CN112171433A - 一种自平衡重力的抛光工具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自平衡重力的抛光工具，包括：安装底板、侧支撑板、导轨基座、滑轮底座、滑轮、钢绳、滑轮轴、钢绳连接座、限位块、工具滑板、前滑板交叉滚柱导轨、前基座交叉滚柱导轨、后基座交叉滚柱导轨、后滑板交叉滚柱导轨、配重滑板、配重块、抛光工具轴以及抛光头。安装底板上的侧支撑板将导轨基座固定支撑在其上方。导轨基座用于连接工具滑板和配重滑板，两者通过交叉滚柱直线导轨副分别安装在导轨基座的前后两面，工具滑板和配重滑板通过由滑轮支撑的钢绳来连接，实现工具滑板和配重滑板的同步运动，工具滑板表面上安装抛光工具，配重滑块上安装配重块，配重块匹配抛光工具的重量，从而实现抛光工具自重力平衡。

Description

一种自平衡重力的抛光工具
技术领域
本发明涉及一种精密光学抛光的抛光工具，具体涉及一种依靠自身结构实现抛光工具重力自行平衡的抛光工具，属于精密光学加工领域。
背景技术
现代精密光学加工中，确定性抛光技术已经得到广泛应用，包括小工具抛光技术、气囊抛光技术、轮式抛光技术、磁流变抛光技术、等离子体抛光技术以及离子束抛光技术等。确定性抛光技术涉及具体抛光方式的去除函数建模准确性、去除函数的稳定性以及加工运动系统的稳定性等主要控制因素。其中，对于接触式的抛光技术，去除函数主要受输出抛光力和相对速度影响，抛光输出压力的准确性和稳定性相对抛光速度而言的其控制难度更大，也是影响加工去除准确、面形误差收敛的主要因素。抛光工具使用过程中，为了保证施加压力的准确性，需要克服抛光工具头自身的重力所带来的影响，在此基础之上再输出准确的抛光力。目前，克服抛光工具自身重力的方法主要是通过另外执行机构来实现的，例如，气缸、电缸或是液压缸等。在某姿态下平衡重力处理时，需要根据具体姿态角度进行实时解算补偿力，再将控制信号发生到执行机构产生相应动作，对执行机构的响应频率有较高的要求。为了避免使用额外执行机构，采用特殊的结构设计来实现抛光工具重力的自平衡，有益于减轻抛光控制系统的复杂性，提高抛光工具的使用可靠性。
发明内容
本发明为实现精密光学加工领域中抛光工具在加工过程施加稳定压力提供一种抛光工具设计方案，该抛光工具采用重力平衡设计，可实现抛光工具的重力自平衡，无需额外机构来对抛光工具重力进行平衡，加工过程中实际作用的抛光压力可更加稳定可靠。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：一种自平衡重力的抛光工具，本发明采用抛光工具自平衡重力的设计方案，通过配重方式来实现抛光工具的重力平衡，具体包括：安装底板、侧支撑板、导轨基座、滑轮底座、滑轮、钢绳、滑轮轴、钢绳连接座、限位块、工具滑板、前滑板交叉滚柱导轨、前基座交叉滚柱导轨、后基座交叉滚柱导轨、后滑板交叉滚柱导轨、配重滑板、配重块、抛光工具轴以及抛光头。导轨基座由侧支撑板支撑固定安装在安装底板上；工具滑板通过由前滑板交叉滚柱导轨和前基座交叉滚柱导轨组成的直线运动副安装在导轨基座正面上；配重滑板均通过由后基座交叉滚柱导轨和后滑板交叉滚柱导轨组成的直线运动副安装在导轨基座背面上；工具滑板和配重滑板后端均安装有钢绳连接座，用于连接钢绳，实现工具滑板和配重滑板的连接；滑轮底座安装在导轨基座的一端，滑轮底座设有安装孔，用于安装滑轮轴；滑轮中心设有安装孔，安装在滑轮轴上；钢绳经由滑轮支撑，从而实现工具滑板和配重滑板的同步运动；限位块安装在导轨基座一端，对工具滑板和配重滑板进行物理限位；工具滑板上根据需要安装抛光工具，配重滑板上匹配与抛光工具和抛光头总重量相同的配重块，即使工具滑板与配重滑板上的承载重量相同，从而实现抛光工具自平衡重力，无需额外机构来平衡抛光工具部分的重力。
本发明的有益效果是：本发明采用重力自平衡设计方式，通过结构设计来实现抛光工具的重力平衡，无需额外的机构来对抛光工具重力进行补偿平衡，有利于降低机械结构与控制单元的复杂性，有利于降低对施力单元输出压力范围的要求，有利于提高抛光工具的可靠性；本发明采用了通用工具平台设计方式，可以在工具滑板上交替安装多种形式的抛光工具，应付多种加工场景，有利于抛光工具的使用灵活性和多样性。
附图说明
图1是本发明一种自平衡重力的抛光工具的整体结构正视图；
图2是本发明一种自平衡重力的抛光工具的整体结构左视图，并含局部剖视图；
图3是本发明一种自平衡重力的抛光工具的整体结构斜视图。
图中附图标记含义为：1为安装底板，2为侧支撑板，3为导轨基座，4为滑轮底座，5为滑轮，6为钢绳，7为滑轮轴，8为钢绳连接座，9为限位块，10为工具滑板，11为前滑板交叉滚柱导轨，12为前基座交叉滚柱导轨，13为后基座交叉滚柱导轨，14为后滑板交叉滚柱导轨，15为配重滑板，16为配重块，17为抛光工具轴，18为抛光头。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。
结合图1和图2说明本实施方式，本实施所述一种自平衡重力的抛光工具包括：安装底板1、侧支撑板2、导轨基座3、滑轮底座4、滑轮5、钢绳6、滑轮轴7、钢绳连接座8、限位块9、工具滑板10、前滑板交叉滚柱导轨11、前基座交叉滚柱导轨12、后基座交叉滚柱导轨13、后滑板交叉滚柱导轨14、配重滑板15、配重块16、抛光工具轴17以及抛光头18。导轨基座3由两块侧支撑板2支撑固定安装在安装底板1上；导轨基座3的前后两面安装有外形相同的滑块，分别用于安装抛光工具17和配重块16；工具滑板10通过由前滑板交叉滚柱导轨11和前基座交叉滚柱导轨12组成的直线运动副安装在导轨基座3正面上；配重滑板15均通过由后基座交叉滚柱导轨13和后滑板交叉滚柱导轨14组成的直线运动副安装在导轨基座3背面上；工具滑板10和配重滑板15后端均安装有钢绳连接座8，用于连接钢绳6，实现工具滑板10和配重滑板15的连接；滑轮底座4安装在导轨基座3的一端，滑轮底座4设有安装孔，用于安装滑轮轴7；滑轮5中心设有安装孔，安装在滑轮轴7上；钢绳6经由滑轮5支撑，从而实现工具滑板10和配重滑板15的同步运动；限位块9安装在导轨基座3一端，对工具滑板10和配重滑板15进行物理限位；工具滑板10上根据需要安装抛光工具，配重滑板15上匹配与抛光工具轴17和抛光头18总重量相同的配重块16，保证工具滑板10与配重滑板15上的承载重量相同，从而实现抛光工具自平衡重力。
本实施方式的技术效果是：采用在导轨基座的前后两面设置两块相同的运动滑块，运动滑块采用交叉滚柱直线导轨运动副连接，由滑轮支撑的钢绳将两个运动滑块连接，对安装在滑块上的负载进行等重量配重，实现前后两块滑动单元重量相同且运动同步，采用以上设计纵向使用的抛光工具在任意姿态下均能通过配重单元进行重量的自平衡，无需额外机构来平衡抛光工具的重力，抛光压力由另外单独配置的施力单元输出，降低了整个抛光工具系统的控制难度，提高了抛光工具的使用可靠性。
本发明的工作原理：所述抛光工具按纵向设计使用，导轨基座通过侧支撑板固定在安装底板上，在导轨基座的前后两面采用相同的交叉滚柱导轨直线运动副安装运动滑板，两块滑板通过安装在导轨基座上的滑轮所支撑的钢绳连接，并对两块滑板及其负载进行等重量配重，抛光工具在任意纵向角度下，工具滑板和配重滑板以相同的姿态承受相同的导轨支撑力，同时，由滑轮支撑的钢绳所连接的工具滑板和配重滑板承受相同大小的拉力，从而使工具滑板和配重滑板两块滑板受力大小相同，实现两者的重力平衡，抛光工具加工所需要的抛光压力则由另外的施力单元提供。

Claims (1)

1.一种自平衡重力的抛光工具，其特征在于：该抛光工具包括：安装底板(1)、侧支撑板(2)、导轨基座(3)、滑轮底座(4)、滑轮(5)、钢绳(6)、滑轮轴(7)、钢绳连接座(8)、限位块(9)、工具滑板(10)、前滑板交叉滚柱导轨(11)、前基座交叉滚柱导轨(12)、后基座交叉滚柱导轨(13)、后滑板交叉滚柱导轨(14)、配重滑板(15)、配重块(16)、抛光工具轴(17)以及抛光头(18)，其中：
导轨基座(3)由两块侧支撑板(2)支撑固定安装在安装底板(1)上；工具滑板(10)通过由前滑板交叉滚柱导轨(11)和前基座交叉滚柱导轨(12)组成的直线运动副安装在导轨基座(3)正面上；配重滑板(15)均通过由后基座交叉滚柱导轨(13)和后滑板交叉滚柱导轨(14)组成的直线运动副安装在导轨基座(3)背面上；工具滑板(10)和配重滑板(15)后端均安装有钢绳连接座(8)，用于连接钢绳(6)，实现工具滑板(10)和配重滑板(15)的连接；滑轮底座(4)安装在导轨基座(3)的一端，滑轮底座(4)设有安装孔，用于安装滑轮轴(7)；滑轮(5)中心设有安装孔，安装在滑轮轴(7)上；钢绳(6)经由滑轮(5)支撑，从而实现工具滑板(10)和配重滑板(15)的同步运动；限位块(9)安装在导轨基座(3)一端，对工具滑板(10)和配重滑板(15)进行物理限位；
工具滑板(10)上根据需要安装抛光工具，配重滑板(15)上匹配与抛光工具(17)和抛光头(18)总重量相同的配重块(16)，即使工具滑板(10)与配重滑板(15)上的承载重量相同，从而实现抛光工具自平衡重力，无需额外机构来平衡抛光工具部分的重力。
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