CN108789019A - 用于非球面元件抛光的五连杆机构 - Google Patents

Abstract

一种用于非球面元件抛光的五连杆机构，主要包括了机架、主轴、曲柄滑台、球铰机构、连杆滑台、连杆、工件、定位量具、浮动头、控制箱、沥青盘、快拆模块，所述的两套主轴、曲柄滑台、球铰机构、连杆滑台、连杆形成了封闭的两球铰接三自由度五杆机构，两套定位量具精确确定工件相对两主轴的位置，控制箱通过读取代码控制主轴的转速和转角、曲柄滑台的长度、连杆滑台的长度，连杆驱动抛光盘实现抛光加工，本发明是一款基于两球铰三自由度五连杆的机构，根据传统手工抛光特点设计，实现可控驻留时间式抛光，适用各种非球面元件，单次去除量可控制在纳米级别，具有运动灵活、可靠性高、加工质量高、有效抑制中频误差等优势。

Description

用于非球面元件抛光的五连杆机构

技术领域

本发明涉及光学加工，特别是一种用于非球面元件抛光的五连杆机构，实用于复杂非球面元件的超精密抛光。

技术背景

非球面元件在光学系统中使用较广泛，它在光学系统中可以提高像差校正能力、改善像质、扩大视场、增大作用距离和降低系统成本并有效地减轻设备质量，是光学系统中重要零件之一。

在专利《用于非球面光学元件抛光的数控双摆机构》(专利公开号CN106826543A)中，介绍了一种非球面光学元件数控双摆机构。该机构通过自动调整抛光盘的高度进行抛光加工，主要有两大问题：

该机构完全通过电机进行主动控制抛光盘的轨迹，机构质量较大，电机不能根据工件表面形状进行高速、高精度响应，导致抛光盘运动不灵活，对控制、执行系统轨迹合成要求高；

由于该机构通过电机进行轨迹合成，导致抛光盘与工件不能完全贴合，且由此带来的不均匀、不可控的压力会导致去除量的不均匀，从而导致较大的加工误差。

综上所述，上述发明不能保证较高的加工质量，不足以代替手工抛光方式。

传统计算机控制表面成型(CCOS)技术，规划相对有序的抛光路径，加工灵活性低、不能有效抑制有序加工带来的中频误差，很多情况下仍需要技艺高超工人进行手工修抛，但手工修抛具有劳动强度大、面型不能精确控制且要求经验丰富的操作工人等缺点。非球面光学加工中迫切需要一种可靠性高、加工质量高、效率高且成本低的抛光机床。

发明内容

针对上述现有技术的问题，本发明提供一种用于非球面元件抛光的五连杆机构。该机构可控驻留时间式抛光，适用各种非球面元件，单次去除量可控制在纳米级别，具有运动灵活、可靠性高、加工质量高、有效抑制中频误差等优势。

本发明的技术解决方案如下：

一种用于非球面元件抛光的五连杆机构，其特点在于，包括：机架、第一主轴装置、第一曲柄滑台、第一球铰机构、第一连杆滑台、第一连杆、工件、第一定位量具、第二定位量具、浮动头、第二连杆、第二连杆滑台、第二球铰机构、第二曲柄滑台、第二主轴装置、控制箱、抛光盘和快拆模块；

所述的第一主轴装置、第二主轴装置和工件垂直安装于所述的机架上且所述的第一主轴装置的轴线和第二主轴装置的轴线与工件的轴线交所述的机架的垂足构成等腰三角形分布；

所述的第一主轴装置，由主轴电机、主轴联轴器、主轴联轴器箱、主轴轴承、主轴轴承座和主轴组成电动旋转主轴模块；

所述的第一曲柄滑台，由曲柄底座、曲柄导轨、曲柄滑块、曲柄电机、曲柄电机安装座、曲柄联轴器、曲柄丝杆、曲柄丝杆螺母、曲柄丝杆螺母安装座和曲柄丝杆固定座组成一维电动直线导轨滑台模块；

所述的第一球铰机构，主要包括下安装板、上安装板；

所述的第一连杆滑台，由底座、导轨、U型槽连杆安装板、丝杆、丝杆螺母和电机组成一维电动直线导轨滑台模块；

所述的快拆模块包括第一快速锁紧器、第一轴承座、第一轴承、第二快拆公头、第二快速锁紧器、第二快拆母头、第二锁紧压板、第二轴承、第一快拆母头、第一快拆公头、第一锁紧压板，所述的快拆公头的凸台与所述的快拆母头的凹槽配合；

所述的第一曲柄滑台的曲柄底座垂直地安装在第一主轴装置的主轴的顶端，第一曲柄滑台的曲柄滑块与所述的第一球铰机构的下安装板的下部固定，所述的第一连杆滑台的底座与所述的第一球铰机构的上安装板的上部固定，所述的第一连杆的一端固定在所述的第一连杆滑台的U型槽连杆安装板的U型槽中，所述的第一连杆的另一端固定于所述的快拆模块的第一快拆公头的凹槽内；

所述的第二主轴装置、第二曲柄滑台、第二球铰机构、第二连杆滑台、第二连杆的结构和连接关系与所述的第一主轴装置、第一曲柄滑台、第一球铰机构、第一连杆滑台、第一连杆的结构和连接关系相同；所述的第二连杆的另一端固定在所述的快拆模块的第二快拆公头的凹槽内；

所述的浮动头的传动轴垂直地固定在所述的快拆模块的第一快拆母头的下部，所述的抛光盘的上部固定在所述的浮动头的固定头下，所述的抛光盘的下表面与所述的工件接触，所述的第一定位量具和所述的第二定位量具互成九十度夹角水平地安装于所述的机架上且与所述的工件等高，所述的控制箱通过导线与所述的第一主轴装置的电机、第二主轴装置的电机、第一曲柄滑台的电机、第二曲柄滑台的电机、第一连杆滑台的电机、第二连杆滑台的电机的控制端相连。

所述的第一球铰机构和第二球铰机构结构相同，但有两种不同的球铰机构可供使用：

一种球铰机构，包括下安装板和上安装板，在所述的下安装板和上安装板之间还有轴承座、球面副轴承、轴承端盖，所述的下安装板的一柱面与所述的球面副轴承内圈固定，球面副轴承的球心即为球铰机构的球心，所述的上安装板安装在所述的轴承座上且与球面副轴承的外圈固定，所述的轴承端盖盖在所述的球面副轴承内圈且设有竖直安装孔安装与下安装板上端设置的竖直孔竖直安装。

另一种球铰机构，包括下安装板和上安装板，在所述的下安装板和上安装板之间还有下竖轴、下纵轴、上纵轴、上横轴、下横轴、定点，所述的上纵轴固定在所述的上安装板的下平面，所述的上纵轴与下纵轴平行设置，且上纵轴可绕下纵轴作绕定点三自由度转动，上横轴固定于下纵轴)，上横轴与下横轴平行设置且上横轴可绕下横轴作绕定点三自由度转动，下竖轴固定于下横轴，下竖轴与下安装板同轴心设置且下安装板可绕下竖轴的轴线转动，下竖轴的轴线、上纵轴绕下纵轴转动的轴线、上横轴绕下横轴转动的轴线三线交于定点，定点为球铰机构的球心。

所述的第一连杆滑台和第二连杆滑台的构成是：所述的导轨沿着L型的底座的长边固定在所述的底座的竖直面的内侧并与L型的底座的水平面平行，U型连杆安装板的一外侧面位于所述的导轨上，U型连杆安装板另一外侧面与丝杆螺母的侧面固定连接，所述的电机平行于所述的导轨安装在所述的底座的一端，所述的电机的输出轴通过联轴器与丝杆同轴相连，该丝杆穿过所述的丝杆螺母形成螺旋副，在所述的电机驱动下，所述的丝杆与所述的丝杆螺母的相互作用推动所述的U型连杆安装板沿所述的导轨运动。

所述的快拆模块包括第一快速锁紧器、第一轴承座、第一轴承、第一快拆公头、第二快速锁紧器、第一快拆母头、第二锁紧压板、第二轴承、第一快拆母头、第一快拆公头、第一锁紧压板，所述的快拆公头的凸台与快拆母头的凹槽配合，快速锁紧器穿过所述的快拆母头的通孔、快拆公头的通孔，锁紧压板安装于快速锁紧器，两快拆母头通过所设的轴承和轴承座形成转动副，第一连杆安装于第一快拆公头的凹槽内，第二连杆安装在第二快拆公头的凹槽内。

所述的第一定位量具和第二定位量的构成相同：包括L型的量具底座，在该量具底座上依次安装有导轨、锁紧压板和标尺，所述的导轨与所述的量具底座成水平，所述的量具水平地设置在所述的导轨和标尺上，快速锁紧器与所述的锁紧压板结合控制所述的量具的运动，该量具的量具头垂直安装于量具的前端，量具头的前端设塑料片，该量具上设有精密的刻度，该刻度的零刻度与所述的塑料片前端横向重合，所述的标尺的另一端设有精密的刻度，该刻度的零刻度与量具底座的面横向重合，在这里两种刻度平行且垂直距离不大于1mm，所述的L型的量具底座垂直于量具的一侧设有安装孔，通过该安装孔与机架水平固定。

所述的第一连杆和第二连杆构成的平面可以两球铰机构球心构成的直线L1为轴线进行旋转。

本发明的技术效果如下：

1、本发明独创的五杆双球铰并联机构，结构设计合理，解决了抛光盘无法自然贴合工件表面的问题，将抛光盘固定于连杆增大了其质量，在运行过程中更加稳定不发生抖动，通过机构自适应与工件表面接触，使抛光盘与工件间压力可通过计算得出，实现纳米级别去除量的精确可控，机构控制简单可靠。

2、本发明根据传统手工抛光特点设计，设计相应去除轨迹算法，实现可控驻留时间式抛光，适用各种非球面元件，具有运动灵活、可靠性高、加工质量高、有效抑制中频误差等优势，其结果是提高非球面元件加工精度。

3、本发明可完全达到手工抛光的高质量面型，又能达到传统计算机控制表面成型(CCOS)技术的高运动精度。

4、采用两球铰三自由度五连杆的机构，设置两个球铰机构，释放抛光盘的一个自由度，使其与工件可自然贴合，不受外力影响，运动更加灵活；

5、采用连杆滑台结构，大大降低连杆与滑台底座高度，减小纵向力矩，使运动更加灵活可靠；

6、采用快拆模块，极大降低了工件安装难度和操作难度；

7、采用定位量具，可快速测量圆形工件边缘到一平面的距离，提高了测量精度，缩短了测量时间。

附图说明

图1是本发明用于非球面元件抛光的五连杆机构示意图。

图2是本发明用于非球面元件抛光的五连杆机构机构简图。

图3-1是球铰机构一种结构的示意图。

图3-2是球铰机构的另一种结构的示意图。

图4是连杆滑台示意图。

图5是快拆模块示意图。

图6是定位量具示意图。

图7是实际抛光量示意图

图8是抛光轨迹示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明优选实施例作详细说明。

请参见图1和图2，图1是本发明用于非球面元件抛光的五连杆机构的示意图，图2是本发明用于非球面元件抛光的五连杆机构机构简图。由图可见，本发明用于非球面元件抛光的五连杆机构，包括：机架1、第一主轴装置2、第一曲柄滑台3、第一球铰机构4、第一连杆滑台5、第一连杆6、工件7、第一定位量具8、第二定位量具9、浮动头10、第二连杆11、第二连杆滑台12、第二球铰机构13、第二曲柄滑台14、第二主轴装置15、控制箱16、抛光盘17和快拆模块18；

所述的第一主轴装置2、第二主轴装置15和工件7垂直安装于所述的机架1上且所述的第一主轴装置2的轴线和第二主轴装置15的轴线与工件7的轴线交所述的机架1的垂足构成等腰三角形分布；

所述的第一主轴装置2由主轴电机、主轴联轴器、主轴联轴器箱、主轴轴承、主轴轴承座和主轴组成电动旋转主轴模块；

所述的第一曲柄滑台3由曲柄底座、曲柄导轨、曲柄滑块、曲柄电机、曲柄电机安装座、曲柄联轴器、曲柄丝杆、曲柄丝杆螺母、曲柄丝杆螺母安装座和曲柄丝杆固定座组成一维电动直线导轨滑台模块；

所述的第一球铰机构4主要包括下安装板4-1、上安装板4-5；

所述的第一连杆滑台5由底座5-1、导轨5-2、U型槽连杆安装板5-3、丝杆5-4、丝杆螺母5-5和电机5-6组成一维电动直线导轨滑台模块；

所述的快拆模块18包括第一快速锁紧器18-1、第一轴承座18-2、第一轴承18-3、第二快拆公头18-4、第二快速锁紧器18-5、第二快拆母头18-6、第二锁紧压板18-7、第二轴承18-8、第一快拆母头18-9、第一快拆公头18-10、第一锁紧压板18-11，所述的快拆公头的凸台与所述的快拆母头的凹槽配合，所述的第一曲柄滑台3的曲柄底座垂直地安装在第一主轴装置2的主轴的顶端，第一曲柄滑台3的曲柄滑块与所述的第一球铰机构4的下安装板4-1的下部固定，所述的第一连杆滑台5的底座5-1与所述的第一球铰机构4的上安装板4-5的上部固定，第一连杆滑台5通过球铰机构4绕曲柄滑台3作绕定点三自由度的转动，所述的第一连杆6的一端固定在所述的第一连杆滑台5的U型槽连杆安装板5-3的U型槽中，所述的第一连杆6的另一端固定于所述的快拆模块18的第一快拆公头18-10的凹槽内；

所述的第二主轴装置15、第二曲柄滑台14、第二球铰机构13、第二连杆滑台12、第二连杆11的结构和连接关系与所述的第一主轴装置2、第一曲柄滑台3、第一球铰机构4、第一连杆滑台5、第一连杆6的结构和连接关系相同；所述的第二连杆11的另一端固定在所述的快拆模块18的第二快拆公头18-4的凹槽内；

所述的浮动头10是采用现有技术(请参见《一种浮动研磨头和抛光头机构》(申请公布号为CN 106239359A)，所述的浮动头10的传动轴垂直地固定在所述的快拆模块18的第一快拆母头18-9的下部，所述的抛光盘17的上部固定在所述的浮动头10的固定头下部，所述的抛光盘17的下表面与所述的工件7接触，所述的第一定位量具8和所述的第二定位量具9互成九十度夹角水平地安装于所述的机架1上且与所述的工件7等高，所述的控制箱16通过导线与所述的第一主轴装置2的电机、第二主轴装置15的电机、第一曲柄滑台3的电机、第二曲柄滑台14的电机、第一连杆滑台5的电机、第二连杆滑台12的电机的控制端相连。

所述的机架1设有多个安装套孔，第一主轴装置2、第二主轴装置15和工件7均通过机架安装套孔安装在机架1上，第一定位量具8与第二定位量具9通过其设置的量具底座的安装套孔互成九十度安装于机架1所设安装套孔，第一定位量具8和定位量具9可精确确定工件7相对第一主轴装置2和第二主轴装置15的位置，第一主轴装置2和第二主轴装置15设有可精确控制转速和转角的轴。

第一连杆6远离第一连杆滑台5的一端安装于快拆模块18的第一快拆公头18-10的凹槽内，第二连杆11远离第二连杆滑台12的一端安装于快拆模块18的第二快拆公头18-4的凹槽内，浮动头10安装于快拆模块18的第一快拆母头18-9，抛光盘17安装于浮动头10，抛光盘17可通过浮动头10绕第一快拆母头18-9作绕定点二自由度旋转，抛光盘17与工件7发生相对滑动后可对工件7进行精确抛光加工。

优选的两种球铰机构实施例如图3-1和图3-2，

参见图3-1，一种球铰机构主要包括安装板4-1、轴承座4-2、球面副轴承4-3、轴承端盖4-4、上安装板4-5，所述的球面副轴承4-3其特征在于包括但不限于向心关节球轴承、调心球轴承等以球面副为运动副的轴承，球面副的球心为球铰机构的球心，上安装板4-5安装于轴承座4-2且与球面副轴承4-3外圈固定，下安装板4-1设有一柱面与球面副轴承4-3内圈固定，轴承端盖4-4安装于球面副轴承4-3内圈且与下安装板4-1固定，达到上安装板4-5可相对于下安装板4-1作绕球铰机构球心的三自由度转动的效果。

参见图3-2，另一种球铰机构主要包括下安装板4-1、下竖轴G2、下纵轴G3、上纵轴G4、安装板4-5、上横轴G6、下横轴G7、定点G8，上安装板4-5设有安装套孔，上纵轴G4固定于上安装板4-5，上纵轴G4与下纵轴G3平行设置且上纵轴G4可绕下纵轴G3转动，上横轴G6固定于下纵轴G3，上横轴G6与下横轴G7平行设置且上横轴G6可绕下横轴G7转动，下竖轴G2固定于下横轴G7，下竖轴G2与下安装板4-1同轴心设置且下安装板4-1可绕下竖轴G2轴线转动，下安装板4-1设有安装套孔，下竖轴G2的轴线交上纵轴G4绕下纵轴G3转动的轴线和上横轴G6可绕下横轴G7转动的轴线于定点G8，G8为球铰机构的球心，达到上安装板4-5可相对于下安装板4-1作绕球铰机构球心的三自由度转动的效果。

参见图4，第一连杆滑台5和第二连杆滑台12结构相同，所述的连杆滑台主要包括底座5-1、导轨5-2、连杆安装板5-3、丝杆5-4、丝杆螺母5-5、电机5-6，导轨5-2平行安装于底座5-1，连杆安装板5-3成U型设置，其一侧安装于导轨5-2可运动部分，电机5-6安装于底座5-1，丝杆5-4平行导轨5-2安装于底座5-1，丝杆螺母5-5安装于连杆安装板5-3相对于导轨5-2的另一侧，丝杆螺母5-5与丝杆5-4形成螺旋副，电机5-6与丝杆5-4联接，电机5-6驱动丝杆5-4转动，丝杆螺母5-5将丝杆5-4的转动转化为丝杆螺母5-5的平行于丝杆5-4轴线的位移，丝杆螺母5-5驱动连杆安装板5-3位移，连杆安装板5-3带动连杆位移，达到电机5-6精确控制连杆相对于底座5-1相对位置的效果，其中连杆电机5-6、丝杆5-4、丝杆螺母5-5的组合方式可使用一个直线电机进行替代，同样实现直线电机精确控制连杆安装板5-3的位置，达到精确控制连杆的位置。

参见图5，所述的快拆模块18主要包括快速锁紧器18-1、轴承座18-2、轴承18-3、快拆公头18-4、快速锁紧器18-5、快拆母头18-6、锁紧压板18-7、轴承18-8、快拆母头18-9、快拆公头18-10、锁紧压板18-11，快拆母头18-9设有一固定轴，轴承座18-2通过轴承18-3和轴承18-8与快拆母头18-9联接形成转动副，快拆母头18-6设有安装套孔与轴承座18-2联接，快拆母头18-9底部设有安装套孔，浮动头10可安装于快拆母头18-9底部所设的安装套孔，快拆公头18-4设有凸台可与快拆母头18-6所设的凹槽配合，快速锁紧器18-5穿过快拆母头18-6、快拆公头18-4所设的通孔，锁紧压板18-7安装于快速锁紧器18-5，当需要快速拆解时将快速锁紧器18-5释放，旋转快速锁紧器18-5，将锁紧压板18-7旋转至与快拆母头18-6所设的与锁紧压板18-7一样形状的通孔重合，拔动快速锁紧器18-5，将快拆公头18-4所设的凸台退出快拆母头18-6所设的凹槽，即可实现快速拆解，需要快速安装时操作过程与上述相反，快速锁紧器18-1、快拆公头18-10、快拆母头18-9、锁紧压板18-11采用的技术方案与上述相同，不再赘述。

参见图6，第一定位量具8与第二定位量具9结构相同，所述的第一定位量具主要包括塑料片8-1、量具头8-2、量具8-3、导轨8-4、锁紧压板8-5、快速锁紧器8-6、标尺8-7、量具底座8-8、刻度8-3-1、刻度8-7-1，导轨8-4平行安装于L型的量具底座8-8,量具8-3安装于导轨8-4，量具头8-2安装于量具8-3的端部，量具头8-2远离量具8-3的一侧固定一塑料片8-1，量具8-3上设有精密的刻度8-3-1，标尺8-7一端设有精密的刻度8-7-1，另一端与量具底座固定使刻度8-7-1与刻度8-3-1平行且垂直距离不大于1mm，L型的量具底座8-8垂直于量具8-3的一侧设有安装孔，通过此安装孔与机架1固定，L型的锁紧压板8-5一端垂直安装于量具底座8-8，另一端下侧面设有一通过且该面与量具8-3的上侧面保持不大于5mm的间隙，快速锁紧器8-6垂直穿过锁紧压板8-5所设的通孔垂直安装于量具底座8-8，通过刻度8-3-1和刻度8-7-1可精确读取塑料片8-1到量具底座8-8的位置，锁紧快速锁紧器8-6，使锁紧压板8-5与量具8-3接触且相对固定，从而使刻度读数不发生变化。

本发明用于非球面元件抛光的五连杆机构，使用上述用于非球面元件抛光的五连杆机构，按照如下步骤进行，不包括代码生成部分：

步骤一：将控制箱通电开机，代码导入控制系统中；

步骤二：使用第一定位量具8和第二定位量具9测量工件7边缘相对机架1的横向距离和纵向距离，调整到所需的距离，将工件7固定于机架1上；

步骤三：将抛光盘17安装于浮动头10的下轴的底端，将抛光盘17用于加工的面轻轻放置于工件7上，添加一定抛光液；

步骤四：按下启动按钮，系统读取轨迹代码，控制箱16控制第一主轴装置2和第二主轴装置15的转动，第一主轴装置2驱动第一曲柄滑台3旋转，该第一曲柄滑台3带动第一球铰机构4旋转，第一球铰机构4带动第一连杆滑台5做绕第一主轴装置2的轴线公转运动，第一连杆滑台5带动第一连杆6做往复运动，第二主轴装置15驱动第二曲柄滑台14旋转，第二曲柄滑台14带动第二球铰机构13旋转，第二球铰机构13带动第二连杆滑台12做绕第二主轴装置15的轴线公转运动，第二连杆滑台12带动第二连杆11做往复运动，所述的抛光盘17与工件7接触，抛光盘17安装于浮动头10，浮动头10安装于快拆模块18，抛光盘17和浮动头10对快拆模块有一个垂直于工件接触面的支撑力，第一连杆6和第二连杆11带动快拆模块18运动做重复的空间曲线运动，抛光盘17贴合工件7表面做重复的空间曲线运动，当控制箱16读取到特殊指令，改变第一主轴装置2和第二主轴装置15的转速和转角、第一曲柄滑台3和第二曲柄滑台14的长度、第一连杆滑台5和第二连杆滑台12的长度，从而改变抛光盘所做的空间曲线运动轨迹，最终实现工件7的不同位置不同的去除量，达到精确去除材料的效果；

步骤五：控制箱16将所有代码执行完毕，停机，加工完成。

举例并说明抛光加工情况，参见图7和图8，图7为实际抛光量示意图，阴影部分为需要抛光部分，这是一个椭圆区域，中心抛光量小逐渐往外抛光量大，到一定距离后又减少，典型的中间少四周多的情况，图8为抛光轨迹示意图，中间轨迹覆盖少、四周轨迹覆盖多，通过改变曲柄C1、C6的转速和长度，改变连杆C2、C5长度，使抛光盘做大量无序的运动，将达到图7所示的抛光区域精确去除效果，该过程运动轨迹无序，将大大降低中频误差。

本发明所涉及的电控技术为现有技术。

本发明基于五杆双球铰并联机构的加工方式，结构简单，运动可靠，设计合理，解决了抛光盘无法自然贴合工件表面的问题，将抛光盘固定于连杆增大了其质量，在运行过程中更加稳定不发生抖动，通过机构自适应与工件表面接触，使抛光盘与工件间压力可通过计算得出，实现纳米级别去除量的精确可控，，大大提高了非球面元件加工效率与加工质量，降低了加工成本。

本发明独创一种内嵌式滑台，可将包括且不限定于连杆等执行元件内嵌至滑台中心，实现执行元件与移动副、螺旋副等高度。

本发明采用凹凸镶嵌式快拆，可实现高刚性联接，可快速实现公头与母头的拆装。

本发明的量具形式，可方便测量圆弧边缘到平面的距离。

本发明成熟可靠的机构组合，规范化标准化设计理念，制造与装配要求低，适合批量生产，生产成本低。

本发明不限定于进行非球面元件超精密抛光加工，亦可以进行磨削、粗加工及其他面型的磨削、粗加工、超精密抛光加工等。

本发明并不受上述实施方式限定，能够在不脱离发明的主旨的范围内对结构的一部分恰当地进行变更来实施。在上述实施例球铰机构中，采用了两个曲柄滑台改变连杆滑台往复运动的半径，也可以直接采用一固定曲柄直接驱动连杆滑台。

以上对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域内的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，再具体实施方式上会有所不同，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于非球面元件抛光的五连杆机构，其特征在于，包括：机架(1)、第一主轴装置(2)、第一曲柄滑台(3)、第一球铰机构(4)、第一连杆滑台(5)、第一连杆(6)、工件(7)、第一定位量具(8)、第二定位量具(9)、浮动头(10)、第二连杆(11)、第二连杆滑台(12)、第二球铰机构(13)、第二曲柄滑台(14)、第二主轴装置(15)、控制箱(16)、抛光盘(17)和快拆模块(18)；

所述的第一主轴装置(2)、第二主轴装置(15)和工件(7)垂直安装于所述的机架(1)上且所述的第一主轴装置(2)的轴线和第二主轴装置(15)的轴线与工件(7)的轴线交所述的机架(1)的垂足构成等腰三角形分布；

所述的第一主轴装置(2)，由主轴电机、主轴联轴器、主轴联轴器箱、主轴轴承、主轴轴承座和主轴组成电动旋转主轴模块；

所述的第一曲柄滑台(3)，由曲柄底座、曲柄导轨、曲柄滑块、曲柄电机、曲柄电机安装座、曲柄联轴器、曲柄丝杆、曲柄丝杆螺母、曲柄丝杆螺母安装座和曲柄丝杆固定座组成一维电动直线导轨滑台模块；

所述的第一球铰机构(4)，主要包括下安装板(4-1)、上安装板(4-5)；

所述的第一连杆滑台(5)，由底座(5-1)、导轨(5-2)、U型槽连杆安装板(5-3)、丝杆(5-4)、丝杆螺母(5-5)和电机(5-6)组成一维电动直线导轨滑台模块；

所述的快拆模块(18)包括第一快速锁紧器(18-1)、第一轴承座(18-2)、第一轴承(18-3)、第二快拆公头(18-4)、第二快速锁紧器(18-5)、第二快拆母头(18-6)、第二锁紧压板(18-7)、第二轴承(18-8)、第一快拆母头(18-9)、第一快拆公头(18-10)、第一锁紧压板(18-11)，所述的快拆公头的凸台与所述的快拆母头的凹槽配合，

所述的第一曲柄滑台(3)的曲柄底座垂直地安装在第一主轴装置(2)的主轴的顶端，第一曲柄滑台(3)的曲柄滑块与所述的第一球铰机构(4)的下安装板(4-1)的下部固定，所述的第一连杆滑台(5)的底座(5-1)与所述的第一球铰机构(4)的上安装板(4-5)的上部固定，所述的第一连杆(6)的一端固定在所述的第一连杆滑台(5)的U型槽连杆安装板(5-3)的U型槽中，所述的第一连杆(6)的另一端固定于所述的快拆模块(18)的第一快拆公头(18-10)的凹槽内；

所述的第二主轴装置(15)、第二曲柄滑台(14)、第二球铰机构(13)、第二连杆滑台(12)、第二连杆(11)的结构和连接关系与所述的第一主轴装置(2)、第一曲柄滑台(3)、第一球铰机构(4)、第一连杆滑台(5)、第一连杆(6)的结构和连接关系相同；所述的第二连杆(11)的另一端固定在所述的快拆模块(18)的第二快拆公头(18-4)的凹槽内；

所述的浮动头(10)的传动轴垂直只固定在所述的快拆模块(18)的第一快拆母头(18-9)的下部，所述的抛光盘(17)的上部固定在所述的浮动头(10)的固定头下，所述的抛光盘(17)的下表面与所述的工件(7)接触，所述的第一定位量具(8)和所述的第二定位量具(9)互成九十度夹角水平地安装于所述的机架(1)上且与所述的工件(7)等高，所述的控制箱(16)通过导线与所述的第一主轴装置(2)的电机、第二主轴装置(15)的电机、第一曲柄滑台(3)的电机、第二曲柄滑台(14)的电机、第一连杆滑台(5)的电机、第二连杆滑台(12)的电机的控制端相连。

2.根据权利要求1所述的用于非球面元件抛光的五连杆机构，其特征在于所述的第一球铰机构(4)和第二球铰机构(13)相同，构成包括下安装板(4-1)和上安装板(4-5)，在所述的下安装板(4-1)和上安装板(4-5)之间还有轴承座(4-2)、球面副轴承(4-3)、轴承端盖(4-4)，所述的下安装板(4-1)的一柱面与所述的球面副轴承(4-3)内圈固定，球面副轴承(4-3)的球心即为球铰机构的球心，所述的上安装板(4-5)安装在所述的轴承座(4-2)上且与球面副轴承(4-3)的外圈固定，所述的轴承端盖(4-4)盖在所述的球面副轴承(4-3)内圈且设有竖直安装孔安装与下安装板(4-1)上端设置的竖直孔竖直安装。

3.根据权利要求1所述的用于非球面元件抛光的五连杆机构，其特征在于所述的球铰机构(4)的另一种结构包括下安装板(4-1)和上安装板(4-5)，在所述的下安装板(4-1)和上安装板(4-5)之间还有下竖轴(G2)、下纵轴(G3)、上纵轴(G4)、上横轴(G6)、下横轴(G7)、定点(G8)，所述的上纵轴((G4)固定在所述的上安装板(4-5)的下平面，所述的上纵轴(G4)与下纵轴(G3)平行设置，且上纵轴(G4)可绕下纵轴(G3)作绕定点三自由度转动，上横轴(G6)固定于下纵轴(G3)，上横轴(G6)与下横轴(G7)平行设置且上横轴(G6)可绕下横轴(G7)作绕定点三自由度转动，下竖轴(G2)固定于下横轴(G7)，下竖轴(G2)与下安装板(4-1)同轴心设置且下安装板(4-1)可绕下竖轴(G2)的轴线转动，下竖轴(G2)的轴线、上纵轴(G4)绕下纵轴(G3)转动的轴线、上横轴(G6)绕下横轴(G7)转动的轴线三线交于定点(G8)，定点(G8)为球铰机构的球心。

4.根据权利要求1所述的用于非球面元件抛光的五连杆机构，其特征在于，所述的第一连杆滑台(5)和第二连杆滑台(12)的构成相同，构成是：所述的导轨(5-2)沿着L型的底座(5-1)的长边固定在所述的底座(5-1)的竖直面的内侧并与L型的底座(5-1)的水平面平行，U型连杆安装板(5-3)的一外侧面位于所述的导轨(5-2)上，U型连杆安装板(5-3)另一外侧面与丝杆螺母(5-5)的侧面固定连接，所述的电机(5-6)平行于所述的导轨(5-2)安装在所述的底座(5-1)的一端，所述的电机(5-6)的输出轴通过联轴器与丝杆(5-4)同轴相连，该丝杆(5-4)穿过所述的丝杆螺母(5-5)形成螺旋副，在所述的电机(5-6)驱动下，所述的丝杆(5-4)与所述的丝杆螺母(5-5)的相互作用推动所述的U型连杆安装板(5-3)沿所述的导轨(5-2)运动。

5.根据权利要求1所述的用于非球面元件抛光的五连杆机构，其特征在于，所述的快拆模块(18)包括第一快速锁紧器(18-1)、第一轴承座(18-2)、第一轴承(18-3)、第一快拆公头(18-4)、第二快速锁紧器(18-5)、第一快拆母头(18-6)、第二锁紧压板(18-7)、第二轴承(18-8)、第一快拆母头(18-9)、第一快拆公头(18-10)、第一锁紧压板(18-11)，所述的快拆公头的凸台与快拆母头的凹槽配合，快速锁紧器穿过所述的快拆母头的通孔、快拆公头的通孔，锁紧压板安装于快速锁紧器，两快拆母头通过所设的轴承和轴承座形成转动副，第一连杆(6)安装于第一快拆公头(18-4)的凹槽内，第二连杆(11)安装在第二快拆公头(18-10)的凹槽内。

6.根据权利要求1所述的用于非球面元件抛光的五连杆机构，其特征在于，所述的第一定位量具(8)和第二定位量具(9)的结构相同，结构包括L型的量具底座(8-8),在该量具底座(8-8)上依次安装有导轨(8-4)、锁紧压板(8-5)和标尺(8-7)，所述的导轨(8-4)与所述的量具底座(8-8)成水平，所述的量具(8-3)水平地设置在所述的导轨(8-4)和标尺(8-7)上，快速锁紧器(8-6)与所述的锁紧压板(8-5)结合控制所述的量具(8-3)的运动，该量具(8-3)的量具头(8-2)垂直安装于量具(8-3)的前端，量具头(8-2)的前端设塑料片(8-1)，该量具(8-3)上设有精密的刻度(8-3-1)，该刻度(8-3-1)的零刻度与所述的塑料片(8-1)前端横向重合，所述的标尺(8-7)的另一端设有精密的刻度(8-7-1)，该刻度(8-7-1)的零刻度与量具底座(8-8)的面(8-8-1)横向重合，在这里所述的两种刻度(8-7-1)与(8-3-1)平行且垂直距离不大于1mm，所述的L型的量具底座(8-8)垂直于量具(8-3)的一侧设有安装孔，通过该安装孔与机架(1)水平固定。

7.根据权利要求1-6任一项所述的用于非球面元件抛光的五连杆机构，其特征在于，所述的第一连杆(6)和第二连杆(11)构成的平面可绕着两球铰机构球心构成的直线L1进行三自由度旋转。