本發(fā)明涉及光學(xué)鏡片加工技術(shù)，具體涉及一種公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代的光學(xué)鏡片加工技術(shù)中，一般會使用研磨機器來進行加工。而現(xiàn)有的研磨機器在加工的過程中存在研拋效率較低、去除函數(shù)不穩(wěn)定、動轉(zhuǎn)不平衡、壓力控制精度低、響應(yīng)慢等問題，尤其是配合機器人工作的時候，難以對大口徑非球面鏡片進行高效、高精度的加工。

而在整套的光學(xué)鏡片加工設(shè)備中，對于上述研磨機器所帶來的問題影響最大的，則是末端執(zhí)行器——研拋磨頭，其機械結(jié)構(gòu)、運動方式、壓力控制方式、磨頭大小等參數(shù)直接決定了研磨拋光系統(tǒng)的去除函數(shù)、工作效率及加工精度。

為了能夠克服現(xiàn)有研磨拋光過程中存在的問題，有必要對研拋磨頭進行創(chuàng)新性設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有的光學(xué)鏡片加工技術(shù)中，存在研拋效率較低、去除函數(shù)不穩(wěn)定、動轉(zhuǎn)不平衡、壓力控制精度低、響應(yīng)慢等問題。為克服上述缺陷，提供一種公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭，適應(yīng)大口徑非球面鏡片高效加工和進行局部高精度修拋的工作。

本發(fā)明解決上述問題的方案是：一種公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭，包括公自轉(zhuǎn)機構(gòu)和電動控制機構(gòu)，所述公自轉(zhuǎn)機構(gòu)中，公自轉(zhuǎn)為聯(lián)動，公轉(zhuǎn)軸線與自轉(zhuǎn)軸線相互垂直，正交于輪式研拋磨頭中心；所述電動控制機構(gòu)與公自轉(zhuǎn)機構(gòu)通過軸承卡接，用于動態(tài)調(diào)控研拋壓力。

本發(fā)明的公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭，所述公自轉(zhuǎn)機構(gòu)包括電機以及與電機軸向傳動連接的減速器，所述減速器連接的聯(lián)軸器帶動主動同步帶輪轉(zhuǎn)動，所述主動同步帶輪通過同步帶帶動被動同步帶輪轉(zhuǎn)動，所述被動同步帶輪通過上下兩個軸承卡接在被動同步帶輪支撐座上，所述被同步帶輪還通過聯(lián)軸器與滾珠花鍵相連，所述滾珠花鍵為法蘭式，滾珠花鍵的法蘭與研拋輪支撐架通過螺栓連接，所述研拋輪支撐架上安裝有研拋輪。

本發(fā)明的公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭，所述研拋輪的軸上卡接有軸承和齒輪，所述軸承還卡接在輪式研拋輪支撐架上，所述齒輪與齒盤嚙合，所述齒盤與電動控制機構(gòu)相連。

本發(fā)明的公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭，所述電動控制機構(gòu)包括直線音圈電機和三腳傳力架，所述三腳傳力架上端連接直線音圈電機，下端與齒盤相連。

本發(fā)明的公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭，所述電動控制機構(gòu)中三腳傳力架包括上板、支撐軸、浮動接頭、壓力傳感器、壓力傳感器壓板和下板，所述下板與齒盤相連，所述支撐軸與滑塊相連。

本發(fā)明的公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭，公自轉(zhuǎn)機構(gòu)包括電機，電機通過減速器連接到聯(lián)軸器上，減速器通過螺栓連接到電機座上，電機座通過螺栓連接到支撐板上，所述支撐板上設(shè)有可用于與其他設(shè)備連接的法蘭。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：采用輪式正交運動結(jié)構(gòu)方式，一個電機實現(xiàn)輪式研拋磨頭公自轉(zhuǎn)，公自轉(zhuǎn)比與齒盤和齒輪齒數(shù)比有關(guān)，本發(fā)明的運動方式?jīng)Q定其動轉(zhuǎn)動平衡、去除效率高；同時采取高精度、高響應(yīng)頻率的直線音圈電機作為研拋力控制執(zhí)行器，輸出準(zhǔn)確的研拋壓力，進而增強了對加工工件表面形狀變化的自適應(yīng)性。由于研磨的自適應(yīng)性提高，只要對應(yīng)調(diào)節(jié)好研拋的參數(shù)，就能夠適應(yīng)不同的研磨要求；并且在研拋的時候通過自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)的配合以及電動控制的動態(tài)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了提高去除函數(shù)的穩(wěn)定性的效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭電動控制閉環(huán)系統(tǒng)原理圖；

圖2為本發(fā)明公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭正交運動原理圖；

圖3為本發(fā)明公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭的整體結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖；

圖5為本發(fā)明公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭的公自轉(zhuǎn)機構(gòu)主體部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭的壓力電動控制機構(gòu)示意圖；

以下給出圖1～6中的各主要部件的標(biāo)記：

1-電機，2-電機座，3-減速器，4-主動同步帶輪，5-支撐板，6-浮動接頭，7-壓力傳感器，8-下板，9-齒盤，10-齒輪，11-直線音圈電機，12-直線音圈電機座，13-六角螺母，14-滑軌，15-滑塊，16-被動同步帶輪支撐座，17-聯(lián)軸器，18-壓力傳感器壓板，19-研拋輪，20-法蘭，21-軸承，22-軸承，23-主軸，24-軸承，25-研拋輪軸，26-被動同步帶輪，27-滾珠花鍵軸，28-滾珠花鍵法蘭，29-研拋輪支撐架，30-上板，31-支撐軸，32-光學(xué)元件。

具體實施方式

本發(fā)明的公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭，在磨頭結(jié)構(gòu)上采取輪式正交運動結(jié)構(gòu)，除具有高效的加工外還具有局部面形誤差修正、均勻修拋、環(huán)帶面形誤差修正的能力；同時還結(jié)合直線音圈電機的電動控制方式，準(zhǔn)確控制研拋壓力，提高了去除函數(shù)的穩(wěn)定性。

以下將結(jié)合附圖以及具體的實施方式，對本發(fā)明進行詳細的說明。

圖1為本發(fā)明公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭電動控制閉環(huán)系統(tǒng)原理圖，由pc機、控制柜、直線音圈電機11、壓力傳感器7形成一個力閉環(huán)控制系統(tǒng)。壓力傳感器7實時檢測研拋輪19與光學(xué)元件32之間的接觸壓力，將壓電信號反饋給pc，pc將信號處理結(jié)果輸入控制器與預(yù)先設(shè)置的壓電信號進行對比，對比誤差轉(zhuǎn)換成電流信號控制直線音圈電機11完成壓力動態(tài)調(diào)控。

如圖2為本發(fā)明公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭正交運動原理圖，公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭的轉(zhuǎn)動包括公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，研拋輪19除了繞自身中心軸轉(zhuǎn)動的自轉(zhuǎn)運動外，還繞其與自身中心軸垂直、垂足為研拋輪19中心的軸線上公轉(zhuǎn)，形成正交運動。

具體的，公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭的結(jié)構(gòu)如圖3所示，公自轉(zhuǎn)機構(gòu)主要由電機1帶動主軸進行公轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)通過研拋輪19公轉(zhuǎn)時聯(lián)動產(chǎn)生，公轉(zhuǎn)軸線與自轉(zhuǎn)軸線垂直。在本發(fā)明中，電機1與主軸間通過同步帶傳動，被動同步帶輪26通過聯(lián)軸器17與滾珠花鍵相連。公自轉(zhuǎn)電機1選用高性能交流同步伺服電機，并具有抱閘功能，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速控制。滾珠花鍵選用法蘭式，一方面將電機動力轉(zhuǎn)換成適合研拋輪使用的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)效果，另一方面用于解耦共同作用在滾珠花鍵上的旋轉(zhuǎn)運動和來自電動控制機構(gòu)的直線運動。

為了更清楚地說明本發(fā)明的中的每一個部件的運動方式，以下對公自轉(zhuǎn)機構(gòu)以及電動控制機構(gòu)進行分別說明。

結(jié)合圖3與圖5，公自轉(zhuǎn)機構(gòu)包括電機1，電機1通過減速器3連接到聯(lián)軸器17上。減速器3通過螺栓連接到電機座2上，同理，電機座2通過螺栓連接到支撐板5上。減速器3將電機1的轉(zhuǎn)動降速，以提高轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力。聯(lián)軸器帶動主動同步帶輪4轉(zhuǎn)動，主動同步帶輪4通過同步帶帶動被動同步帶輪26轉(zhuǎn)動，被動同步帶輪26通過上下兩個軸承22卡接到被動同步帶輪支撐座16上。以此保證被動同步帶輪僅可做旋轉(zhuǎn)運動，被動同步帶輪支撐座16通過螺栓連接到支撐板5上。被動同步帶輪26通過聯(lián)軸器17與滾珠花鍵軸27進行傳動連接，滾珠花鍵法蘭28小圓輪轂上通過軸承24卡接在三角傳力架下板8上，而滾珠花鍵法蘭28大圓截面通過螺栓與研拋輪支撐架29相連。研拋輪19同軸25上安轉(zhuǎn)有兩個軸承21和一個齒輪10，其中兩個軸承21用于將研拋輪19卡接在研拋輪支撐架29上，齒輪10與齒盤9嚙合，齒盤9通過螺栓連接在三腳傳力架下板8上。當(dāng)電機1啟動時，研拋輪19開始公轉(zhuǎn)，研拋輪19公轉(zhuǎn)的同時帶動齒輪10在齒盤9上滾動，以此為研拋提供一個自轉(zhuǎn)動力。實現(xiàn)研拋輪正交運動。

如圖6為本發(fā)明公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭壓力電動控制機構(gòu)，包括直線音圈電機11和三腳傳力架。直線音圈電機11通過直線音圈電機座12螺栓連接在支撐板5上，直線音圈電機11還與三腳傳力架上板30連接。所謂三腳傳力架的“腳”包括支撐軸31、浮動接頭6、壓力傳感器7和壓力傳感器壓板18。三根“腳”互成120度均勻安裝，上端通過六角螺母13與三腳傳力架上板30連接，下端通過壓力傳感器壓板18與三腳傳力架下板8連接。在浮動接頭6和三腳傳力架下板8之間設(shè)置的壓力傳感器7，在研拋的時候，研拋輪19所受到的壓力會被壓力傳感器7所檢測到，反饋給力執(zhí)行器直線音圈電機11，形成的力閉環(huán)系統(tǒng)實時為研拋輪19提供一個準(zhǔn)確的研拋壓力。三腳傳力架下板8中心通過軸承24與公自轉(zhuǎn)機構(gòu)中的滾珠花鍵法蘭28卡接，下端通過螺栓與齒盤9連接。

按照圖3實現(xiàn)壓力電動控制的時候，三腳傳力架中的支撐軸31還與滑塊15通過螺栓連接，滑塊15卡接在滑軌14上，且滑塊15可在滑軌14上滑動。

如圖4為本發(fā)明公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭的整體結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖，本發(fā)明還在支撐板5上設(shè)有可用于與其他設(shè)備連接的法蘭20，通過其他可移動的設(shè)備將公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭的研拋輪移動到光學(xué)元件32的不同位置上。

實施本發(fā)明的公自轉(zhuǎn)輪式研拋磨頭，具有以下的有益效果：采用輪式正交運動結(jié)構(gòu)方式，一個電機實現(xiàn)輪式研拋磨頭公自轉(zhuǎn)，公自轉(zhuǎn)比與齒盤和齒輪齒數(shù)比有關(guān)，本發(fā)明的運動方式?jīng)Q定其動轉(zhuǎn)動平衡、去除效率高；同時采取高精度、高響應(yīng)頻率的直線音圈電機實現(xiàn)電動控制，輸出準(zhǔn)確的拋光壓力，進而增強了對加工工件表面形狀變化的自適應(yīng)性。由于研磨的自適應(yīng)性提高，只要對應(yīng)調(diào)節(jié)好研磨的參數(shù)，就能夠適應(yīng)不同的研磨要求；并且在研磨的時候通過自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)的配合以及電動控制的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了提高去除函數(shù)的穩(wěn)定性的效果。

以上僅為本發(fā)明具體實施方式，不能以此來限定本發(fā)明的范圍，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員根據(jù)本創(chuàng)作所作的均等變化，以及本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員熟知的改變，都應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍。