CN110695808A - 一种单轴抛光机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单轴抛光机构，属于光学制造技术领域，包括刀柄和研抛组件，研抛组件与刀柄滑动连接，研抛组件能够沿刀柄的轴心线相对于刀柄滑动。本发明提供的单轴抛光机构结构简单，利用注气套将压缩气体注入刀柄上的滑槽后，可以带动研抛工具相对于刀柄移动，当研抛组件移动到合适的位置后，保持注气套内的压力稳定，可以对研抛组件的位置进行固定，固定后可以轻易得到具有利于面形修正的近高斯去除函数和利于匀滑的去除函数，从而使其去除效果与以往双旋转研抛工具一致，且研抛组件可以保证抛光刀具在运行过程中的稳定性。

Description

一种单轴抛光机构

技术领域

本发明涉及光学制造技术领域，具体而言，涉及一种单轴抛光机构。

背景技术

随着现代光学技术的发展，对高精度光学元件的需求越来越迫切，同时对光学元件的加工装备和加工工艺的要求也越来越高。计算机控制光学表面成形技术(ComputerControlled Optical Surfacing，CCOS)是20世纪70年代发展起来的一项光学加工技术，与传统加工技术相比，它大大降低了对操作人员经验的依赖性。目前，实际应用中基于沥青或聚氨酯抛光盘的小工具数控抛光技术是应用最广泛的CCOS技术。为了实现不同的去除效果已达到不同的工艺目的，抛光盘有三种不同运动方式，双旋转方式、平转动方式和自转方式。上述三种运动方式中，双旋转方式和平转动方式的去除效果相近，均能获得近高斯型的去除函数，具有较强的修形能力，用于局部面形误差修正。自转方式虽不能获得有利于修面形的近高斯去除函数，但是该方式可以实现均匀研抛，边缘效应抑制效果好，一般用于全面中高频误差匀滑。目前，一般采用双旋转研抛工具实现上述运动，该工具结构复杂，结构稳定性不高，工具运动不平稳，带来的问题是得到的去除函数形状发生畸变，如非回转对称分布。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种结构简单、运行稳定且可以获得与以往双旋转研抛工具一致的去除效果单轴抛光机构。

本发明的实施例是这样实现的：

基于上述的目的，本发明的实施例提供了一种单轴抛光机构，包括刀柄和研抛组件，所述研抛组件与所述刀柄滑动连接，所述研抛组件能够沿所述刀柄的轴心线相对于所述刀柄滑动。

本发明提供的单轴抛光机构结构简单，抛光工具可以安装在研抛组件上，然后由研抛组件带动抛光工具相对于刀柄移动，此时抛光工具可以相对于刀柄靠近后者远离，以此可以轻易得到具有利于面形修正的近高斯去除函数和利于匀滑的去除函数，从而使其去除效果与以往双旋转研抛工具一致，且研抛组件可以保证抛光刀具在运行过程中的稳定性。

在本实施例的一种实施方式中：所述刀柄上设置有滑槽和通孔，所述滑槽沿所述刀柄的轴心线延伸，所述研抛组件安装于所述滑槽内，且所述研抛组件的端部与所述滑槽形成一个腔室，所述通孔与所述腔室连通；所述单轴抛光机构还包括控制器，所述控制器通过所述通孔与所述腔室连通，所述控制器用于控制所述腔室的大小。

控制器可以往腔室内充气，也可以将腔室内的气体抽走，当控制器向腔室内充气时，由于腔室内压力增大，会将研抛组件往外推，此时抛光工具与刀柄之间的距离变大，当控制器将腔室内的气体抽走时，腔室内压力变小，会将研抛组件往里吸，此时抛光工具与刀柄之间的距离变小。

在本实施例的一种实施方式中：所述研抛组件包括滑动块和顶针，所述滑动块安装于所述滑槽内，所述滑动块与所述刀柄滑动连接，所述顶针安装于所述滑动块远离所述刀柄的一端，且所述顶针与所述刀柄可拆卸连接。

在使用时，安装不同的抛光工具时可能因为结构不同，需要更换不同的顶针，而滑动块与刀柄的安装时较为复杂请精细的，因此只更换顶针的话更加方便，且不会影响抛光的精确性。

在本实施例的一种实施方式中：所述滑动块上设置有定位槽，所述定位槽的延伸方向与所述滑动块的轴心线方向平行，所述定位槽靠近所述刀柄的一端与所述滑动块的端面间隔设置；所述刀柄上设置有定位孔，且所述刀柄上安装有定位销，所述定位销穿过所述定位孔后卡接于所述定位槽，且所述定位销能够沿所述滑动块的轴心线相对于所述滑动块在所述定位槽内滑动。

利用定位销卡接在滑动块的侧壁，可以对滑动块的移动距离进行限制，避免滑动块与刀柄脱离，也可以避免滑动块将通孔封闭。

在本实施例的一种实施方式中：所述定位销上安装有轴承，所述定位销通过所述轴承卡接于所述定位槽，所述轴承的轴心线与所述滑动块的轴心线垂直设置。

轴承可以减小定位销与滑动块之间的摩擦力，从而让滑动块在滑动时更加的流畅。

在本实施例的一种实施方式中：所述控制器包括注气套，所述注气套上设置有注气孔和注气槽，所述注气槽位于所述注气套的内壁，所述注气槽绕所述注气套的轴心线呈环形，且所述注气孔与所述注气槽连通；所述注气套与所述刀柄转动连接，所述注气套沿所述刀柄的轴心线相对于所述刀柄转动，且所述注气槽与所述通孔连通。

注气套可以外接一台气体控制装置，利用气体控制装置来进行气体的抽吸，在单轴抛光机构工作时，刀柄与注气套之间会相对转动，利用呈环形的注气槽过渡，可以让注气孔与通孔随时都保持连通，即刀柄无论转动到哪个位置时气体控制装置都可以对腔体内的气体体积进行控制。

在本实施例的一种实施方式中：所述注气孔的直径大于所述注气槽的宽度。

注气孔的直径较大方便与气体控制装置进行连接，且注气孔与注气槽的连通处可以对气体控制装置的输出端进行定位和限制，避免气体控制装置的输出端伸入注气槽内对刀柄的转动造成影响。

在本实施例的一种实施方式中：所述控制器还包括定位圈，所述定位圈与所述刀柄转动连接，所述定位圈沿所述刀柄的转动轴心线相对于所述刀柄转动，所述注气套与所述定位圈固定连接。

定位圈用于对注气套进行限定，避免刀柄在转动时注气套沿刀柄的轴心线相对于刀柄产生滑动。

在本实施例的一种实施方式中：所述注气套上安装有密封圈，所述注气槽的两侧分别设置有所述密封圈。

密封圈的设置可以增加注气套与刀柄之间的密封性，同时，由于密封圈会与刀柄产生相对转动，因此密封圈需要具有较好的耐磨性。

在本实施例的一种实施方式中：所述单轴抛光机构还包括驱动装置和设备连接板，所述驱动装置安装于所述设备连接板，所述驱动装置驱动连接所述刀柄。

利用外部设备连接板可以方便将抛光机构连接在各类设备上进行研抛工作，在抛光设备工作时，由驱动装置带动刀柄转动，再由刀柄带动滑动块和顶针转动，从而进行研抛工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要实用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例1提供的单轴抛光机构的示意图；

图2示出了本发明实施例1提供的单轴抛光机构的局部剖视图；

图3示出了本发明实施例1提供的刀柄与控制器的连接示意图；

图4示出了本发明实施例1提供的刀柄的示意图；

图5示出了本发明实施例1提供的刀柄的剖视图；

图6示出了本发明实施例1提供的控制器的示意图；

图7示出了本发明实施例1提供的注气套的示意图；

图8示出了本发明实施例1提供的注气套的剖视图；

图9示出了本发明实施例1提供的研抛组件的示意图；

图10示出了本发明实施例1提供的滑动块的示意图；

图11示出了本发明实施例1提供的顶针的示意图；

图12示出了本发明实施例1提供的定位销的示意图；

图13示出了本发明实施例1提供的另一种单轴抛光机构的示意图。

图中：001-抛光机构；

100-刀柄；110-滑槽；120-定位孔；130-通孔；

200-研抛组件；210-滑动块；211-定位槽；212-螺纹孔；220-顶针；221-外螺纹；

300-控制器；310-定位圈；320-注气套；321-注气孔；322-注气槽；323-密封圈；

400-转接套；

500-腔室；

600-定位销；610-第一段；620-第二段；

002-驱动装置；

003-设备连接板。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

参照图1至图12，为了得到理想的、稳定的去除效果，提出一种结构更为简单、运行更为稳定的机构，同时可以获得与以往双旋转研抛工具一致的去除效果，本实施例提供了一种单轴抛光机构001，包括刀柄100、研抛组件200和控制器300，研抛组件200与刀柄100滑动连接，研抛组件200能够沿刀柄100的轴心线相对于刀柄100滑动，控制器300用于控制刀柄100与研抛组件200之间的位置。

本实施例提供的单轴抛光机构001结构简单，抛光工具可以安装在研抛组件200上，然后由研抛组件200带动抛光工具相对于刀柄100移动，此时抛光工具(图中未示出)可以相对于刀柄100靠近后者远离，以此可以轻易得到具有利于面形修正的近高斯去除函数和利于匀滑的去除函数，从而使其去除效果与以往双旋转研抛工具一致，且研抛组件200可以保证抛光刀具在运行过程中的稳定性。

其中，对于抛光工具与刀柄100之间的位置调整都应该是在研抛动作之前进行操作，待抛光工具有刀柄100之间的位置调整好后，应当让抛光工具和刀柄100之间的位置保持不变，即在进行研抛动作时，抛光工具会随着刀柄100一起转动，但不会相对于刀柄100运动。

参阅图4和图5，刀柄100上设置有滑槽110、通孔130和定位孔120，滑槽110沿刀柄100的轴心线延伸，通孔130与滑槽110连通，定位孔120也与滑槽110连通，且通孔130与定位孔120沿刀柄100的轴心线方向间隔设置，通孔130位于刀柄100远离研抛组件200的一端。其中，滑槽110的直径可以设置为5毫米。

参阅9至图11，研抛组件200包括滑动块210和顶针220，滑动块210的直径应当与滑槽110的直径相同，这样便于形成密封且滑动块210与刀柄100之间的滑动较为顺畅，顶针220与滑动块210之间可拆卸连接，在本实施例中，滑动块210与顶针220之间可以螺接，在滑动块210的一端设置螺纹孔212，而在顶针220的一端设置与螺纹孔212相匹配的外螺纹221，这样顶针220与滑动块210之间可以较为方便快捷的进行拆卸和安装。在使用时，安装不同的抛光工具时可能因为结构不同，需要更换不同的顶针220，而滑动块210与刀柄100的安装时较为复杂请精细的，因此只更换顶针220的话更加方便，且不会影响抛光的精确性，通过单轴驱动不同构型的顶针220，可以得到利于面形误差修正的近高斯去除函数和利于表面中高频匀滑的去除函数。

参阅图11，本实施例的以上描述都是以带销顶针220为例来进行描述的，在本实施例的其他实施方式中，顶针220还可以设置为偏心顶针或者球头顶针等。

滑动块210的另一端与刀柄100滑动连接，滑动块210卡接于滑槽110内，滑动块210的端部与滑槽110形成一个腔室500，通孔130与腔室500连通；在滑动块210的侧壁上还设置有定位槽211，定位槽211与定位孔120对应设置。

其中，定位孔120可以是设置为两个，两个定位孔120绕刀柄100的轴心线间隔设置，且作为较优的实施方式可以将两个定位孔120设置在刀柄100的同一条直径上，这样滑动块210的受力较为对称，从而让滑动块210的滑动更加的平稳。当然，将定位孔120设置为两个，且设置在刀柄100的同一直径上只是本实施例的一种实施方式，在其他的实施方式中，将定位孔120设置为一个或者更多，且排布方式不对称时，也是可以的。

滑动块210与刀柄100之间可以是通过定位销600连接，定位销600从定位孔120中插入，然后卡接在定位槽211内，定位槽211沿滑动块210的轴心线方向延伸，且定位槽211的长度应当大于定位销600的直径，且定位槽211的宽度与定位销600的直径相等，这样通过定位销600可以对滑动块210进行限制，避免滑动块210沿其轴心线相对于刀柄100转动，而定位槽211的长度大于定位销600的直径可以让滑动块210顺利的沿其轴心线相对于刀柄100滑动。

其中，定位槽211的沿其长度方向的两个端面应当与滑动块210的两个端面间隔设置，这样可以避免滑动块210滑出定位销600的范围。

参阅图12，在本实施例的一种实施方式中，可以在定位孔120内设置内螺纹，定位销600分为第一段610和第二段620，第一段610和第二段620同轴设置，第二段620上设置螺纹，第二段620螺接在定位孔120内，这样可以对定位销600形成固定，且在第二段620远离第一段610的端面可以设置花纹，方便拧动定位销600；第一段610卡入定位槽211内，且第一端的直径可以是比第二段620的直径小。较为优选的方式为将定位孔120设置为M5螺纹，由于M5螺纹为标准加工螺纹，因此加工的刀具较为好找，不用重新定制，从而节约加工成本。

定位销600上还可以安装轴承，轴承可以是安装在第一段610上，定位销600通过轴承卡接于定位槽211，轴承的轴心线与滑动块210的轴心线垂直设置。轴承可以减小定位销600与滑动块210之间的摩擦力，从而让滑动块210在滑动时更加的流畅。

参阅图3，控制器300通过通孔130与腔室500连通，控制器300用于控制腔室500的大小。控制器300可以往腔室500内充气，也可以将腔室500内的气体抽走，当控制器300向腔室500内充气时，由于腔室500内压力增大，会将研抛组件200往外推，此时抛光工具与刀柄100之间的距离变大，当控制器300将腔室500内的气体抽走时，腔室500内压力变小，会将研抛组件200往里吸，此时抛光工具与刀柄100之间的距离变小。

参阅图6至图8，控制器300包括注气套320和定位圈310，注气套320上设置有注气孔321和注气槽322，注气槽322位于注气套320的内壁，注气槽322绕注气套320的轴心线呈环形，且注气孔321与注气槽322连通；注气套320与刀柄100转动连接，注气套320沿刀柄100的轴心线相对于刀柄100转动，且注气槽322与通孔130连通。注气套320可以外接一台气体控制装置(图中未示出)，利用气体控制装置来进行气体的抽吸，在单轴抛光机构001工作时，刀柄100与注气套320之间会相对转动，利用呈环形的注气槽322过渡，可以让注气孔321与通孔130随时都保持连通，即刀柄100无论转动到哪个位置时气体控制装置都可以对腔体内的气体体积进行控制。其中，气体控制装置可以是一个气缸，当然，采用其他的气体压缩装置也是可以的。

注气孔321的直径可以大于注气槽322的宽度。注气孔321的直径较大方便与气体控制装置进行连接，且注气孔321与注气槽322的连通处可以对气体控制装置的输出端进行定位和限制，避免气体控制装置的输出端伸入注气槽322内对刀柄100的转动造成影响。在本实施例的一种实施方式中，可以将注气孔321的直径设置为5毫米，将注气槽322的宽度设置为4毫米。

定位圈310与刀柄100转动连接，定位圈310沿刀柄100的转动轴心线相对于刀柄100转动，注气套320与定位圈310固定连接。定位圈310用于对注气套320进行限定，避免刀柄100在转动时注气套320沿刀柄100的轴心线相对于刀柄100产生滑动。

注气套320上安装有密封圈323，注气槽322的两侧分别设置有密封圈323。密封圈323的设置可以增加注气套320与刀柄100之间的密封性，同时，由于密封圈323会与刀柄100产生相对转动，因此密封圈323需要具有较好的耐磨性。

本实施例提供的单轴抛光机构是这样使用的：

顶针220装配在滑动块210上，在加工过程中带动抛光工具进行研抛；

滑动块210装配于刀柄100的滑槽110内，且滑动块210可以沿滑槽110相对于刀柄100来回移动，由定位销600和定位槽211对滑动块210的移动范围进行限定；

注气套320安装在刀柄100的上方，注气套320与滑槽110连通，当注气套320朝向滑槽110内注入气体时，滑动块210带动抛光工具朝向远离刀柄100的方向移动，当注气套320将滑槽110内的气体吸出时，滑动块210带动抛光工具朝向靠近刀柄100的方向移动，当注气套320保持压力稳定时，可以对滑动块210的位置进行固定，此时，抛光工具与刀柄100之间的相对位置也就被固定了。

本实施例提供的单轴抛光机构001结构简单，能较好的装配精度，可以用于任何数控机床(机器人机床、数控机床)；本实施例提供的单轴抛光机构001为单轴驱动加工，加工时稳定性高，能获得较好的去除函数；本实施例提供的单轴抛光机构001可以通过顶针的改变，可以得到具有利于面形修正的近高斯去除函数和利于匀滑的去除函数。

参阅图1和图2，在本实施例的一种实施方式中，还可以在刀柄100和控制器300的外部套设一个转接套400，转接套400可以方便让刀柄100与驱动装置002进行连接。

为了得到理想的、稳定的去除效果，本实施例提出了一种结构更为简单、运行更为稳定的抛光机构001，同时可以获得与以往双旋转研抛工具一致的去除效果。通过单轴驱动不同构型的顶针220，可以得到利于面形误差修正的近高斯去除函数和利于表面中高频匀滑的去除函数。本实施例提供的抛光机构001结构简单，能较好的装配精度，基本使用与所有的数控机床(机器人机床、数控机床)。

参阅图13，本实施例还提供的单轴抛光机构001还包括驱动装置002和设备连接板003，驱动装置002安装于设备连接板003，驱动装置002驱动连接刀柄100。

外部设备连接板003可以方便将抛光机构001连接在各类设备上进行研抛工作，在抛光设备工作时，由驱动装置002带动刀柄100转动，再由刀柄100带动滑动块210和顶针转动220，从而进行研抛工作。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单轴抛光机构，其特征在于，包括刀柄和研抛组件，所述研抛组件与所述刀柄滑动连接，所述研抛组件能够沿所述刀柄的轴心线相对于所述刀柄滑动。

2.根据权利要求1所述的单轴抛光机构，其特征在于，所述刀柄上设置有滑槽和通孔，所述滑槽沿所述刀柄的轴心线延伸，所述研抛组件安装于所述滑槽内，且所述研抛组件的端部与所述滑槽形成一个腔室，所述通孔与所述腔室连通；所述单轴抛光机构还包括控制器，所述控制器通过所述通孔与所述腔室连通，所述控制器用于控制所述腔室的大小。

3.根据权利要求2所述的单轴抛光机构，其特征在于，所述研抛组件包括滑动块和顶针，所述滑动块安装于所述滑槽内，所述滑动块与所述刀柄滑动连接，所述顶针安装于所述滑动块远离所述刀柄的一端，且所述顶针与所述刀柄可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的单轴抛光机构，其特征在于，所述滑动块上设置有定位槽，所述定位槽的延伸方向与所述滑动块的轴心线方向平行，所述定位槽靠近所述刀柄的一端与所述滑动块的端面间隔设置；所述刀柄上设置有定位孔，且所述刀柄上安装有定位销，所述定位销穿过所述定位孔后卡接于所述定位槽，且所述定位销能够沿所述滑动块的轴心线相对于所述滑动块在所述定位槽内滑动。

5.根据权利要求4所述的单轴抛光机构，其特征在于，所述定位销上安装有轴承，所述定位销通过所述轴承卡接于所述定位槽，所述轴承的轴心线与所述滑动块的轴心线垂直设置。

6.根据权利要求2所述的单轴抛光机构，其特征在于，所述控制器包括注气套，所述注气套上设置有注气孔和注气槽，所述注气槽位于所述注气套的内壁，所述注气槽绕所述注气套的轴心线呈环形，且所述注气孔与所述注气槽连通；所述注气套与所述刀柄转动连接，所述注气套沿所述刀柄的轴心线相对于所述刀柄转动，且所述注气槽与所述通孔连通。

7.根据权利要求6所述的单轴抛光机构，其特征在于，所述注气孔的直径大于所述注气槽的宽度。

8.根据权利要求6所述的单轴抛光机构，其特征在于，所述控制器还包括定位圈，所述定位圈与所述刀柄转动连接，所述定位圈沿所述刀柄的转动轴心线相对于所述刀柄转动，所述注气套与所述定位圈固定连接。

9.根据权利要求6所述的单轴抛光机构，其特征在于，所述注气套上安装有密封圈，所述注气槽的两侧分别设置有所述密封圈。

10.根据权利要求1所述的单轴抛光机构，其特征在于，所述单轴抛光机构还包括驱动装置和设备连接板，所述驱动装置安装于所述设备连接板，所述驱动装置驱动连接所述刀柄。

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