CN209858338U - 抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置，包括固定于抛光机床横梁顶部的控制器；与控制器通信连接的显示终端；固定于横梁上的加载力执行器，且与控制器电性连接；测试板，其为圆形板；其顶部与加载力执行器铰接，其底部与抛光机床的抛光盘抵接；及位移传感器，其通过连接件固定于加载力执行器上，与控制器通信连接，且位移传感器的检测方向指向测试板的顶部。本实用新型实现了抛光盘弹性模量或蠕变特性的在位测量，无需拆卸抛光盘，操作简单，精度高；同时无需购买专用测量设备，测试成本得到降低；由于测量时无需拆卸抛光盘，防止了抛光盘的形状精度的改变，进而延长了抛光盘的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学元件全口径抛光技术领域，更具体的说是涉及全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置。
背景技术
全口径抛光是大尺寸光学元件的主要加工技术之一，全口径抛光是采用大尺寸抛光盘加工尺寸比它小的光学元件，加工时大尺寸抛光盘覆盖了元件的整个表面。其具有较高的材料去除效率以及加工的元件表面比较匀滑，具有较低的中频误差等优点。其中，全口径的抛光盘种类多，包括弹性材质的聚氨酯抛光盘、粘弹性材质的沥青抛光盘等。而抛光盘是全口径抛光的关键要素之一，抛光盘的弹性模量和蠕变特性对元件面形产生非常重要的影响。抛光过程中，随着抛光时间的延长，抛光盘的加工性能逐渐退化，抛光盘的弹性模量和蠕变特性随之发生变化。
目前，针对抛光盘的弹性模量和蠕变特性的测量都是离线的方式，需要采用专用的测量设备，但是由于全口径抛光采用的大尺寸抛光盘通常固定在机床的转台上，将其拆卸下来非常麻烦，并且影响抛光盘的形状精度，因此不方便离线检测其材料特性，而且离线检测精度差。
因此，如何提供全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性的在位检测装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置，实现了全口径抛光中抛光盘材料特性的在位检测。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置，其搭载于抛光机床上，包括：
控制器，控制器固定于抛光机床的横梁顶部；
显示终端，显示终端与控制器通信连接；
加载力执行器，加载力执行器固定于横梁上，且与控制器电性连接；
测试板，测试板为圆形板；其顶部与加载力执行器铰接，其底部与抛光机床的抛光盘抵接；
及位移传感器，位移传感器通过连接件固定于加载力执行器上，与控制器通信连接，且位移传感器的检测方向指向测试板的顶部。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置，通过在抛光机床上直接搭载测量设备，控制器控制加载力执行器通过测试板将加载力直接作用于抛光盘表面，通过位移传感器在加载过程中获取的抛光盘表面的高度情况反馈至控制器，控制器通过显示终端记录数据和显示数据，实现了抛光盘弹性模量或蠕变特性的在位测量，进而无需拆卸抛光盘，操作简单，精度高；同时无需购买专用测量设备，测试成本得到降低；由于测量时无需拆卸抛光盘，防止了抛光盘的形状精度的改变，进而延长了抛光盘的使用寿命。
优选地，加载力执行器包括固定架、执行器及球头顶杆；
固定架固定于横梁上；
执行器安装于固定架上，且与控制器电性连接；
球头顶杆包括一体连接的球头和顶杆；球头侧与测试板顶部铰接；顶杆侧与执行器的输出端连接。其中，球头顶杆与测试板为球头铰接，使测试板能够在加载力过程中适应抛光盘的形状，时时保持与抛光盘表面贴合。
优选地，执行器为驱动电机或液压驱动器；驱动电机或液压驱动器与控制器电性连接。具体的驱动电机的型号根据使用情况进行选择，液压驱动器可以为液压推杆结构，通过控制器控制液压泵供油或回油实现液压杆的推动或回位。
优选地，测试板顶部具有与球头顶杆球头适配的球帽槽，其中球帽槽与测试板为分体结构，通过螺钉固定，方便安装或更换球头顶杆。
优选地，测试板为钢材制成，不容易变形，钢材的类型可以根据需测量的抛光盘的材料进行选择。
优选地，测试板直径为10mm-100mm，厚度为5mm-20mm，其中测试板可以做成多块不同规格的板，方便测试不同的抛光盘使用。
优选地，连接件为可调连接支架，可调连接支架包括第一连接杆和第二连接杆；第一连接杆一端与加载力执行器铰接，另一端与第二连接杆一端铰接；第二连接杆另一端与位移传感器连接。采用此方案的效果为：有利于加载测试过程中位移传感器指向测试板顶部，将抛光盘表面的变化反馈至控制器。
优选地，位移传感器为激光位移传感器，可以采用Keyence LK-G5000激光位移传感器，反应频率392KHz，测量精度为±0.02％，在线测量时间长，精度高，误差小。
本实用新型提供的全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置的方法，包括以下步骤：
选定待测量抛光盘表面位置；固定上述测量装置；
在控制器中选择加载力执行器的预加载力F0、预加载时间t0、加载力F1及加载时间t1；
加载，根据预加载力F0和预加载时间t0加载后，加载力执行器将加载力F1作用在测试板上加载，同时在显示终端上显示并记录测试板加载过程中抛光盘表面高度变化量，直至达到预设的加载时间t1；然后结束加载过程，停止记录获得抛光盘表面变形在加载力F1作用下随加载时间t1的变化情况。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供的抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量方法，通过在抛光机床上直接搭载测量设备，控制器控制加载力执行器通过测试板将加载力直接作用于抛光盘表面，通过位移传感器在加载过程中获取的抛光盘表面的高度情况反馈至控制器，控制器通过显示终端记录数据和显示数据，实现了抛光盘表面弹性模量或蠕变的在线测量，进而无需拆卸抛光盘，操作简单，精度高；同时无需购买专用测量设备，测试成本得到降低；由于测量无需拆卸抛光盘，防止了抛光盘的形状精度的改变，进而延长了抛光盘的使用寿命；同时根据本实用新型提供的测量方法测量出的抛光盘表面的弹性模量或蠕变，能够分析抛光盘的加工性能，从而指导抛光盘的加工过程。
优选的，抛光盘的弹性模量或蠕变特性通过公式：
e＝4F1h/(πad2) (1)计算；
或通过e(t)＝a(t)/h (2)计算；
其中，式(1)中e为弹性材质抛光盘的弹性模量；d为测试板直径；h为抛光盘厚度；加载力的大小和作用时间分别为F1、t1，a为测量弹性材质抛光盘的变形量；
式(2)中e(t)是粘弹性材质抛光盘的蠕变函数，即在不同加载时刻t的蠕变应变；a(t)为粘弹性材质抛光盘在不同加载时刻t的变形量；t为加载力的作用时刻，0<t<t1，t1是加载力的持续作用时间；h为抛光盘厚度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本实用新型提供的全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置结构示意图；
图2附图为本实用新型提供的全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置B-B截面局部放大视图；
图3附图为本实用新型提供的全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置搭载于全口径抛光机床(抛光盘为粘弹性材料)上的结构示意图；
图4附图为图3附图的A部放大视图；
图5附图为本实用新型提供的全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置搭载于全口径快抛机(抛光盘为弹性材料)上的结构示意图；
图6附图为根据本实用新型提供的全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量方法测量出的粘弹性材料抛光盘的形变图；
图7附图为根据本实用新型提供的全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量方法测量出的弹性材料抛光盘的形变图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例公开了全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置，实现了全口径抛光中抛光盘材料特性的在位检测。
参见附图1-5，本实用新型提供的全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置，其搭载于抛光机床1上，包括：
控制器4，控制器4固定于抛光机床1的横梁2顶部；
显示终端，显示终端与控制器4通信连接；
加载力执行器5，加载力执行器5固定于横梁2上，且与控制器4电性连接；
测试板6，测试板6为圆形板；其顶部与加载力执行器5铰接，其底部与抛光机床1的抛光盘抵接；
及位移传感器7，位移传感器7通过连接件固定于加载力执行器5上，与控制器4通信连接，且位移传感器7的检测方向指向测试板6的顶部。
本实用新型公开提供了全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置，通过在抛光机床1上直接搭载测量设备，控制器4控制加载力执行器5通过测试板6将加载力直接作用于抛光盘表面，通过位移传感器7在加载过程中获取的抛光盘表面的高度情况反馈至控制器4，控制器4通过显示终端记录数据和显示数据，实现了抛光盘弹性模量或蠕变特性的在位测量，进而无需拆卸抛光盘，操作简单，精度高；同时无需购买专用测量设备，测试成本得到降低；由于测量时无需拆卸抛光盘，防止了抛光盘的形状精度的改变，进而延长了抛光盘的使用寿命。
在本实用新型的一个实施例中，参见附图1，加载力执行器5包括固定架51、执行器52及球头顶杆53；
固定架51固定于横梁2上；
执行器52安装于固定架51上，且与控制器4电性连接；
球头顶杆53包括一体连接的球头和顶杆；球头侧与测试板6顶部铰接；顶杆侧与执行器52的输出端连接。其中，球头顶杆53与测试板6为球头铰接，使测试板6能够在加载力过程中适应抛光盘的形状，时时保持与抛光盘表面贴合。
具体而言，执行器52为驱动电机或液压驱动器；驱动电机或液压驱动器与控制器4电性连接。具体的驱动电机的型号根据使用情况进行选择，液压驱动器可以为液压推杆结构，通过控制器4控制液压泵供油或回油实现液压杆的推动或回位。
在本实用新型的另一个实施例中，参见附图2，测试板6顶部具有与球头顶杆53球头适配的球帽槽，其中球帽槽与测试板6为分体结构，通过螺钉固定，方便安装或更换球头顶杆53。
具体而言，测试板6为钢材制成，不容易变形，钢材的类型可以根据需测量的抛光盘的材料进行选择。
测试板6直径为10mm-100mm，厚度为5mm-20mm，其中测试板6可以做成多块不同规格的板，方便测试不同的抛光盘使用。
在本实用新型的另一些实施例中，参见附图1和4，连接件为可调连接支架8，可调连接支架8包括第一连接杆81和第二连接杆82；第一连接杆81一端与加载力执行器5铰接，另一端与第二连接杆82一端铰接；第二连接杆82另一端与位移传感器7连接。采用此方案的效果为：有利于加载测试过程中位移传感器7指向测试板6顶部，将抛光盘表面的变化反馈至控制器4。
有利的是，位移传感器7为激光位移传感器，可以采用Keyence LK-G5000激光位移传感器，反应频率392KHz，测量精度为±0.02％，在线测量时间长，精度高，误差小。
同时，本实用新型还提供了全口径抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量方法，包括以下步骤：
选定待测量抛光盘表面位置；将测量装置固定在抛光机床上；
在控制器4中选择加载力执行器5的预加载力F0、预加载时间t0、加载力F1及加载时间t1；
加载，根据预加载力F0和预加载时间t0加载后，加载力执行器5将加载力F1作用在测试板6上加载，同时在显示终端上显示并记录测试板6加载过程中抛光盘表面高度变化量，直至达到预设的加载时间t1；然后结束加载过程，停止记录获得抛光盘表面变形在加载力F1作用下随加载时间t1的变化情况。
本实用新型公开提供的抛光中抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置的测量方法为，通过在抛光机床1上直接搭载测量设备，控制器4控制加载力执行器5通过测试板6将加载力直接作用于抛光盘表面，通过位移传感器7在加载过程中获取的抛光盘表面的高度情况反馈至控制器4，控制器4通过显示终端记录数据和显示数据，实现了抛光盘表面弹性模量或蠕变的在线测量，进而无需拆卸抛光盘，操作简单，精度高；同时无需购买专用测量设备，测试成本得到降低；由于测量时无需拆卸抛光盘，防止了抛光盘的形状精度的改变，进而延长了抛光盘的使用寿命；同时根据本实用新型提供的测量方法测量出的抛光盘的弹性模量或蠕变特性，能够分析抛光盘的加工性能，从而指导抛光盘的加工过程。
其中，抛光盘的弹性模量或蠕变特性通过公式：
e＝4F1h/(πad2) (1)计算；
或通过e(t)＝a(t)/h (2)计算；
其中，式(1)中e为弹性材质抛光盘的弹性模量；d为测试板6直径；h为抛光盘厚度；加载力的大小和作用时间分别为F1、t1，a为测量弹性材质抛光盘的变形量；
式(2)中e(t)是粘弹性材质抛光盘的蠕变函数，即在不同加载时刻t的蠕变应变；a(t)为粘弹性材质抛光盘在不同加载时刻t的变形量；t为加载力的作用时刻，0<t<t1，t1是加载力的持续作用时间；h为抛光盘厚度。
具体应用实施例1
参见附图3和4，本实施例测量装置搭载于全口径抛光机床中，抛光盘为粘弹性沥青抛光盘，沥青抛光盘厚度h为15mm，抛光盘上方设置有多工位桥架机构和横梁；本实用新型的测量装置包括加载力执行器，其固定在横梁上，加载力执行器的输出端通过球头顶杆与测试板铰接，测试板底部与抛光盘表面贴合；测试板直径为50mm，厚度5mm；加载力执行器中执行器采用液压推杆结构，液压推杆的加载或回位通过控制器控制液压泵泵油或回油实现；执行器的加载力范围控制在1N-200N之间，加载力控制精度小于0.2N；同时采用KeyenceLK-G5000激光位移传感器通过可调连接支架固定在加载力执行器上，保持激光位移传感器的测试端一直指向测试板顶部，激光位移传感器的测试值通过控制器显示在显示终端上。
预加载力、预加载时间、加载力和加载时间的大小通过控制器设置，可以手动设置，也可以在预先设定的数据中进行选择，其中预加载力和预加载时间为在加载测试前，使测试板底部与抛光盘完全贴合；本实施例中，控制器上具有按键，通过手动设置加载力20N，加载时间8min，设置预加载力和加载时间分别为1N和5s；然后加载力执行器在控制器的控制下预加载，加载力经执行器、球头顶杆至测试板作用在抛光盘上，使测试板和抛光盘完全贴合，然后进行加载，位移传感器在加载过程中时时传送抛光盘的变形情况，控制器接收并通过显示终端显示记录。
激光位移传感器的采样周期dt＝0.1s，测量8min获取4800个采样时刻的变形数据记为a(ti)，i＝1、……、4800，激光位移传感器的测量值参见附图6，粘弹性沥青抛光盘的蠕变函数e(ti)为：e(ti)＝a(ti)/h，ti＝dt×i。
具体应用实施例2
参见附图5，本实施例测量装置搭载于全口径快抛机中，抛光盘为弹性聚氨酯抛光盘，抛光盘厚度为1.2mm，抛光盘上方设置有横梁；本实用新型的测量装置包括加载力执行器，其固定在横梁上，加载力执行器的输出端通过球头顶杆与测试板铰接，测试板底部与抛光盘表面贴合；测试板直径d为50mm，厚度h为5mm；加载力执行器中执行器采用驱动电机，驱动电机的输出端连接球头顶杆。保持激光位移传感器的测试端一直指向测试板顶部，激光位移传感器的测试值通过控制器显示在显示终端上。
预加载力、预加载时间、加载力和加载时间的通过控制器预设数据选择；本实施例中，加载力20N，加载时间1min，设置预加载力和加载时间分别为1N和5s；然后加载力执行器在控制器的控制下预加载，加载力经执行器、球头顶杆至测试板作用在抛光盘上，使测试板和抛光盘完全贴合，然后进行加载，位移传感器在加载过程中时时传送抛光盘表面的变形(即测试板的高度变化)情况，控制器接收并通过显示终端显示记录。
激光位移传感器的采样周期dt＝0.1s，测量1min获取600个采样时刻的变形数据记为a(ti)，i＝1、……、600，激光位移传感器的测量值参见附图7，a(ti)≈5μm，弹性聚氨酯抛光盘的弹性模量e根据e＝4F1h/(πad2)进行代入数值计算。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置，其搭载于抛光机床(1)上，其特征在于，包括：
控制器(4)，所述控制器(4)固定于抛光机床的横梁(2)顶部；
显示终端，所述显示终端与所述控制器(4)通信连接；
加载力执行器(5)，所述加载力执行器(5)固定于所述横梁(2)上，且与所述控制器(4)电性连接；
测试板(6)，所述测试板(6)为圆形板；其顶部与所述加载力执行器(5)铰接，其底部与抛光机床的抛光盘(3)抵接；
及位移传感器(7)，所述位移传感器(7)通过连接件固定于所述加载力执行器(5)上，与所述控制器(4)通信连接，且所述位移传感器(7)的检测方向指向所述测试板(6)的顶部。
2.根据权利要求1所述的抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置，其特征在于，所述加载力执行器(5)包括固定架(51)、执行器(52)及球头顶杆(53)；
所述固定架(51)固定于所述横梁(2)上；
所述执行器(52)安装于所述固定架(51)上，且与所述控制器(4)电性连接；
所述球头顶杆(53)包括一体连接的球头和顶杆；所述球头侧与所述测试板(6)顶部铰接；所述顶杆侧与所述执行器(52)的输出端连接。
3.根据权利要求2所述的抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置，其特征在于，所述执行器(52)为驱动电机或液压驱动器；所述驱动电机或液压驱动器与所述控制器(4)电性连接。
4.根据权利要求2所述的抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置，其特征在于，所述测试板(6)顶部具有与所述球头顶杆(53)球头适配的球帽槽。
5.根据权利要求2所述的抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置，其特征在于，所述测试板(6)为钢材制成。
6.根据权利要求2所述的抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置，其特征在于，所述测试板(6)直径为10mm-100mm，厚度为5mm-20mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置，其特征在于，所述连接件为可调连接支架(8)，所述可调连接支架(8)包括第一连接杆(81)和第二连接杆(82)；所述第一连接杆(81)一端与所述加载力执行器(5)铰接，另一端与所述第二连接杆(82)一端铰接；所述第二连接杆(82)另一端与所述位移传感器(7)连接。
8.根据权利要求1-6任一项所述的抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置，其特征在于，所述位移传感器(7)为激光位移传感器。
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|---|---|---|---|
| CN201920216722.9U CN209858338U (zh) | 2019-02-20 | 2019-02-20 | 抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置 |
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| CN201920216722.9U CN209858338U (zh) | 2019-02-20 | 2019-02-20 | 抛光盘弹性模量和蠕变特性在位测量装置 |
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| CN (1) | CN209858338U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113618604A (zh) * | 2021-10-11 | 2021-11-09 | 徐州市贾汪区万青聚富新能源有限公司 | 一种自适应矛盾型接触式光伏发电用零部件抛光装置 |
-
2019
- 2019-02-20 CN CN201920216722.9U patent/CN209858338U/zh active Active
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| CN113618604A (zh) * | 2021-10-11 | 2021-11-09 | 徐州市贾汪区万青聚富新能源有限公司 | 一种自适应矛盾型接触式光伏发电用零部件抛光装置 |
| CN113618604B (zh) * | 2021-10-11 | 2022-02-08 | 徐州市贾汪区万青聚富新能源有限公司 | 一种自适应矛盾型接触式光伏发电用零部件抛光装置 |
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