[發明專利]曲率半徑可調式非球面凹透鏡加工裝置

有效

• 申請號: 201410771111.2
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104493662A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 馬志超;趙宏偉;任露泉;劉先華;劉長宜;程虹丙
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B24B13/00
• 分類號: B24B13/00;B24B47/20;B24B47/12;B24B41/04
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

1.一種曲率半徑可調式非球面凹透鏡加工裝置，其特征在于：包括宏微進給單元、公轉運動單元、自轉運動單元、透鏡安裝及調整單元、冷卻單元以及支撐基座單元，其中宏微進給單元中的進給電機法蘭（40）和進給支撐架（36）分別與支撐基座單元中的上安裝板（4）以及右側立板（37）螺紋剛性連接，公轉運動單元中的定向公轉旋轉關節（13）和定向擺動關節（14）分別通過公轉電機法蘭（30）和自轉電機法蘭（15）與宏微進給單元中的柔性教鉸鏈（32）和自轉運動單元中的自轉運動電機（42）剛性連接；自轉運動單元中的擺動支撐架（27）通過外擺動軸承（16）分別與支撐基座的單元左側立板（5）和右側立板（37）的中心定位孔過贏連接；透鏡安裝及調整單元中的移動平臺基板（46）通過螺紋連接方式安裝在支撐基座單元中基座（20）的凹形定位槽中，冷卻單元中的冷卻液容器（9）通過與支撐基座單元中的左側立板（5）螺紋剛性連接；

所述宏微進給單元包括編碼器（1）、直流伺服電機（2）、減速器（3）、進給電機法蘭（40）、聯軸器（6）、滾珠絲杠固定支撐座（7）、滾珠絲杠（8）、壓電疊堆（31）、柔性鉸鏈?（32）、導軌滑塊（33）、絲杠法蘭（34）、線性導軌（35）、進給支撐架（36）和制動器（39），其中直流伺服電機組件結合滾珠絲杠傳動組件作為宏動進給子單元實現定向公轉旋轉關節（13）在豎直方向的進給運動，由壓電疊堆（31）和柔性鉸鏈（32）組成的壓電驅動器實現定向公轉旋轉關節（13）在豎直方向的精密微動進給；制動器（39）用于防止在系統突然斷電情況下滾珠絲杠傳動組件由于無法實現自鎖而導致的絲杠法蘭（34）的自由下滑；柔性鉸鏈（32）采用圓弧過渡型鉸鏈形式并輸出等幅均布位移；

所述公轉運動單元包括公轉盤式電機（12）、?定向公轉旋轉關節（13）、定向擺動關節（14）和公轉電機法蘭（30），所述定向擺動關節（14）、公轉電機法蘭（30）分別與自轉電機法蘭（15）、柔性鉸鏈（32）剛性連接，定向公轉旋轉關節（13）、定向擺動關節（14）均由精密滾動軸承和旋轉定位銷組成；

所述自轉運動單元包括自轉電機法蘭（15）、外擺動軸承（16）、擺動支撐架（27）、外擺動軸（28）、內擺動軸承（29）、自轉運動電機（42）以及內動擺軸（43），所述擺動支撐架（27）與外擺動軸（28）剛性連接，自轉運動電機（42）的定子部分與內擺動軸（43）剛性連接，外擺動軸（28）、內擺動軸（43）分別通過外擺動軸承（16）、內擺動軸承（29）套接于左、右側立板（5、37）及擺動支撐架（27）的定位孔中；

所述透鏡安裝及調整單元包括凹透鏡試件（17）、工作臺（25）、球形磨削頭（26）以及三自由度進給子單元，所述三自由度子單元包括x向調整旋鈕（18）、x向進給平臺（19）、y向調整旋鈕（21）、y向進給平臺（22）、z向進給平臺（23）、定位銷軸（45）、z向進給電機（46）、支撐托板（24）以及移動平臺基板（46），所述球形磨削頭（26）通過其定位孔與自轉運動電機（42）的轉軸套接，支撐托板（24）與工作臺（25）螺紋剛性連接；三自由度子單元對工作臺（25）進行初始定位并通過隨動調整工作臺（25）的豎直方向位移實現被加工凹透鏡試件（17）曲率半徑的改變；

所述冷卻單元包括冷卻液容器（9）、冷卻液容器緊固螺釘（10）以及冷卻管（11），所述冷卻液容器（9）通過冷卻液緊固螺釘（10）與左側立板（5）剛性連接，并和與右側立板（37）剛性連接的進給支撐架（36）對稱安裝，從而起到配重作用；冷卻管（11）為柔性軟管，其初始位置處于被加工凹透鏡試件（17）的邊緣近端；冷卻液的流量隨公轉盤式電機（12）及自轉運動電機（42）轉速的提高而增加；

所述支撐基座單元包括上安裝板（4）、左側立板（5）、基座（20）、右側立板（37）以及立板安裝螺釘（38），所述上安裝板（4）與基座（20）均設有與左、右側立板（5、37）等寬且對稱布置的矩形定位槽，以實現左側立板（5）與右側立板（37）的平行安裝并保證其與上安裝板（4）和基座（20）的平行度。