CN101175604A - 一种校准工具和包括该校准工具的研磨机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于研磨机的校准工具(40)，该研磨机用于研磨眼镜片，并且包括支撑在支架上的两个镜片支撑轴和用于移动所述轴的装置。所述校准工具(40)包括可安装在镜片支撑轴上的支架(68)、连接到支架(68)的至少一个压电元件(92)和至少一个支撑在支架(68)上的传感器部件(72)，所述传感器部件(72)包括检测区(124)和至少一个支撑面(132，134)，所述支撑面(132，134)用于在检测区(124)接触研磨机(2)的表面时在压电元件(92)上施加压力，从而所述元件产生接触检测信号。本发明用于校准研磨机。

Description

一种校准工具和包括该校准工具的研磨机
技术领域
本发明涉及用于打磨眼镜片的研磨机的校准工具，该研磨机具有两个由支架支撑的镜片承载半轴和用于移动所述半轴的装置，并且本发明还涉及一种包括该校准工具的研磨机。
背景技术
为了精确和自动地打磨眼镜片，必须精确地知道一组砂轮中每个砂轮的位置，并且可能的话，也必须精确地知道辅助工具的每个元件(如用于开槽或斜削的小砂轮，或者小钻头)的位置。
为了这个目的，众所周知的是，可以将已知半径的金属校准工具置于支架的镜片承载半轴之间，并且通过移动支撑柱塞以相对砂轮的轴线基本径向地移动所述支架，直到校准工具支撑砂轮为止。校准工具是否支撑一组砂轮中的一个砂轮由与支架移动装置的柱塞的接触损失来检测。
然而，由于这种测量方法的执行与置于校准工具上的支架的重量有关，因此这种柱塞接触损失的检测不是很精确，并且缺乏重现性。因此，支架和镜片承载半轴的变形会降低测量质量。此外，该测量方法会导致在砂轮的表面上施加较大的力。
此外，为了确定砂轮或者辅助工具的轴向位置，所述支架被驱动平移的步进电机沿着与镜片承载半轴的轴线垂直的轴线平移，直到电机的一步不对应任何位移为止。
但是，该方法在砂轮上产生很大的力，而砂轮可能是易碎的。此外，步进电机在损失一步时的测量精确性与增加或减少两步时的测量精确性几乎相等。这种测量方法不足以精确地调整研磨机。
发明内容
本发明的目的是提供一种校准工具，该校准工具更加精确，并且不存在损坏研磨机的砂轮或者辅助工具的风险。
基于这个目的，本发明提供上述类型的校准工具，其特征在于，该校准工具包括适于安装在镜片承载半轴上的支撑件；固定在所述支撑件上的至少一个压电元件；以及由所述支撑件承载的至少一个检测件，该检测件具有检测区和至少一个支撑面，该支撑面适于在所述检测区和研磨机的表面接触时，在所述压电元件上施加压力，使该压电元件产生代表所述接触的检测信号。
在具体实施方式中，所述校准工具包括如下的一个或多个特征：
所述检测件的安装方式使得所述检测件相对于所述支撑件移动，并且当检测区与研磨机的表面之间产生接触时，所述检测件适于相对于所述支撑件位移。
所述校准工具还包括将所述支撑件连接到检测件的弹性件，当检测件与研磨机的表面接触时，所述弹性件发生变形。
所述支撑件包括至少一个用于限定所述检测件的检测区的位移行程的邻接件。
所述检测件包括至少两个支撑面，每个支撑面适于将压力施加在所述压电元件的相应的不同的面上，并且所述压电元件适于产生两个检测信号，每个检测信号代表被施加压力的面。
所述检测件包括将固定到弹性件的固定部连接到接触部的角形部(弯曲部)，所述固定部适于在接触部沿垂直于或平行于所述镜片承载半轴的轴线的方向位移的过程中，仅沿基本垂直于镜片承载半轴的轴线的方向位移。
所述检测件的检测区适于仅沿基本垂直于所述镜片承载半轴的轴线的方向位移。
所述校准工具包括第二压电元件和第二检测件，所述第二压电元件固定到所述支撑件上，所述第二检测件适于仅沿基本平行于镜片承载半轴的所述轴线的方向位移，并且适于在与研磨机的第二表面接触时将压力施加在第二压电元件上。
所述压电元件或每个压电元件包括压电板，所述压电板通过一端刚性固定到所述支撑件上并且从所述支撑件伸出，检测件的所述支撑面适于与压电板的自由端协作。
所述弹性件包括靠近压电元件安装在支撑件上的弹性薄膜，所述弹性薄膜的安装方式使得该弹性薄膜具有面向压电元件的面和相反的面，检测件的支撑面固定在弹性薄膜的相反的面上，从而所以支撑面适于在检测件位移的过程中通过弹性薄膜的变形将压力施加在压电元件上。
所述弹性件为薄板。
本发明还提供一种该类型的研磨机，该研磨机包括两个由支架承载的镜片承载半轴和用于位移所述半轴的装置，其特征在于，该研磨机包括如上所述的校准工具。
附图说明
通过阅读下面仅通过实施例给出并且参考附图的详细描述，将会更好地理解本发明，在附图中：
图1是根据本发明的包括一组砂轮并支撑校准工具的研磨机的示意性正面视图；
图2是图1所示的研磨机的部分和图1中没有示出的辅助工具的正面视图；
图3是图1和图2所示的校准工具的放大的示意图；
图4是安装在图3所示的校准工具中的压电板的纵向截面示意图；
图5是图3所示的校准工具的示意图，其中在校准工具与砂轮接触过程中接触力的方向平行于镜片承载半轴的轴线；
图6是在接触力的方向垂直于镜片承载半轴的轴线时类似于图5所示的视图的示意图。
具体实施方式
用于容纳本发明的校准工具的研磨机2示意性地表示在图1和图2中。
该研磨机2包括固定结构4、研磨组件6和用于支撑眼镜片的支架8，所述研磨组件和支架安装在固定结构4上；以及用于使支架8相对于研磨组件6移动的装置10。
研磨组件6具有砂轮组12，所述砂轮组12的安装方式使其可以围绕固定结构4中的第一水平轴线A-A’旋转，并且砂轮组12在电机14的驱动下快速旋转。
该砂轮组12由多个并肩安装并固定到砂轮轴26上的砂轮组成。例如，该砂轮组12由用于粗磨矿物镜片(mineral lenses)的砂轮16、用于粗磨合成镜片(synthetic lenses)的砂轮18、具有环形槽22的带有斜削功能的用于精磨的砂轮20、以及具有环形槽28的带有斜削功能的用于抛光的砂轮24构成。
支架8围绕用于摇摆的、位于图1的平面后面并平行于第一轴线A-A’的第二轴线X-X’铰接，所述第一轴线A-A’包含在图1的平面中。
所述支架8上设置有镜片承载半轴30和32，并具有用于驱动所述镜片承载半轴30缓慢旋转的电机34。所述镜片承载半轴30和32设置在平行于第一轴线A-A’的第三水平轴线B-B’上。它们具有相互面对的自由端36和38，所述自由端36和38适于在研磨操作时夹住要研磨的眼镜片或者在测量砂轮的位置或工具承载组件的位置的操作时支撑校准工具40，下面将对其进行详细描述。
用于将支架8相对于研磨组件6移动的装置10包括用于将研磨组件6沿着平行于轴线A-A’的支撑棒11轴向移动的装置(未示出)，以及用于将支架8相对于轴线A-A’基本径向地移动的装置，该装置由用于围绕轴线X-X’在支架远离轴线A-A’的位置和邻近轴线A-A’的活动位置之间摇摆的装置构成。
所述摇摆装置包括：由电机42驱动的垂直螺杆支撑件41，与啮合在螺杆41上的螺母44固定连接、并且被阻止转动的柱塞43，以及弹簧45。设计柱塞43的顶端，使柱塞43的顶端靠近轴线B-B’与支架8的邻接件接触，用于使支架朝向轴线A-A’摆动。弹簧45朝向柱塞43推动支架。
研磨机2还包括工具承载组件54和枢轴装置，仅在图2中示出，所述工具承载组件54沿着轴线A-A’固定在所述砂轮组12上；所述枢轴装置用于使组件54围绕垂直于轴线A-A’且与所述轴线相交的轴线D枢转。
工具承载组件54包括底座56、从底座56突出的连接臂58和工具承载轴60，所述工具承载轴60可转动地安装在所述臂58的自由端，以围绕基本垂直于所述臂58的轴线旋转。
所述工具承载轴60承载有开槽砂轮62和斜削砂轮64，并在其末端承载有钻头66。
在本发明的第一实施方式中，校准工具40示意性地表示在图3中。
所述校准工具40包括支撑件68，所述支撑件68具有安装在其上的接触式检测器70和砂轮检测件72。
所述支撑件68基本为矩形或圆柱形，并具有顶面74、底面76和侧面78和80。
所述侧面78和80上设置有凹槽82和84，所述凹槽82和84适于与支架的半轴的末端36和38配合。
每个侧面78，80向下延伸，以分别形成第一支撑臂86和第二支撑臂88。所述第二支撑臂88在其末端设置有朝臂86延伸的轴向壁90。
所述接触式检测器70包括水平的压电板92，所述压电板92通过一个末端刚性地固定到第一臂86的内面94上，并通过电线96、98与由支撑件68承载的电路99连接。
如图4所示，压电板92由多个重叠层构成，所述重叠层顺次包括由树脂制成且形成压电元件92的外表面101并起保护作用的第一层100、由压电陶瓷制成的第二层102、由钛制成的第三层104、由压电陶瓷制成的第四层106和由树脂制成并形成压电元件的另外一个外表面110的最后一层108。
将电线96、98与陶瓷层102、106中相应的一个相连接，以将通过对外表面101、110中的一个进行支撑而产生的任何电流传输给电路99，从而将微小变形传给压电板92。
陶瓷层102和106的晶体呈现相反的偏压，从而电流流向随着推力作用的面而变化。
电路99适于检测这种电流的存在并且产生接触检测信号，该信号被传输到研磨机。
检测件72适于与砂轮的表面接触并且适于在这种接触产生时移动，以将压力传递给压电元件92。为了这个目的，检测件72通过水平弹性薄板114固定在第二臂88的内面112上，所述水平弹性薄板114由例如弹簧钢或铜铍合金等制成。
检测件72由刚性杆116构成，所述刚性杆116具有固定在弹性板114上并从其延伸的水平直线固定部118、角形部120和直线接触部122，所述直线接触部122相对于支撑件68沿垂直于轴线B-B’的方向伸出，并且所述直线接触部122的末端设置有检测尖端124。
形成有两个柱头螺栓128和130，该柱头螺栓128和130从刚性杆的接触部122伸出，从而使其定位在压电板92的自由端的任意一侧上。
柱头螺栓128和130中的每一个具有面向压电板92的相应的支撑面132、134，并且它们中的每一个适于在检测件72的位移过程中将支撑力作用在压电板92的外表面上。
两个可调节的邻接件136和138用于限制检测件72的位移行程，所述邻接件136和138安装在位于接触部122的任意一侧的支撑件68上，从而将位移限制在增加或减少50微米，从而避免压电板92在柱头螺栓128和130的作用力下破裂。
例如由螺旋千分尺构成的这些邻接件中的一个固定在壁90的内面上，与该邻接件相对的另一个邻接件固定在支撑件的底面76上。
可以从图5中看到，在检测尖端124与砂轮的表面137A横向接触的过程中，接触力的作用方向垂直于轴线B-B’，检测件72通过弹性板114的弯曲而枢转。
在该移动过程中，柱头螺栓128的支撑面132将力作用在压电板92的顶部外表面110上。该力产生能被电路99检测到的电流，电路99将接触检测信号传递给研磨机。
如图6所示，在检测件的检测尖端124与砂轮的外周面137B接触时，接触力指向垂直于轴线B-B’的方向，并且检测件72也通过板114的弯曲而枢转。在该枢转过程中，柱头螺栓130的支撑面134将压力作用在压电板的底面上。该压力产生能被电路99检测到的电流，接着电路99产生接触检测信号。
因而，在不考虑检测尖端与砂轮表面之间的接触力的方向时，检测件72适于将压力作用在压电板92的自由端，并且其弯曲由邻接件136和138来限制。
同样地，无论接触力的方向如何，检测件的固定部118都沿基本垂直于轴线B-B’的方向移动。
校准工具40用于精确地检测砂轮的水平部分和斜面底部的直径、砂轮的下降面、精磨砂轮中的凹槽的位置以及抛光砂轮中的凹槽的位置，从而调节要研磨的镜片的直径的精确尺寸。
校准工具40还用于在不破坏工具承载组件的情况下确定斜削砂轮的两个斜面的轴向位置、开槽砂轮的轴向位置、钻头末端的轴向位置以及工具承载轴的水平范围。
校准工具40适于检测大小为几个十分之一牛顿的力，并且能够精确到到百分之一毫米。
作为变化，校准工具可以由适于安装在镜片承载半轴上的支撑件、安装在支撑件上的封装压电传感器和固定到传感器上的检测件构成。
所述封装压电传感器包括敞开的圆柱形壳体，该壳体用于容纳固定到壳体的端壁上的压电晶体。
弹性薄膜安装在壳体的边缘上，以形成封闭壳体的盖。定位弹性薄膜，使弹性薄膜面向压电晶体，并且与压电晶体之间具有较小的距离。
检测件由直线杆构成，所述直线杆的一端设置有检测尖端，另一端设置有固定在弹性薄膜的面上的支撑面，所述弹性薄膜的面与弹性薄膜的面向压电元件的面相反。
当检测尖端与砂轮或工具承载组件的工具或砂轮的表面接触时，检测件通过弹性薄膜的变形而相对于壳体位移。通过弹性薄膜的作用，检测件的支撑面将压力作用在压电晶体上。该压力产生压电晶体的微小变形，该微小变形则产生能被电路检测到的电流。
作为变化，可以设置多个接触式检测器，每个接触式检测器包括相应的检测件和压电板组件，每个检测器仅在一个检测方向起作用。

Claims (12)

1.一种用于研磨眼镜片的研磨机(2)的校准工具(40)，该研磨机具有由支架(8)承载的两个镜片承载半轴(30，32)和用于位移所述半轴(30，32)的装置(10)，其特征在于，所述校准工具(40)包括：
支撑件(68)，所述支撑件(68)适于安装在镜片承载半轴(30，32)上；
至少一个压电元件(92)，所述压电元件(92)固定在支撑件(68)上；以及
至少一个检测件(72)，所述检测件(72)由支撑件(68)承载，所述检测件(72)具有检测区(124)和至少一个支撑面(132，134)，所述至少一个支撑面(132，134)适于当检测区(124)与研磨机(2)的表面之间产生接触时在压电元件(92)上施加压力，使压电元件(92)产生代表所述接触的检测信号。
2.根据权利要求1所述的校准工具(40)，其特征在于，所述检测件(72)的安装方式使得所述检测件(72)相对于支撑件(68)移动，并且当检测区(124)与研磨机(2)的表面接触时，所述检测件(72)适于相对于支撑件(68)位移。
3.根据权利要求2所述的校准工具(40)，其特征在于，所述校准工具(40)还包括将支撑件(68)连接到检测件(72)的弹性件(114)，当检测件(72)与研磨机的表面接触时，所述弹性件(114)发生变形。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的校准工具(40)，其特征在于，所述支撑件(68)包括至少一个邻接件(136，138)，所述邻接件(136，138)用于限制检测件(72)的检测区(126)的位移行程。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的校准工具(40)，其特征在于，所述检测件(72)包括至少两个支撑面(132，134)，每个支撑面(132，134)适于将压力施加在压电元件(92)的两个相应的不同的面(101，110)上，所述压电元件(92)适于产生两个检测信号，每个检测信号代表施加有压力的面(101，110)。
6.根据权利要求3所述的校准工具(40)，其特征在于，所述检测件(72)包括将固定到弹性件(114)的固定部(118)连接到接触部(122)的角形部(120)，所述固定部(118)适于在接触部(122)沿垂直于或平行于镜片承载半轴(30，32)的轴线(B-B’)的方向位移的过程中，仅沿基本垂直于镜片承载半轴(30，32)的轴线(B-B’)的方向位移。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的校准工具，其特征在于，所述检测件的检测区适于仅沿基本垂直于镜片承载半轴(30，32)的轴线(B-B’)的方向位移。
8.根据权利要求7所述的校准工具，其特征在于，该校准工具包括第二压电元件和第二检测件，所述第二压电元件固定于所述支撑件上，所述第二检测件适于仅沿基本平行于镜片承载半轴(30，32)的所述轴线(B-B’)的方向位移，并且适于在与研磨机的第二表面接触时将压力施加在第二压电元件上。
9.根据上述权利要求中任意一项所述的校准工具(40)，其特征在于，所述压电元件(92)或每个压电元件(92)包括压电板，所述压电板通过一端刚性地固定到支撑件(68)上并且从所述支撑件(68)伸出，检测件(72)的所述支撑面(132，134)适于与压电板的自由端协作。
10.根据权利要求3所述的校准工具，其特征在于，所述弹性件包括靠近压电元件安装在所述支撑件上的弹性薄膜，所述弹性薄膜的安装方式使得该弹性薄膜具有面向压电元件的面和相反的面，所述检测件的支撑面固定在弹性薄膜的相反的面上，从而所述支撑面适于在检测件位移过程中通过弹性薄膜的变形将压力施加在压电元件上。
11.根据权利要求3所述的校准工具，其特征在于，所述弹性件为薄板。
12.一种用于研磨眼镜片的研磨机(2)，该研磨机(2)包括两个由支架(8)承载的镜片承载半轴(30，32)和用于位移所述半轴的装置(10)，其特征在于，该研磨机包括权利要求1至11中任意一项所述的校准工具(40)。
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