CN1064292C - 一种抛光/研磨设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抛光或研磨具有弧度曲面的工件，例如透镜、反光镜、或球的设备。在该设备中，将所要加工的透镜沿输送路线输送，当工件被透镜夹持装置从输送路线上抓起时，夹持装置处于与输送线上的透镜对齐的位置上。由此，保证在透镜传送时能将其准确地抓起。然后在透镜被夹持装置仍保持在抓起的位置上的同时，利用一球心确定装置，将被夹持的透镜准确地传送到加工位置上。

Description

一种抛光/研磨设备

本发明涉及曲面工件(例如透镜、反光镜、球体或类似工件)的抛光或研磨加工。

日本专利公开号(NO．63-17587)公开了一种现有技术，涉及的是一种透镜研磨机上的自动透镜输送装置。该装置包括一个透镜输送定位机构A和一个透镜装上／取下机构B。所述的透镜输送定位机构A包括4个透镜加压定位装置b，b，每一个装置b包括一个中心轴13，一个工作台11，一个支架轴30，一个装在支架轴顶部的抛光支架M，和一个对抛光支架加压的弹簧；以及设置在三个与透镜加压定位装置相对应的位置上的透镜抛光装置a、a、a。透镜装上／取下机构B安装在与透镜加压定位装置不相应的位置，并且其上有一工作台42。

透镜装上／取下机构B的工作台是分段定距旋转、上升和下降。工作台上的透镜被输送到透镜输送定位机构A的加压定位装置上的定距旋转位置上。透镜被透镜加压定位装置的夹子抽吸夹持，并连续地输送到透镜输送定位机构A上。透镜加压定位装置以四分之一圆周定距转动。此外，透镜加压定位装置在定距转动位置上升和下降。透镜连续地被输送到工作台上及透镜抛光装置上。

此外，在日本特许公开(NO 57-127662)中公开的透镜加工机其构成有：一个装在刀具轴11上的旋转研磨石7；一个沿旋转研磨石的回转中心线方向进给的加工进给工作台10；一个可旋转地支撑所加工透镜的工作轴14；和一个支撑加工进给工作台10的工作轴的倾斜度调整装置13，它可使工作轴的旋转中心线和研磨石的旋转中心线相交成一预定的斜角。旋转的研磨石加工透镜，使其形成球形面。

透镜由上述装置，即透镜装上／取下机构B送到工作台上，并且透镜在工作台上被连续地传送到透镜加压定位机构A上。在这种情况下，如果透镜上料位置相对透镜进行抛光加工的加工位置间的传送不是准确有效，就需要一个调整透镜传送位置的步骤和调整机构。

本发明的一个目的是，提供一种抛光／研磨设备，这种设备能够在工件，例如透镜，传送时利用一抓起装置准确地抓起工件，将其从传送供料途径上送到加工位置上。

本发明的另一个目的是，上述设备是如此设置的，可使所要加工的透镜夹持在一个工具轴上并使透镜的中心线与研磨石的旋转中心线之间有一预定的斜角，以提供一种设备能够准确执行把所要加工的透镜从供料输送路径上抓起，在抓起位置对准，把抓起的透镜输送至加工位置上，由加工装置对透镜进行加工，并且在完成精加工之后更换透镜。

为此，根据本发明的一个方面，提供了一种抛光／研磨透镜的设备，其中将透镜输送到供料位置并在加工位置进行加工，上述设备包括：

一设在底板上的安装件；

一可滑动地安装在上述安装件上的滑动件；

一可摆动地安装在上述滑动件上的摆动装置；

一可转动地设在上述摆动装置上用来抛光／研磨所述透镜的抛光／研磨工具；

一在上述供料位置夹持透镜并将透镜回转传送至上述抛光／研磨工具的抛光位置以进行透镜替换的回转传送装置，该回转传送装置包括一夹持透镜的夹持装置；

一使上述工具的转动轴线和摆动装置的摆动中心轴线的交叉点与该工具的曲率中心位置重合的球心确定装置，该球心确定装置包括沿与工具轴线对准的线路将替换到抛光位置的透镜朝上述工具运动的运动装置，设在上述摆动件上的球心确定件，用来将上述工具沿其自身轴线朝上述夹持装置运动以及驱动该球心确定装置的驱动装置；

其中，透镜是在由上述摆动件产生的摆动过程中被所述工具加工的。

本发明进一步设置一个能检测传送路径上是否存在物品(工件)的检测装置和在对准位置上夹持物品的夹持装置。根据检测装置的信号保证物品夹持装置在抓起位置。

进一步，加工装置还包括一个用来加工具有所要加工曲面的曲面形工具，和用于调整所要加工的工件曲面曲率中心和工具摆动中心的装置。根据另一种模式，加工装置包括围绕工件曲率中心摆动的工具的装置和设置在摆动装置上的调整装置。此外，根据第三种模式，工件夹持装置上用来抓起工件的装置也同时作为加工装置上支撑工件的装置。

被描述为工件的透镜在传送机上被传送，被定位并停止在一预定的停止位置上，在此位置上被抓起装置抓起，随抓起装置的回转被送到加工装置上的加工位置。

附图简要说明

本发明的其他目的和优点随着下面结合附图的说明将会显得更清楚。

图1是表示根据本发明的一个实施例的主要部件的透视图；

图2是本设备所采用的透镜夹持装置主要部件的剖视图；

图3是用以解释如何通过本设备上的球心定位装置来定球心的操作的视图；

图4是说明本设备控制的框图；

图5是说明本设备操作程序的流程图。

下面将参照附图说明本发明的实施例(说明设备的结构)。

图1是本设备的透视图，图中标号表示构成本设备的构件。标号1表示一个板状底座，它是由底板1b和与底板相垂直的垂直板1a所组成。标号2表示一个第一导向装置，它装在垂直板1a一个面上。第一导向装置2用于在垂直板1a的垂直方向上变换一个加工装置(抛光装置)和一个球心定位装置，这将在后面描述。导向装置2包括：一个支持板2a，它固定在垂直板1a上；一个第一导向板2b；一个固定在导向板2b上可上下滑动的滑板2c；一个安装在垂直板1a上的第一电机M-1和一进给丝杠2d，它与电机M-1的转轴相联并且安装在滑板2c上进给丝杠孔中。第一滑板2c移动位置的控制是通过响应安装在电机M-1上编码器发出的信号，控制通到电机起动电路的电流来实现的。

标号4表示第二导向装置，其中第二滑板4d可通过下述结构沿图中C所示垂直方向上下滑动：一个固定在垂直板1a上的支持板4a；一个第二导向板4b；一个电机M-2和与电机旋转轴相联的一个进给丝杠4c。第二导向板4b的移动位置的控制是通过响应安装在电机M-2上的编码器发出的信号，控制通到电机起动电路的电流来实现的。

标号6是一回转传送装置，用于将工件从输送供料位置传送到加工位置上。一个支持板件6a垂直地固定在第二滑板4d的表面上，转臂6b通过装有支撑轴承6c的轴(图中未示)装在支持板6a上。

一个联结上述轴的电机M-3，使回转臂6b转动，回转臂的转动角度是通过响应安装在M-3上的编码器发出的信号，通断M-3电机电流来控制。

固定在回转臂6b的两端的是用于抽吸夹持未加工物品的第一透镜夹持装置8和用于抽吸夹持后面还要说明的加工装置18已加工过的物品的第二透镜夹持装置10。

透镜夹持装置说明如下。

图2是说明透镜夹持装置8和10的主要部件的剖视图。

一个空心的旋转体8a通过一轴承8b装在回转臂6b上。旋转体8a是由上半体8a₁和下半体8a₂所组成。空心的螺纹轴8c被旋入下半体8a₂的中空内径之中。下半体8a₂的中空孔内径不同，球衬套8d₁和8d₂装在下半体8a₂中空内径下端部。第一和第二套环8e₁和8e₂装在上述球衬套内。

一个中空的柱形体8f装在第一套环8e₁的上端部，弹簧件8g被压缩在中空柱形体8f的上部和螺纹轴8c之间。

第二套环8e₂的上端部和下端部装有轴承件，一个可驱动的旋转体8h装在轴承件之中，可驱动旋转体8h的下部构成一个透镜抽吸夹持装置。

第一透镜夹持装置8包括一电机M-4，一个由回转臂6b可旋转支撑的皮带轮6c，一个传动带6d和一个图2中所示的夹持机构，该机构与皮带轮6相联并被回转臂6b可旋转地支撑。

第二透镜夹持装置10与第一透镜夹持装置8具有相同的结构。

参照图1，标号12代表一输送和提供未加工物件的装置，12a代表皮带输送机，托盘12b按一个预定间隔设置在输送机12a上，未加工的透镜放在托盘内。

标号14表示透镜递送装置，其功能是将由输送／供料装置12供给未加工的透镜送至第一透镜夹持装置8，并且由第二透镜夹持装置10所接收的已加工的透镜送至输送／供料装置12上。透镜递送装置14包括一个固定在垂直板1a上的第一缸体S-1，一个与缸体S-1的活塞相联的移动件14a，一个安装在移动件14a上的卡头件14b。卡头件14b是由图中未示出的电机(M-10)驱动张开或关闭的一对部件所组成，从而可把托盘保留在输送机上。

标号16代表一个物品检测装置，它包括一个发射光的发光元件16a，一个接收光发射器16a光的光接收元件16b和一个信号发生器16c(图4)，用以发出光接收元件是否收到光的信号。

由检测器发光照亮的位置应设置在使光能穿过透镜递送装置14的递送位置中心。

标号18是一个摆动装置，用来使抛光工具18a沿一个摆动轴摆动(摆动轴是一个后面将要说明的摆动电机的旋转轴)。摆动装置包括一个固定在第一滑板2c上的支持板18b；一个摆动臂18c可旋转地安置在支持板18b的一端。摆动臂18c的另一端规定为自由端，18c的顶部被弯成类似L形，在其弯曲部分18c₁上，安置一个后面再对其说明的球心确定装置20。

支持板18d固定到球心确定装置上的一个滑动件上，它是由一个平板件18d₁，由平板件另一端弯曲成的并固定到滑动件上的固定件18d₂，以及用于夹持工具件由平板件18d₁另一端弯曲成的一个弯曲件18d₃，和一个与弯曲件18d₃平行的另一弯曲件18d₄所制成。

弯曲件18d₃上装有一个由一轴承18e支撑的轴18f。一个半球面工具18a固定在轴18f的顶端。

驱动工具的电机M-6装在弯曲件18d₄的下表面上。电机M-6旋转轴穿过弯曲件18d₄上的一通孔，旋转轴的上端固定一个皮带轮(未示出)，皮带轮位于弯曲件18d₃的上表面上。一个同步带18g将这个皮带轮与装在半球面工具18a轴上的皮带轮(未示出)拉紧，由此，电机M-6的转动被传给半球面工具18a。

摆动臂18c与装在支持板18b后表面上的摆动电机M-7的转轴相连，并由轴承18h轴向支承。由此，摆动臂18c可围绕摆动电机M-7的轴进行摆动运动。

当装在电机M-7上的编码器(未示出)检测出电机转动位置时，电机通电，使摆动臂进行摆动运动。而摆动角度由编码器的信号变化控制。

标号20表示球心确定装置，它包括一个固定在摆动臂18弯曲件上的支持板20a，一个装在20a上的导向件20b；一个安装在支持板18d上的球心确定件20c，一个驱动球心确定件20c的电机M-8和一个滚珠丝杠件20d，其与电机转轴相连，用于在箭头所示方向A上移动球心确定件20c。

球心确定的操纵解释如下。

球心定位意味着半球形工具18a表面的曲率中心和这样一个点重合：该点是旋转支撑件的旋转轴线(图1中的轴件18f)与摆动电机M-7的摆动轴的轴线的交点。

图3是一个示意图，用于帮助解释球心确定的操作过程。在图3中，零部件标号与图1中标号一致，参照图3，摆动臂18c被置于与支持板18b平行的位置上。图3中的符号O₁表示把第二透镜夹持装置上的驱动旋转体的轴线与工具轴线连成一线的直线；符号O₂代表摆动电机的旋转轴的轴线；O₃代表一个位置线，在该位置上透镜被透镜夹持装置8和10夹住并进行加工；符号R表示半球形工具18a的曲率半径；S是摆动轴线O₂和加工位置O₃间的距离；M是半球面工具的曲率中心距其安装位置的轴向长度尺寸；而N是轴承件18e的安装位置到摆动轴线O₂的距离。这些尺寸可在设计时确定。

下面说明球心位置确定的程序。

(a)预先获得R+M的尺寸，及高度尺寸N和S。

(b)驱动确定球心的驱动电机M-8，使球心确定件20c沿导向板上升到下式给定值的位置：

N-(R+M)+R=N-M    (1)

在这个状态，半球形工具18a的曲率中心点与摆动轴线O₂重合，半球形工具18a的顶点J上升到J′位置。

(c)再次驱动电机M-8，使工具18a的顶点J′与工作位置O₃线相重合。

(d)驱动第一导向装置的电机M-1，使支持板18b移动一下式给定值：

(S-R)    (2)

上述(a)-(d)操作程序可有效确定球心。

图4是一个表示本发明设备的控制框图。

标号B₁代表用于第一滑板的电机M-1的通电电路；B2代表用于第二滑板的电机M-2的通电电路；B₃代表驱动电机M-3的通电电路；B₄代表第一透镜夹持装置的电机M-4的通电电路；B₅代表第二透镜夹持装置的电机M-5的通电电路；B₆代表半球形工具18a转动电机M-6的通电电路；B₇是摆动电机M-7的通电电路；B₈是确定球心的电机M-8的通电电路；B₉是驱动输送机的电机M-9的通电电路；B₁₀是用于递送装置夹紧的电机的通电电路；上述通电电路分别与电机控制装置22相连，各个电机的通电方向和周期由控制装置22所输送的信号控制。

标号24表示装在第一个透镜夹持装置8的旋转体端头的抽吸装置的抽吸控制装置。抽吸控制装置24包括一个泵和泵控制组件，该组件响应来自动作控制装置26的信号，能有效地进行抽吸操作。标号28代表第二透镜夹持装置的抽吸控制装置，它与控制装置24具有相同的结构。

递送装置的缸体S-1的控制装置30连接到用于控制递送装置的控制装置32上。控制装置32又与动作控制装置26相连，用于传送和接受控制信号。一个物品检测装置16与动作控制装置26相连，当物品检测装置16的光接收件16a发出一检测信号时，检测件16能标出一个指示物品是否存在的信号。用于总体控制本设备的控制器36与电机控制装置22和动作控制装置26相连。一个装置38能分辨透镜夹持装置是否夹持着透镜，并在第一和第二抽吸装置的信号的基础上输出一个分辨信号给控制器36。

下面是对本发明设备操作的说明。

本设备的操作将参照图5中的流程进行说明。(步骤S-1：“步骤”将被省略，表示成S-1)：

所要加工透镜的曲率和半球形工具的曲率中心已完全处于初始状态。因此，假定工具18a上没有透镜。

(S-2)：输出驱动输送机12a电机的一个通电信号，使输送机12a上的托盘沿图1中D的方向进给。

(S-3)：当托盘12b移动到物品检测装置发出的亮光线上时检测装置16发出一个信号并通过动作控制装置26传至控制器36。

(S-4)：控制器36接到上述信号后，通过电机控制装置22使传送带电机M-9断电，传送机停止移动。

(S-5)：响应电机M-9断电信号，在递送装置14的控制装置的控制下，缸体S-1的控制装置30动作。夹持件14b运动到传送机12a一个位置上，抓起透镜。

(S-6)：夹持件14b上装有一个图中未示的物品保持传感器，通过传感器信号分辨是否夹持着透镜。

(S-7)：缸体S-1的动作是由传感器的信号控制，从而使递送装置14运动到第一透镜夹持装置的等待位置，在该等待位置的第一透镜夹持装置被置于高于图3所示的工作位置线O₃。与上述的传感器相关的一个透镜夹持信号被传送到控制器36之中。

(S-8)：递送装置移动到等待位置，然后在递送装置上的托盘中的透镜被第一透镜夹持装置夹持到被驱动的旋转体8h上的抽吸部件上。

(S-9)：第一透镜抽吸装置包括一个抽吸检测装置，它用来在透镜被吸起时发出一个抽吸完成的信号，该检测信号被传送至控制器。

(S-10)：控制器36在接到上述检测信号后，通过电机控制装置22向回转电机M-3发出通电信号，使转动臂6b回转。回转是以这种方式完成：转动臂6b转动180°，而第一透镜夹持装置8在等待位置线上转动。

(S-11)：上述转动，由装在电机M-3上的编码器的信号控制。由这个编码器发出的信号传送到控制器36。第二导向装置器4的电机M-2被此信号驱动，并且转动臂的第一透镜夹持装置被移到工作位置线O₃上。因此，被第一透镜夹持装置夹持的透镜被移到图3所示的半球形工具的旋转轴线O₁上。

(S-12)：在转动臂进行步骤S-11的回转动作时，也通过各相关装置，进行了球心确定动作的精确调整。这些装置例如摆动装置(电机M-7)，摆动臂18c和球心定位装置(球心确定板20c等等)。所以，在步骤S-11进行时转动臂的位置也必须精确地控制。为此目的，通过一个转动位置检测器40来检测出电机M-3转动轴的位置信号。由一个转动误差分辨器42进行分辨。

(S-13)：如果回转分辨器42分辨结果在允许范围之内，运转程序继续下一步，如果分辨结果转动误差超出允许范围，误差数据被输入到电机控制装置22之中，从而纠正转动位置。

(S-14)：当转动臂的转动位置被检测时，被第一透镜夹持装置的驱动旋转体端部抽吸夹持住的透镜将再次从等待位置下降到图3所示的加工位置线O₃的位置，该动作是在转动误差分辨装置信号或位置纠正信息的信号的基础上，由驱动滑板电机M-1完成的。要注意，当步骤S-14中所抽吸的透镜下降时，在镜片降到图3所示的摆动轴线O₂与工具转动轴线O₁交点上方的J′点时，透镜接触半球面工具18a的顶点。此时透镜受到透镜夹持装置与工具间所产生的压力。在本设备中，透镜夹持装置设置了一压力调整机构。参见图2，弹簧件8g的压力可通过旋转地调整旋入在下旋转体8a₂的中空部分之中的中空螺纹件8c进行。

(S-15)：第二透镜夹持装置与步骤14中由透镜从等待位置到加工位置的运动同步，平行地抽吸起未加工的透镜。更特别的是，与S-10步骤的转动同步配合地驱动传送机12a，传送下一个托盘。递送装置14有效地托起托盘，在第一透镜夹持装置下降时，透镜被抽吸夹持。

(S-16)：当透镜下降到位运动完成时，加工操作开始。在加工前，施加加工液，加工操作包括：向一个存储器46输入如下的数据以得到一个加工程序44：透镜的材料、透镜的构形、加工量和加工工具的性能，确定半球面工具18a设定的转数，工具摆动角和摆动速度，设立的用于旋转透镜夹持装置旋转体8a的电机M-4的转数，以及在这些数据基础上的加工周期。这些加工数据从加工程序44被传送到控制器36，然后数据作为控制信号被传送到各个控制装置。

(S-17)：当预定的加工按步骤(S-16)完成后，所述的各电机停止。响应加工程序结束的信号，由电机控制装置22发出第二滑板驱动信号输给电机M-2。因此，转动臂6b从加工位置上升到等待位置。

(S-18)：紧跟着，在确认转动臂上升到等待位置之后，转动电机M-3执行转动运动，使加工过的透镜与未加工的透镜互换位置。当加工过的透镜运动到未加工透镜的位置时，透镜的位置再按步骤S-12和S-13进行调整。

(S-19)：由第一透镜夹持装置夹持的已加工过的透镜被放到递送装置14上，同时由第二透镜夹持装置抽吸夹持的未加工的透镜从等待位置下降到加工位置上。

(S-20)：未加工的透镜被加工，同时，已加工的透镜被从递送装置放到传送机12a的托盘上，上述步骤重复进行。

本发明的结构如前所述，其显示的优点如下。

即使加工曲率变化，也不必调整夹持器的加工位置，因为加工点的位置不变。此外，半球面工具的高度是恒定的，从而半球面工具的刚性可以高水平的坚固地强化。

另一优点是在未加工透镜输送／上料装置和透镜夹持装置之间提供了一种精确的递送装置。因此，透镜的夹持姿势能被精确维持。所以，可防止由于透镜姿势的缺陷产生的失误。特别是，由于在递送装置的递送操作中，加入了透镜位置检测功能，从而保证了定位精度。此外，根据本发明，未加工和已加工的透镜的夹持和传送以及加工操作都在同一周期内，由转动装置完成，因此可改进生产效率。更进一步说，提供一种能通过采用这样一种结构精确地调整球心的设备是可行的。这种设备是--摆动装置和球心确定装置安装在支持板18b上，而18b通过滑动件装置使其上升和下降。更进一步，本发明具有在未加工透镜随转动装置的转动运动到加工位置时，分辨转动位置是否正确的功能。因此，可改善加工精度。

尽管本发明所说明的实施例已通过附图详尽地描述了。但本发明并不受上述所讨论的实施例的局限，本领域中的熟练人员可作出各种形式的变化实施例，而不脱离本发明的精神和范围。

图4中各栏注释B1--第一滑动件驱动电机M-1B2--第二滑动件驱动电机M-2B3--转动臂驱动电机M-3B4--第一透镜夹持装置驱动电机M-4B5--第二透镜夹持装置驱动电机M-5B6--球面工具驱动电机M-6B7--摆动电机M-7B8--球心定位电机M-8B9--输送机电机M-9B10--夹头电机M-1024--第一抽吸控制装置28--第二抽吸控制装置30--第一缸体控制装置32--递送装置控制装置16a--物品检测装置16b--物品检测装置38--透镜保持分辨器40--转动位置检测器42--转动误差分辨器22--电机控制装置26--动作控制装置36--控制器44--加工程序计算机46--存储器

图5A， 图5BS-1：    置于初始位置S-2：    输送机运动S-3：    检测器动作S-4：    输送机停止运动S-5：    抓起透镜S-6：    检测是否夹持着透镜S-7：    递送装置运动S-8：    透镜由第一透镜夹持装置抽吸S-9：    抽吸检测S-10：   转动臂转动S-11：   移动第一透镜夹持装置至加工位置线S-12：   转动误差分辨S-13：   转动位置误差纠正S-14：   透镜从等待位置运动到加工位置S-15：   未加工的透镜的夹持S-16：    透镜加工操作S-17：    转动臂上升S-18：    透镜换位S-19：    已加工的透镜至检测装置，未加工的透镜至加工位置S-20：    卸下加工过的透镜

Claims (2)

1．一种抛光／研磨透镜的设备，其中将透镜输送到供料位置并在加工位置进行加工，上述设备包括：

一设在底板上的安装件(1a)；

一可滑动地安装在上述安装件上的滑动件(2c)；

一可摆动地安装在上述滑动件上的摆动装置(18)；

一可转动地设在上述摆动装置上用来抛光／研磨所述透镜的抛光／研磨工具(18a)；

一在上述供料位置夹持透镜并将透镜回转传送至上述抛光／研磨工具的抛光位置以进行透镜替换的回转传送装置(6)，该回转传送装置包括一夹持透镜的夹持装置；

一使上述工具的转动轴线(O₁)和摆动装置的摆动中心轴线(O₂)的交叉点与该工具的曲率中心位置重合的球心确定装置(20)，该球心确定装置包括沿与工具轴线对准的线路将替换到抛光位置的透镜朝上述工具运动的运动装置(M1)，设在上述摆动件上的球心确定件(20c)，用来将上述工具沿其自身轴线朝上述夹持装置运动以及驱动该球心确定装置的驱动装置(M8)；

其中，透镜是在由上述摆动件产生的摆动过程中被所述工具加工的。

2．根据权利要求1所述的抛光／研磨透镜的设备，其特征在于还包括：

一根据上述回转传送装置的一驱动装置的信号来检测该回转传送装置的回转位置的回转位置检测装置(40)；

一根据上述回转位置检测装置的信号来分辨上述回转传送装置的回转位置是否在允许范围内的回转误差分辨装置(42)；

一根据上述回转误差分辨装置的信号来校正上述夹持装置位置的回转位置校正装置(22)。

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