用于大口径光学零件离子束抛光机的大镜装卸装置及方法

摘要

本发明公开了一种用于大口径光学零件离子束抛光机的大镜装卸装置，包括承载装置、用于运输完成测量后的工件、并在运输过程中使工件的待加工面保持向下的翻转装置以及用于承接翻转装置所输送的工件、并将工件送至抛光机的离子束抛光真空室内的输送装置，所述承载装置包括导轨以及设于离子束抛光真空室内、并用于承接输送装置所输送的工件的内机架，所述输送装置设于导轨上，并沿所述导轨运动。该装置结构简单、操控方便、可保证离子束抛光机工作环境洁净度、提高离子束抛光机加工精度和加工效率、延长设备使用寿命。本发明还公开了用上述的大镜装卸装置在离子束抛光机上装卸大口径光学零件的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及离子束抛光技术，尤其涉及用于大口径光学零件离子束抛光机的大镜装卸装置及方法。

背景技术

离子束抛光方法是光学镜面加工中独具特色的有效加工方法。由于离子束抛光的材料去除物理机理是原子溅射效应，所以离子束抛光过程中的材料去除量可以控制到原子量级，抛光精度很高；由于离子束抛光中去除函数稳定，不容易发生变化，所以离子束抛光确定性高，面形收敛快；由于离子束抛光是非接触式抛光方法，不存在接触应力和应变，加工工件边缘时去除函数不发生变化，没有边缘效应。

离子束抛光机是用于光学镜面离子束抛光的基础设备，目前，国外已有使用大型离子束抛光机进行光学零件离子束抛光的成功案例，而国内只具有中小型离子束抛光机，大型离子束抛光机的研制仍是空白。国内仅具有中小型离子束抛光机的现实极大制约了国内大口径光学零件离子束抛光方面的研究发展。

国外首台大型离子束抛光机为美国的离子束抛光系统IFS（Ion Figuring System），此设备为Kodak公司所研制，采用五轴数控系统控制离子源运动，加工零件尺寸可达Φ2.5m。Kodak公司利用该设备成功进行了Keck天文望远镜主镜最后阶段的抛光，展示了离子束抛光技术高效的加工能力。另外，德国NTGL公司具备研制大型离子束抛光机的能力。其大型离子束抛光机IBF1500可加工最大直径为Φ1500mm的平面反射镜，凹面镜加工曲率半径可达2250mm，包括支承厚度在内的工件厚度可达520mm，最大重量可达1000kg，可加工的工件材料包括微晶、石英、Si、SiC和ULE等，该套设备重量大约为20t，真空室总体积为22m3，所占空间大小为6.5×6.5×4m。

目前，用于大型离子束抛光机的大口径光学零件的质量和体积均较大，难以依靠人工完成装夹，因此，大型离子束抛光机必须设计有一套光学零件输送系统，以代替传统的手工方式完成光学零件的运输和装夹。

由于离子束抛光的工作特点，离子束抛光必须建立真空环境，因此，光学零件在真空室内外的输送依赖于导轨的对接功能的实现，传统的滚动导轨对接方式对导轨的安装精度要求较高，由于外部滚动导轨的定位基准为地面，而内部滚动导轨的定位基准是真空室底板（真空室的加工精度无法保证内部滚动导轨以地面为基准），两者基准无法统一，因此，很难保证内外滚动导轨的对接精度达到要求。

国外用于大口径光学零件抛光的大型离子束抛光机的光学零件输送系统，一般使用吊车将光学零件吊装入输送装置，然而，离子束抛光对环境洁净度要求较高，吊车将对环境造成污染，并且此种输送方法的效率非常低，对人工操作要求较高，离子束抛光机的可操作性和输送效率较差。由此可见，现有技术有待于更进一步发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、操控方便、可保证离子束抛光机工作环境洁净度、提高离子束抛光机加工精度和加工效率、延长设备使用寿命的用于大口径光学零件离子束抛光机的大镜装卸装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于大口径光学零件离子束抛光机的大镜装卸装置，包括承载装置、用于运输完成测量后的工件、并在运输过程中使工件的待加工面保持向下的翻转装置以及用于承接翻转装置所输送的工件、并将工件送至抛光机的离子束抛光真空室内的输送装置，所述承载装置包括导轨以及设于离子束抛光真空室内、并用于承接输送装置所输送的工件的内机架，所述输送装置设于导轨上，并沿所述导轨运动。

所述翻转装置包括翻转机架、支承滚轮和夹紧盘，所述支承滚轮装设于所述翻转机架底部，所述夹紧盘可转动的装设于所述翻转机架上，所述夹紧盘上设有多个用于夹持光学零件夹具的夹紧块。

所述输送装置包括输送车架和车轮，所述车轮装设于所述输送车架的底部，并沿所述导轨设置，所述输送车架上设有可作竖直升降的升降平台。

所述输送装置还包括行进驱动电机、电机座、减速器、驱动齿轮以及沿所述导轨设置的齿条，所述行进驱动电机通过电机座固定于所述输送车架上，所述行进驱动电机的输出端经减速器与驱动齿轮连接，所述驱动齿轮与所述齿条啮合。

所述输送装置还包括升降电动推杆、升降导轨和升降滑块，所述升降滑块固定于所述升降平台上，所述升降导轨和升降电动推杆装设于输送车架上，所述升降滑块滑设于升降导轨中，所述升降电动推杆的输出端与升降平台连接。

所述承载装置还包括外机架，所述导轨均由内导轨、外导轨和对接导轨组成，所述内导轨设于离子束抛光真空室内，并固定于内机架上，所述外导轨固定于外机架上，所述对接导轨一端与外导轨铰接，另一端与内导轨搭接。

所述导轨设有两条，至少一条导轨上设有导向凸块。

所述内机架上装设有用于承接工件的定位钩和承载钩。

所述外机架上装设有用于对翻转装置定位的定位销。

一种用上述的大镜装卸装置在离子束抛光机上装卸大口径光学零件的方法，包括安装步骤和拆卸步骤：

所述安装步骤按以下顺序进行：

1）通过翻转装置将完成测量后的工件倒置，使工件的待加工面朝下；

2）用翻转装置将工件运送至输送装置上方，并用输送装置承接工件；

3）通过输送装置将工件沿承载装置中的导轨送入抛光机的离子束抛光真空室内；

4）通过输送装置将工件放置于承载装置的内机架上，并通过内机架对工件定位；

5）将输送装置沿导轨退出离子束抛光真空室；

所述拆卸步骤按以下顺序进行：

1）输送装置沿承载装置中的导轨进入抛光机的离子束抛光真空室内；

2）用输送装置将放置于承载装置的内机架上的工件卸下；

3）通过输送装置将工件沿导轨退出离子束抛光真空室；

4）将翻转装置移动至输送装置上方，通过输送装置将工件装载于翻转装置上；

5）通过翻转装置将工件送达后续工序。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的用于大口径光学零件离子束抛光机的大镜装卸装置，采用翻转装置、输送装置和承载装置的组合解决了大口径光学零件的装卸问题，不再依靠吊车进行大口径光学零件吊装，保证了离子束抛光机的环境洁净，从而可提高加工精度，并延长设备使用寿命；该装置结构简单，操控方便，便于通过电气元件实现自动化控制，并与离子束抛光机融合为针对大口径光学零件从测量至完成抛光的一体化设备，进而提高大型离子束抛光机的可操作性和方便性；该装置实用性强，对人工操作要求低，可提高离子束抛光机对大口径光学零件的加工效率。承载装置中的导轨分为三段，位于中间段的对接导轨一端与外导轨铰接，另一端与内导轨搭接，使导轨的分离和连接非常方便，且对接精度要求低，易于实现；导轨分离时，便于对抛光机的真空室进行密封，导轨连接时，便于输送装置出入抛光机的真空室。本发明的大镜装卸方法，其装卸效率高、安全性好、可避免工件在装卸过程中受到不必要的损伤。

附图说明

图1是本发明中翻转装置的立体结构示意图。

图2是本发明中输送装置的立体结构示意图。

图3是本发明中承载装置的俯视结构示意图。

图4是本发明中输送装置取放工件时的结构示意图。

图5是本发明的承载装置中导轨未完成对接的结构示意图。

图6是本发明的承载装置中导轨完成对接的结构示意图。

图7是将本发明用于大口径光学零件离子束抛光机上的俯视结构示意图。

图8是本发明装卸大口径光学零件的方法中安装步骤的流程图。

图9是本发明装卸大口径光学零件的方法中拆卸步骤的流程图。

图中各标号表示：

1、翻转装置；2、输送装置；3、承载装置；4、光学零件夹具；101、翻转机架；102、支承滚轮；103、夹紧盘；104、夹紧块；201、输送车架；202、车轮；203、升降平台；204、行进驱动电机；205、电机座；206、减速器；207、驱动齿轮；208、升降电动推杆；209、升降导轨；210、升降滑块；211、齿条；301、内机架；302、导轨；303、外机架；304、定位钩；305、承载钩；306、定位销；3021、内导轨；3022、外导轨；3023、对接导轨；3024、导向凸块。

具体实施方式

图1至图7示出了本发明的一种用于大口径光学零件离子束抛光机的大镜装卸装置实施例，该装置包括承载装置3、用于运输完成测量后的工件、并在运输过程中使工件的待加工面保持向下的翻转装置1以及用于承接翻转装置1所输送的工件、并将工件送至抛光机的离子束抛光真空室内的输送装置2，承载装置3包括导轨302以及设于离子束抛光真空室内、并用于承接输送装置2所输送的工件的内机架301，输送装置2设于导轨302上，并沿导轨302运动。本发明采用翻转装置1、输送装置2和承载装置3的组合解决了大口径光学零件的装卸问题，不再依靠吊车进行大口径光学零件吊装，保证了离子束抛光机的环境洁净，从而可提高加工精度，并延长离子束抛光设备的使用寿命；该装置结构简单，操控方便，便于通过电气元件实现自动化控制，并与离子束抛光机融合为针对大口径光学零件从测量至完成抛光的一体化设备，进而提高大型离子束抛光机的可操作性和方便性；该装置实用性强，对人工操作要求低，可提高离子束抛光机对大口径光学零件的加工效率。

本实施例中，翻转装置1包括翻转机架101、支承滚轮102和夹紧盘103，支承滚轮102装设于翻转机架101底部，使翻转机架101可以灵活移动，夹紧盘103可转动的装设于翻转机架101上，夹紧盘103上设有多个夹紧块104，被加工的工件通过光学零件夹具4夹紧，光学零件夹具4通过夹紧块104夹持，需要翻转工件时，通过转动夹紧盘103可带动其上的光学零件夹具4和工件一起翻转。

本实施例中，输送装置2包括输送车架201和车轮202，车轮202装设于输送车架201的底部，并沿导轨302设置，通过导轨302的约束，可以保证输送装置2可以将工件准确的送达指定位置，输送车架201上设有可作竖直升降的升降平台203，通过升降平台203可以非常方便的实现工件的准确转移。该输送装置2还包括行进驱动电机204、电机座205、减速器206、驱动齿轮207以及沿导轨302设置的齿条211，行进驱动电机204通过电机座205固定于输送车架201上，行进驱动电机204的输出端经减速器206与驱动齿轮207连接，驱动齿轮207与齿条211啮合，行进驱动电机204启动后，经减速器206带动驱动齿轮207旋转，驱动齿轮207与齿条211的啮合驱使输送车架201前进。该输送装置2还包括升降电动推杆208、升降导轨209和升降滑块210，升降滑块210固定于升降平台203上，升降导轨209和升降电动推杆208装设于输送车架201上，升降滑块210滑设于升降导轨209中，升降电动推杆208的输出端与升降平台203连接，升降电动推杆208启动作伸缩运动时，带动升降平台203同步升降，升降过程中，通过升降滑块210与升降导轨209的配合，对升降平台203的运动导向，以保证工件的运动平稳，避免工件受损。

本实施例中，承载装置3还包括外机架303，导轨302均由内导轨3021、外导轨3022和对接导轨3023组成，内导轨3021设于离子束抛光真空室内，并固定于内机架301上，外导轨3022固定于外机架303上，对接导轨3023一端与外导轨3022铰接，另一端与内导轨3021搭接，导轨302分为三段可以非常方便的分离和连接，以满足对抛光机的真空室进行密封以及输送装置2出入抛光机真空室的要求，并且这种结构，对导轨302的对接精度要求低，易于实现、制作，可降低导轨302的生产成本，提高导轨302的对接速度。本实施例中，导轨302进一步设置为两条，其中一条导轨302上设有导向凸块3024，以便对输送装置2的运动导向，防止输送装置2偏离导轨302。内机架301上装设有用于承接工件的定位钩304和承载钩305，定位钩304用于对输送装置2定位，承载钩305用于支承工件。外机架303上装设有用于对翻转装置1定位的定位销306，当翻转装置1移动到输送装置2处时，通过该定位销306对翻转装置1定位，以确保翻转装置1与输送装置2能够准确交接工件。

一种用上述的大镜装卸装置在离子束抛光机上装卸大口径光学零件的方法实施例，该方法包括安装步骤和拆卸步骤，图8和图9分别示出了安装步骤和拆卸步骤的流程。

安装步骤按以下顺序进行：

1）通过翻转装置1将完成测量后的工件倒置，使工件的待加工面朝下；

2）用翻转装置1将工件运送至输送装置2上方，并用输送装置2承接工件；

3）通过输送装置2将工件沿承载装置3中的导轨302送入抛光机的离子束抛光真空室内；

4）通过输送装置2将工件放置于承载装置3的内机架301上，并通过内机架301对工件定位；

5）将输送装置2沿导轨302退出离子束抛光真空室。

拆卸步骤按以下顺序进行：

1）输送装置2沿承载装置3中的导轨302进入抛光机的离子束抛光真空室内；

2）用输送装置2将放置于承载装置3的内机架301上的工件卸下；

3）通过输送装置2将工件沿导轨302退出离子束抛光真空室；

4）将翻转装置1移动至输送装置2上方，通过输送装置2将工件装载于翻转装置1上；

5）通过翻转装置1将工件送达后续工序。

本发明的大镜装卸方法，其装卸效率高、安全性好、可避免工件在装卸过程中受到不必要的损伤。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。