一种行星抛光装置的制作方法

本发明涉及一种用于抛光的末端装置，具体涉及一种行星抛光装置。

背景技术：

由于非球面光学元件的优异性能，近年来，非球面光学元件在新一代光学系统中得到了广泛的应用。然而，由于非球面光学元件非一致曲率的特点，其所需的超精密加工技术一直制约着非球面的进一步发展及应用，如何大幅度的提高光学非球面的面形误差收敛速度是一项亟待解决的关键问题。

目前，计算机控制光学表面成形技术被广泛应用在非球面加工领域，该技术利用检测得到的定量面形误差数据，结合去除函数与预设的加工路径，按照一定的算法求得驻留时间，使得面形误差逐步的收敛，最终达到加工要求。

行星抛光技术是目前计算机控制光学表面成形技术中常用的一种抛光技术。但现有的行星抛光装置存在转动惯量大、抛光头结构复杂、动力传递不平稳等问题。

例如，中国专利(申请号：cn200810051132.1)公开了一种光学元件的行星主动抛光装置及方法，该装置采用平行四连杆机构实现平转动，行星电机通过软轴驱动抛光模自转。但由于软轴传动的固有属性，导致其动力传递不平稳；且平行四连杆机构刚性较弱。

再如，中国专利(申请号：cn201410554563.5)公开了一种大口径非球面机器人行星抛光装置，该装置的自转与公转采用两台伺服电机分别驱动，公转传动机构实现行星运动的平转动，自转传动机构采用二级带传动，使自转电机固定。但二级带传动使得结构复杂，且摆臂的摆动使得运动惯量较大。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有行星抛光装置传动不平稳、结构复杂、运动惯量大等不足，而提供一种行星抛光装置。该抛光装置如结合计算机控制技术，可以实现高效高精度光学元件的抛光，适用于大口径非球面元件的精密抛光。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种行星抛光装置，其特殊之处在于：包括安装座以及设置在安装座上的驱动电机、主动轴、从动轴和太阳轮组件；所述太阳轮组件包括太阳轮套、转盘、空心滑块、过渡连接件和抛光盘；太阳轮套是上下均为开口的凸字形连接套，其小端可旋转地设置在安装座的下部，大端位于安装座外部；驱动电机的输出轴与主动轴相连；主动轴通过第一传动机构与从动轴相连；主动轴通过第二传动机构与太阳轮套相连；转盘的轴心开设通孔，下部设有横向贯穿转盘的t字形槽；空心滑块的上端设有与所述t字形槽适配的卡槽，其上端卡入t字形槽内并可沿t字形槽移动；从动轴穿设在太阳轮套上，其一端经太阳轮套的小端伸入大端，并通过所述通孔与设置于太阳轮套大端内的转盘相连，带动转盘转动；太阳轮套大端的端头内壁固定安装设有内齿的太阳轮；过渡连接件的上部可旋转地安装在空心滑块内，抛光盘与过渡连接件相连；过渡连接件的下部伸出空心滑块，其外圆周固定套装与太阳轮相啮合的行星轮。

进一步地，上述通孔的横截面为多边形，可以是长方形、正方形或正六边形等形状；所述从动轴与转盘连接的一端形状与所述通孔的形状匹配；所述太阳轮套的大端内壁设置转盘轴承，转盘轴承的内圈套装在转盘的外表面；所述转盘轴承与太阳轮之间还设有用于压紧转盘轴承的压圈，压圈的外壁与太阳轮套的大端内壁紧密贴合。通过设置转盘轴承，进一步减小转盘旋转的晃动，使其运行更加平稳。

进一步地，上述过渡连接件与抛光盘铰接。通过球铰可以使抛光盘正压于镜面，保证被加工件抛光去除量的稳定。

进一步地，上述从动轴为中空的阶梯轴，其上端安装上旋转接头；上述过渡连接件为气缸，气缸上端的进气口安装下旋转接头，下旋转接头通过管路与中空的从动轴下端连通。

进一步地，上述转盘的外圆周上端设有一圈用于转盘轴向定位的凸缘。

进一步地，上述第一传动机构为齿轮传动机构或带传动机构或链传动机构；上述第二传动机构为齿轮传动机构或带传动机构或链传动机构。

进一步地，上述第一传动机构包括设置在主动轴上的主动小带轮、设置在从动轴上的从动大带轮以及连接主动小带轮和从动大带轮的第一齿形带。齿形带传动具有吸振缓冲、传动平稳、传动比较准确、可以在大的轴间距传递动力。

进一步地，上述第二传动机构包括设置在主动轴上的主动大带轮、套装在从动轴上且与太阳轮套固连的带轮座、安装在带轮座上的从动小带轮以及连接主动大带轮和从动小带轮的第二齿形带。第二传动机构使太阳轮旋转，并可以通过与太阳轮啮合的行星轮调节抛光盘的公自转速比。

进一步地，上述主动轴和从动轴相互平行且间隔设置；所述安装座包括基座和固设在基座上表面的支撑壳，基座上开设用于安装主动轴的第一安装孔和安装太阳轮套的第二安装孔，支撑壳顶部开设用于安装驱动电机的第三安装孔。主动轴通过轴承安装在第一安装孔，太阳轮套的小端固定安装在第二安装孔。支撑壳将第一传动机构和第二传动机构密封起来，防止齿形带碎屑落到镜面；采用支撑壳的结构，容易拆卸，可以方便的更换传动带轮，调节公自转速比。

进一步地，上述过渡连接件的上部通过滚动轴承或滑动轴承安装在空心滑块内；所述太阳轮套的小端通过滚动轴承或滑动轴承安装在所述第二安装孔内。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明采用行星轮系结构，只用一个电机就实现抛光盘的公转和自转，使得抛光装置结构简单、重量轻、转动惯量小。

2、本发明采用第一传动机构、第二传动机构和太阳轮组件，可以通过更换齿轮或带轮方便的调节抛光盘的偏心距和公自转速比。

3、本发明通过上旋转接头、从动轴的中心孔和下旋转接头向气缸供压缩气，控制抛光盘的抛光压力；再通过球铰可以使抛光盘正压于镜面，有效保证被加工件抛光去除量的稳定。

4、本发明的抛光装置结合计算机控制技术，可以实现高效高精度光学元件的抛光，适用于大口径非球面元件的精密抛光。

附图说明

图1是本发明抛光装置的整体结构示意图；

图2是本发明抛光装置转盘的轴侧图；

图3是本发明抛光装置空心滑块的轴侧图；

图4是本发明抛光装置实施例一的正剖图；

图5是本发明抛光装置实施例二的正剖图；

图6是本发明抛光装置实施例三的正剖图；

图7是本发明抛光装置实施例四的正剖图。

图中各标号的说明如下：

1—安装座，11—基座、12—支撑壳；

2—驱动电机；

3—主动轴；

4—第一传动机构，41—主动小带轮、42—第一齿形带、43—从动大带轮；

5—从动轴，51—上旋转接头；

6—太阳轮组件；

61—太阳轮套，611—转盘轴承、612—压圈、613—太阳轮；

62—转盘，621—通孔、622—t字形槽；

63—空心滑块；

64—过渡连接件，641—行星轮、642—下旋转接头；

65—抛光盘；

7—第二传动机构，71—主动大带轮、72—第二齿形带、73—从动小带轮、74—带轮座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例一

如图1、图4所示，本实施例提供一种行星抛光装置，包括安装座1、驱动电机2、主动轴3、第一传动机构4、第二传动机构7、从动轴5和太阳轮组件6。

安装座1包括基座11和固设在基座11上表面的支撑壳12，基座11上开设第一安装孔和第二安装孔，支撑壳12顶部开设第三安装孔。驱动电机2安装在的支撑壳12的第三安装孔，主动轴3通过轴承安装在第一安装孔；从动轴5平行于主动轴3间隔设置在安装座1内。

太阳轮组件6包括太阳轮套61、转盘62、空心滑块63、过渡连接件64和抛光盘65；太阳轮套61是上下均为开口的凸字形连接套，其小端通过滚动轴承安装在安装座1的第二安装孔内，大端位于安装座1外部。

驱动电机2的输出轴与主动轴3通过联轴器相连；主动轴3通过第一传动机构4与从动轴5相连，并通过第二传动机构7与太阳轮套61相连。第一传动机构4包括设置在主动轴3上的主动小带轮41、设置在从动轴5上的从动大带轮43以及连接主动小带轮41和从动大带轮43的第一齿形带42。第二传动机构7包括设置在主动轴3上的主动大带轮71、套装在从动轴5上且与太阳轮套61固连的带轮座74、安装在带轮座上的从动小带轮73以及连接主动大带轮71和从动小带轮73的第二齿形带72。

如图2所示，转盘62的轴心开设通孔621，下部设有横向贯穿转盘62的t字形槽622；空心滑块63的上端设有与t字形槽622适配的卡槽(参见图3)，其上端安装在转盘62的t字形槽622上，空心滑块63可沿t字形槽622移动，当调整好偏心距后用空心滑块63上的螺钉进行固定。

从动轴5通过轴承穿设在太阳轮套61上，其一端经太阳轮套61的小端伸入大端，并通过与通孔621过盈配合或焊接，使从动轮5与设置于太阳轮套61大端内的转盘62固连，从而实现从动轮5带动转盘62转动。

太阳轮套61大端的端头内壁固定安装设有内齿的太阳轮613；过渡连接件64的上部通过滚动轴承安装在空心滑块63内；抛光盘65与过渡连接件64球铰连接；过渡连接件64的下部伸出空心滑块63，其外圆周固定套装与太阳轮613相啮合的行星轮641。

本实施例的工作过程：

进行抛光作业时，驱动电机2带动主动轴3旋转。

主动轴3通过第一传动机构4使从动轴5旋转，从动轴5带动转盘62旋转，转盘62通过空心滑块63使过渡连接件64绕从动轴5公转；过渡连接件64通过与太阳轮套61内太阳轮613啮合的行星轮641，带动抛光盘65绕从动轴5公转；抛光盘65在公转的同时，绕其中心轴线自转；

与此同时，主动轴3通过第二传动机构7带动太阳轮套61转动，太阳轮套61通过相互啮合的太阳轮613和行星轮641，绕其中心轴线自转；太阳轮套61自转的同时推动行星轮641自转。

在抛光时，可通过更换不同齿数的行星轮641，并配合调节空心滑块在转盘62的位置，调整抛光盘的偏心距。

也可以通过更换第一传动机构4和第二传动机构7中带轮的齿数调节抛光盘65的公自转速比。

实施例二

如图1、图5所示，本实施例提供一种行星抛光装置，包括安装座1、驱动电机2、主动轴3、第一传动机构4、第二传动机构7、从动轴5和太阳轮组件6。从动轴5为中空的阶梯轴，其上端安装上旋转接头51。

安装座1包括基座11和固设在基座11上表面的支撑壳12，基座11上开设第一安装孔和第二安装孔，支撑壳12顶部开设第三安装孔。驱动电机2安装在的支撑壳12的第三安装孔，主动轴3通过轴承安装在第一安装孔；从动轴5平行于主动轴3间隔设置在安装座1内。

太阳轮组件6包括太阳轮套61、转盘62、空心滑块63、过渡连接件64和抛光盘65；太阳轮套61是上下均为开口的凸字形连接套，其小端通过滚动轴承安装在安装座1的第二安装孔内，大端位于安装座1外部。过渡连接件64为气缸，气缸上端的进气口安装下旋转接头642，下旋转接头642通过管路与中空的从动轴5下端连通。

驱动电机2的输出轴与主动轴3通过联轴器相连；主动轴3通过第一传动机构4与从动轴5相连，并通过第二传动机构7与太阳轮套61相连。第一传动机构4包括设置在主动轴3上的主动小带轮41、设置在从动轴5上的从动大带轮43以及连接主动带轮和从动带轮的第一齿形带42。第二传动机构7包括设置在主动轴3上的主动大带轮71、套装在从动轴5上且与太阳轮套61固连的带轮座74、安装在带轮座上的从动小带轮73以及连接主动大带轮71和从动小带轮73的第二齿形带72。

如图2所示，转盘62的轴心开设通孔621，下部设有横向贯穿转盘62的t字形槽622；空心滑块63的上端设有与t字形槽622适配的卡槽(参见图3)，其上端安装在转盘62的t字形槽622上，空心滑块63可沿t字形槽622移动，当调整好偏心距后用空心滑块63上的螺钉进行固定。

从动轴5通过轴承穿设在太阳轮套61上，其一端经太阳轮套61的小端伸入大端，并通过与通孔621过盈配合或焊接，使从动轮5与设置于太阳轮套61大端内的转盘62固连，从而实现从动轮5带动转盘62转动。

太阳轮套61大端的端头内壁固定安装设有内齿的太阳轮613；过渡连接件64的上部通过滚动轴承安装在空心滑块63内；抛光盘65与过渡连接件64球铰连接；过渡连接件64的下部伸出空心滑块63，其外圆周固定套装与太阳轮613相啮合的行星轮641。

本实施例的工作过程：

进行抛光作业时，驱动电机2带动主动轴3旋转。

主动轴3通过第一传动机构4使从动轴5旋转，从动轴5带动转盘62旋转，转盘62通过空心滑块63使过渡连接件64绕从动轴5公转；过渡连接件64通过与太阳轮套61内太阳轮613啮合的行星轮641，带动抛光盘65绕从动轴5公转；抛光盘65在公转的同时，绕其中心轴线自转；

与此同时，主动轴3通过第二传动机构7带动太阳轮套61转动，太阳轮套61通过相互啮合的太阳轮613和行星轮641，绕其中心轴线自转；太阳轮套61自转的同时推动行星轮641自转。

在抛光时，可通过更换不同齿数的行星轮641，并配合调节空心滑块在转盘62的位置，调整抛光盘的偏心距。

也可以通过更换第一传动机构4和第二传动机构7中带轮的齿数调节抛光盘65的公自转速比。

还可通过上旋转接头51、从动轴5的中心孔和下旋转接头642向气缸供压缩气，控制抛光盘65的抛光压力。

实施例三

如图1、图6所示，本实施例提供一种行星抛光装置，包括安装座1、驱动电机2、主动轴3、第一传动机构4、第二传动机构7、从动轴5和太阳轮组件6。

安装座1包括基座11和固设在基座11上表面的支撑壳12，基座11上开设第一安装孔和第二安装孔，支撑壳12顶部开设第三安装孔。驱动电机2安装在的支撑壳12的第三安装孔，主动轴3通过轴承安装在第一安装孔；从动轴5平行于主动轴3间隔设置在安装座1内。

太阳轮组件6包括太阳轮套61、转盘62、空心滑块63、过渡连接件64和抛光盘65；太阳轮套61是上下均为开口的凸字形连接套，其小端通过滚动轴承安装在安装座1的第二安装孔内，大端位于安装座1外部。

驱动电机2的输出轴与主动轴3通过联轴器相连；主动轴3通过第一传动机构4与从动轴5相连，并通过第二传动机构7与太阳轮套61相连。第一传动机构4包括设置在主动轴3上的主动小带轮41、设置在从动轴5上的从动大带轮43以及连接主动带轮和从动带轮的第一齿形带42。第二传动机构7包括设置在主动轴3上的主动大带轮71、套装在从动轴5上且与太阳轮套61固连的带轮座74、安装在带轮座上的从动小带轮73以及连接主动大带轮71和从动小带轮73的第二齿形带72。

如图2所示，转盘62的轴心开设横截面为正方形的通孔621，下部设有横向贯穿转盘62的t字形槽622；空心滑块63的上端设有与t字形槽622适配的卡槽(参见图3)，其上端安装在转盘62的t字形槽622上，空心滑块63可沿t字形槽622移动，当调整好偏心距后用空心滑块63上的螺钉进行固定。

从动轴5通过轴承穿设在太阳轮套61上，其与转盘62连接的一端形状与通孔621的形状匹配；该端部经太阳轮套61的小端伸入大端，并插接在方形通孔621内，使从动轴5能够带动设置于太阳轮套61大端内的转盘62旋转；也可以将从动轴5的端部与通孔621过盈配合或焊接等其他方式固定连接。相比于固连接连的方式，插接更便于转盘62的拆卸更换。

太阳轮套61的大端内壁设置转盘轴承611，转盘轴承611的内圈套装在转盘62的外表面；转盘62的外圆周上端设有一圈用于转盘62轴向定位的凸缘。

太阳轮套61大端的端头内壁固定安装设有内齿的太阳轮613；转盘轴承611与太阳轮613之间设有用于压紧转盘轴承611的压圈612，压圈612的外壁与太阳轮套61的大端内壁紧密贴合。通过转盘轴承611和凸缘能够使转盘62转动更加平稳。

过渡连接件64的上部通过滚动轴承安装在空心滑块63内；抛光盘65与过渡连接件64球铰连接；过渡连接件64的下部伸出空心滑块63，其外圆周固定套装与太阳轮613相啮合的行星轮641。

本实施例的工作过程：

进行抛光作业时，驱动电机2带动主动轴3旋转。

主动轴3通过第一传动机构4使从动轴5旋转，从动轴5带动转盘62旋转，转盘62通过空心滑块63使过渡连接件64绕从动轴5公转；过渡连接件64通过与太阳轮套61内太阳轮613啮合的行星轮641，带动抛光盘65绕从动轴5公转；抛光盘65在公转的同时，绕其中心轴线自转；

与此同时，主动轴3通过第二传动机构7带动太阳轮套61转动，太阳轮套61通过相互啮合的太阳轮613和行星轮641，绕其中心轴线自转；太阳轮套61自转的同时推动行星轮641自转。

在抛光时，可通过更换不同齿数的行星轮641，并配合调节空心滑块在转盘62的位置，调整抛光盘的偏心距。

也可以通过更换第一传动机构4和第二传动机构7中带轮的齿数调节抛光盘65的公自转速比。

实施例四

如图1、图7所示，本实施例提供一种行星抛光装置，包括安装座1、驱动电机2、主动轴3、第一传动机构4、第二传动机构7、从动轴5和太阳轮组件6。从动轴5为中空的阶梯轴，其上端安装上旋转接头51。

安装座1包括基座11和固设在基座11上表面的支撑壳12，基座11上开设第一安装孔和第二安装孔，支撑壳12顶部开设第三安装孔。驱动电机2安装在的支撑壳12的第三安装孔，主动轴3通过轴承安装在第一安装孔；从动轴5平行于主动轴3间隔设置在安装座1内。

太阳轮组件6包括太阳轮套61、转盘62、空心滑块63、过渡连接件64和抛光盘65；太阳轮套61是上下均为开口的凸字形连接套，其小端通过滚动轴承安装在安装座1的第二安装孔内，大端位于安装座1外部。过渡连接件64为气缸，气缸上端的进气口安装下旋转接头642，下旋转接头642通过管路与中空的从动轴5下端连通。

驱动电机2的输出轴与主动轴3通过联轴器相连；主动轴3通过第一传动机构4与从动轴5相连，并通过第二传动机构7与太阳轮套61相连。第一传动机构4包括设置在主动轴3上的主动小带轮41、设置在从动轴5上的从动大带轮43以及连接主动带轮和从动带轮的第一齿形带42。第二传动机构7包括设置在主动轴3上的主动大带轮71、套装在从动轴5上且与太阳轮套61固连的带轮座74、安装在带轮座上的从动小带轮73以及连接主动大带轮71和从动小带轮73的第二齿形带72。

如图2所示，转盘62的轴心开设横截面为正方形的通孔621，下部设有横向贯穿转盘62的t字形槽622；空心滑块63的上端设有与t字形槽622适配的卡槽(参见图3)，其上端安装在转盘62的t字形槽622上，空心滑块63可沿t字形槽622移动，当调整好偏心距后用空心滑块63上的螺钉进行固定。

从动轴5通过轴承穿设在太阳轮套61上，其与转盘62连接的一端形状与通孔621的形状匹配；该端部经太阳轮套61的小端伸入大端，并插接在方形通孔621内，使从动轴5能够带动设置于太阳轮套61大端内的转盘62旋转；也可以将从动轴5的端部与通孔621过盈配合或焊接等其他方式固定连接。相比于固连接连的方式，插接更便于转盘62的拆卸更换。

太阳轮套61的大端内壁设置转盘轴承611，转盘轴承611的内圈套装在转盘62的外表面；转盘62的外圆周上端设有一圈用于转盘62轴向定位的凸缘。通过转盘轴承611和凸缘能够使转盘62转动更加平稳。

太阳轮套61大端的端头内壁固定安装设有内齿的太阳轮613；转盘轴承611与太阳轮613之间设有用于压紧转盘轴承611的压圈612，压圈612的外壁与太阳轮套61的大端内壁紧密贴合。

过渡连接件64的上部通过滚动轴承安装在空心滑块63内；抛光盘65与过渡连接件64球铰连接；过渡连接件64的下部伸出空心滑块63，其外圆周固定套装与太阳轮613相啮合的行星轮641。

本实施例的工作过程：

进行抛光作业时，驱动电机2带动主动轴3旋转。

主动轴3通过第一传动机构4使从动轴5旋转，从动轴5带动转盘62旋转，转盘62通过空心滑块63使过渡连接件64绕从动轴5公转；过渡连接件64通过与太阳轮套61内太阳轮613啮合的行星轮641，带动抛光盘65绕从动轴5公转；抛光盘65在公转的同时，绕其中心轴线自转；

与此同时，主动轴3通过第二传动机构7带动太阳轮套61转动，太阳轮套61通过相互啮合的太阳轮613和行星轮641，绕其中心轴线自转；太阳轮套61自转的同时推动行星轮641自转。

在抛光时，可通过更换不同齿数的行星轮641，并配合调节空心滑块在转盘62的位置，调整抛光盘的偏心距。

也可以通过更换第一传动机构4和第二传动机构7中带轮的齿数调节抛光盘65的公自转速比。

还可通过上旋转接头51、从动轴5的中心孔和下旋转接头642向气缸供压缩气，控制抛光盘65的抛光压力。

以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴。