[发明专利]一种大口径光学元件智能搬运工装

说明书

一种大口径光学元件智能搬运工装，主要由传感器反馈的智能调节夹具模块以及具有电永磁吸附式的U型电机升降台组成。米级大口径非球面光学元件安放在工装夹具台上，通过四边刚性夹具块进行固定装夹。夹具台底座具有压力检测反馈调节系统。夹具台底座与U型电机升降台通过电磁吸附系统配合，实现工件、夹具台整体与U型电机升降台的吸附与分离。通过设计带有应变式压力传感器以及压电促动器的工件夹具，实现对米级大口径元件重力分布非均匀性造成的工件托板形变不均进行实时反馈补偿，从而保障光学元件超精密加工的工件定位精度。同时，通过电永磁吸附式的U型升降台，实现工件以及智能夹具系统的整体移动、上下料流程。

技术领域

本发明涉及光学元件智能搬运工装领域，尤其涉及一种针对大口径元件形变问题的具有全局精度保持性的辅助搬运装备，在大口径磨削机床以及大口径抛光机床实现应用。

背景技术

随着航空航天、国防等高技术领域对于高分辨率需求提升，2米级元件加工装备研制及工艺技术亟待突破，大中型非球面元件在航空航天、军事工业光学和激光技术等高新技术中应用十分广泛，而超大口径超精密机床研制是大口径光学元件加工的必要基础。超大口径光学元件超精密加工是一个复杂的系统性工程，涉及精密机床、数控、加工技术与工艺、精密检测和补偿控制等机电控各领域的专业知识，其发展与一个国家的高端制造技术及装备发展能力息息相关，也是一个国家综合国力的集中体现。

超精密机床作为生产母机，是超精密加工技术的基础。同时，超大口径光学元件的完整加工流程中，辅助工装系统也是保障超精密加工精度稳定性的重要部件。由于大口径，特别是米级非球面光学元件，由于其尺寸和质量过大，对元件的搬运以及上下工作台的环节都具有与普通尺寸光学元件不同的技术性问题。大口径非球面元件的质量分布不均导致的搬运工装形变也会影响工件加工时的定位精度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种能够实现大口径光学元件加工前的高精度保持、高定位性的智能搬运工装，采用智能调节夹具模块以及具有电永磁吸附式的U型电机升降台搬运模块配合工作方式，实现U型电机升降台搬运模块与智能调节夹具模块的吸附与分离，并通过具有电永磁吸附式的U型电机升降台搬运模块进行搬运、上下料流程，同时保证大口径元件的安装定位精度。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大口径光学元件智能搬运工装，包括夹具模块和升降台；

所述夹具模块包括刚性夹具块和夹具模块底座，所述夹具模块底座包括上夹具板和下夹具板；所述刚性夹具块设于上夹具板上，用于对大口径非球面元件进行固定装夹；所述下夹具板的外周设有用于磁吸附的预留边缘；

所述升降台包括从上到下设置的电磁吸盘、导轨、U型底座、电动升降结构和U型搬运车体；所述U型底座与U型搬运车体对应设置，并通过电动升降结构连接；所述导轨设有两组，分别设于U型底座的两边上，相对应地，所述电磁吸盘设有两组，分别通过滑块与导轨配合，以沿导轨方向运动；所述电磁吸盘的下表面设有电永磁吸附模块，以与夹具模块底座的预留边缘实现磁性吸附配合。

所述夹具模块还包括四个应变式压力传感器和四个压电促动器；所述应变式压力传感器对称布置于设于下夹具板的四边，以对上夹具板的压力进行实时监测；所述压电促动器设于下夹具板的四角，以通过电压信号进行相应的位移补偿。

所述应变式压力传感器采用S型应变式压力传感器。

所述刚性夹具块采用四边布置的四块双T型刚性夹具块，其中，一组相邻边的双T型刚性夹具块配有调节螺栓座，通过螺栓拧紧方式对大口径光学元件进行固定。

所述下夹具板的中心设有双同心圆放射型筋板结构，以保证夹具模块底座整体刚性。

所述下夹具板的底部设有定位槽，以与机床工作台上预置的定位凸台配合定位。

所述U型搬运车体的底部设有两对滚轮，分别设于U型搬运车体的两边。