CN106239359B - 一种浮动研磨头和抛光头机构 - Google Patents

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Abstract

一种浮动研磨头和抛光头机构，主要包括研磨盘或抛光盘、固定头、锁紧板、下转板、下侧板、传动转子、上侧板轴承滚轮组、下侧板轴承滚轮组、上侧板、上转板、滑动轴套、转动轴、弹簧、弹簧限位板和传动销等组成，其中传动转子上设有两组圆弧导轨，两组圆弧导轨圆柱面的轴线垂直相交，调节研磨盘或抛光盘的高度使研磨面或抛光面过轴线交点，研磨或抛光时可消除倾覆力矩，极大地提高研磨或抛光压力的均匀性，并使得在浮动加工中使用更小的研磨头或抛光头成为现实，本发明适用于高精度抛光或研磨。

Description

一种浮动研磨头和抛光头机构
技术领域
本发明涉及光学加工，特别是一种用于光学元件研磨和抛光的浮动研磨头和抛光头机构。
背景技术
在专利《一种浮动抛光头》(专利公开号CN 103203683 B)中，介绍了一种浮动抛光头结构，期望通过双球面滚动轴承结构消除倾覆力矩，获得均匀的抛光压力。
该发明有三个主要缺陷：
1、由于采用间隙配合的拉杆传动力矩，所以该机构的抛光头是可以独立于传动轴在抛光面内做小幅度自由转动的，且所需浮动程度越大，所需的间隙也越大，自由转动的幅度也越大，并不适合于精密抛光；若拉杆不采用间隙配合，该机构的抛光头将只有一个自由度，不再是浮动机构；
2、该机构并不能消除倾覆力矩。即使在理想情况下，转动轴的轴线严格垂直于抛光面，该机构也极其容易由于加工误差导致两个拉杆对下盖的拉力不均匀，从而对抛光面产生力矩引起抛光压力不均匀。然而实际情况是，抛光中转动轴的轴线与抛光面的法线存在较大的偏离，这也是抛光头机构设计成浮动结构的原因，这种较大的偏差甚至引起两个对称分布的拉杆中只有一个在拉动下盖。由于拉杆对下盖的拉动不均，该机构将产生较大的、变化的、难以预测的倾覆力矩，违背设计意图，不适用于精密抛光；
3、该发明的上下保持架由于没有沿球面切向的限位机构，长时间工作后容易偏离到极限位置，限制下盖的浮动效果。
倾覆力矩会引起研磨和抛光过程不稳定、加工精度降低，并导致不能使用较小的研磨头和抛光头，所以光学加工中迫切需要一种无倾覆力矩的浮动研磨头和抛光头机构。
发明内容
本发明的目的是为解决上述问题而提供一种浮动研磨头和抛光头机构，该发明消除了研磨和抛光中的倾覆力矩。
本发明的技术解决方案如下：
一种浮动研磨头和抛光头机构，其特征在于，包括研磨盘或抛光盘、固定头、锁紧板、下转板、两块下侧板、传动转子、上侧板轴承滚轮组、下侧板轴承滚轮组、两块上侧板、上转板、滑动轴套、转动轴、弹簧、弹簧限位板和传动销，在所述的传动转子上设有上侧板圆弧导轨和下侧板圆弧导轨，该上侧板圆弧导轨的圆柱面的轴线和下侧板圆弧导轨的圆柱面的轴线垂直相交，所述的滑动轴套上开有轴向槽，所述的转动轴上开有径向通孔；
所述的滑动轴套套在所述的传动轴上，所述的传动销插在所述传动轴的径向通孔中，且该传动销的两端嵌入在所述滑动轴套的轴向槽中，所述的上转板通过螺钉与所述的滑动轴套固定，两块上侧板分别固定在所述的上转板的两侧，所述的上侧板轴承滚轮组安装在所述的上侧板上，且与上侧板圆弧导轨的内外侧圆柱面接触，使所述的上侧板圆弧导轨只能绕其圆柱面的轴线转动，所述的下转板的两侧安装有所述的两个下侧板，所述的下侧板轴承滚轮组固定在所述的下侧板上，且与下侧板圆弧导轨的内外的圆柱面接触，使所述的下侧板只能绕所述的下侧板圆弧导轨的圆柱面的轴线转动，所述的研磨盘或抛光盘固定在所述的固定头的一端，该固定头的另一端通过螺纹旋在所述的下侧板内，通过旋转所述的固定头调节研磨盘或抛光盘的高度，使研磨面或抛光面过所述的上侧板圆弧导轨的轴线和下侧板圆弧导轨的轴线的交点；所述的锁紧板通过螺纹旋在所述的固定头上，且同时通过螺钉压紧在所述的下侧板上，所述的弹簧套在所述的转动轴上并位于所述的滑动轴套的上方，所述的弹簧限位板夹紧在所述的转动轴上并压紧所述的弹簧。
本发明的基本原理是：
下侧板圆弧导轨对下侧板轴承滚轮组的力过下侧板圆弧导轨的轴线，所以对该轴线不产生力矩；上侧板轴承滚轮组对上侧板圆弧导轨的力过上侧板圆弧导轨的轴线，所以对该轴线不产生力矩，根据传动转子的受力平衡，下侧板轴承滚轮组对传动转子的上侧板圆弧导轨的轴线的力矩也将为零，根据相互作用原理，传动转子对下侧板轴承滚轮组在上侧板圆弧导轨的轴线上的力矩也为零，即传动转子对上侧板圆弧导轨和下侧板圆弧导轨的轴线交点力矩为零，根据以上分析，将研磨面或抛光面中心调至过两组圆弧导轨轴线交点后，由于研磨盘或抛光盘的工作面所受工件摩擦力对轴线交点力矩为零，根据受力平衡，研磨盘或抛光盘与工件的接触压力对轴线交点的力矩同样为零，即消除了倾覆力矩。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
可以极大程度的消除研磨和抛光过程中的倾覆力矩，提高加工精度，并使得在浮动加工中使用更小的研磨头或抛光头成为现实。
附图说明
图1为本发明一种浮动研磨头和抛光头机构的结构示意图；
图2为去掉侧板的视图；
图3为过转动轴轴线的剖视图；
图4为圆弧导轨的轴线交点和研磨盘或抛光盘位置关系的立体示意图；
图5为传动转子6、上侧板圆弧导轨6a和下侧板圆弧导轨6b的示意图；
图中，1-研磨盘或抛光盘，2-研磨盘或抛光盘固定头，3-锁紧板，4-下转板，5-下侧板，6-传动转子，6a-上侧板圆弧导轨，6b-下侧板圆弧导轨，6a1-上侧板圆弧导轨外侧面，6a2-上侧板圆弧导轨内侧面，6b1-下侧板圆弧导轨外侧面，6b2-下侧板圆弧导轨内侧面，7a-上侧板轴承滚轮组，7b-下侧板轴承滚轮组，8-上侧板，9-上转板，10-滑动轴套，11-转动轴，12-弹簧，13-弹簧限位板，14-传动销，AB-上侧板圆弧导轨轴线，CD-下侧板圆弧导轨轴线，O-上侧板圆弧导轨轴线与下侧板圆弧导轨轴线交点。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步说明。
参看图1、图2和图3，图1为本发明一种浮动研磨头和抛光头机构的结构示意图，图2为去掉侧板的视图，图3为过转动轴轴线的剖视图。由图可见，该发明主要包括研磨盘或抛光盘1、固定头2、锁紧板3、下转板4、两块下侧板5、传动转子6、上侧板轴承滚轮组7a、下侧板轴承滚轮组7b、两块上侧板8、上转板9、滑动轴套10、转动轴11、弹簧12、弹簧限位板13和传动销14，在所述的传动转子6上设有上侧板圆弧导轨6a和下侧板圆弧导轨6b，该上侧板圆弧导轨6a的圆柱面的轴线和下侧板圆弧导轨6b的圆柱面的轴线垂直相交，所述的滑动轴套10上开有轴向槽，所述的转动轴11上开有径向通孔；
所述的滑动轴套10套在所述的转动轴11上，所述的传动销14插在所述转动轴11的径向通孔中，且该传动销14的两端嵌入在所述滑动轴套10的轴向槽中，所述的上转板9通过螺钉与所述的滑动轴套10固定，两块上侧板8分别固定在所述的上转板9的两侧，所述的上侧板轴承滚轮组7a安装在所述的上侧板8上，且与上侧板圆弧导轨6a的内外侧圆柱面接触，使所述的上侧板圆弧导轨6a只能绕其圆柱面的轴线转动，所述的下转板4的两侧安装有所述的两个下侧板5，所述的下侧板轴承滚轮组7b固定在所述的下侧板5上，且与下侧板圆弧导轨6b的内外的圆柱面接触，使所述的下侧板5只能绕所述的下侧板圆弧导轨6b的圆柱面的轴线转动，所述的研磨盘或抛光盘1固定在所述的固定头2的一端，该固定头2的另一端通过螺纹旋在所述的下转板4内。参见图4，图4为圆弧导轨的轴线交点和研磨盘或抛光盘位置关系的立体示意图，通过旋转所述的固定头2调节研磨盘或抛光盘1的高度，使研磨面或抛光面过所述的上侧板圆弧导轨6a的轴线和下侧板圆弧导轨6b的轴线的交点；所述的锁紧板3通过螺纹旋在所述的固定头2上，且同时通过螺钉压紧在所述的下转板4上，所述的弹簧12套在所述的转动轴11上并位于所述的滑动轴套10的上方，所述的弹簧限位板13夹紧在所述的转动轴11上并压紧所述的弹簧12。
参看图5，图5为传动转子6、上侧板圆弧导轨6a和下侧板圆弧导轨6b的示意图，其传动转子6的外观为矩形，方便传递扭矩。

Claims (1)

1.一种浮动研磨头和抛光头机构，其特征在于，包括研磨盘或抛光盘(1)、固定头(2)、锁紧板(3)、下转板(4)、两块下侧板(5)、传动转子(6)、上侧板轴承滚轮组(7a)、下侧板轴承滚轮组(7b)、两块上侧板(8)、上转板(9)、滑动轴套(10)、转动轴(11)、弹簧(12)、弹簧限位板(13)和传动销(14)，在所述的传动转子(6)上设有上侧板圆弧导轨(6a)和下侧板圆弧导轨(6b)，该上侧板圆弧导轨(6a)的圆柱面的轴线和下侧板圆弧导轨(6b)的圆柱面的轴线垂直相交，所述的滑动轴套(10)上开有轴向槽，所述的转动轴(11)上开有径向通孔；
所述的滑动轴套(10)套在所述的转动轴(11)上，所述的传动销(14)插在所述转动轴(11)的径向通孔中，且该传动销(14)的两端嵌入在所述滑动轴套(10)的轴向槽中，所述的上转板(9)通过螺钉与所述的滑动轴套(10)固定，两块上侧板(8)分别固定在所述的上转板(9)的两侧，所述的上侧板轴承滚轮组(7a)安装在所述的上侧板(8)上，且与上侧板圆弧导轨(6a)的内外侧圆柱面接触，使所述的上侧板圆弧导轨(6a)只能绕其圆柱面的轴线转动，所述的下转板(4)的两侧安装有所述的两个下侧板(5)，所述的下侧板轴承滚轮组(7b)固定在所述的下侧板(5)上，且与下侧板圆弧导轨(6b)的内外的圆柱面接触，使所述的下侧板(5)只能绕所述的下侧板圆弧导轨(6b)的圆柱面的轴线转动，所述的研磨盘或抛光盘(1)固定在所述的固定头(2)的一端，该固定头(2)的另一端通过螺纹旋在所述的下转板(4)内，通过旋转所述的固定头(2)调节研磨盘或抛光盘(1)的高度，使研磨面或抛光面过所述的上侧板圆弧导轨(6a)的轴线和下侧板圆弧导轨(6b)的轴线的交点；所述的锁紧板(3)通过螺纹旋在所述的固定头(2)上，且同时通过螺钉压紧在所述的下转板(4)上，所述的弹簧(12)套在所述的转动轴(11)上并位于所述的滑动轴套(10)的上方，所述的弹簧限位板(13)夹紧在所述的转动轴(11)上并压紧所述的弹簧(12)。
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