电磁驱动型主动应力盘制造技术

本发明专利技术公开了一种电磁驱动型主动应力盘，包括转轴以及与转轴固接的底盘，转轴和底盘之间设有通过非接触电磁力改变底盘形状的面形调节装置。本发明专利技术具有结构简单、成本低廉、易于控制、控制精度高、适应性强、不需设置滑环就能解决绕线问题等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到光学精密机械
，具体涉及一种利用非接触电磁力控制变形的主动应力盘。
技术介绍
非球面镜在现在光学系统中占有越来越重要的地位，然而非球面镜的加工一直难以解决，传统的环抛技术根本无法加工，小工具抛光效率低，且极易引入中高频成分，影响光学成像质量。为了解决这一难题，美国Arizona大学Steward天文台大镜实验室首先利用应力盘抛光技术完成了一批大非球面镜的加工，国内中国科学院光电技术研究所和中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所等单位也先后进行了应力盘抛光技术的研究。无一例外的是，上述单位的应力盘均采用伺服电机拉拽盘面变形的方式，控制复杂，成本高，而且必须使用滑环解决应力盘自转时绕线的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构简单、成本低廉、易于控制、控制精度高、适应性强、不需设置滑环就能解决绕线问题的电磁驱动型主动应力盘。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案 一种电磁驱动型主动应力盘，包括转轴以及与转轴固接的底盘，所述转轴和底盘之间设有通过非接触电磁力改变底盘形状的面形调节装置。作为本专利技术的进一步改进 所述面形调节装置包括多个电磁铁和多个吸板，所述多个电磁铁绕转轴周向均匀布置，且固定设置；所述多个吸板沿所述底盘的周边均匀布置，且固定于底盘上。所述电磁铁的数量与吸板的数量一致且均设有十二个以上。所述转轴外通过轴承套接有一个多边形固定柱，所述多边形固定柱的边数与电磁铁的数量一致，且多边形固定柱的各边分别装设一个电磁铁。所述底盘包括底盘主体和铺设于底盘主体下表面的抛光胶。所述抛光胶呈环形或多边形。所述抛光胶的加工面上设有纵横交错布置的槽。所述面形调节装置还包括根据所述底盘的实时形状进行调节的面形控制组件。所述面形控制组件包括控制器、数据采集卡、电磁铁驱动器、直流电源、传感器前置处理器和多个位移传感器，所述多个位移传感器分设于多边形固定柱的各边或各电磁铁的顶部并检测吸板的位移，所述传感器前置处理器与位移传感器相连采集位移信号并通过数据采集卡将位移信号传送给控制器，所述控制器根据位移信号调整电磁铁驱动器的PWM信号占空比，所述电磁铁驱动器根据PWM信号占空比的变化调整电磁铁的驱动电流。所述位移传感器靠近吸板远离底盘的一端。与现有技术相比，本专利技术的优点在于 本专利技术电磁驱动型主动应力盘可在机床主轴的带动下做自转运动、平转动和行星运动等多种运动，面型调节装置通过非接触电磁力改变底盘的形状，相比于传统采用伺服电机拉拽变形的方式，不需设置滑环就能解决绕线问题，降低了成本，其采用电磁力控制具有易于控制、控制精度高、成本低等优点。附图说明图I为本专利技术的俯视结构示意图。图2为本专利技术中电磁铁、吸板和位移传感器的安装结构示意图。图3为图2中A— A剖视放大结构示意图。 图4为本专利技术中电磁铁、吸板和位移传感器的立体结构示意图。图5为本专利技术中多边形固定柱的立体结构示意图。图6为本专利技术应用实施例的立体结构示意图。图7为本专利技术中环形抛光胶的结构示意图。图8为本专利技术中多边形抛光胶的结构示意图。图9为本专利技术中底盘的变形示意图。图10为本专利技术中控制组件的原理图。图例说明 I、转轴；11、轴承；12、多边形固定柱；121、减重孔；122、挡肩；13、连接板；14、锁紧螺母；15、轴肩；16、上盖板；17、下盖板；2、底盘；21、底盘主体；22、抛光胶；221、槽；3、控制组件；31、控制器；32、数据采集卡；33、电磁铁驱动器；34、直流电源；35、传感器前置处理器；36、实时控制软件；37、位移传感器；4、电磁铁；5、吸板。具体实施例方式以下将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。图I至图10示出了本专利技术电磁驱动型主动应力盘的一种实施例，包括转轴I和圆盘状的底盘2，底盘2中心设有一段伸出轴，伸出轴通过联轴器与转轴I的底端相连，转轴I的顶端设有用于连接机床主轴的联轴器，在转轴I和底盘2之间设有通过非接触电磁力改变底盘2形状的面形调节装置，该面形调节装置包括多个电磁铁4和多个吸板5，多个电磁铁4绕转轴I周向均匀布置，且固定设置；多个吸板5沿所述底盘2的周边均匀布置，且固定于底盘2上。改变各电磁铁4的驱动电流大小可改变对吸板5吸引力的大小，进而可改变底盘2的变形量。该应力盘可在机床主轴的带动下，做自转运动、平转动和行星运动等多种运动，而电磁铁4固定不动，不需要设置滑环就能解决绕线问题，降低了成本，其采用电磁力控制的方式还具有易于控制、控制精度高、成本低等优点。该应力盘可适应非球面镜孔径的离焦、像散、慧差等低阶像差，适应性强。本实施例中，电磁铁4和吸板5均设有十二个，十二个吸板5均匀间隔连接于底盘2的周沿(具体实施时，沿底盘2的圆周边沿设有多个均匀间隔布置的螺纹孔，三个螺纹孔为一组，每个吸板5通过螺钉与一组螺纹孔固接)，转轴I上通过一对轴承11套设有一个多边形固定柱12，由于应力盘在加工中需要承受较大的轴向载荷，因此轴承11采用角接触轴承，为了防止受热卡死，两个轴承11采用两端固定的背靠背安装方式，如图3所示，两个轴承11内圈通过锁紧螺母14和转轴I上的轴肩15固定，外圈通过多边形固定柱12上设置的挡肩122定位，设置上盖板16和下盖板17进行固定，同时上盖板16和下盖板17还具有隔离灰尘的作用。此外，多边形固定柱12上还设有多个减重孔121。本实施例的多边形固定柱12为十二边形柱，各电磁铁4的外壳通过连接板13与多边形固定柱12的一个边相连并与多边形固定柱12同步转动，电磁铁4、连接板13和多边形固定柱12三者采用螺钉紧固连接，电磁铁4与吸板5之间留有一定的气隙，两者相对的端面均为圆柱状，并且与底盘2同心，在安装时，通过连接板13上设置的腰形孔来调节气隙值，该气隙值的大小根据电磁铁4吸力大小来选择，一般可控制在Imm左右。在具体应用中，电磁铁4和吸板5的数量也可为其它值，具体数量根据底盘2直径的大小确定，底盘2的直径越大，可安装的电磁铁4和吸板5数量越多，控制精度也越高。一般而言，底盘2的有效直径为待加工非球面镜口径的1/5 1/2。如图9所示，当吸板5受到70KPa的压力时，如果底盘2为直径250mm、厚度6mm的铝盘，则其变形约为O. 00307m。本实施例中，底盘2包括底盘主体21和铺设于底盘主体21下表面的抛光胶22， 底盘主体21为铝制件，其呈圆盘状，并具有较大的直径，其加工效率高。抛光胶22的形状为待加工非球面的最近接球面，可最大程度保证底盘2和镜面面形的贴合，底盘主体21的形状也为待加工非球面的最近接球面，这样可保证每一处的抛光胶22厚度均相等。抛光胶22根据加工要求合理选取，在细磨阶段可以用金刚石丸片、硬质砂带等，在抛光阶段可以使用抛光浙青、聚氨酯等。抛光胶22还可制成不同的形状，例如，如图7所示的环形或如图8所示的多边形，不同形状的抛光胶22修形能力不一样，可对不同面形误差进行修整。同时，在抛光胶22的加工面上设有纵横交错布置的槽221。本实施例中，如图10所示，控制组件3包括控制器31、数据采集卡32、电磁铁驱动器33、直流电源34、传感器前置处理器35、实时控制软件36和多个位移传感器37，位移传感器37的数量与电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁驱动型主动应力盘，包括转轴（1）以及与转轴（1）固接的底盘（2），其特征在于：所述转轴（1）和底盘（2）之间设有通过非接触电磁力改变底盘（2）形状的面形调节装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李圣怡，戴一帆，聂徐庆，彭小强，石峰，胡皓，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：