本發(fā)明涉及拋光裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種氣囊拋光裝置及氣囊拋光機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著科技的進(jìn)步，光電子技術(shù)的發(fā)展，在新型的具有高性能、高精密、高集成的光電子系統(tǒng)中，采用光學(xué)玻璃和微晶玻璃等硬脆材料制造的元器件應(yīng)用不斷增多，而且要求具有很高的面形精度和超光滑的表面，因此高精度的鏡面拋光技術(shù)是必不可少。

現(xiàn)有的氣囊拋光是一種高效、可靠的拋光方式，利用可壓縮變形的氣囊與待加工表面之間實(shí)現(xiàn)良好貼合，獲得較高的材料去除率?，F(xiàn)有的氣囊拋光技術(shù)是采用唇形密封圈進(jìn)行往復(fù)式動(dòng)密封，主軸本體是高速回轉(zhuǎn)的方式。

然而，唇形密封圈與主軸本體之間有較大的摩擦，特別是氣壓較高時(shí)，產(chǎn)生的摩擦更大，對(duì)于密封圈的使用壽命以及主軸傳動(dòng)的動(dòng)力均會(huì)造成一定的損耗。

綜上所述，如何提高氣囊拋光設(shè)備的使用壽命，是本領(lǐng)域的技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種氣囊拋光裝置，設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊，簡單易行，能夠滿足氣囊拋光的功能性要求，延長整體裝置的使用壽命。

本發(fā)明的目的還在于提供了一種氣囊拋光機(jī)，包括了上述氣囊拋光裝置的有益效果，實(shí)現(xiàn)氣體密封的零泄漏和動(dòng)力的零損耗，延長使用壽命。

本發(fā)明的實(shí)施方式是這樣實(shí)現(xiàn)的：

基于上述目的，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種氣囊拋光裝置，包括拋光磨頭組件、旋轉(zhuǎn)主軸組件以及氣壓密封組件，所述拋光磨頭組件與所述旋轉(zhuǎn)主軸組件的一端固定連接，所述旋轉(zhuǎn)主軸組件包括主軸本體，所述氣壓密封組件環(huán)設(shè)于所述主軸本體的外周面；

所述氣壓密封組件包括均環(huán)設(shè)于所述主軸本體的極齒、至少兩個(gè)平行設(shè)置的磁極件以及位于所述磁極件之間的永磁體，所述極齒位于外側(cè)的兩個(gè)所述磁極件與所述主軸本體之間，所述磁極件、所述永磁體、所述極齒以及所述主軸本體形成氣密封腔體；

每個(gè)所述磁極件上均開設(shè)有一個(gè)流通口，所述永磁體能夠?qū)⑺龃艠O件磁化形成環(huán)形磁場，所述主軸本體上開設(shè)有垂直于軸向方向貫通的導(dǎo)氣孔以及沿軸向方向且與所述導(dǎo)氣孔連通的氣路。

另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式提供的氣囊拋光裝置，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述磁極件的數(shù)量為三個(gè)且依次為第一磁極件、第二磁極件以及第三磁極件，所述永磁體的數(shù)量為兩個(gè)且間隔設(shè)置于三個(gè)所述磁極件之間，所述極齒的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)所述極齒分別與所述第一磁極件、所述第三磁極件相對(duì)應(yīng)；

所述第一磁極件和所述第三磁極件上的所述流通口用于向所述極齒輸入磁流體，所述第二磁極件上的所述流通口為氣壓輸入口且用于向所述主軸本體的所述導(dǎo)氣孔輸入氣體壓力。

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述氣囊拋光裝置還包括機(jī)體外殼，所述機(jī)體外殼為管狀且套設(shè)于所述氣壓密封組件的外側(cè)面；

所述機(jī)體外殼的側(cè)表面開設(shè)有與所述流通口對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通孔。

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，位于所述第一磁極件與所述主軸本體之間的所述極齒為第一極齒，位于所述第三磁極件與所述主軸本體之間的所述極齒為第二極齒，所述第二磁極件與所述主軸本體之間具有間隙，且所述第二磁極件上的所述流通口與所述導(dǎo)氣孔相對(duì)應(yīng)。

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述第一磁極件上的所述流通口與所述第二磁極件上的所述流通口以及所述第三磁極件上的所述流通口相互平行；

所述機(jī)體外殼上的所述導(dǎo)通孔相互平行且與所述流通口一一對(duì)應(yīng)。

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述拋光磨頭組件包括橡膠工具頭和氣囊連接支架，所述橡膠工具頭與所述氣囊連接支架通過卡環(huán)固定連接。

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述主軸本體與所述氣囊連接支架通過脹緊套固定連接。

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述旋轉(zhuǎn)主軸組件還包括電機(jī)，所述電機(jī)與所述主軸本體的遠(yuǎn)離所述拋光磨頭組件的一端通過聯(lián)軸器固定連接。

在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述氣囊拋光裝置還包括連接座和機(jī)械臂連接支架；

所述連接座套設(shè)于所述聯(lián)軸器且所述連接座的兩端分別與所述電機(jī)和所述機(jī)體外殼固定連接，所述機(jī)械臂連接支架與所述連接座固定連接

本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種氣囊拋光機(jī)，用于對(duì)光學(xué)玻璃和微晶玻璃等硬脆材料進(jìn)行加工，氣囊拋光機(jī)包括機(jī)械臂與氣囊拋光裝置；

所述氣囊拋光裝置包括機(jī)體外殼、連接座以及機(jī)械臂連接支架，所述連接座與所述機(jī)體外殼固定連接，所述機(jī)械臂連接支架固定于所述連接座，所述機(jī)械臂連接支架的遠(yuǎn)離所述連接座的一端與所述機(jī)械臂固定連接。

本發(fā)明實(shí)施方式的有益效果是：設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊，能夠滿足氣囊拋光的功能性要求，采用磁流體密封技術(shù)進(jìn)行氣體密封，永磁體將磁極件磁化，會(huì)在環(huán)形的磁極件之間形成環(huán)形磁場，通過注入磁流體，利用磁流體對(duì)磁場的強(qiáng)烈響應(yīng)，會(huì)在主軸本體的環(huán)形極齒的齒隙間形成數(shù)圈o型磁流體密封圈，實(shí)現(xiàn)了氣體密封的零泄漏和動(dòng)力的零損耗；延長了整體裝置的使用壽命。。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施方式的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施方式，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施方式1提供的氣囊拋光裝置的第一視角的示意圖；

圖2為圖1中拋光磨頭組件和旋轉(zhuǎn)主軸組件的一個(gè)視角的示意圖；

圖3為圖1中氣壓密封組件與主軸本體的一個(gè)視角的剖視圖；

圖4為圖2中拋光磨頭組件與主軸本體的一個(gè)視角的爆炸圖；

圖5為圖1的第二視角的爆炸圖；

圖6為圖5中氣壓密封組件的剖視圖；

圖7為圖5中主軸本體的剖視圖。

圖標(biāo)：100-氣囊拋光裝置；10-拋光磨頭組件；103-橡膠工具頭；104-氣囊連接支架；1043-主軸連接部；1046-氣囊連接部；1048-氣孔；11-卡環(huán)；13-脹緊套；20-旋轉(zhuǎn)主軸組件；21-主軸本體；213-導(dǎo)氣孔；215-氣路；23-聯(lián)軸器；25-電機(jī)；26-連接座；30-氣壓密封組件；302-極齒；304-磁極件；3045-流通口；308-永磁體；40-氣密封腔體；41-機(jī)體外殼；415-導(dǎo)通孔；42-機(jī)械臂連接支架。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施方式中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式是本發(fā)明一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施方式?；诒景l(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

其中圖1—圖7對(duì)應(yīng)本發(fā)明的實(shí)施方式1，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施方式1

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施方式1提供的氣囊拋光裝置100包括拋光磨頭組件10、旋轉(zhuǎn)主軸組件20、氣壓密封組件30、機(jī)體外殼41以及機(jī)械臂連接支架42。

下面對(duì)該氣囊拋光裝置100的各個(gè)部件的具體結(jié)構(gòu)和相互之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)說明。

請(qǐng)參考圖2和圖3所示，拋光磨頭組件10與旋轉(zhuǎn)主軸組件20的一端固定連接，其中，旋轉(zhuǎn)主軸組件20包括主軸本體21與電機(jī)25，電機(jī)25與主軸本體21的遠(yuǎn)離拋光磨頭組件10的一端連接且能夠帶動(dòng)主軸本體21旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，氣壓密封組件30套設(shè)于主軸本體21的外周面，氣壓密封組件30的外側(cè)面套設(shè)有機(jī)體外殼41，機(jī)體外殼41與電機(jī)25通過連接座26固定連接，機(jī)械臂連接支架42與連接座26固定連接，具體說明如下：

請(qǐng)參照?qǐng)D4所示，可選的，拋光磨頭組件10包括橡膠工具頭103和氣囊連接支架104，該橡膠工具頭103與氣囊連接支架104通過卡環(huán)11固定連接，橡膠工具頭103為空心的半球狀結(jié)構(gòu)，采用橡膠材質(zhì)，當(dāng)加工例如光學(xué)玻璃和微晶玻璃等硬脆材料制造的元器件時(shí)，利用了可壓縮變形的氣囊與待加工的工件表面之間實(shí)現(xiàn)良好貼合的特性，從而獲得較高的材料去除率。

可選的，氣囊連接支架104包括主軸連接部1043和氣囊連接部1046，其中，主軸連接部1043為中空的圓筒狀，氣囊連接部1046為圓柱狀且中心位置開設(shè)有貫通的氣孔1048，橡膠工具頭103套設(shè)于氣囊連接部1046的外表面，卡環(huán)11套設(shè)于橡膠工具頭103的外側(cè)且將氣囊連接支架104與橡膠工具頭103固定連接。

可選的，主軸連接部1043與主軸本體21通過脹緊套13固定連接，所述脹緊套13套設(shè)于主軸本體21的一端，且位于主軸連接部1043內(nèi)，通過脹緊套13將主軸本體21與氣囊連接支架104固定連接。

請(qǐng)參考圖5所示，可選的，主軸本體21的遠(yuǎn)離拋光磨頭組件10的一端與電機(jī)25固定連接，在本發(fā)明的實(shí)施方式1中，電機(jī)25與主軸本體21通過聯(lián)軸器23固定連接同時(shí)帶動(dòng)主軸本體21旋轉(zhuǎn)。

可選的，聯(lián)軸器23的外側(cè)套設(shè)有連接座26，該連接座26將機(jī)體外殼41與電機(jī)25的殼體固定連接，且連接座26的一側(cè)與機(jī)械臂連接支架42固定連接，該機(jī)械臂連接支架42用于連接機(jī)械臂執(zhí)行末端。

請(qǐng)參照?qǐng)D6所示，氣壓密封組件30包括極齒302、至少兩個(gè)平行設(shè)置的磁極件304以及位于磁極件304之間的永磁體308，其中，極齒302位于外側(cè)的兩個(gè)磁極件304與主軸本體21之間，該磁極件304、永磁體308、極齒302以及主軸本體21形成氣密封腔體40，該氣壓密封組件30用于環(huán)設(shè)于主軸本體21的外周面，且位于電機(jī)25與拋光磨頭組件10之間。

在本發(fā)明的實(shí)施方式1中，可選的，磁極件304的數(shù)量為三個(gè)，定義該三個(gè)磁極件304分別為第一磁極件、第二磁極件以及第三磁極件，其中，第二磁極件位于第一磁極件與第三磁極件之間，第一磁極件與主軸本體21之間設(shè)置有極齒302，第三磁極件與主軸本體21之間也設(shè)置有極齒302，永磁體308的數(shù)量為兩個(gè)且間隔設(shè)置于三個(gè)磁極件304之間，即其中一個(gè)永磁體308設(shè)置于第一磁極件與第二磁極件之間，另一個(gè)永磁體308設(shè)置于第二磁極件與第三磁極件之間，極齒302的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)極齒302分別與第一磁極件、第三磁極件相對(duì)應(yīng)，即第一磁極件與主軸本體21之間設(shè)置有一個(gè)極齒302，第三磁極件304與主軸本體21之間設(shè)置有另一個(gè)極齒302。

可選的，每個(gè)磁極件304上開設(shè)有一個(gè)流通口3045，永磁體308能夠?qū)⒋艠O件304磁化形成環(huán)形磁場。在本發(fā)明的實(shí)施方式1中，第一磁極件上的流通口3045為第一流通口，第二磁極件上的流通口3045為第二流通口，第三磁極件上的流通口3045為第三流通口，該第一流通口與第三流通口用于向極齒302輸入磁流體，第二流通口為氣壓輸入口，且用于向主軸本體21的導(dǎo)氣孔213輸入氣體壓力。

該氣壓密封組件30采用磁流體密封技術(shù)，永磁體308將磁極件304磁化，會(huì)在環(huán)形的磁極件304之間形成一個(gè)環(huán)形磁場，通過向第一流通口與第三流通口注入磁流體，利用磁流體對(duì)磁場的強(qiáng)烈響應(yīng)，會(huì)在主軸本體21的環(huán)形極齒302的齒隙間形成數(shù)圈o型磁流體密封圈，從而在主軸本體21上的兩個(gè)極齒302間形成一個(gè)氣密封腔體40，通過向第二流通口輸入外部氣壓，所形成的氣密封腔體40的內(nèi)部氣壓就會(huì)增大。

請(qǐng)參照?qǐng)D7所示，可選的，主軸本體21上開設(shè)有垂直于軸向方向貫通的導(dǎo)氣孔213以及沿軸向方向且與導(dǎo)氣孔213連通的氣路215，其中，導(dǎo)氣孔213與上述的氣密封腔體40連通，氣路215沿主軸本體21的軸向且向拋光磨頭組件10端延伸，該氣路215與氣囊連接部1046的氣孔1048貫通直至橡膠工具頭103。

當(dāng)所需的氣壓壓入到主軸本體21的導(dǎo)氣孔213中，通過氣路215將氣體導(dǎo)入到橡膠氣囊，在極齒302間形成的每一級(jí)o型磁流體密封圈能夠承受定量化的單機(jī)壓力，根據(jù)極齒302數(shù)量可以定量化整個(gè)氣密封腔體40的氣密封量，通過增加極齒302數(shù)量可以增加氣體的輸入量，增加加工所需要的氣壓的上限值。

可選的，機(jī)體外殼41為圓柱管狀，能夠套設(shè)于氣壓密封組件30的外側(cè)面，該機(jī)體外殼41與氣壓密封組件30相配合，即該機(jī)體外殼41的側(cè)表面開設(shè)有與上述的流通口3045對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通孔415，在本發(fā)明實(shí)施方式1中，該機(jī)體外殼41上的導(dǎo)通孔415數(shù)量為三個(gè)且與磁極件304的流通口3045一一對(duì)應(yīng)連通。

可選的，定義第一磁極件與主軸本體21之間的極齒302為第一極齒，第三磁極件與主軸本體21之間的極齒302為第二極齒，第二磁極件與主軸本體21之間具有間隙，且第二流通口與導(dǎo)氣孔213相對(duì)應(yīng)。

在本發(fā)明實(shí)施方式1中，第一流通口、第二流通口以及第三流通口相互平行，機(jī)體外殼41上的導(dǎo)通孔415也相互平行且與流通口3045一一對(duì)應(yīng)。

現(xiàn)有的氣囊拋光磨頭工具采用的唇形密封圈應(yīng)用于往復(fù)式動(dòng)密封，主軸為高速旋轉(zhuǎn)，在主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)唇型密封圈與主軸之間產(chǎn)生較大的摩擦，特別是主軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，唇形密封圈與主軸之間的間隙會(huì)造成部分氣體的泄漏，若長期使用，則唇形密封圈會(huì)長時(shí)間磨損壞掉，氣體的泄漏進(jìn)一步增大。

故現(xiàn)有的氣囊拋光磨頭只能滿足較低外充氣壓的使用場合，且使用壽命較短，同時(shí)，在氣體密封可密封量上無法針對(duì)極限情況實(shí)現(xiàn)可量化的設(shè)計(jì)，最大可充氣壓將會(huì)牽連可拋光的氣囊最大曲率半徑的大小，對(duì)于加工的元件的半徑也會(huì)相應(yīng)的影響。

本發(fā)明的實(shí)施方式1提供的氣囊拋光裝置100通過磁流體密封的結(jié)構(gòu)在主軸本體21上的極齒302的齒隙之間形成數(shù)圈的o型磁流體密封圈，從而在主軸本體21的兩個(gè)極齒302組間形成了一個(gè)氣密封腔體40，外部氣壓的輸入，形成的氣密封腔體40就會(huì)內(nèi)部氣壓增大，將所需氣壓壓入主軸本體21的導(dǎo)氣孔213，通過主軸本體21內(nèi)部的氣路215導(dǎo)入到橡膠氣囊中。

在極齒302間形成的每一級(jí)o型磁流體密封圈能夠承受定量化的單機(jī)壓力，根據(jù)極齒302數(shù)量可以定量化整個(gè)氣密封腔體40的氣密封量，通過增加極齒302數(shù)量可以增加氣體的輸入量，增加加工所需要的氣壓的上限值，避免了唇形密封圈密封的氣壓小的缺點(diǎn)，同時(shí)氣壓密封組件30的使用壽命長，在動(dòng)力傳輸時(shí)由于密封介質(zhì)是磁流體所以沒有損耗，避免了唇形密封的摩擦對(duì)于動(dòng)力傳輸?shù)膿p耗，摩擦?xí)谑褂眠^程中磨損掉唇形密封圈，磁流體密封也有效地避免了這一個(gè)缺點(diǎn)。

在氣壓的泄漏上，本發(fā)明實(shí)施方式1提供的氣囊拋光裝置100能夠?qū)崿F(xiàn)零泄漏，在拋光表面切削力要求較高的材料時(shí)，氣囊拋光裝置100將有效的提高外部氣壓輸入的可允許值，對(duì)于要求更高的元件的加工提供結(jié)構(gòu)上的保障，同時(shí)，在拋光整體效率、加工面、加工效果上將進(jìn)一步提升。

本發(fā)明實(shí)施方式1提供的氣囊拋光裝置100具有的有益效果是：

設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊，能夠滿足氣囊拋光的功能性要求，簡單易行；有效提高了氣囊拋光裝置100的可允許最大氣壓上限值；實(shí)現(xiàn)了氣體密封的零泄漏和動(dòng)力的零損耗；延長了整體裝置的使用壽命；方便可拆卸。

實(shí)施方式2

本發(fā)明實(shí)施方式2提供了一種氣囊拋光機(jī)，用于對(duì)光學(xué)玻璃和微晶玻璃等硬脆材料進(jìn)行加工，該氣囊拋光機(jī)包括機(jī)械臂與上述的氣囊拋光裝置100，具體說明如下：

該氣囊拋光裝置100包括能夠套設(shè)于氣壓密封組件30外部的機(jī)體外殼41、設(shè)置于機(jī)體外殼41與電機(jī)25殼體之間的連接座26以及固定設(shè)置于連接座26上的機(jī)械臂連接支架42。

其中，連接座26與機(jī)體外殼41通過螺栓把合的方式固定連接，機(jī)械臂連接支架42通過螺栓把合固定設(shè)置于連接座26，機(jī)械臂連接支架42的遠(yuǎn)離連接座26的一端與機(jī)械臂固定連接。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施方式中的特征可以相互結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。