CN107116418A - 一种公自转轮式研抛磨头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公自转轮式研抛磨头，包括公自转机构和电动控制机构。所述公自转机构中公转轴线与自转轴线相互垂直，正交于研抛轮中心；所述研抛轮自转轴上安装有齿轮；所述齿轮在围绕公转轴线公转的同时还为研抛轮提供自转动力。所述电动控制机构包括直线音圈电机、三脚传力架、齿盘，所述直线音圈电机用于动态调控研抛中的研抛压力。本发明采用正交运动的结构方式，具有动转动平衡、去除效率高的优点；同时采取高精度、高响应频率的直线音圈电机作为研抛力控制执行器，输出准确的研抛压力。在研抛的时候通过自转、公转的配合以及压力的动态调控，实现高效、高精度的去除效果。

Description

一种公自转轮式研抛磨头

技术领域

本发明涉及光学镜片加工技术，具体涉及一种公自转轮式研抛磨头。

背景技术

在现代的光学镜片加工技术中，一般会使用研磨机器来进行加工。而现有的研磨机器在加工的过程中存在研抛效率较低、去除函数不稳定、动转不平衡、压力控制精度低、响应慢等问题，尤其是配合机器人工作的时候，难以对大口径非球面镜片进行高效、高精度的加工。

而在整套的光学镜片加工设备中，对于上述研磨机器所带来的问题影响最大的，则是末端执行器——研抛磨头，其机械结构、运动方式、压力控制方式、磨头大小等参数直接决定了研磨抛光系统的去除函数、工作效率及加工精度。

为了能够克服现有研磨抛光过程中存在的问题，有必要对研抛磨头进行创新性设计。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有的光学镜片加工技术中，存在研抛效率较低、去除函数不稳定、动转不平衡、压力控制精度低、响应慢等问题。为克服上述缺陷，提供一种公自转轮式研抛磨头，适应大口径非球面镜片高效加工和进行局部高精度修抛的工作。

本发明解决上述问题的方案是：一种公自转轮式研抛磨头，包括公自转机构和电动控制机构，所述公自转机构中，公自转为联动，公转轴线与自转轴线相互垂直，正交于轮式研抛磨头中心；所述电动控制机构与公自转机构通过轴承卡接，用于动态调控研抛压力。

本发明的公自转轮式研抛磨头，所述公自转机构包括电机以及与电机轴向传动连接的减速器，所述减速器连接的联轴器带动主动同步带轮转动，所述主动同步带轮通过同步带带动被动同步带轮转动，所述被动同步带轮通过上下两个轴承卡接在被动同步带轮支撑座上，所述被同步带轮还通过联轴器与滚珠花键相连，所述滚珠花键为法兰式，滚珠花键的法兰与研抛轮支撑架通过螺栓连接，所述研抛轮支撑架上安装有研抛轮。

本发明的公自转轮式研抛磨头，所述研抛轮的轴上卡接有轴承和齿轮，所述轴承还卡接在轮式研抛轮支撑架上，所述齿轮与齿盘啮合，所述齿盘与电动控制机构相连。

本发明的公自转轮式研抛磨头，所述电动控制机构包括直线音圈电机和三脚传力架，所述三脚传力架上端连接直线音圈电机，下端与齿盘相连。

本发明的公自转轮式研抛磨头，所述电动控制机构中三脚传力架包括上板、支撑轴、浮动接头、压力传感器、压力传感器压板和下板，所述下板与齿盘相连，所述支撑轴与滑块相连。

本发明的公自转轮式研抛磨头，公自转机构包括电机，电机通过减速器连接到联轴器上，减速器通过螺栓连接到电机座上，电机座通过螺栓连接到支撑板上，所述支撑板上设有可用于与其他设备连接的法兰。

本发明与现有技术相比的优点在于：采用轮式正交运动结构方式，一个电机实现轮式研抛磨头公自转，公自转比与齿盘和齿轮齿数比有关，本发明的运动方式决定其动转动平衡、去除效率高；同时采取高精度、高响应频率的直线音圈电机作为研抛力控制执行器，输出准确的研抛压力，进而增强了对加工工件表面形状变化的自适应性。由于研磨的自适应性提高，只要对应调节好研抛的参数，就能够适应不同的研磨要求；并且在研抛的时候通过自转、公转的配合以及电动控制的动态调节，实现了提高去除函数的稳定性的效果。

附图说明

图1为本发明公自转轮式研抛磨头电动控制闭环系统原理图；

图2为本发明公自转轮式研抛磨头正交运动原理图；

图3为本发明公自转轮式研抛磨头的整体结构示意图；

图4为本发明公自转轮式研抛磨头的整体结构侧面示意图；

图5为本发明公自转轮式研抛磨头的公自转机构主体部分结构示意图；

图6为本发明公自转轮式研抛磨头的压力电动控制机构示意图；

以下给出图1～6中的各主要部件的标记：

1-电机，2-电机座，3-减速器，4-主动同步带轮，5-支撑板，6-浮动接头，7-压力传感器，8-下板，9-齿盘，10-齿轮，11-直线音圈电机，12-直线音圈电机座，13-六角螺母，14-滑轨，15-滑块，16-被动同步带轮支撑座，17-联轴器，18-压力传感器压板，19-研抛轮，20-法兰，21-轴承，22-轴承，23-主轴，24-轴承，25-研抛轮轴，26-被动同步带轮，27-滚珠花键轴，28-滚珠花键法兰，29-研抛轮支撑架，30-上板，31-支撑轴，32-光学元件。

具体实施方式

本发明的公自转轮式研抛磨头，在磨头结构上采取轮式正交运动结构，除具有高效的加工外还具有局部面形误差修正、均匀修抛、环带面形误差修正的能力；同时还结合直线音圈电机的电动控制方式，准确控制研抛压力，提高了去除函数的稳定性。

以下将结合附图以及具体的实施方式，对本发明进行详细的说明。

图1为本发明公自转轮式研抛磨头电动控制闭环系统原理图，由PC机、控制柜、直线音圈电机11、压力传感器7形成一个力闭环控制系统。压力传感器7实时检测研抛轮19与光学元件32之间的接触压力，将压电信号反馈给PC，PC将信号处理结果输入控制器与预先设置的压电信号进行对比，对比误差转换成电流信号控制直线音圈电机11完成压力动态调控。

如图2为本发明公自转轮式研抛磨头正交运动原理图，公自转轮式研抛磨头的转动包括公转和自转，研抛轮19除了绕自身中心轴转动的自转运动外，还绕其与自身中心轴垂直、垂足为研抛轮19中心的轴线上公转，形成正交运动。

具体的，公自转轮式研抛磨头的结构如图3所示，公自转机构主要由电机1带动主轴进行公转，自转通过研抛轮19公转时联动产生，公转轴线与自转轴线垂直。在本发明中，电机1与主轴间通过同步带传动，被动同步带轮26通过联轴器17与滚珠花键相连。公自转电机1选用高性能交流同步伺服电机，并具有抱闸功能，能够实现稳定的转速控制。滚珠花键选用法兰式，一方面将电机动力转换成适合研抛轮使用的公转转效果，另一方面用于解耦共同作用在滚珠花键上的旋转运动和来自电动控制机构的直线运动。

为了更清楚地说明本发明的中的每一个部件的运动方式，以下对公自转机构以及电动控制机构进行分别说明。

结合图3与图5，公自转机构包括电机1，电机1通过减速器3连接到联轴器17上。减速器3通过螺栓连接到电机座2上，同理，电机座2通过螺栓连接到支撑板5上。减速器3将电机1的转动降速，以提高转动的驱动力。联轴器带动主动同步带轮4转动，主动同步带轮4通过同步带带动被动同步带轮26转动，被动同步带轮26通过上下两个轴承22卡接到被动同步带轮支撑座16上。以此保证被动同步带轮仅可做旋转运动，被动同步带轮支撑座16通过螺栓连接到支撑板5上。被动同步带轮26通过联轴器17与滚珠花键轴27进行传动连接，滚珠花键法兰28小圆轮毂上通过轴承24卡接在三角传力架下板8上，而滚珠花键法兰28大圆截面通过螺栓与研抛轮支撑架29相连。研抛轮19同轴25上安转有两个轴承21和一个齿轮10，其中两个轴承21用于将研抛轮19卡接在研抛轮支撑架29上，齿轮10与齿盘9啮合，齿盘9通过螺栓连接在三脚传力架下板8上。当电机1启动时，研抛轮19开始公转，研抛轮19公转的同时带动齿轮10在齿盘9上滚动，以此为研抛提供一个自转动力。实现研抛轮正交运动。

如图6为本发明公自转轮式研抛磨头压力电动控制机构，包括直线音圈电机11和三脚传力架。直线音圈电机11通过直线音圈电机座12螺栓连接在支撑板5上，直线音圈电机11还与三脚传力架上板30连接。所谓三脚传力架的“脚”包括支撑轴31、浮动接头6、压力传感器7和压力传感器压板18。三根“脚”互成120度均匀安装，上端通过六角螺母13与三脚传力架上板30连接，下端通过压力传感器压板18与三脚传力架下板8连接。在浮动接头6和三脚传力架下板8之间设置的压力传感器7，在研抛的时候，研抛轮19所受到的压力会被压力传感器7所检测到，反馈给力执行器直线音圈电机11，形成的力闭环系统实时为研抛轮19提供一个准确的研抛压力。三脚传力架下板8中心通过轴承24与公自转机构中的滚珠花键法兰28卡接，下端通过螺栓与齿盘9连接。

按照图3实现压力电动控制的时候，三脚传力架中的支撑轴31还与滑块15通过螺栓连接，滑块15卡接在滑轨14上，且滑块15可在滑轨14上滑动。

如图4为本发明公自转轮式研抛磨头的整体结构侧面示意图，本发明还在支撑板5上设有可用于与其他设备连接的法兰20，通过其他可移动的设备将公自转轮式研抛磨头的研抛轮移动到光学元件32的不同位置上。

实施本发明的公自转轮式研抛磨头，具有以下的有益效果：采用轮式正交运动结构方式，一个电机实现轮式研抛磨头公自转，公自转比与齿盘和齿轮齿数比有关，本发明的运动方式决定其动转动平衡、去除效率高；同时采取高精度、高响应频率的直线音圈电机实现电动控制，输出准确的抛光压力，进而增强了对加工工件表面形状变化的自适应性。由于研磨的自适应性提高，只要对应调节好研磨的参数，就能够适应不同的研磨要求；并且在研磨的时候通过自转、公转的配合以及电动控制的稳定调节，实现了提高去除函数的稳定性的效果。

以上仅为本发明具体实施方式，不能以此来限定本发明的范围，本技术领域内的一般技术人员根据本创作所作的均等变化，以及本领域内技术人员熟知的改变，都应仍属本发明涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种公自转轮式研抛磨头，其特征在于：包括公自转机构和电动控制机构，所述公自转机构中，公自转为联动，公转轴线与自转轴线相互垂直，正交于研抛轮中心；所述电动控制机构与公自转机构通过轴承卡接，用于动态调控研抛压力。

2.根据权利要求1所述公自转轮式研抛磨头，其特征在于：所述公自转机构包括电机以及与电机轴向传动连接的减速器，所述减速器连接的联轴器带动主动同步带轮转动，所述主动同步带轮通过同步带带动被动同步带轮转动，所述被动同步带轮通过上下两个轴承卡接在被动同步带轮支撑座上，所述被同步带轮还通过联轴器与滚珠花键相连，所述滚珠花键为法兰式，滚珠花键法兰与研抛轮支撑架通过螺栓连接，所述研抛轮支撑架上安装有研抛轮。

3.根据权利要求2所述公自转轮式研抛磨头，其特征在于：所述研抛轮的研抛轮轴上卡接有轴承和齿轮，所述轴承还卡接在研抛轮支撑架上，所述齿轮与齿盘啮合，所述齿盘与电动控制机构相连。

4.根据权利要求1所述公自转轮式研抛磨头，其特征在于：所述电动控制机构包括直线音圈电机和三脚传力支架，所述三脚传力架上端连接直线音圈电机，下端与齿盘相连。

5.根据权利要求4所述公自转轮式研抛磨头，其特征在于：所述电动控制机构中三脚传力架包括上板、支撑轴、浮动接头、压力传感器、压力传感器压板和下板，所述下板与齿盘相连，所述支撑轴与滑块相连。

6.根据权利要求1所述公自转轮式研抛磨头，其特征在于：公自转机构包括电机，电机通过减速器连接到联轴器上，减速器通过螺栓连接到电机座上，电机座通过螺栓连接到支撑板上，支撑板上设有可用于与其他设备连接的法兰。