[發(fā)明專利]一種用于拋光的精密力位控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010828755.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-18
• 公開（公告）號(hào): CN111958394B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 饒志敏;劉海濤;萬勇建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): B24B13/00
• 分類號(hào): B24B13/00;B24B47/12;B24B51/00;B24B49/00;B24B49/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種用于拋光的精密力位控制裝置，包括安裝底板、導(dǎo)軌底座、交叉滾柱導(dǎo)軌、滑板、光柵、光柵讀數(shù)頭、讀數(shù)頭座、角度傳感器、音圈電機(jī)磁鋼、磁鋼底座、音圈電機(jī)線圈、壓力傳感器底座、拋光力傳感器、稱重傳感器、稱重傳感器底座、測力傳感器底座、測力傳感器、球鉸連接件、電缸滑桿、電缸缸體、制動(dòng)片以及制動(dòng)卡鉗。該裝置設(shè)計(jì)為縱向使用，具備自重稱重功能、平衡自身重量功能、運(yùn)動(dòng)位移速度測量功能、壓力精密輸出功能、拋光壓力檢測反饋功能、位置閉環(huán)功能、姿態(tài)監(jiān)測功能以及快速制動(dòng)功能等。該裝置能夠不僅可以輸出穩(wěn)定的拋光壓力，還能實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)控制，以及壓力和位置控制的任意切換，有利于提高精密光學(xué)加工零件的面形精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密光學(xué)加工領(lǐng)域，具體涉及一種用于拋光的精密力位控制裝置。

背景技術(shù)

目前，精密光學(xué)加工領(lǐng)域?qū)鈱W(xué)零件的制造精度提出更苛刻的要求，除了對(duì)面形精度與表面粗糙度的高要求以外，還要求光學(xué)零件的尺寸盡量更小，這就對(duì)加工過程中光學(xué)零件邊緣效應(yīng)的控制能力提出了更高的要求。

光學(xué)零件加工中的邊緣效應(yīng)問題一直以來都是研制人員重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)難題，針對(duì)不同的加工形式嘗試提出了多種解決方案，主要的解決思路之一就是采用可變?nèi)コ瘮?shù)來實(shí)現(xiàn)邊緣局部去除量的控制，并取得了一定的效果。在此，針對(duì)接觸式拋光技術(shù)，發(fā)明一種具備可切換壓力-位置工作模式的拋光裝置，憑此拋光裝置可實(shí)現(xiàn)精密控制加工外延量的加工方法，即在不對(duì)去除函數(shù)進(jìn)行改變的前提下，少量擴(kuò)大加工范圍來間接實(shí)現(xiàn)邊緣效應(yīng)的控制。采用該拋光裝置可以極小的外形尺寸代價(jià)來實(shí)現(xiàn)邊緣效應(yīng)的有效抑制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有接觸拋光工具加工零件時(shí)邊緣效應(yīng)影響區(qū)較寬的問題，提出一種壓力和位置工作模式可以相互切換的拋光工具，拋光工具可以輸出穩(wěn)定的拋光壓力，拋光工具的運(yùn)動(dòng)部分可以實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)控制，兩種模式可以根據(jù)需要進(jìn)行切換，結(jié)合精密可控外延量的方法來實(shí)現(xiàn)邊緣效應(yīng)的有效抑制。

本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是：一種用于拋光的精密力位控制裝置，具體包括：安裝底板、導(dǎo)軌底座、交叉滾柱導(dǎo)軌、滑板、光柵、光柵讀數(shù)頭、讀數(shù)頭座、角度傳感器、音圈電機(jī)磁鋼、磁鋼底座、音圈電機(jī)線圈、壓力傳感器底座、拋光力傳感器、稱重傳感器、稱重傳感器底座、測力傳感器底座、測力傳感器、球鉸連接件、電缸滑桿、電缸缸體、制動(dòng)片以及制動(dòng)卡鉗等。其中，安裝底板上固定安裝導(dǎo)軌底座，導(dǎo)軌底座上安裝交叉滾柱導(dǎo)軌，交叉滾柱導(dǎo)軌上安裝執(zhí)行直線運(yùn)動(dòng)的滑板，滑板在其內(nèi)部通過螺釘連接固定拋光力傳感器，拋光力傳感器固定在壓力傳感器底座，壓力傳感器底座通過螺釘連接固定音圈電機(jī)線圈，音圈電機(jī)線圈裝配在音圈電機(jī)磁鋼內(nèi)部，音圈電機(jī)磁鋼通過螺釘固定在磁鋼底座上，磁鋼底座通過螺釘固定在安裝底板上，音圈電機(jī)線圈電后即推動(dòng)與之連接的滑板發(fā)生直線運(yùn)動(dòng)。滑板側(cè)面粘接有光柵，光柵配有光柵讀數(shù)頭安裝在讀數(shù)頭座上，讀數(shù)頭座通過螺釘固定在安裝底面上，滑板發(fā)生位移時(shí)，帶動(dòng)光柵同時(shí)運(yùn)動(dòng)，光柵讀數(shù)頭將識(shí)別和反饋滑板的運(yùn)動(dòng)情況。角度傳感器通過螺釘固定在滑板側(cè)面，用于識(shí)別滑板的空間姿態(tài)，并將角度信息反饋給后端控制處理部分。稱重傳感器安裝在稱重傳感器底座內(nèi)，稱重傳感器底座固定連接在安裝底板上，稱重傳感器用于獲取拋光裝置運(yùn)動(dòng)部分的重量。測力傳感器的一端通過螺釘與測力傳感器底座連接固定，測力傳感器底座固定連接在滑板內(nèi)部，測力傳感器的另一端與球鉸連接件連接，球鉸連接件與電缸滑桿連接，電缸滑桿置于電缸缸體內(nèi)部，測力傳感器用于監(jiān)測滑塊上的作用力情況，并反饋給后端的控制處理部分。滑板的另一側(cè)壁安裝有制動(dòng)片，與之配合使用的制動(dòng)卡鉗固定在安裝底板上，根據(jù)使用需要實(shí)現(xiàn)對(duì)滑板的制動(dòng)控制。拋光裝置的直線運(yùn)動(dòng)部分采用了交叉滾柱導(dǎo)軌，保證了滑板運(yùn)動(dòng)過程中的高剛性和低摩擦；采用音圈電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使施加拋光壓力和位置閉環(huán)控制的響應(yīng)速度快；采用高精度的光柵尺配合高分辨率的光柵讀數(shù)頭，確保滑板運(yùn)動(dòng)過程中位置速度的準(zhǔn)確反饋與控制；音圈電機(jī)和滑板之間安裝有拋光壓力傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測反饋實(shí)際的拋光壓力，用于調(diào)整輸出端的拋光壓力；采用稱重傳感器，對(duì)滑板及其上面安裝的拋光工具的總重量進(jìn)行稱重，為后端控制系統(tǒng)進(jìn)行重力補(bǔ)償提供系統(tǒng)重力；采用電缸作為平衡重力的輸出力來源，采用角度傳感器確定滑板姿態(tài)并反饋給控制系統(tǒng)，采用測力傳感器來檢測反饋電缸與滑板及其負(fù)載之間的作用力，根據(jù)所需平衡重力信息、姿態(tài)信息以及測力傳感器信息綜合控制電缸輸出拉力來平衡拋光裝置運(yùn)動(dòng)部分的重力。