气囊抛光装置及气囊抛光机的制作方法

本发明涉及抛光装置技术领域，具体而言，涉及一种气囊抛光装置及气囊抛光机。

背景技术：

随着科技的进步，光电子技术的发展，在新型的具有高性能、高精密、高集成的光电子系统中，采用光学玻璃和微晶玻璃等硬脆材料制造的元器件应用不断增多，而且要求具有很高的面形精度和超光滑的表面，因此高精度的镜面抛光技术是必不可少。

现有的气囊抛光是一种高效、可靠的抛光方式，利用可压缩变形的气囊与待加工表面之间实现良好贴合，获得较高的材料去除率。现有的气囊抛光技术是采用唇形密封圈进行往复式动密封，主轴本体是高速回转的方式。

然而，唇形密封圈与主轴本体之间有较大的摩擦，特别是气压较高时，产生的摩擦更大，对于密封圈的使用寿命以及主轴传动的动力均会造成一定的损耗。

综上所述，如何提高气囊抛光设备的使用寿命，是本领域的技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种气囊抛光装置，设计合理、结构紧凑，简单易行，能够满足气囊抛光的功能性要求，延长整体装置的使用寿命。

本发明的目的还在于提供了一种气囊抛光机，包括了上述气囊抛光装置的有益效果，实现气体密封的零泄漏和动力的零损耗，延长使用寿命。

本发明的实施方式是这样实现的：

基于上述目的，本发明的实施方式提供了一种气囊抛光装置，包括抛光磨头组件、旋转主轴组件以及气压密封组件，所述抛光磨头组件与所述旋转主轴组件的一端固定连接，所述旋转主轴组件包括主轴本体，所述气压密封组件环设于所述主轴本体的外周面；

所述气压密封组件包括均环设于所述主轴本体的极齿、至少两个平行设置的磁极件以及位于所述磁极件之间的永磁体，所述极齿位于外侧的两个所述磁极件与所述主轴本体之间，所述磁极件、所述永磁体、所述极齿以及所述主轴本体形成气密封腔体；

每个所述磁极件上均开设有一个流通口，所述永磁体能够将所述磁极件磁化形成环形磁场，所述主轴本体上开设有垂直于轴向方向贯通的导气孔以及沿轴向方向且与所述导气孔连通的气路。

另外，根据本发明的实施方式提供的气囊抛光装置，还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的可选实施方式中，所述磁极件的数量为三个且依次为第一磁极件、第二磁极件以及第三磁极件，所述永磁体的数量为两个且间隔设置于三个所述磁极件之间，所述极齿的数量为两个，两个所述极齿分别与所述第一磁极件、所述第三磁极件相对应；

所述第一磁极件和所述第三磁极件上的所述流通口用于向所述极齿输入磁流体，所述第二磁极件上的所述流通口为气压输入口且用于向所述主轴本体的所述导气孔输入气体压力。

在本发明的可选实施方式中，所述气囊抛光装置还包括机体外壳，所述机体外壳为管状且套设于所述气压密封组件的外侧面；

所述机体外壳的侧表面开设有与所述流通口对应的导通孔。

在本发明的可选实施方式中，位于所述第一磁极件与所述主轴本体之间的所述极齿为第一极齿，位于所述第三磁极件与所述主轴本体之间的所述极齿为第二极齿，所述第二磁极件与所述主轴本体之间具有间隙，且所述第二磁极件上的所述流通口与所述导气孔相对应。

在本发明的可选实施方式中，所述第一磁极件上的所述流通口与所述第二磁极件上的所述流通口以及所述第三磁极件上的所述流通口相互平行；

所述机体外壳上的所述导通孔相互平行且与所述流通口一一对应。

在本发明的可选实施方式中，所述抛光磨头组件包括橡胶工具头和气囊连接支架，所述橡胶工具头与所述气囊连接支架通过卡环固定连接。

在本发明的可选实施方式中，所述主轴本体与所述气囊连接支架通过胀紧套固定连接。

在本发明的可选实施方式中，所述旋转主轴组件还包括电机，所述电机与所述主轴本体的远离所述抛光磨头组件的一端通过联轴器固定连接。

在本发明的可选实施方式中，所述气囊抛光装置还包括连接座和机械臂连接支架；

所述连接座套设于所述联轴器且所述连接座的两端分别与所述电机和所述机体外壳固定连接，所述机械臂连接支架与所述连接座固定连接

本发明的实施方式还提供了一种气囊抛光机，用于对光学玻璃和微晶玻璃等硬脆材料进行加工，气囊抛光机包括机械臂与气囊抛光装置；

所述气囊抛光装置包括机体外壳、连接座以及机械臂连接支架，所述连接座与所述机体外壳固定连接，所述机械臂连接支架固定于所述连接座，所述机械臂连接支架的远离所述连接座的一端与所述机械臂固定连接。

本发明实施方式的有益效果是：设计合理、结构紧凑，能够满足气囊抛光的功能性要求，采用磁流体密封技术进行气体密封，永磁体将磁极件磁化，会在环形的磁极件之间形成环形磁场，通过注入磁流体，利用磁流体对磁场的强烈响应，会在主轴本体的环形极齿的齿隙间形成数圈o型磁流体密封圈，实现了气体密封的零泄漏和动力的零损耗；延长了整体装置的使用寿命。。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施方式1提供的气囊抛光装置的第一视角的示意图；

图2为图1中抛光磨头组件和旋转主轴组件的一个视角的示意图；

图3为图1中气压密封组件与主轴本体的一个视角的剖视图；

图4为图2中抛光磨头组件与主轴本体的一个视角的爆炸图；

图5为图1的第二视角的爆炸图；

图6为图5中气压密封组件的剖视图；

图7为图5中主轴本体的剖视图。

图标：100-气囊抛光装置；10-抛光磨头组件；103-橡胶工具头；104-气囊连接支架；1043-主轴连接部；1046-气囊连接部；1048-气孔；11-卡环；13-胀紧套；20-旋转主轴组件；21-主轴本体；213-导气孔；215-气路；23-联轴器；25-电机；26-连接座；30-气压密封组件；302-极齿；304-磁极件；3045-流通口；308-永磁体；40-气密封腔体；41-机体外壳；415-导通孔；42-机械臂连接支架。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式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方式。基于本发明中的实施方式，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方式，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，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

其中图1—图7对应本发明的实施方式1，下面将结合附图对本发明实施方式的技术方案进行详细描述。

实施方式1

如图1所示，本发明实施方式1提供的气囊抛光装置100包括抛光磨头组件10、旋转主轴组件20、气压密封组件30、机体外壳41以及机械臂连接支架42。

下面对该气囊抛光装置100的各个部件的具体结构和相互之间的对应关系进行详细说明。

请参考图2和图3所示，抛光磨头组件10与旋转主轴组件20的一端固定连接，其中，旋转主轴组件20包括主轴本体21与电机25，电机25与主轴本体21的远离抛光磨头组件10的一端连接且能够带动主轴本体21旋转运动，气压密封组件30套设于主轴本体21的外周面，气压密封组件30的外侧面套设有机体外壳41，机体外壳41与电机25通过连接座26固定连接，机械臂连接支架42与连接座26固定连接，具体说明如下：

请参照图4所示，可选的，抛光磨头组件10包括橡胶工具头103和气囊连接支架104，该橡胶工具头103与气囊连接支架104通过卡环11固定连接，橡胶工具头103为空心的半球状结构，采用橡胶材质，当加工例如光学玻璃和微晶玻璃等硬脆材料制造的元器件时，利用了可压缩变形的气囊与待加工的工件表面之间实现良好贴合的特性，从而获得较高的材料去除率。

可选的，气囊连接支架104包括主轴连接部1043和气囊连接部1046，其中，主轴连接部1043为中空的圆筒状，气囊连接部1046为圆柱状且中心位置开设有贯通的气孔1048，橡胶工具头103套设于气囊连接部1046的外表面，卡环11套设于橡胶工具头103的外侧且将气囊连接支架104与橡胶工具头103固定连接。

可选的，主轴连接部1043与主轴本体21通过胀紧套13固定连接，所述胀紧套13套设于主轴本体21的一端，且位于主轴连接部1043内，通过胀紧套13将主轴本体21与气囊连接支架104固定连接。

请参考图5所示，可选的，主轴本体21的远离抛光磨头组件10的一端与电机25固定连接，在本发明的实施方式1中，电机25与主轴本体21通过联轴器23固定连接同时带动主轴本体21旋转。

可选的，联轴器23的外侧套设有连接座26，该连接座26将机体外壳41与电机25的壳体固定连接，且连接座26的一侧与机械臂连接支架42固定连接，该机械臂连接支架42用于连接机械臂执行末端。

请参照图6所示，气压密封组件30包括极齿302、至少两个平行设置的磁极件304以及位于磁极件304之间的永磁体308，其中，极齿302位于外侧的两个磁极件304与主轴本体21之间，该磁极件304、永磁体308、极齿302以及主轴本体21形成气密封腔体40，该气压密封组件30用于环设于主轴本体21的外周面，且位于电机25与抛光磨头组件10之间。

在本发明的实施方式1中，可选的，磁极件304的数量为三个，定义该三个磁极件304分别为第一磁极件、第二磁极件以及第三磁极件，其中，第二磁极件位于第一磁极件与第三磁极件之间，第一磁极件与主轴本体21之间设置有极齿302，第三磁极件与主轴本体21之间也设置有极齿302，永磁体308的数量为两个且间隔设置于三个磁极件304之间，即其中一个永磁体308设置于第一磁极件与第二磁极件之间，另一个永磁体308设置于第二磁极件与第三磁极件之间，极齿302的数量为两个，两个极齿302分别与第一磁极件、第三磁极件相对应，即第一磁极件与主轴本体21之间设置有一个极齿302，第三磁极件304与主轴本体21之间设置有另一个极齿302。

可选的，每个磁极件304上开设有一个流通口3045，永磁体308能够将磁极件304磁化形成环形磁场。在本发明的实施方式1中，第一磁极件上的流通口3045为第一流通口，第二磁极件上的流通口3045为第二流通口，第三磁极件上的流通口3045为第三流通口，该第一流通口与第三流通口用于向极齿302输入磁流体，第二流通口为气压输入口，且用于向主轴本体21的导气孔213输入气体压力。

该气压密封组件30采用磁流体密封技术，永磁体308将磁极件304磁化，会在环形的磁极件304之间形成一个环形磁场，通过向第一流通口与第三流通口注入磁流体，利用磁流体对磁场的强烈响应，会在主轴本体21的环形极齿302的齿隙间形成数圈o型磁流体密封圈，从而在主轴本体21上的两个极齿302间形成一个气密封腔体40，通过向第二流通口输入外部气压，所形成的气密封腔体40的内部气压就会增大。

请参照图7所示，可选的，主轴本体21上开设有垂直于轴向方向贯通的导气孔213以及沿轴向方向且与导气孔213连通的气路215，其中，导气孔213与上述的气密封腔体40连通，气路215沿主轴本体21的轴向且向抛光磨头组件10端延伸，该气路215与气囊连接部1046的气孔1048贯通直至橡胶工具头103。

当所需的气压压入到主轴本体21的导气孔213中，通过气路215将气体导入到橡胶气囊，在极齿302间形成的每一级o型磁流体密封圈能够承受定量化的单机压力，根据极齿302数量可以定量化整个气密封腔体40的气密封量，通过增加极齿302数量可以增加气体的输入量，增加加工所需要的气压的上限值。

可选的，机体外壳41为圆柱管状，能够套设于气压密封组件30的外侧面，该机体外壳41与气压密封组件30相配合，即该机体外壳41的侧表面开设有与上述的流通口3045对应的导通孔415，在本发明实施方式1中，该机体外壳41上的导通孔415数量为三个且与磁极件304的流通口3045一一对应连通。

可选的，定义第一磁极件与主轴本体21之间的极齿302为第一极齿，第三磁极件与主轴本体21之间的极齿302为第二极齿，第二磁极件与主轴本体21之间具有间隙，且第二流通口与导气孔213相对应。

在本发明实施方式1中，第一流通口、第二流通口以及第三流通口相互平行，机体外壳41上的导通孔415也相互平行且与流通口3045一一对应。

现有的气囊抛光磨头工具采用的唇形密封圈应用于往复式动密封，主轴为高速旋转，在主轴旋转时唇型密封圈与主轴之间产生较大的摩擦，特别是主轴在高速旋转时，唇形密封圈与主轴之间的间隙会造成部分气体的泄漏，若长期使用，则唇形密封圈会长时间磨损坏掉，气体的泄漏进一步增大。

故现有的气囊抛光磨头只能满足较低外充气压的使用场合，且使用寿命较短，同时，在气体密封可密封量上无法针对极限情况实现可量化的设计，最大可充气压将会牵连可抛光的气囊最大曲率半径的大小，对于加工的元件的半径也会相应的影响。

本发明的实施方式1提供的气囊抛光装置100通过磁流体密封的结构在主轴本体21上的极齿302的齿隙之间形成数圈的o型磁流体密封圈，从而在主轴本体21的两个极齿302组间形成了一个气密封腔体40，外部气压的输入，形成的气密封腔体40就会内部气压增大，将所需气压压入主轴本体21的导气孔213，通过主轴本体21内部的气路215导入到橡胶气囊中。

在极齿302间形成的每一级o型磁流体密封圈能够承受定量化的单机压力，根据极齿302数量可以定量化整个气密封腔体40的气密封量，通过增加极齿302数量可以增加气体的输入量，增加加工所需要的气压的上限值，避免了唇形密封圈密封的气压小的缺点，同时气压密封组件30的使用寿命长，在动力传输时由于密封介质是磁流体所以没有损耗，避免了唇形密封的摩擦对于动力传输的损耗，摩擦会在使用过程中磨损掉唇形密封圈，磁流体密封也有效地避免了这一个缺点。

在气压的泄漏上，本发明实施方式1提供的气囊抛光装置100能够实现零泄漏，在抛光表面切削力要求较高的材料时，气囊抛光装置100将有效的提高外部气压输入的可允许值，对于要求更高的元件的加工提供结构上的保障，同时，在抛光整体效率、加工面、加工效果上将进一步提升。

本发明实施方式1提供的气囊抛光装置100具有的有益效果是：

设计合理、结构紧凑，能够满足气囊抛光的功能性要求，简单易行；有效提高了气囊抛光装置100的可允许最大气压上限值；实现了气体密封的零泄漏和动力的零损耗；延长了整体装置的使用寿命；方便可拆卸。

实施方式2

本发明实施方式2提供了一种气囊抛光机，用于对光学玻璃和微晶玻璃等硬脆材料进行加工，该气囊抛光机包括机械臂与上述的气囊抛光装置100，具体说明如下：

该气囊抛光装置100包括能够套设于气压密封组件30外部的机体外壳41、设置于机体外壳41与电机25壳体之间的连接座26以及固定设置于连接座26上的机械臂连接支架42。

其中，连接座26与机体外壳41通过螺栓把合的方式固定连接，机械臂连接支架42通过螺栓把合固定设置于连接座26，机械臂连接支架42的远离连接座26的一端与机械臂固定连接。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，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。