辨率、尚重复性、尚稳定性的压弯调节。
[0004]目前，现有压弯装置的结构形式多种多样，主要有三点压弯、四点滚轴压弯、柔性铰链和摇臂式结构等。准直聚焦镜压弯后的面型误差小于I微弧度，曲率半径范围为2000?4000米，基本满足物理环境需求。同时，现有压弯装置全部采用对称式结构，并使用单驱动机构对准直聚焦镜两侧施加同等的压弯力矩。但是，由于非对称因素，例如，机械结构的几何尺寸不对称、材料机械性能的分布不对称等，普遍存在于任何形式的机械结构中，实际施加在准直聚焦镜两侧的压弯力矩并不相等。这些非对称因素最终会影响压弯后的面型精度，使面型误差增大。在某些超高精度的同步辐射光束线设计中，要求准直聚焦镜压弯后的面型误差优于0.5微弧度。由于非对称因素和结构形式的限制，现有技术的单驱动机构的压弯装置无法满足此种需求。另外，在某些特殊同步辐射光束线设计中，要求压弯后的准直聚焦镜弯曲形态不唯一、多样化，比如，要求准直聚焦镜两侧的曲率半径不相等并均匀过渡以形成曲率半径连续变化的镜面。同样，现有技术的单驱动机构的压弯装置也无法满足此种特殊需求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种双驱动压辊式压弯装置，从而解决现有技术中无法消除非对称因素的影响，从而使得压弯后镜面的弯曲形态不能满足超高精度的要求和镜面弯曲形态多样化的要求等问题。
[0006]本发明提供的双驱动压辊式压弯装置，该装置包括:具有对称轴的主体，主体包括两个平行布置的端板、两个平行布置的侧板以及T型连接座，其中，两个侧板分别垂直于端板所在的平面且分别固定于两个端板的侧面，端板的顶部形成有上凸出部，端板的中心具有矩形的空洞；τ型连接座固定于两个侧板下部的中部位置之间；两个长摇臂，长摇臂对称布置且包括两个平行布置的L型的长立板和一个长横板，长横板垂直固定于两个长立板的底部之间，长立板远离长横板的端部铰接固定于端板的上凸出部，长立板上的L型拐角处设置有立板第二轴孔；两个短摇臂，短摇臂对称布置且包括两个平行布置的短立板和一个短横板，短横板垂直固定于两个短立板的底部之间，短立板远离短横板的顶部与T型连接座铰接固定；两个直线位移器，直线位移器分别垂直于长横板和短横板，直线位移器的两端分别固定于对应的长横板和短横板之间；压辊，压辊通过穿过立板第二轴孔内的转轴铰接固定于长摇臂之间；以及镜子，镜子设置于端板的空洞之间，压辊在镜子的顶部压触镜子。
[0007]端板的上凸出部设置有垂直于侧板的贯穿的凸出部轴孔，长立板远离长横板的端部设置有立板第一轴孔，长立板通过设置于立板第一轴孔与端板的凸出部轴孔内的转轴铰接固定于端板的上凸出部。
[0008]端板的上凸出部的宽度小于端板的下部的宽度，两个长立板的内侧间距等于端板的上凸出部的宽度。
[0009]端板的下部设置有垂直于侧板的贯穿的下部轴孔，该装置还包括支承辊，支承辊垂直于侧板且铰接固定于端板的下部轴孔内，镜子的底面与支承辊抵触。
[0010]支承辊包括支承辊本体、支承辊凸起和支承辊轴孔，支承辊本体为垂直于侧板延伸的圆柱体；支承辊本体两个端部的外圆周上设置有径向向外突出的支承辊凸起，支承辊凸起的外圆周面与镜子的底部表面抵触，支承辊本体的中心部分设置有垂直于侧板的贯穿的支承辊轴孔，支承辊通过分别插入端板的下部轴孔和支承辊轴孔内的转轴铰接于端板的空洞内。
[0011]T型连接座包括矩形的座板和悬垂台，长方块状的悬垂台固定于座板下方，座板螺接固定于两个侧板下部的中部位置之间，座板所在的平面分别垂直于端板和侧板所在的平面。
[0012]悬垂台的两侧设置有对称的座轴孔，两个短立板远离短横板的顶部设置有短立板轴孔，两个短立板通过穿过短立板轴孔和悬垂台的座轴孔的转轴分别铰接固定于悬垂台两侧。
[0013]压辊包括压辊本体、压辊凸起和压辊轴孔，压辊本体为平行于长横板且垂直于侧板延伸的圆柱体；压辊本体两个端部的外圆周上设置有径向向外突出的压辊凸起，压辊凸起的外圆周面与镜子的顶部表面抵触；压辊本体的中心部分设置有垂直于侧板贯穿的压辊轴孔，压辊通过分别插入立板第二轴孔和压辊轴孔内的转轴铰接于长摇臂。
[0014]装置还包括重力补偿器，重力补偿器对称的设置在侧板的下方，重力补偿器的顶部抵触镜子的底面。
[0015]重力补偿器包括安装座、压盘、压杆、轴、摆块、顶杆、弹簧以及调节螺栓，其中，安装座的两端固定于两个侧板的底部之间，安装座的其中一端形成有向下突起的座凸出部，调节螺栓平行于安装座的本体穿过并固定于座凸出部；安装座的中部设置有上下贯穿的通槽，通槽内设置有水平方向的轴，轴穿过L型的摆块的转角部分，摆块通过轴铰接固定于通槽内，摆块位于通槽内的一部分设置有螺纹通孔，压杆穿过螺纹通孔与摆块铰接固定，压杆凸出摆块外且与顶部的压盘配合，压盘抵触镜子的底部，顶杆的一端与伸出通槽外的摆块顶触，弹簧设置于调节螺栓与顶杆之间。
[0016]本发明可以实现对准直聚焦镜两侧压弯力矩的独立控制，消除非对称因素引起的曲率半径差异，减小面型误差，使准直聚焦镜的弯曲形态最优化、多样化。本发明提供的双驱动压辊式压弯装置采用双直线位移器搭配双摇臂的压弯结构形式。两组完全相同的直线位移器、长摇臂和短摇臂分别对称地安装在主体的两侧，通过任何一组直线位移器、长摇臂和短摇臂的配合传递，可以独立地向镜子一端施加压弯力矩，控制镜子单侧的弯曲形态，调节曲率半径大小。镜子单侧弯曲变形，在局部形成曲率中心和半径，并逐渐向另一侧过渡。进一步地，通过控制两侧直线位移器输出的直线运动，可以独立地、精确地调节镜子两侧的压弯力矩和曲率半径，使其趋于平衡，消除非对称 因素引起的压弯误差，使镜子的弯曲形态最优化，面型误差优于0.5微弧度。同时，它也可以利用两侧直线位移器对压弯调节的独立控制，使镜子两侧的曲率半径产生差异，并均匀过渡，形成曲率半径连续变化的镜面，并满足压弯精度要求。在本发明中，增加重力补偿器，通过拧入、拧出调节螺栓，抵消镜子的自重变形，提高了准直聚焦镜的压弯精度和稳定性。
【附图说明】
[0017]图1是根据本发明一个实施例的双驱动压辊式压弯装置的立体示意图；
[0018]图2是根据本发明一个实施例的双驱动压辊式压弯装置的仰视示意图；
[0019]图3是根据本发明一个实施例的双驱动压辊式压弯装置的侧面示意图；
[0020]图4是根据图3的双驱动压辊式压弯装置的局部剖面示意图；
[0021]图5是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的主体的正面示意图；；
[0022]图6是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的主体的侧面示意图；
[0023]图7是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的长摇臂的正面示意图；
[0024]图8是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的长摇臂的侧面示意图；
[0025]图9是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的长摇臂与压辊的装配的局部剖面示意图；
[0026]图10是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的短摇臂的正面示意图；
[0027]图11是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的短摇臂的侧面示意图；
[0028]图12是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的短摇臂与T型连接座的装配的局部剖面示意图；
[0029]图13是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的直线位移器的正面示意图；
[0030]图14是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的压辊的剖面示意图；
[0031]图15是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的支承辊的剖面示意图；
[0032]图16是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的重力补偿器的正面示意图；
[0033]图17是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的重力补偿器的剖面示意图；
[0034]图18是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的镜子的压弯示意图。
【具体实施方式】
[0035]以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
[0036]本发明提供的双驱动压辊式压弯装置，用于夹持并驱使镜子弯曲变形。如图1-图2所示，该双驱动压辊式压弯装置包括主体1、长摇臂2、短摇臂3、直线位移器4、压辊7、支承辊8以及镜子100，其中，主体I具有对称轴00(如图5所示)，主体I的两端关于OO轴对称地设置两个长摇臂2，主体I的底部关于00轴对称地设置两个短摇臂3，每个长摇臂2和对应的短摇臂3分别通过转轴6与主体I铰接，两个直线位移器4分别设置于对应的长摇臂2和短摇臂3之间，直线位移器4与对应的长摇臂2和短摇臂3通过螺栓连接固定为整体，直线位移器4可推动长摇臂2、短摇臂3旋转。压辊7通过转轴6铰接于长摇臂2的上部，支承辊8通过转轴铰接于主体I的两端。镜子100穿过主体I两端的空洞部分，镜子100的底面搭载在两个支承辊8上，压辊7在镜子100的顶部压紧镜面的表面，并使之弯曲变形。下面结合附图详细说明本发明中的各个部件。
[0037]结合图2、图5和图6可知，主体I包括两个端板11、两个侧板12、若干根连接板13以及T型连接座14，其中，两个端板11平行对置，两个侧板12分别垂直于端板11所在的平面且平行地螺接固定于两个端板11的侧面，两个侧板12的上部和下部分别通过平行于端板11所在平面的若干根连接板13螺接固定，T型连接座14包括矩形的座板141和悬垂台142，长方块状的悬垂台142固定于矩形的座板141下方，座板141通过螺栓固定于两个侧板12下部的中部位置之间，座板141所在的平面分别垂直于端板11和侧板12所在的平面。另外，如图5-6所示，端板11的顶部形成有矩形的上凸出部111，上凸出部111的宽度小于端板11的下部112的宽度，端板11的下部112的中心具有矩形的空洞以便于安装拆卸镜子100 ;如图5所示，上凸出部111和下部112上分别设置有垂直于侧板12的贯穿的凸出部轴孔1111和下部轴孔1121以用于安装轴承5和压盖10(图4) ；T型连接座14的悬垂台142两侧设置有关于00轴对称的座轴孔143以用于安装轴承5，座轴孔143也为垂直于侧板12的贯通孔。主体I整体为对称的开放式结构，中心全部敞开，从而便于利用端板11的空洞可方便的安装拆卸镜子100。
[0038]图1结合图7-图9可知，长摇臂2为对称式结构且包括两个L型的长立板21和一个长横板22，两个长立板21平行布置，长横板22垂直固定于两个长立板21的底部之间，长立板21远离长横板22的端部设置有立板第一轴孔211，长立板21上的L型拐角处设置有立板第二轴孔212。结合图1和图2可知，两个长立板21的内侧间距等于端板11的上凸出部111的宽度，长立板21的立板第一轴孔211与上凸出部111上的凸出部轴孔1111的位置对应以便于准确安装，长立板21通过设置于立板第一轴孔211与凸出部轴孔1111内的转轴6固定于上凸出部111上，第一轴孔211内安装轴承5，压辊7通过套设于轴承5内的转轴6铰接固定于长立板21之间，安装完成后如图9所示。长横板22的中部设置有长横板轴孔221，结合图1可知，直线位移器4的一端插入长横板轴孔221而与长摇臂2刚性固定，从而在直线位移器4的推动下，使得长摇臂2可相对于主体I的凸出部轴孔1111内的转轴6旋转。
[0039]图1结合图10-图12可知，短摇臂3的结构与长摇臂2类似，但尺寸略有区别。短摇臂3包括短立板31和短横板32。两个短立板31平行布置，短横板32垂直于短立板31且固定于短立板31的底部之间。短横板32的中心设有贯通的短横板轴孔321，直线位移器4的与长摇臂2相对的另一端插入短横板轴孔321内刚性固定。短立板31远离短横板32的顶部设置有短立板轴孔311，两个短立板轴孔311与T型连接座14的座轴孔143 (图5)对应，两个短立板31通过穿过短立板轴孔311和座轴孔143的转轴6而分别铰接固定于悬垂台142两侧，从而使得短摇臂3在直线位移器4的推动下，可相对于连接座14上的座轴孔143内的转轴6旋转，如图12所示。本领域技术人员应当理解，转轴6和轴承5的装配为本领域的常规技术手段，在此不再赘述。
[0040]图13为本发明所用的直线位移器4，其包括截面均为圆形的运动轴41、基座42和螺纹杆43。运动轴41可相对于基座42往复直线运动，运动轴41、基座42的末端各刚性固定一个螺纹杆43，两个螺纹杆43分别插入长摇臂2的长横板轴孔221和短摇臂3的短横板轴孔321内刚性固定，从而使得直线位移器4与长摇臂2和短摇臂3固定为整体。直线位移器4的内部结构包括基座、运动轴、电机、联轴器、减速器、导轨等，其内部结构及工作原理属于机械通用技术，设计及生产已经标准化，在此不再赘述。直线位移器4是整个双驱动压辊式压弯装置的动力源，可输出高精度的直线 运动(力)，表现为运动轴41相对于基座42的反复伸出和缩回，从而推动长摇臂2和短摇臂3旋转。
[0041]图14为本发明所用的压辊7的剖面示意图，结合图1和图2可知，压辊7包括压辊本体71、压辊凸起72和压辊轴孔73，压辊本体71为平行于长横板22且垂直于侧板12延伸的圆柱体；压辊本体71两个端部的外圆周上设置有径向向外突出的压辊凸起72，压辊凸起72的外圆周面与镜子100的顶部表面抵触；压辊本体71的中心部分设置有垂直于侧板12贯穿的压辊轴孔73，转轴6分别插入长摇臂2的立板第二轴孔212 (图8)和压辊轴孔73内，从而使压辊7固定于两个长立板21之间，进一步当直线位移器4驱动长摇臂2围绕凸出部轴孔1111内的转轴6转动时，压辊7相对于立板第二轴孔212内的转轴6旋转，从而将压力(弯矩)传递至镜子100，使镜子100弯曲变形。两个直线位移器4可分别独立对镜子100的一端施加压力(弯矩)，从而能够满足高精度压弯的工作条件。
[0042]图15为本发明所用的支承辊8的剖面示意图，结合图3和图4可知，支承辊8包括支承辊本体81、支承辊凸起82和支承辊轴孔83，支承辊本体81为垂直于侧板12延伸的圆柱体；支承辊本体81两个端部的外圆周上设置有径向向外突出的支承辊凸起82，支承辊凸起82的外圆周面与镜子100的底部表面抵触，支承辊凸起82与压辊7的压辊凸起72对应，从而可以将镜子100稳定牢固的支撑，同时减小接触面以降低摩擦阻力；支承辊本体81的中心部分设置有垂直于侧板12贯穿的支承辊轴孔83，转轴6分别插入端板11的下部轴孔1121(图5)和支承辊轴孔83内，从而使支承辊8固定于端板11的空洞内，镜子100的两端分别放置于支承辊8上并通过顶部压触的压辊7固定。进一步当直线位移器4驱动长摇臂2围绕凸出部轴孔1111内的转轴6转动时，压辊7相对于立板第二轴孔212内的转轴6旋转，从而将压力(弯矩)传递至镜子100，使镜子100弯曲变形，镜子100弯曲变形后可围绕支承辊8内的转轴6轻微旋转。
[0043]图16和图17示出了本发明采用的重力补偿器9，结合图1和图2可知，重力补偿器9对称的设置在主体I的侧板12的下方，用于抵消镜子100自重引起的弯曲变形。重力补偿器9包括安装座91、压盘92、压杆93、轴94、摆块95、顶杆96、弹簧97以及调节螺栓98，其中，安装座91的主体为垂直于侧板12的矩形条块，安装座91的两端螺接固定于两个侧板12的底部之间，安装座91的其中一端形成有向外突起的座凸出部912，调节螺栓98平行于安装座91的本体穿过并固定于座凸出部912 ;安装座91的中部设置有上下贯穿的通槽911，通槽911内设置有水平方向的轴94，轴94穿过L型的摆块95的转角部分而使摆块95铰接固定于通槽911内，摆块95可围绕轴94摆动；摆块95的一部分位于通槽911内，另一部分伸出通槽911外，摆块95位于通槽911内的一部分设置有螺纹通孔，压杆93穿过该螺纹通孔与摆块95固定，压杆93的一端凸出摆块95上表面同时凸出安装座91的上表面，通过旋转压杆93可以调节压杆93 —端凸出摆块95上表面的高度。压杆93的该凸出的部分呈球头状，压盘92的顶部抵触镜子100的底部，压盘92的底部中心设有凹槽，压杆93的球头部分顶入压盘92的凹槽内与压盘92配合，从而使得压盘92可绕球头上的接触点灵活地转动，更好地与镜子100的底面贴合；顶杆96的一端为球头，与伸出通槽911外的摆块95贴合，另一端为凸台，凸台插入弹簧97的内径孔中，弹簧97的两端分别顶触调节螺栓98与顶杆96。弹簧97起到预紧补偿螺栓、缓冲自重变形的作用。进一步地，拧入调节螺栓98，通过弹簧97和顶杆96推动摆块95绕轴94转动，压盘92随之升高，对镜子100产生向上的作用力，抵抗镜子100自重变形。反之，拧出调节螺栓98，释放对镜子100的作用力，自重变形恢复。适量地反复拧入或拧出调节螺栓98，使用专业光学仪器测量镜子100自重引起的弯曲形态，直至满足压弯面型精度要求。最后，利用设置在调节螺栓98和压杆93末端的螺母将工作位置锁死。
[0044]应当注意的是，本发明的双驱动压辊式压弯结构中多处使用到轴承5和转轴6 (如图4所示)，将不同的部件连接为整体，形成铰接点，使其可以相对转动，实现对应的功能，轴承5和转轴6可根据需要选取不同的型号。转轴6的末端设置有压盖10 (如图4所示)，可以起到美观并保护转轴6的作用。各轴承5、转轴6和压盖10的结构形式、几何尺寸略有差别，但实现的功能完全相同，因此本文中未加详细区分。另外，各铰接点处设置的轴承5均为精密轴承，可以提高传动效率，降低摩擦对压弯精度影响。转轴6与轴承5的设计与应用属于机械通用技术，在此均不再赘述。
[0045]图18示出了本发明的镜子100的压弯示意图，结合图1可知，本发明在压弯过程中，通过任何一组长摇臂2、短摇臂3以及直线位移器4的配合传递，可以独立地向镜子100的一端施加压弯力矩，控制镜子100单侧的弯曲形态，调节曲率半径大小。具体地，直线位移器4输出高精度的直线运动(力)，运动轴41相对于基座42伸出，直线位移器4的整体长度增加，推动长摇臂2和短摇臂3分别围绕凸出部轴孔1111和座轴孔143内的转轴6旋转。在长摇臂2的带动下，压辊7接触并压紧镜面，形成垂直于镜面的法向压力，压辊7施力方向的延伸线与支承辊8的中心存在偏距，形成施加到镜子100—端的压弯力矩，从而使镜子100单侧弯曲变形，在局部形成曲率中心和半径，并逐渐向另一端过渡。同样的方法，可以调节镜子100另一端的弯曲形态和曲率半径，并使用专业光学仪器实时测量镜子100的弯曲形态。当镜子100的弯曲形态接近设计要求时，再独立地、平衡地、细微地调节镜子100两端的曲率半径值，减小面型误差，提高压弯精度。镜子100在弯曲变形过程中，镜面沿长度方向伸长或缩短，压辊7与镜面、支承辊8与镜子底面分别发生相对滑动，压辊7、支承辊8自转以顺应镜面变形趋势，降低摩擦阻力。
[0046]另外，还需要注意的是，直线位移器4将长摇臂2和短摇臂3连接为整体，并推动二者旋转，直线位移量与长摇臂2、短摇臂3的转角成正比。同时，直线位移器4与长摇臂2连接处形成平行于直线位移器轴线方向的推力，压辊7与镜面接触处形成垂直于镜面的压力，两者均正比于直线位移量。由于压力方向的延伸线与支承辊8中心存在偏距，从而对镜子100施加压弯力矩，因此，直线位移器4输出的位移量也正比于镜子100承受的压弯力矩。考虑摩擦等非线性因素影响，直线位移器4输出的位移量与镜子100的弯曲变形量(曲率半径)存在近似线性关系。通过改变直线位移量，就可以精确调节镜子100的弯曲形态(曲率半径)，满足压弯性能要求。
[0047]进一步地，通过分别独立地控制两侧直线位移器4输出的直线位移量，可以精确地调节镜子100两侧的压弯力矩和曲率半径，使其趋于平衡，消除非对称因素引起的压弯误差，使镜子100的弯曲形态最优化，面型误差优于0.5微弧度。同时，也可以利用两侧直线位移器4对压弯调节的独立控制，使镜子100两侧的曲率半径产生差异，并均匀过渡，形成曲率半径连续变化的镜面，满足特殊物理环境要求。 [0048]本发明在卸载过程中，直线位移器4改变直线运动的输出方向，运动轴41相对于基座42缩回，直线位移器4的整体长度减小，拉动长摇臂2、短摇臂3沿各自对应的铰接轴反向旋转。压辊7作用在镜面的压力逐渐减小，镜子100自身存在抵抗变形的能力，驱使镜子100恢复常态，变形能量逐渐释放。
[0049]本发明还可实现反向压弯，即通过改变镜子100的安装方向，使镜面朝下。压弯控制与上述方法相同，不再赘述。在反向压弯过程中，同样可以利用双直线位移器4独立控制镜子100两侧压弯力矩的特点，提高压弯精度，更好的满足同步辐射光束线使用性能要求。
[0050]本发明的镜子100的安装拆卸过程非常简单，便于维护。主体I两侧端板11中部的矩形空洞用于安装拆卸镜子100，镜子100搭载在一组支承辊8上，利用支承辊8的转动，可轻易地将镜子100推入或抽出压弯装置。
[0051]还应当注意，本发明在使用时，镜子100自重变形的补偿调节应先于压弯调节过程进行，补偿调节方法上文已说明，在此不再累述。
[0052]以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
【主权项】
1.一种双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，该装置包括: 具有对称轴的主体，所述主体包括两个平行布置的端板、两个平行布置的侧板以及T型连接座，其中，两个所述侧板分别垂直于所述端板所在的平面且分别固定于两个所述端板的侧面，所述端板的顶部形成有上凸出部，所述端板的中心具有矩形的空洞；所述T型连接座固定于两个所述侧板下部的中部位置之间； 两个长摇臂，所述长摇臂对称布置且包括两个平行布置的L型的长立板和一个长横板，所述长横板垂直固定于两个所述长立板的底部之间，所述长立板远离所述长横板的端部铰接固定于所述端板的所述上凸出部，所述长立板上的L型拐角处设置有立板第二轴孔； 两个短摇臂，所述短摇臂对称布置且包括两个平行布置的短立板和一个短横板，所述短横板垂直固定于两个所述短立板的底部之间，所述短立板远离所述短横板的顶部与所述T型连接座铰接固定； 两个直线位移器，所述直线位移器分别垂直于所述长横板和所述短横板，所述直线位移器的两端分别固定于对应的所述长横板和所述短横板之间； 压辊，所述压辊通过穿过所述立板第二轴孔内的转轴铰接固定于所述长摇臂之间；以及 镜子，所述镜子设置于所述端板的所述空洞之间，所述压辊在所述镜子的顶部压触所述镜子。2.根据权利要求1所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述端板的所述上凸出部设置有垂直于所述侧板的贯穿的凸出部轴孔，所述长立板远离所述长横板的端部设置有立板第一轴孔，所述长立板通过设置于所述立板第一轴孔与所述端板的所述凸出部轴孔内的转轴铰接固定于所述端板的所述上凸出部。3.根据权利要求2所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述端板的所述上凸出部的宽度小于所述端板的下部的宽度，两个所述长立板的内侧间距等于所述端板的所述上凸出部的宽度。4.根据权利要求1所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述端板的下部设置有垂直于所述侧板的贯穿的下部轴孔，该装置还包括支承辊，所述支承辊垂直于所述侧板且铰接固定于所述端板的所述下部轴孔内，所述镜子的底面与所述支承辊抵触。5.根据权利要求4所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述支承辊包括支承辊本体、支承辊凸起和支承辊轴孔，所述支承辊本体为垂直于所述侧板延伸的圆柱体；所述支承辊本体两个端部的外圆周上设置有径向向外突出的所述支承辊凸起，所述支承辊凸起的外圆周面与所述镜子的底部表面抵触，所述支承辊本体的中心部分设置有垂直于所述侧板的贯穿的支承辊轴孔，所述支承辊通过分别插入所述端板的所述下部轴孔和所述支承辊轴孔内的转轴铰接于所述端板的空洞内。6.根据权利要求1所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述T型连接座包括矩形的座板和悬垂台，长方块状的所述悬垂台固定于所述座板下方，所述座板螺接固定于两个所述侧板下部的中部位置之间，所述座板所在的平面分别垂直于所述端板和所述侧板所在的平面。7.根据权利要求6所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述悬垂台的两侧设置有对称的座轴孔，两个所述短立板远离所述短横板的顶部设置有短立板轴孔，两个所述短立板通过穿过所述短立板轴孔和所述悬垂台的所述座轴孔的转轴分别铰接固定于所述悬垂台两侧。8.根据权利要求1所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述压辊包括压辊本体、压辊凸起和压辊轴孔，所述压辊本体为平行于所述长横板且垂直于所述侧板延伸的圆柱体；所述压辊本体两个端部的外圆周上设置有径向向外突出的所述压辊凸起，所述压辊凸起的外圆周面与所述镜子的顶部表面抵触；所述压辊本体的中心部分设置有垂直于所述侧板贯穿的压辊轴孔，所述压辊通过分别插入所述立板第二轴孔和所述压辊轴孔内的转轴铰接于所述长摇臂。9.根据权利要求1所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述装置还包括重力补偿器，所述重力补偿器对称的设置在所述侧板的下方，所述重力补偿器的顶部抵触所述镜子的底面。10.根据权利要求9所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述重力补偿器包括安装座、压盘、压杆、轴、摆块、顶杆、弹簧以及调节螺栓，其中，所述安装座的两端固定于两个所述侧板的底部之间，所述安装座的其中一端形成有向下突起的座凸出部，所述调节螺栓平行于所述安装座的本体穿过并固定于所述座凸出部；所述安装座的中部设置有上下贯穿的通槽，所述通槽内设置有水平方向的所述轴，所述轴穿过L型的所述摆块的转角部分，所述摆块通过所述轴铰接固定于所述通槽内，所述摆块位于所述通槽内的一部分设置有螺纹通孔，所述压杆穿过所述螺纹通孔与所述摆块铰接固定，所述压杆凸出所述摆块外且与顶部的所述压盘配合，所述压盘抵触所述镜子的底部，所述顶杆的一端与伸出所述通槽外的所述摆块顶触，所述弹簧设置于所述调节螺栓与所述顶杆之间。
【专利摘要】本发明提供一种双驱动压辊式压弯装置，包括主体，主体的侧板分别垂直于端板所在的平面且固定于端板的侧面，端板的顶部形成有上凸出部，端板的中心具有矩形的空洞，T型连接座固定于侧板下部；长摇臂，其长横板垂直固定于长立板的底部之间，长立板远离长横板的端部铰接固定于端板的上凸出部；短摇臂，其短立板远离短横板的顶部与T型连接座铰接固定；直线位移器，固定于对应的长横板和短横板之间；压辊铰接固定于长摇臂之间；以及镜子，设置于端板的空洞之间，压辊在镜子的顶部压触镜子。本发明可实现对准直聚焦镜两侧压弯力矩的独立控制，消除非对称因素引起的曲率半径差异，面型误差优于0.5微弧度，使准直聚焦镜的弯曲形态最优化、多样化。
【IPC分类】G21K1/06
【公开号】CN104900293
【申请号】CN201510306063
【发明人】计展, 薛松, 祝万钱, 王楠, 陈家华, 吴佳兴
【申请人】中国科学院上海应用物理研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月4日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种压弯装置，更具体地涉及同步辐射光束线领域中使用的一种高精度微变型的双驱动压辊式压弯装置。
【背景技术】
[0002]准直聚焦镜是同步辐射光束线的主要组成部分，主要功能是实现光束的偏转、准直、聚焦。同步辐射光具有能量高、发散度小、光斑小等特点。为了保证聚焦后的光束质量和性能，准直聚焦镜必须具备非常高的面型精度和弯曲调节精度。按照成形方法，聚焦镜可分为磨制镜和压弯镜。相比于磨制镜，压弯镜镜面的曲率半径可以在一定范围内调节，且面型精度高、制造容易。因此，同步辐射光束线普遍采用压弯镜作为实现光束准直、聚焦的光学部件。
[0003]压弯装置是采用压弯镜的准直聚焦镜系统的重要组成部分，是实现压弯功能的具体机械结构形式。压弯装置主要用于夹持镜子，并施加压弯力矩，使镜子发生弯曲变形，形成曲率中心和半径。通过调节施加的压弯力矩的大小，将准直聚焦镜的曲率半径控制在合理范围内，以满足同步辐射光束线物理环境的需求。压弯后的准直聚焦镜弯曲变形量非常小，曲率半径范围为2000?4000米；其面型误差精度要求高，通常小于I微弧度；其压弯调节精度高，分辨率范围为10?50米，重复精度范围50?100米，稳定性误差范围±30米，因此必须使用专业的光学仪器设备测量。为了得到性能最佳的光束，需要对准直聚焦镜反复压弯、测量。这要求应用于同步辐射光束线的压弯装置必须在微变型条件下实现高分辨率、尚重复性、尚稳定性的压弯调节。
[0004]目前，现有压弯装置的结构形式多种多样，主要有三点压弯、四点滚轴压弯、柔性铰链和摇臂式结构等。准直聚焦镜压弯后的面型误差小于I微弧度，曲率半径范围为2000?4000米，基本满足物理环境需求。同时，现有压弯装置全部采用对称式结构，并使用单驱动机构对准直聚焦镜两侧施加同等的压弯力矩。但是，由于非对称因素，例如，机械结构的几何尺寸不对称、材料机械性能的分布不对称等，普遍存在于任何形式的机械结构中，实际施加在准直聚焦镜两侧的压弯力矩并不相等。这些非对称因素最终会影响压弯后的面型精度，使面型误差增大。在某些超高精度的同步辐射光束线设计中，要求准直聚焦镜压弯后的面型误差优于0.5微弧度。由于非对称因素和结构形式的限制，现有技术的单驱动机构的压弯装置无法满足此种需求。另外，在某些特殊同步辐射光束线设计中，要求压弯后的准直聚焦镜弯曲形态不唯一、多样化，比如，要求准直聚焦镜两侧的曲率半径不相等并均匀过渡以形成曲率半径连续变化的镜面。同样，现有技术的单驱动机构的压弯装置也无法满足此种特殊需求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种双驱动压辊式压弯装置，从而解决现有技术中无法消除非对称因素的影响，从而使得压弯后镜面的弯曲形态不能满足超高精度的要求和镜面弯曲形态多样化的要求等问题。
[0006]本发明提供的双驱动压辊式压弯装置，该装置包括:具有对称轴的主体，主体包括两个平行布置的端板、两个平行布置的侧板以及T型连接座，其中，两个侧板分别垂直于端板所在的平面且分别固定于两个端板的侧面，端板的顶部形成有上凸出部，端板的中心具有矩形的空洞；τ型连接座固定于两个侧板下部的中部位置之间；两个长摇臂，长摇臂对称布置且包括两个平行布置的L型的长立板和一个长横板，长横板垂直固定于两个长立板的底部之间，长立板远离长横板的端部铰接固定于端板的上凸出部，长立板上的L型拐角处设置有立板第二轴孔；两个短摇臂，短摇臂对称布置且包括两个平行布置的短立板和一个短横板，短横板垂直固定于两个短立板的底部之间，短立板远离短横板的顶部与T型连接座铰接固定；两个直线位移器，直线位移器分别垂直于长横板和短横板，直线位移器的两端分别固定于对应的长横板和短横板之间；压辊，压辊通过穿过立板第二轴孔内的转轴铰接固定于长摇臂之间；以及镜子，镜子设置于端板的空洞之间，压辊在镜子的顶部压触镜子。
[0007]端板的上凸出部设置有垂直于侧板的贯穿的凸出部轴孔，长立板远离长横板的端部设置有立板第一轴孔，长立板通过设置于立板第一轴孔与端板的凸出部轴孔内的转轴铰接固定于端板的上凸出部。
[0008]端板的上凸出部的宽度小于端板的下部的宽度，两个长立板的内侧间距等于端板的上凸出部的宽度。
[0009]端板的下部设置有垂直于侧板的贯穿的下部轴孔，该装置还包括支承辊，支承辊垂直于侧板且铰接固定于端板的下部轴孔内，镜子的底面与支承辊抵触。
[0010]支承辊包括支承辊本体、支承辊凸起和支承辊轴孔，支承辊本体为垂直于侧板延伸的圆柱体；支承辊本体两个端部的外圆周上设置有径向向外突出的支承辊凸起，支承辊凸起的外圆周面与镜子的底部表面抵触，支承辊本体的中心部分设置有垂直于侧板的贯穿的支承辊轴孔，支承辊通过分别插入端板的下部轴孔和支承辊轴孔内的转轴铰接于端板的空洞内。
[0011]T型连接座包括矩形的座板和悬垂台，长方块状的悬垂台固定于座板下方，座板螺接固定于两个侧板下部的中部位置之间，座板所在的平面分别垂直于端板和侧板所在的平面。
[0012]悬垂台的两侧设置有对称的座轴孔，两个短立板远离短横板的顶部设置有短立板轴孔，两个短立板通过穿过短立板轴孔和悬垂台的座轴孔的转轴分别铰接固定于悬垂台两侧。
[0013]压辊包括压辊本体、压辊凸起和压辊轴孔，压辊本体为平行于长横板且垂直于侧板延伸的圆柱体；压辊本体两个端部的外圆周上设置有径向向外突出的压辊凸起，压辊凸起的外圆周面与镜子的顶部表面抵触；压辊本体的中心部分设置有垂直于侧板贯穿的压辊轴孔，压辊通过分别插入立板第二轴孔和压辊轴孔内的转轴铰接于长摇臂。
[0014]装置还包括重力补偿器，重力补偿器对称的设置在侧板的下方，重力补偿器的顶部抵触镜子的底面。
[0015]重力补偿器包括安装座、压盘、压杆、轴、摆块、顶杆、弹簧以及调节螺栓，其中，安装座的两端固定于两个侧板的底部之间，安装座的其中一端形成有向下突起的座凸出部，调节螺栓平行于安装座的本体穿过并固定于座凸出部；安装座的中部设置有上下贯穿的通槽，通槽内设置有水平方向的轴，轴穿过L型的摆块的转角部分，摆块通过轴铰接固定于通槽内，摆块位于通槽内的一部分设置有螺纹通孔，压杆穿过螺纹通孔与摆块铰接固定，压杆凸出摆块外且与顶部的压盘配合，压盘抵触镜子的底部，顶杆的一端与伸出通槽外的摆块顶触，弹簧设置于调节螺栓与顶杆之间。
[0016]本发明可以实现对准直聚焦镜两侧压弯力矩的独立控制，消除非对称因素引起的曲率半径差异，减小面型误差，使准直聚焦镜的弯曲形态最优化、多样化。本发明提供的双驱动压辊式压弯装置采用双直线位移器搭配双摇臂的压弯结构形式。两组完全相同的直线位移器、长摇臂和短摇臂分别对称地安装在主体的两侧，通过任何一组直线位移器、长摇臂和短摇臂的配合传递，可以独立地向镜子一端施加压弯力矩，控制镜子单侧的弯曲形态，调节曲率半径大小。镜子单侧弯曲变形，在局部形成曲率中心和半径，并逐渐向另一侧过渡。进一步地，通过控制两侧直线位移器输出的直线运动，可以独立地、精确地调节镜子两侧的压弯力矩和曲率半径，使其趋于平衡，消除非对称 因素引起的压弯误差，使镜子的弯曲形态最优化，面型误差优于0.5微弧度。同时，它也可以利用两侧直线位移器对压弯调节的独立控制，使镜子两侧的曲率半径产生差异，并均匀过渡，形成曲率半径连续变化的镜面，并满足压弯精度要求。在本发明中，增加重力补偿器，通过拧入、拧出调节螺栓，抵消镜子的自重变形，提高了准直聚焦镜的压弯精度和稳定性。
【附图说明】
[0017]图1是根据本发明一个实施例的双驱动压辊式压弯装置的立体示意图；
[0018]图2是根据本发明一个实施例的双驱动压辊式压弯装置的仰视示意图；
[0019]图3是根据本发明一个实施例的双驱动压辊式压弯装置的侧面示意图；
[0020]图4是根据图3的双驱动压辊式压弯装置的局部剖面示意图；
[0021]图5是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的主体的正面示意图；；
[0022]图6是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的主体的侧面示意图；
[0023]图7是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的长摇臂的正面示意图；
[0024]图8是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的长摇臂的侧面示意图；
[0025]图9是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的长摇臂与压辊的装配的局部剖面示意图；
[0026]图10是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的短摇臂的正面示意图；
[0027]图11是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的短摇臂的侧面示意图；
[0028]图12是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的短摇臂与T型连接座的装配的局部剖面示意图；
[0029]图13是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的直线位移器的正面示意图；
[0030]图14是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的压辊的剖面示意图；
[0031]图15是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的支承辊的剖面示意图；
[0032]图16是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的重力补偿器的正面示意图；
[0033]图17是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的重力补偿器的剖面示意图；
[0034]图18是根据图1的双驱动压辊式压弯装置的镜子的压弯示意图。
【具体实施方式】
[0035]以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
[0036]本发明提供的双驱动压辊式压弯装置，用于夹持并驱使镜子弯曲变形。如图1-图2所示，该双驱动压辊式压弯装置包括主体1、长摇臂2、短摇臂3、直线位移器4、压辊7、支承辊8以及镜子100，其中，主体I具有对称轴00(如图5所示)，主体I的两端关于OO轴对称地设置两个长摇臂2，主体I的底部关于00轴对称地设置两个短摇臂3，每个长摇臂2和对应的短摇臂3分别通过转轴6与主体I铰接，两个直线位移器4分别设置于对应的长摇臂2和短摇臂3之间，直线位移器4与对应的长摇臂2和短摇臂3通过螺栓连接固定为整体，直线位移器4可推动长摇臂2、短摇臂3旋转。压辊7通过转轴6铰接于长摇臂2的上部，支承辊8通过转轴铰接于主体I的两端。镜子100穿过主体I两端的空洞部分，镜子100的底面搭载在两个支承辊8上，压辊7在镜子100的顶部压紧镜面的表面，并使之弯曲变形。下面结合附图详细说明本发明中的各个部件。
[0037]结合图2、图5和图6可知，主体I包括两个端板11、两个侧板12、若干根连接板13以及T型连接座14，其中，两个端板11平行对置，两个侧板12分别垂直于端板11所在的平面且平行地螺接固定于两个端板11的侧面，两个侧板12的上部和下部分别通过平行于端板11所在平面的若干根连接板13螺接固定，T型连接座14包括矩形的座板141和悬垂台142，长方块状的悬垂台142固定于矩形的座板141下方，座板141通过螺栓固定于两个侧板12下部的中部位置之间，座板141所在的平面分别垂直于端板11和侧板12所在的平面。另外，如图5-6所示，端板11的顶部形成有矩形的上凸出部111，上凸出部111的宽度小于端板11的下部112的宽度，端板11的下部112的中心具有矩形的空洞以便于安装拆卸镜子100 ;如图5所示，上凸出部111和下部112上分别设置有垂直于侧板12的贯穿的凸出部轴孔1111和下部轴孔1121以用于安装轴承5和压盖10(图4) ；T型连接座14的悬垂台142两侧设置有关于00轴对称的座轴孔143以用于安装轴承5，座轴孔143也为垂直于侧板12的贯通孔。主体I整体为对称的开放式结构，中心全部敞开，从而便于利用端板11的空洞可方便的安装拆卸镜子100。
[0038]图1结合图7-图9可知，长摇臂2为对称式结构且包括两个L型的长立板21和一个长横板22，两个长立板21平行布置，长横板22垂直固定于两个长立板21的底部之间，长立板21远离长横板22的端部设置有立板第一轴孔211，长立板21上的L型拐角处设置有立板第二轴孔212。结合图1和图2可知，两个长立板21的内侧间距等于端板11的上凸出部111的宽度，长立板21的立板第一轴孔211与上凸出部111上的凸出部轴孔1111的位置对应以便于准确安装，长立板21通过设置于立板第一轴孔211与凸出部轴孔1111内的转轴6固定于上凸出部111上，第一轴孔211内安装轴承5，压辊7通过套设于轴承5内的转轴6铰接固定于长立板21之间，安装完成后如图9所示。长横板22的中部设置有长横板轴孔221，结合图1可知，直线位移器4的一端插入长横板轴孔221而与长摇臂2刚性固定，从而在直线位移器4的推动下，使得长摇臂2可相对于主体I的凸出部轴孔1111内的转轴6旋转。
[0039]图1结合图10-图12可知，短摇臂3的结构与长摇臂2类似，但尺寸略有区别。短摇臂3包括短立板31和短横板32。两个短立板31平行布置，短横板32垂直于短立板31且固定于短立板31的底部之间。短横板32的中心设有贯通的短横板轴孔321，直线位移器4的与长摇臂2相对的另一端插入短横板轴孔321内刚性固定。短立板31远离短横板32的顶部设置有短立板轴孔311，两个短立板轴孔311与T型连接座14的座轴孔143 (图5)对应，两个短立板31通过穿过短立板轴孔311和座轴孔143的转轴6而分别铰接固定于悬垂台142两侧，从而使得短摇臂3在直线位移器4的推动下，可相对于连接座14上的座轴孔143内的转轴6旋转，如图12所示。本领域技术人员应当理解，转轴6和轴承5的装配为本领域的常规技术手段，在此不再赘述。
[0040]图13为本发明所用的直线位移器4，其包括截面均为圆形的运动轴41、基座42和螺纹杆43。运动轴41可相对于基座42往复直线运动，运动轴41、基座42的末端各刚性固定一个螺纹杆43，两个螺纹杆43分别插入长摇臂2的长横板轴孔221和短摇臂3的短横板轴孔321内刚性固定，从而使得直线位移器4与长摇臂2和短摇臂3固定为整体。直线位移器4的内部结构包括基座、运动轴、电机、联轴器、减速器、导轨等，其内部结构及工作原理属于机械通用技术，设计及生产已经标准化，在此不再赘述。直线位移器4是整个双驱动压辊式压弯装置的动力源，可输出高精度的直线 运动(力)，表现为运动轴41相对于基座42的反复伸出和缩回，从而推动长摇臂2和短摇臂3旋转。
[0041]图14为本发明所用的压辊7的剖面示意图，结合图1和图2可知，压辊7包括压辊本体71、压辊凸起72和压辊轴孔73，压辊本体71为平行于长横板22且垂直于侧板12延伸的圆柱体；压辊本体71两个端部的外圆周上设置有径向向外突出的压辊凸起72，压辊凸起72的外圆周面与镜子100的顶部表面抵触；压辊本体71的中心部分设置有垂直于侧板12贯穿的压辊轴孔73，转轴6分别插入长摇臂2的立板第二轴孔212 (图8)和压辊轴孔73内，从而使压辊7固定于两个长立板21之间，进一步当直线位移器4驱动长摇臂2围绕凸出部轴孔1111内的转轴6转动时，压辊7相对于立板第二轴孔212内的转轴6旋转，从而将压力(弯矩)传递至镜子100，使镜子100弯曲变形。两个直线位移器4可分别独立对镜子100的一端施加压力(弯矩)，从而能够满足高精度压弯的工作条件。
[0042]图15为本发明所用的支承辊8的剖面示意图，结合图3和图4可知，支承辊8包括支承辊本体81、支承辊凸起82和支承辊轴孔83，支承辊本体81为垂直于侧板12延伸的圆柱体；支承辊本体81两个端部的外圆周上设置有径向向外突出的支承辊凸起82，支承辊凸起82的外圆周面与镜子100的底部表面抵触，支承辊凸起82与压辊7的压辊凸起72对应，从而可以将镜子100稳定牢固的支撑，同时减小接触面以降低摩擦阻力；支承辊本体81的中心部分设置有垂直于侧板12贯穿的支承辊轴孔83，转轴6分别插入端板11的下部轴孔1121(图5)和支承辊轴孔83内，从而使支承辊8固定于端板11的空洞内，镜子100的两端分别放置于支承辊8上并通过顶部压触的压辊7固定。进一步当直线位移器4驱动长摇臂2围绕凸出部轴孔1111内的转轴6转动时，压辊7相对于立板第二轴孔212内的转轴6旋转，从而将压力(弯矩)传递至镜子100，使镜子100弯曲变形，镜子100弯曲变形后可围绕支承辊8内的转轴6轻微旋转。
[0043]图16和图17示出了本发明采用的重力补偿器9，结合图1和图2可知，重力补偿器9对称的设置在主体I的侧板12的下方，用于抵消镜子100自重引起的弯曲变形。重力补偿器9包括安装座91、压盘92、压杆93、轴94、摆块95、顶杆96、弹簧97以及调节螺栓98，其中，安装座91的主体为垂直于侧板12的矩形条块，安装座91的两端螺接固定于两个侧板12的底部之间，安装座91的其中一端形成有向外突起的座凸出部912，调节螺栓98平行于安装座91的本体穿过并固定于座凸出部912 ;安装座91的中部设置有上下贯穿的通槽911，通槽911内设置有水平方向的轴94，轴94穿过L型的摆块95的转角部分而使摆块95铰接固定于通槽911内，摆块95可围绕轴94摆动；摆块95的一部分位于通槽911内，另一部分伸出通槽911外，摆块95位于通槽911内的一部分设置有螺纹通孔，压杆93穿过该螺纹通孔与摆块95固定，压杆93的一端凸出摆块95上表面同时凸出安装座91的上表面，通过旋转压杆93可以调节压杆93 —端凸出摆块95上表面的高度。压杆93的该凸出的部分呈球头状，压盘92的顶部抵触镜子100的底部，压盘92的底部中心设有凹槽，压杆93的球头部分顶入压盘92的凹槽内与压盘92配合，从而使得压盘92可绕球头上的接触点灵活地转动，更好地与镜子100的底面贴合；顶杆96的一端为球头，与伸出通槽911外的摆块95贴合，另一端为凸台，凸台插入弹簧97的内径孔中，弹簧97的两端分别顶触调节螺栓98与顶杆96。弹簧97起到预紧补偿螺栓、缓冲自重变形的作用。进一步地，拧入调节螺栓98，通过弹簧97和顶杆96推动摆块95绕轴94转动，压盘92随之升高，对镜子100产生向上的作用力，抵抗镜子100自重变形。反之，拧出调节螺栓98，释放对镜子100的作用力，自重变形恢复。适量地反复拧入或拧出调节螺栓98，使用专业光学仪器测量镜子100自重引起的弯曲形态，直至满足压弯面型精度要求。最后，利用设置在调节螺栓98和压杆93末端的螺母将工作位置锁死。
[0044]应当注意的是，本发明的双驱动压辊式压弯结构中多处使用到轴承5和转轴6 (如图4所示)，将不同的部件连接为整体，形成铰接点，使其可以相对转动，实现对应的功能，轴承5和转轴6可根据需要选取不同的型号。转轴6的末端设置有压盖10 (如图4所示)，可以起到美观并保护转轴6的作用。各轴承5、转轴6和压盖10的结构形式、几何尺寸略有差别，但实现的功能完全相同，因此本文中未加详细区分。另外，各铰接点处设置的轴承5均为精密轴承，可以提高传动效率，降低摩擦对压弯精度影响。转轴6与轴承5的设计与应用属于机械通用技术，在此均不再赘述。
[0045]图18示出了本发明的镜子100的压弯示意图，结合图1可知，本发明在压弯过程中，通过任何一组长摇臂2、短摇臂3以及直线位移器4的配合传递，可以独立地向镜子100的一端施加压弯力矩，控制镜子100单侧的弯曲形态，调节曲率半径大小。具体地，直线位移器4输出高精度的直线运动(力)，运动轴41相对于基座42伸出，直线位移器4的整体长度增加，推动长摇臂2和短摇臂3分别围绕凸出部轴孔1111和座轴孔143内的转轴6旋转。在长摇臂2的带动下，压辊7接触并压紧镜面，形成垂直于镜面的法向压力，压辊7施力方向的延伸线与支承辊8的中心存在偏距，形成施加到镜子100—端的压弯力矩，从而使镜子100单侧弯曲变形，在局部形成曲率中心和半径，并逐渐向另一端过渡。同样的方法，可以调节镜子100另一端的弯曲形态和曲率半径，并使用专业光学仪器实时测量镜子100的弯曲形态。当镜子100的弯曲形态接近设计要求时，再独立地、平衡地、细微地调节镜子100两端的曲率半径值，减小面型误差，提高压弯精度。镜子100在弯曲变形过程中，镜面沿长度方向伸长或缩短，压辊7与镜面、支承辊8与镜子底面分别发生相对滑动，压辊7、支承辊8自转以顺应镜面变形趋势，降低摩擦阻力。
[0046]另外，还需要注意的是，直线位移器4将长摇臂2和短摇臂3连接为整体，并推动二者旋转，直线位移量与长摇臂2、短摇臂3的转角成正比。同时，直线位移器4与长摇臂2连接处形成平行于直线位移器轴线方向的推力，压辊7与镜面接触处形成垂直于镜面的压力，两者均正比于直线位移量。由于压力方向的延伸线与支承辊8中心存在偏距，从而对镜子100施加压弯力矩，因此，直线位移器4输出的位移量也正比于镜子100承受的压弯力矩。考虑摩擦等非线性因素影响，直线位移器4输出的位移量与镜子100的弯曲变形量(曲率半径)存在近似线性关系。通过改变直线位移量，就可以精确调节镜子100的弯曲形态(曲率半径)，满足压弯性能要求。
[0047]进一步地，通过分别独立地控制两侧直线位移器4输出的直线位移量，可以精确地调节镜子100两侧的压弯力矩和曲率半径，使其趋于平衡，消除非对称因素引起的压弯误差，使镜子100的弯曲形态最优化，面型误差优于0.5微弧度。同时，也可以利用两侧直线位移器4对压弯调节的独立控制，使镜子100两侧的曲率半径产生差异，并均匀过渡，形成曲率半径连续变化的镜面，满足特殊物理环境要求。 [0048]本发明在卸载过程中，直线位移器4改变直线运动的输出方向，运动轴41相对于基座42缩回，直线位移器4的整体长度减小，拉动长摇臂2、短摇臂3沿各自对应的铰接轴反向旋转。压辊7作用在镜面的压力逐渐减小，镜子100自身存在抵抗变形的能力，驱使镜子100恢复常态，变形能量逐渐释放。
[0049]本发明还可实现反向压弯，即通过改变镜子100的安装方向，使镜面朝下。压弯控制与上述方法相同，不再赘述。在反向压弯过程中，同样可以利用双直线位移器4独立控制镜子100两侧压弯力矩的特点，提高压弯精度，更好的满足同步辐射光束线使用性能要求。
[0050]本发明的镜子100的安装拆卸过程非常简单，便于维护。主体I两侧端板11中部的矩形空洞用于安装拆卸镜子100，镜子100搭载在一组支承辊8上，利用支承辊8的转动，可轻易地将镜子100推入或抽出压弯装置。
[0051]还应当注意，本发明在使用时，镜子100自重变形的补偿调节应先于压弯调节过程进行，补偿调节方法上文已说明，在此不再累述。
[0052]以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。
【主权项】
1.一种双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，该装置包括: 具有对称轴的主体，所述主体包括两个平行布置的端板、两个平行布置的侧板以及T型连接座，其中，两个所述侧板分别垂直于所述端板所在的平面且分别固定于两个所述端板的侧面，所述端板的顶部形成有上凸出部，所述端板的中心具有矩形的空洞；所述T型连接座固定于两个所述侧板下部的中部位置之间； 两个长摇臂，所述长摇臂对称布置且包括两个平行布置的L型的长立板和一个长横板，所述长横板垂直固定于两个所述长立板的底部之间，所述长立板远离所述长横板的端部铰接固定于所述端板的所述上凸出部，所述长立板上的L型拐角处设置有立板第二轴孔； 两个短摇臂，所述短摇臂对称布置且包括两个平行布置的短立板和一个短横板，所述短横板垂直固定于两个所述短立板的底部之间，所述短立板远离所述短横板的顶部与所述T型连接座铰接固定； 两个直线位移器，所述直线位移器分别垂直于所述长横板和所述短横板，所述直线位移器的两端分别固定于对应的所述长横板和所述短横板之间； 压辊，所述压辊通过穿过所述立板第二轴孔内的转轴铰接固定于所述长摇臂之间；以及 镜子，所述镜子设置于所述端板的所述空洞之间，所述压辊在所述镜子的顶部压触所述镜子。2.根据权利要求1所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述端板的所述上凸出部设置有垂直于所述侧板的贯穿的凸出部轴孔，所述长立板远离所述长横板的端部设置有立板第一轴孔，所述长立板通过设置于所述立板第一轴孔与所述端板的所述凸出部轴孔内的转轴铰接固定于所述端板的所述上凸出部。3.根据权利要求2所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述端板的所述上凸出部的宽度小于所述端板的下部的宽度，两个所述长立板的内侧间距等于所述端板的所述上凸出部的宽度。4.根据权利要求1所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述端板的下部设置有垂直于所述侧板的贯穿的下部轴孔，该装置还包括支承辊，所述支承辊垂直于所述侧板且铰接固定于所述端板的所述下部轴孔内，所述镜子的底面与所述支承辊抵触。5.根据权利要求4所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述支承辊包括支承辊本体、支承辊凸起和支承辊轴孔，所述支承辊本体为垂直于所述侧板延伸的圆柱体；所述支承辊本体两个端部的外圆周上设置有径向向外突出的所述支承辊凸起，所述支承辊凸起的外圆周面与所述镜子的底部表面抵触，所述支承辊本体的中心部分设置有垂直于所述侧板的贯穿的支承辊轴孔，所述支承辊通过分别插入所述端板的所述下部轴孔和所述支承辊轴孔内的转轴铰接于所述端板的空洞内。6.根据权利要求1所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述T型连接座包括矩形的座板和悬垂台，长方块状的所述悬垂台固定于所述座板下方，所述座板螺接固定于两个所述侧板下部的中部位置之间，所述座板所在的平面分别垂直于所述端板和所述侧板所在的平面。7.根据权利要求6所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述悬垂台的两侧设置有对称的座轴孔，两个所述短立板远离所述短横板的顶部设置有短立板轴孔，两个所述短立板通过穿过所述短立板轴孔和所述悬垂台的所述座轴孔的转轴分别铰接固定于所述悬垂台两侧。8.根据权利要求1所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述压辊包括压辊本体、压辊凸起和压辊轴孔，所述压辊本体为平行于所述长横板且垂直于所述侧板延伸的圆柱体；所述压辊本体两个端部的外圆周上设置有径向向外突出的所述压辊凸起，所述压辊凸起的外圆周面与所述镜子的顶部表面抵触；所述压辊本体的中心部分设置有垂直于所述侧板贯穿的压辊轴孔，所述压辊通过分别插入所述立板第二轴孔和所述压辊轴孔内的转轴铰接于所述长摇臂。9.根据权利要求1所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述装置还包括重力补偿器，所述重力补偿器对称的设置在所述侧板的下方，所述重力补偿器的顶部抵触所述镜子的底面。10.根据权利要求9所述的双驱动压辊式压弯装置，其特征在于，所述重力补偿器包括安装座、压盘、压杆、轴、摆块、顶杆、弹簧以及调节螺栓，其中，所述安装座的两端固定于两个所述侧板的底部之间，所述安装座的其中一端形成有向下突起的座凸出部，所述调节螺栓平行于所述安装座的本体穿过并固定于所述座凸出部；所述安装座的中部设置有上下贯穿的通槽，所述通槽内设置有水平方向的所述轴，所述轴穿过L型的所述摆块的转角部分，所述摆块通过所述轴铰接固定于所述通槽内，所述摆块位于所述通槽内的一部分设置有螺纹通孔，所述压杆穿过所述螺纹通孔与所述摆块铰接固定，所述压杆凸出所述摆块外且与顶部的所述压盘配合，所述压盘抵触所述镜子的底部，所述顶杆的一端与伸出所述通槽外的所述摆块顶触，所述弹簧设置于所述调节螺栓与所述顶杆之间。
【专利摘要】本发明提供一种双驱动压辊式压弯装置，包括主体，主体的侧板分别垂直于端板所在的平面且固定于端板的侧面，端板的顶部形成有上凸出部，端板的中心具有矩形的空洞，T型连接座固定于侧板下部；长摇臂，其长横板垂直固定于长立板的底部之间，长立板远离长横板的端部铰接固定于端板的上凸出部；短摇臂，其短立板远离短横板的顶部与T型连接座铰接固定；直线位移器，固定于对应的长横板和短横板之间；压辊铰接固定于长摇臂之间；以及镜子，设置于端板的空洞之间，压辊在镜子的顶部压触镜子。本发明可实现对准直聚焦镜两侧压弯力矩的独立控制，消除非对称因素引起的曲率半径差异，面型误差优于0.5微弧度，使准直聚焦镜的弯曲形态最优化、多样化。
【IPC分类】G21K1/06
【公开号】CN104900293
【申请号】CN201510306063
【发明人】计展, 薛松, 祝万钱, 王楠, 陈家华, 吴佳兴
【申请人】中国科学院上海应用物理研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月4日
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