CN102380913B - 光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置 - Google Patents

Abstract

光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置，本发明涉及一种光学元件修复用机械装置。本发明为了解决光学元件在高能束强激光打靶过程中所产生微缺陷的生长问题。竖直件垂直安装在平板底座上，平板底座上装有X轴直线单元，X轴直线单元与Y轴直线单元通过XY直线单元连接件连接，Y轴直线单元通过两个连接件与C轴旋转单元连接，工作台装在C轴旋转单元上，夹具体装在工作台上，Z轴直线单元装在竖直件上，Z轴直线单元通过两个连接件与B轴旋转单元连接，主轴部分连接件装在B轴旋转单元上，电主轴压紧夹装在主轴第一压紧件与主轴第二压紧件之间，竖直件的主安装面上装有CCD对刀与监控装置。本发明用于光学元件表面修复中。

Description

光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置

技术领域

本发明涉及一种光学元件修复用机械装置，具体涉及一种光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置。

背景技术

现阶段，在受控约束核聚变点火工程中，高精度的熔石英、KDP晶体等光学元件在其中起着非常重要的作用。如KDP晶体作为普克尔斯盒（Pockels）和光学倍频转换的晶体材料，是目前尚无可替代的唯一候选材料。如何实现对光学元件进行高精度和高表面质量的加工，并提高该类光学元件在核聚变装置中的使用性能和使用寿命显得非常重要。对于熔石英、KDP晶体等光学元件，在加工过程中以及在高能束激光打靶的作用下，都会在光学元件的加工表面或表层产生特征尺度在数十微米至亚毫米量级的微缺陷，这些微缺陷一般表现为微裂纹、微凹坑等多种形式。在高能束的激光打靶过程中，如果不对这些微缺陷进行及时的处理与控制，随着后续高能量打靶次数的增加，这些微缺陷的特征尺寸将会继续生长而变大，严重时会使得晶体产生破裂，以至最后造成光学元件不能正常使用。

由于在光学元件表面存在微裂纹、微凹坑等微缺陷，当高能量激光穿过时，这些微缺陷对光学元件内部的光强会产生调制作用。这样会使得光学元件内部具有较高的相对光强值，微缺陷处的能量会聚集，很容易诱导激光损伤。众所周知，光是一种电磁波，光的传播可以用电磁理论来描述。Maxwell方程组是电磁理论的核心内容，其微分形式如下：

$\left\{\begin{array}{c}\▿\·D=\mathrm{\ρ}\\ \▿\·=0\\ \▿\×E=-\frac{\∂B}{\∂t}\\ \▿\×H=J+\frac{\∂D}{\∂t}\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中

E——电场矢量

D——电位移矢量

B——磁感应强度矢量

H——磁场强度矢量

ρ——电荷体密度

J——电流密度

$\▿=i\frac{\∂}{\∂x}+j\frac{\∂}{\∂y}+k\frac{\∂}{\∂z}$ ——哈密顿算符

i、j、k——右手坐标系的三个垂直轴的单位方向矢量

电磁波包含电场和磁场，它像温度场一样是具有能量的，其能量密度为

$w=w_e+w_m=\frac{1}{2}E\·D+\frac{1}{2}H\·B---\left(2\right)$

式中

w_e——电场能量密度

w_m——磁场能量密度

E——电场矢量

D——电位移矢量

B——磁感应强度矢量

H——磁场强度矢量

电磁波在介质中传播时会有能量的流动，因此引入电磁波能量密度矢量——Poynting（坡印廷）矢量S。S是指与传播方向垂直的单位面积上单位时间内通过的能量，其方向与电磁波能量流动方向一样，运用能量守恒定律再结合Maxwell方程组可以得出

S=E×H   （3）

由（3）式可知S是瞬时值，表示瞬时功率，而光变化频率很快（可见光为10¹⁴Hz级别），故S值变化非常快。相对而言，光探测设备的反应时间很慢，只能测出S的平均值，因此现实中利用S平均值表示电磁波能量的传播更有意义。设S的平均值为I，称之为光强度，光探测器响应时间为τ，则有

$I=\frac{1}{\mathrm{\τ}}{\∫}_0^{\mathrm{\τ}}\mathrm{Sdt}=|\frac{1}{\mathrm{\τ}}{\∫}_0^{\mathrm{\τ}}E\×\mathrm{Hdt}|=\frac{1}{2}\mathrm{Re}[E\×H^{*}]---\left(4\right)$

式中I——光强度，单位为W/m²；*表示取共轭复数。

可以由式（4）推导出一个周期T内的平均能量密度，即光强度I

$I=\frac{1}{T}{\∫}_0^{\mathrm{\τ}}\mathrm{Sdt}=|\frac{1}{T}{\∫}_0^{\mathrm{\τ}}E\×\mathrm{Hdt}|=\frac{1}{2}\mathrm{Re}[E\×H^{*}]=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{\mathrm{\ϵ}}{\mathrm{\μ}}}{\left|E\right|}^2---\left(5\right)$

式中

ε——介电常数，描述介质的电学性质，ε=ε₀ε_r，ε₀是真空介电常数（8.8542×10^-12F·m^-1），ε_r是相对介电常数；

μ——介质的磁导率，描述介质的磁学性质，μ=μ₀μ_r，μ₀是真空磁导率（4π×10^-7H·m^-1），μ_r是相对磁导率，对于非铁磁性物质，μ_r≈1；

当光学元件表面存在缺陷（划痕、激光损伤）时，会对光学元件内部光强的分布产生很大的调制作用，为了评价表面缺陷对光学元件内部光强分布的影响程度，定义物理量相对光强RI为

$\mathrm{RI}=\frac{I_{\max }}{I_0}---\left(6\right)$

式中

I₀——光学元件表面没有损伤时内部的光强值；

I_max——表面有各种缺陷时光学元件内部光强的最大值。

从光学元件的激光损伤角度来看，相对光强越大，局部区域的光强峰值就越大，达到一定临界值时容易造成电离、双光子电离及碰撞电离等一系列电离效应。光学元件容易达到其损伤阈值而造成损伤，特别是当光强最大值位于杂质或者缺陷附近时，杂质、缺陷会吸收光波中大量的能量，从而提前诱导光学元件的损伤破坏。这亦是光学元件表面微缺陷激光损伤后需要及时进行修复的重要原因。

目前，关于如何抑制这类微缺陷特征尺寸在高能束强激光打靶过程中的继续生长等问题，国内外专家认为采用微机械加工方法可对之进行很好的控制，由此来提高光学元件在高能束打靶过程中的使用性能与使用寿命。针对这种情况，亟待设计出一种光学元件表面微缺陷修复用多轴联动机械装置，以满足光学元件表面微缺陷微修复的基本要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决光学元件在高能束强激光打靶过程中所产生微缺陷的生长问题，进而提供一种光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置。

本发明的技术方案是：光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置包括平板底座、X轴直线单元、XY直线单元连接件、Y轴直线单元、YC轴第一连接件、YC轴第二连接件、C轴旋转单元、工作台、夹具体、CCD对刀与监控装置、竖直件、Z轴直线单元、ZB轴第一连接件、ZB轴第二连接件、B轴旋转单元、主轴部分连接件、电主轴、主轴第一压紧件和主轴第二压紧件、球头铣刀、多轴控制器、上位机和六个驱动器，竖直件垂直安装在平板底座上，平板底座上还安装有X轴直线单元，X轴直线单元的运动轴线与竖直件的主安装面平行，X轴直线单元与Y轴直线单元通过XY直线单元连接件连接，Y轴直线单元的运动轴线与X轴直线单元的运动轴线垂直，Y轴直线单元通过YC轴第一连接件和YC轴第二连接件与C轴旋转单元连接，工作台安装在C轴旋转单元上，夹具体安装在工作台上，Z轴直线单元安装在竖直件的主安装面上，Z轴直线单元的运动轴线垂直于平板底座的上端面，Z轴直线单元通过ZB轴第一连接件和ZB轴第二连接件与B轴旋转单元连接，主轴部分连接件安装在B轴旋转单元上，主轴第一压紧件安装在主轴部分连接件上，主轴第二压紧件与主轴第一压紧件连接，电主轴压紧夹装在主轴第一压紧件与主轴第二压紧件之间，电主轴上装夹球头铣刀，竖直件的主安装面上还安装有CCD对刀与监控装置，X轴直线单元的驱动线和信号线、Y轴直线单元的驱动线和信号线、C轴旋转单元的驱动线和信号线、Z轴直线单元的驱动线和信号线、B轴旋转单元的驱动线和信号线以及电主轴的驱动线和信号线均与相应的驱动器连接，X轴直线单元的反馈线、Y轴直线单元的反馈线、C轴旋转单元的反馈线、Z轴直线单元的反馈线和B轴旋转单元的反馈线与多轴控制器连接，除与电主轴连接的驱动器之外的其余驱动器的信号线均与多轴控制器连接，多轴控制器与上位机连接，CCD对刀与监控装置的信号线与上位机连接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明的光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置便于对光学元件表面微缺陷的准确观测。利用多轴运动控制器，来实现该修复装置中各轴的精确控制。同时，在高精度、高转速的电主轴上装夹球头铣刀，由此来进行对光学元件表面微缺陷的修复工作。

附图说明

图1是本发明的光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置的整体结构主视图；图2是本发明的光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置的侧视图，图3是本发明的光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置的俯视图;图4是CCD对刀与监控装置A的主视图；图5是图4的仰视图；图6是图5的左视图；图7是滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母的结构图；图8是角型支撑件和角型支撑对称件的立体图；图9是带槽档板的立体图；图10是固定上座的立体图；图11是固定下座的立体图；图12是配重部分P的整体结构主视图，图13是图12的左视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式的光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置包括平板底座1、X轴直线单元2、XY直线单元连接件3、Y轴直线单元4、YC轴第一连接件5、YC轴第二连接件6、C轴旋转单元7、工作台8、夹具体9、CCD对刀与监控装置A、竖直件11、Z轴直线单元14、ZB轴第一连接件15、ZB轴第二连接件17、B轴旋转单元18、主轴部分连接件19、电主轴20、主轴第一压紧件21和主轴第二压紧件22、球头铣刀、多轴控制器24、上位机25和六个驱动器26，竖直件11垂直安装在平板底座1上，平板底座1上还安装有X轴直线单元2，X轴直线单元2的运动轴线与竖直件11的主安装面11-1平行，X轴直线单元2与Y轴直线单元4通过XY直线单元连接件3连接，Y轴直线单元4的运动轴线与X轴直线单元2的运动轴线垂直，Y轴直线单元4通过YC轴第一连接件5和YC轴第二连接件6与C轴旋转单元7连接，工作台8安装在C轴旋转单元7上，夹具体9安装在工作台8上，Z轴直线单元14安装在竖直件11的主安装面11-1上，Z轴直线单元14的运动轴线垂直于平板底座1的上端面，Z轴直线单元14通过ZB轴第一连接件15和ZB轴第二连接件17与B轴旋转单元18连接，主轴部分连接件19安装在B轴旋转单元18上，主轴第一压紧件21安装在主轴部分连接件19上，主轴第二压紧件22与主轴第一压紧件21连接，电主轴20压紧夹装在主轴第一压紧件21与主轴第二压紧件22之间，电主轴20上装夹球头铣刀，竖直件11的主安装面11-1上还安装有CCD对刀与监控装置A，X轴直线单元2的驱动线2-1和信号线2-2、Y轴直线单元4的驱动线4-1和信号线4-2、C轴旋转单元7的驱动线7-1和信号线7-2、Z轴直线单元14的驱动线14-1和信号线14-2、B轴旋转单元18的驱动线18-1和信号线18-2以及电主轴20的驱动线20-1和信号线20-2均与相应的驱动器26连接，X轴直线单元2的反馈线2-3、Y轴直线单元4的反馈线4-3、C轴旋转单元7的反馈线7-3、Z轴直线单元14的反馈线14-3和B轴旋转单元18的反馈线18-3与多轴控制器24连接，除与电主轴20连接的驱动器26之外的其余驱动器26的信号线26-1均与多轴控制器24连接，多轴控制器24与上位机25连接，CCD对刀与监控装置A的信号线A-1与上位机25连接。

CCD对刀与监控装置A包括平台底座和安装在平台底座上的粗调部分、精调部分和CCD显微放大镜；定义CCD显微放大镜的变焦镜头A-22的轴线为X轴、控制复杂微结构件精密加工刀具转动的电主轴20的轴线为Z轴、Y轴为经过X轴和Z轴的交点并垂直于X轴和Z轴所确定平面；所述装置还包括粗调连接板A-13和连接件A-14；所述粗调部分由两个结构相同的X轴移动调整滚珠丝杠机构和Z轴移动调整滚珠丝杠机构组成，所述精调部分由位移平台A-15和精密转台A-16组成；

X轴移动调整滚珠丝杠机构包括角型支撑件A-4、角型支撑对称件A-23、带槽挡板A-2、挡板A-10、光轴卧式支撑座A-6、轴承A-12、轴承定位片A-8、滚珠丝杠A-9、滚珠丝杠螺母A-11、锁紧手轮A-26、法兰直线轴承A-27和光轴A-28；角型支撑件A-4、角型支撑对称件A-23安装在平台底座的两端上，在角型支撑件A-4和角型支撑对称件A-23之间的两侧分别连接有带槽挡板A-2、挡板A-10，滚珠丝杠A-9和光轴A-28平行设置在由角型支撑件A-4、角型支撑对称件A-23、带槽挡板A-2和挡板A-10形成的四框体内；滚珠丝杠A-9的两端通过轴承A-12分别安装在角型支撑件A-4和角型支撑对称件A-23上，每个轴承A-12的外端面上设有轴承定位片A-8，位于角型支撑对称件A-23上的滚珠丝杠A-9的端部为用于调整的伸出端A-9-1，位于角型支撑件A-4和角型支撑对称件A-23之间的滚珠丝杠螺母A-11拧在滚珠丝杠A-9上；光轴A-28由两端通过光轴卧式支撑座A-6分别紧固在角型支撑件A-4和角型支撑对称件A-23上，位于角型支撑件A-4和角型支撑对称件A-23之间的法兰直线轴承A-27安装在光轴A-28上；

X轴移动调整滚珠丝杠机构通过角型支撑件A-4、角型支撑对称件A-23固装在平台底座上，Z轴移动调整滚珠丝杠机构位于X轴移动调整滚珠丝杠机构上且二者呈十字形设置；X轴移动调整滚珠丝杠机构和Z轴移动调整滚珠丝杠机构之间通过粗调连接板A-13连接，Z轴移动调整滚珠丝杠机构通过连接件A-14与位移平台A-15连接，位移平台A-15和精密转台A-16连接；X轴移动调整滚珠丝杠机构中的锁紧手轮A-26位于带槽挡板A-2的槽口内，用于锁定粗调节中X方向的移动；Z轴移动调整滚珠丝杠机构中的锁紧手轮A-26位于带槽挡板A-2的槽口内，用于锁定粗调节中Z方向的移动；CCD显微放大镜的变焦镜头A-22安装在精密转台A-16上；所述位移平台A-15的最小刻度为2μm；所述精密转台A-16的精调范围为±5°，最小刻度为10′。

CCD显微放大镜的变焦镜头A-22通过固定下座A-19、固定上座A-20安装在精密转台A-16上。

本具体实施方式中的位移平台A-15可以选择日本精机公司生产的RS60-L型号的位移平台。

本具体实施方式中的精密转台A-16可以选择日本精机公司生产的XY-LM-60型号的精密转台。

本实施方式的X轴直线单元2的运动轴线与竖直件11的主安装面11-1平行，保证了装置整体的精度。

本实施方式的Y轴直线单元4的运动轴线与X轴直线单元2的运动轴线垂直，保证了装置整体性能良好。

本实施方式的直线单元、旋转单元、多轴控制器24、上位机25和驱动器26均为现有技术。

Z轴直线单元为美国PARKER公司生产的型号为404T00LXRMP的直线单元；

X轴直线单元和Y轴直线单元为美国PARKER公司生产的型号为404T01LXRMP的直线单元；

直线单元驱动器为美国PARKER公司生产的型号为AR-04AE直线单元驱动器；

旋转单元为新加坡Akribis公司生产的型号为ACD120-80的旋转单元；

旋转单元驱动器为新加坡Akribis公司生产的型号为HAR-8/100的旋转单元驱动器；

多轴控制器为美国DELTA TAU公司生产的型号为IMAC的多轴控制器；

电主轴为日本NAKANISHI公司生产的型号为NR-3080S的电主轴；

电主轴驱动器为日本NAKANISHI公司生产的型号为NE260的电主轴驱动器；

上位机为中国研华科技公司生产的型号为610L的上位机。

上述直线单元、旋转单元、多轴控制器24、上位机25和驱动器26也可采用其他公司生产的具有相同功能的直线单元、旋转单元、多轴控制器、上位机和驱动器。

具体实施方式二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的平板底座1和竖直件11均由花岗岩材料制成的。如此设置，由于花岗岩具有很好的吸收震动的性能，因而可以提高整个装置的动态性能。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的工作台8与C轴旋转单元7之间采用轴孔过盈配合。如此设置，保证了工作台8的轴线与C轴旋转单元7的旋转轴线重合。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的B轴旋转单元18与主轴部分连接件19之间采用轴孔过盈配合。如此设置，保证了主轴部分连接件19的轴线与B轴旋转单元18的旋转轴线重合。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图2、图12和图13说明本实施方式，本实施方式的光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置还包括配重部分P，所述配重部分P安装在竖直件11的副安装面11-2上。如此设置，配重部分P起到平衡负载部分重量的作用，使得Z轴直线单元14处于良好的受力状态，提高了装置的整体性能。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

所述配重部分P包括配重单元和导轮单元；所述配重单元包括配重块、第一吊环螺钉P-22、四个光轴支承座垫片P-25、四个光轴支承座P-1、六个限位弹簧P-2、四个法兰直线轴承P-3和两个光轴P-7；所述配重块包括大配重块P-4和两个小配重块P-5；所述导轮单元包括绳索P-8、导轮支撑件P-10、两个支承轴P-13、导轮支撑连接件P-9、两个导线轮P-11、四个轴端挡圈P-12和两个导轮连接板P-14；

大配重块P-4的上端面与两个小配重块P-5连接，两个小配重块P-5相对于大配重块P-4的竖直方向的中心线对称设置，大配重块P-4的上端面的中心处连接有第一吊环螺钉P-22，大配重块P-4上沿其厚度方向加工有两个轴承通孔，两个轴承通孔相对于大配重块P-4的竖直方向的中心线对称设置，并靠近大配重块P-4的外侧壁设置，每个轴承通孔内装有两个相对设置的法兰直线轴承P-3，每个法兰直线轴承P-3与大配重块P-4连接（通过内六角螺钉连接），每两个相对设置的法兰直线轴承P-3的内孔中装有一根光轴P-7，法兰直线轴承P-3与光轴P-7滑动配合（即法兰直线轴承P-3可以在光轴P-7上顺利滑动，由于光轴P-7与法兰直线轴承P-3之间的间隙很小，大配重块P-4在竖直方向上滑动时，其重心基本不会偏离竖直位置，因此，大配重块P-4的运动是稳定可靠的），每根光轴P-7的上端面和下端面各与一个光轴支承座P-1连接，每个光轴支承座P-1与机床本体26相邻的一侧端面上固定有一个光轴支承座垫片P-25（可保证大配重块P-4不与机床本体产生干涉），每根光轴P-7上套装有三个限位弹簧P-2（它们在大配重块P-4上下运动时起着缓冲的作用，以保护直线电机平台或滚珠丝杠导轨在断电等意外情况下不会受到刚性冲击，可最大限度地保证机床垂直轴的直线运动精度及工作安全），配重单元通过四个光轴支承座P-1和四个光轴支承座垫片P-25与机床本体连接；

两个导轮连接板P-14并列设置，两个导轮连接板P-14之间垂直设置有两个支承轴P-13，每个支承轴P-13的两端分别通过一个轴端挡圈P-12与两块导轮连接板P-14连接，每个导线轮P-11通过轴孔配合与支承轴P-13连接，绳索P-8绕过两个导线轮P-11，绳索P-8的一端与第一吊环螺钉P-22连接，绳索P-8的另一端与负载连接，导轮支撑件P-10的上端与两块导轮连接板P-14连接（通过螺钉连接），且导轮支撑件P-10的上端设置在两个导线轮P-11之间，导轮支撑件P-10的下端与导轮支撑连接件P-9连接（通过螺钉连接），配重单元通过导轮支撑连接件P-9与机床本体连接；机床本体即为竖直件11。

套装在每根光轴P-7上三个限位弹簧P-2的具体设置位置如下：与每根光轴P-7的上端面连接的光轴支承座P-1至大配重块P-4的上端面之间设置有一个限位弹簧P-2，与每根光轴P-7的下端面连接的光轴支承座P-1至大配重块P-4的下端面之间设置有两个限位弹簧P-2。

每个小配重块P-5的上端面与至少一个调整垫片P-28连接（通过双头螺柱连接，这两个小配重块P-5的质量可改变，并且可在这两个小配重块P-5上添加若干个不同质量的调整垫片，根据直线电机或滚珠丝杠工作平台部分及负载的质量变化，可起到综合调节整个配重部分质量的作用）。

具体实施方式六：结合图2说明本实施方式，本实施方式的光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置还包括第二吊环螺钉16，所述第二吊环螺钉16安装在ZB轴第二连接件17的上表面处。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

本发明的工作原理与操作方法：该装置为五轴联动光学元件表面微缺陷修复机械装置，其包括三个直线移动轴和两个旋转轴，另外还有独立于五轴之外的电主轴。每个直线移动轴和旋转轴以及电主轴都有独立的驱动器，其中五个联动轴的驱动器和其反馈信号线都与多轴控制器进行连接。该多轴控制器可以对每个联动轴进行单独控制或联动控制，多轴控制器和各联动轴、驱动器构成了一个闭环的五轴联动控制系统。通过上位机将加工代码或控制信号传送给多轴控制器，来实现该装置的光学元件微缺陷修复工作。

首先，将修复装置各直线单元、旋转单元及电主轴的驱动线和信号线分别与相应的驱动器进行连接，再将直线单元和旋转单元的反馈线以及驱动器的信号线与多轴控制器进行连接，最后再将多轴控制器与上位机进行连接，以构成一个完整的硬件系统。其次，将光学元件样件装夹到夹具体上，在装夹过程中，必须保证装夹的有效定位和可靠夹紧。再次，对整个控制系统进行上电，并对该修复装置的各个联动轴进行回零操作。利用CCD对刀与监控装置A，来进行该修复装置的对刀操作，由于采用了CCD对刀与监控装置A，其移动精度高，从而可以保证对刀精度。然后，将微缺陷修复形貌的加工代码导入到上位机，并设置好修复装置参数，开始进行光学元件的修复加工。在整个修复加工过程中，利用CCD对刀与监控装置A来监控整个修复过程，若加工表面质量出现异常，则说明修复装置出现了问题。此时应当及时停止加工，对刀具磨损情况进行检测或对修复装置参数进行检查，当排除问题后，再重新进行上述的回零操作、对刀操作等操作过程，继续进行光学元件微缺陷的修复工作。

该装置采用CCD对刀与监控装置A，提高了对刀精度，并且缩短了对刀时间，同时CCD对刀与监控装置A还具有监控加工过程的能力，以确保该修复装置处于良好的加工状态。

该装置通过配重部分来平衡Z轴直线单元的负载部分重量，使得Z轴直线单元的受力接近于正压力状态，因而该直线单元具有良好的运动性能。

装置中的关键结构件——底座和竖直件均采用花岗岩材料来制作，可以很好的吸收机床震动，因而能够较大的提高修复装置性能。

采用高精度的直线单元和旋转单元作为该装置的主要运动部件，使得修复装置具有较高的加工精度。

该装置采用多轴控制器对五个联动轴进行闭环的运动控制，有很高的控制精度。

Claims (6)

1.一种光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置，其特征在于：光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置包括平板底座(1)、X轴直线单元(2)、XY直线单元连接件(3)、Y轴直线单元(4)、YC轴第一连接件(5)、YC轴第二连接件(6)、C轴旋转单元(7)、工作台(8)、夹具体(9)、CCD对刀与监控装置(A)、竖直件(11)、Z轴直线单元(14)、ZB轴第一连接件(15)、ZB轴第二连接件(17)、B轴旋转单元(18)、主轴部分连接件(19)、电主轴(20)、主轴第一压紧件(21)和主轴第二压紧件(22)、球头铣刀(23)、多轴控制器(24)、上位机(25)和六个驱动器(26)，竖直件(11)垂直安装在平板底座(1)上，平板底座(1)上还安装有X轴直线单元(2)，X轴直线单元(2)的运动轴线与竖直件(11)的主安装面(11-1)平行，X轴直线单元(2)与Y轴直线单元(4)通过XY直线单元连接件(3)连接，Y轴直线单元(4)的运动轴线与X轴直线单元(2)的运动轴线垂直，Y轴直线单元(4)通过YC轴第一连接件(5)和YC轴第二连接件(6)与C轴旋转单元(7)连接，工作台(8)安装在C轴旋转单元(7)上，夹具体(9)安装在工作台(8)上，Z轴直线单元(14)安装在竖直件(11)的主安装面(11-1)上，Z轴直线单元(14)的运动轴线垂直于平板底座(1)的上端面，Z轴直线单元(14)通过ZB轴第一连接件(15)和ZB轴第二连接件(17)与B轴旋转单元(18)连接，主轴部分连接件(19)安装在B轴旋转单元(18)上，主轴第一压紧件(21)安装在主轴部分连接件(19)上，主轴第二压紧件(22)与主轴第一压紧件(21)连接，电主轴(20)压紧夹装在主轴第一压紧件(21)与主轴第二压紧件(22)之间，电主轴(20)上装夹球头铣刀(23)，竖直件(11)的主安装面(11-1)上还安装有CCD对刀与监控装置(A)，X轴直线单元(2)的驱动线(2-1)和信号线(2-2)、Y轴直线单元(4)的驱动线(4-1)和信号线(4-2)、C轴旋转单元(7)的驱动线(7-1)和信号线(7-2)、Z轴直线单元(14)的驱动线(14-1)和信号线(14-2)、B轴旋转单元(18)的驱动线(18-1)和信号线(18-2)以及电主轴(20)的驱动线(20-1)和信号线(20-2)均与相应的驱动器(26)连接，X轴直线单元(2)的反馈线(2-3)、Y轴直线单元(4)的反馈线(4-3)、C轴旋转单元(7)的反馈线(7-3)、Z轴直线单元(14)的反馈线(14-3)和B轴旋转单元(18)的反馈线(18-3)与多轴控制器(24)连接，除与电主轴(20)连接的驱动器(26)之外的其余驱动器(26)的信号线(26-1)均与多轴控制器(24)连接，多轴控制器(24)与上位机(25)连接，CCD对刀与监控装置(A)的信号线(A-1)与上位机(25)连接。

2.根据权利要求1所述的光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置，其特征在于：平板底座(1)和竖直件(11)均由花岗岩材料制成。

3.根据权利要求2所述的光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置，其特征在于：工作台(8)与C轴旋转单元(7)之间采用轴孔过盈配合。

4.根据权利要求2所述的光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置，其特征在于：B轴旋转单元(18)与主轴部分连接件(19)之间采用轴孔过盈配合。

5.根据权利要求4所述的光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置，其特征在于：光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置还包括配重部分(P)，所述配重部分(P)安装在竖直件(11)的副安装面(11-2)上。

6.根据权利要求5所述的光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置，其特征在于：光学元件表面微缺陷微修复用多轴联动机械装置还包括第二吊环螺钉(16)，所述第二吊环螺钉(16)安装在ZB轴第二连接件(17)的上表面处。

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