专利名称：光学质量的表面加工工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学质量的表面加工，其用于如眼科玻璃的或照相器械镜头的表面， 或用于观察远距离物体的仪器的表面或半导体基质的表面。表面加工是指任何旨在改变预先加工成形的表面的状态的作业。表面加工特别涉 及目的在于改变(减小或增加)表面粗糙度和/或减小表面波纹的抛光、磨光或粗糙化的 作业。
背景技术：
已经通过与美国专利申请US 2005/0101235对应的法国专利申请FR2 834 662、 与美国专利申请US 2006/0154581对应的法国专利申请FR 2857 610、和与国际专利申请 WO 2007/128894对应的法国专利申请FR 2900 356公知光学表面的表面加工工具，该工具 包括具有横向端面的刚性支座；附着(assujettie)于刚性支座的可压缩弹性的界面作用 体，该界面作用体包括位于与所述刚性支座的所述端面正对处的称为中央的部分和横向位 于所述刚性支座的所述端面以外的周边部分，该界面作用体具有第一横向端面、第二横向 端面、和从所述第一端面的周边延伸到第二端面周边的侧向表面，所述第一端面贴靠并覆 盖所述刚性支座的所述端面；和能够贴靠待加工表面的柔性的工垫(tampon)，该工垫与刚 性支座相对地附着于所述界面作用体，并且包括位于与所述刚性支座的所述端面正对处的 中央部分和横向位于所述刚性支座的所述端面以外的周边部分。为了减小光学表面的粗糙度，使工具与光学表面接触，并在该表面保持足够的工 具压力，以便通过所述界面作用体变形使工垫与光学表面的形状吻合。在用流体喷洒光学表面的同时，带动光学表面相对工具旋转(或相反)，并用工具 扫过光学表面。一般地，带动光学表面旋转，该表面对工具的摩擦足以带动工具共同旋转。表面加工作业需要研磨剂，研磨剂可以包含在工垫中或流体中。表面加工过程中，可弹性压缩的界面作用体可以补偿工具的支座端面与光学表面 之间的曲线差。这些工具获得的结果一般是令人满意的，但有时很难避免某些外观缺陷，尤其是 桔皮(英文:orange skin)和羊皮(英文:sheeplike)效应。为了克服这些外观缺陷，已经提出使柔性的工垫的直径大于界面作用体的直径， 使工垫具有横向突出到界面作用体外的环形部分。该工具改变了表面外观，但是在某些情况下还存在这些表面缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供表面加工工具，其特别是具有减小外观缺陷的特性，特别是 但不限于对凹形待加工表面进行加工。为此，本发明提出光学质量的表面加工工具，该工具包括具有横向端面的刚性支座；附着于所述刚性支座的可弹性压缩的界面作用体，该界面作用体包括位于与所述刚性 支座的所述横向端面正对处的称为中央的部分和横向位于所述刚性支座的所述横向端面 以外的称为周边的部分，该界面作用体具有第一横向端面、第二横向端面、和从所述第一横 向端面的周边向所述第二横向端面的周边延伸的侧向表面，所述第一横向端面贴靠并覆盖 所述刚性支座的所述横向端面；和适于贴靠待加工面的柔性的工垫，所述工垫与所述刚性 支座相对地附着于所述界面作用体，所述工垫包括位于与所述刚性支座的所述横向端面正 对处的称为中央的部分和横向地位于所述刚性支座的所述横向端面以外的称为周边的部 分，该工具的特征在于，所述工垫由可弹性延伸的膜体载持，所述膜体包括-中央盘片，该中央盘片具有第一横向端面和第二横向端面，所述工垫粘接在该中 央盘片的第一横向端面上，该中央盘片的第二横向端面贴靠并覆盖所述界面作用体的所述 第二横向端面；和-多个带状体，每个带状体从所述中央盘片的周边径向突出，并且每个带状体具有 与连接部件夹持在一起的远端部分，所述连接部件位于与所述界面作用体的第一横向端面 正对处，每个所述带状体围绕所述界面作用体的所述侧向表面卷起，然后延伸直到所述连 接部件，每个所述带状体被拉紧。本发明的工具包括的膜体同时提供工垫的张力保持和界面作用体周边的紧箍的 功能。这样可以使本发明的工具性能特别好，尤其是在保持与待加工表面接触方面，其 中包括当待加工表面具有非常大的高度变化时，例如涉及用于矫正老花、近视和散光配戴 者视力的透镜玻璃的表面。由于与待加工表面保持接触的性能，本发明的工具可以得到特别高的表面加工质 量，特别是对凹面，但不限于凹面。根据本发明的工具包括的膜体的实施例的优选特征-在每个所述带状体的远端部分中设有开口，以便将该远端部分接合在突起元件 上，该突起元件形成所述连接部件；-所述开口为长条形；-所述突起元件属于所述刚性支座；-所述突起元件属于环绕所述刚性支座的环箍；-所述膜体的所述带状体和所述中央盘片由单一构件形成；和/或-所述中央盘片通过它的第二横向端面粘接在所述界面作用体的所述第二横向端 面上。由于它们达到的补充性能而具有的其它特征-该工具另外包括可变形环，该可变形环间置在所述界面作用体的所述周边部分 与所述带状体之间；-所述刚性支座属于基座，该基座包括围绕所述刚性支座的柔性环箍，所述可弹性 压缩的界面作用体贴靠并覆盖与所述横向端面位于同一侧的所述环箍的端面；-所述基座包括刚性芯体——其具有横向端面，和柔性底垫——其贴靠并覆盖所 述横向端面；所述刚性支座由所述刚性芯体和位于与所述刚性芯体的所述横向端面正对处 的所述柔性底垫的中央部分形成，所述环箍由所述柔性底垫的称为周边的部分形成，所述称为周边的部分横向延伸到所述刚性芯体的所述横向端面以外。
下面通过参照附图详细描述作为示例且非限定地给出的实施例展示本发明。附图 中-图1是符合本发明的表面加工工具的平面图；-图2是由张力膜体和工垫形成的组件的俯视图，其以平面方式示出；-图3是通过图1的III-III线表示的剖面图；-图4是与图3类似的视图，但其示出与凹形待加工面接触的工具是如何变形的；-图5是示出带状体的连接部件的一变型的局部剖面图。
具体实施例方式图中所示的工具10包括基座11、附着于基座11的可弹性压缩的界面作用体12、 与基座11相对地附着于界面作用体12的柔性的工垫13、使工垫13处于张力状态的膜体 14、和间置在界面作用体12的周边部分与膜体14的带状体18之间的可变形环16。整体上说，除膜体14外，工具10大体为回转对称的柱形，并具有确定纵向方向的 对称轴线X。基座11包括刚性芯体20和柔性底垫21。在从图3底部看到的一侧，基座11具有 横向延伸的端面25。没有应力时，即在一未出示的位置——由于设置张力的膜体14作用在底垫21上， 其中包括在图1、3所示的静止位置，端面25是平面的。界面作用体12具有第一端面沈、第二端面27和从第一端面沈的周边延伸到第二 端面27的周边的侧向表面观。在没有应力时，S卩如上面解释的，在一未出示的位置，界面作用体12的整体形状 为盘形。界面作用体12通过它的表面沈贴靠并覆盖基座11的表面25。这里通过在整个表面25和沈上粘接的方式形成基座11与界面作用体12之间的附着。基座11具有空腔30，空腔30通向端面25的相反方向，并在基座11的部分厚度上 沿纵向方向延伸。空腔30按中央方式设置，并且被配置用于把工具10安装在表面加工机械的主轴 的头部。空腔30具有整体形状为四分之三球形的球形部分31和延伸在球形部分31与空 腔30的出口之间的柱形部分32。用于接受在空腔30中的主轴头部包括形状如部分31的球形端部和直径小于部分 32的柱形部分。基座11与机器主轴之间的组装通过简单卡入进行，围绕柱形部分31的材料能够 变形，使主轴头部的球形部分位于部分32中。当主轴头部嵌入空腔30时，工具10通过球窝节连接与主轴配合。
空腔30设在刚性芯体20中，现在更详细地描述刚性芯体。芯体20包括主体35和头部36。主体35包括环形端板37和从图2上的在高处看到的一侧从端板37突出的螺栓 38，螺栓38位于端板37的中央。空腔30就设在螺栓38中。从图3底部看到的主体35的端面40是平的和连续的，端板37的与螺栓38的相
应端面互相齐平。实际应用中，端板37由金属例如钢形成，螺栓38由复合模制在端板37上的比较 硬的塑料形成。螺栓38的硬度经过选择，使其能够在表面40处不变形，同时在柱形32处 变形，以便能够把主轴头部卡入到空腔30中。螺栓38在它从端板37突起的外侧表面具有螺纹，使其可以与头部36的中央具有 的螺纹孔配合，头部作为螺母与主体35配合。这里，在实际应用中，头部36的整体形状为外径与端板37相同的环形，并且有两 个侧向空出部41，以露出两个互相平行的并且与轴向或纵向X方向平行的平直表面42，以 便可以用常规的螺母扳手相对端板37锁紧或松开所述头部36。这里底垫21由柔性饼状体51形成。没有应力时，柔性饼状体51的整体形状为直径与界面作用体12的直径相似的盘 形。柔性饼状体51与工具的其它部分同心，特别是与界面作用体12和芯体20同心。这里，柔性饼状体51的厚度与膜体14的厚度相近。通过将从图3在高处看到的柔性饼状体51的横向端面粘接在整个表面40上使其 附着在芯体20上。从图3在低处看到的柔性饼状体51的横向端面形成基座11的横向端面25。考虑到芯体20的端面40的硬度并且考虑到没有沿柔性饼状体51的轴向或纵向X 的压缩性，或者在与界面作用体12的压缩性相比压缩性非常小的情况下，可以认为柔性饼 状体51位于端面40表面的中央部分51a是刚性的，因为它不能和横向位于表面40以外的 周边部分51b —样弯曲。因此，基座11包括-由芯体20和柔性饼状体51的中央部分51a形成的刚性支座60，该刚性支座具 有与位于与所述端面40正对处的表面25的中央部分2 对应的横向端面；和-由柔性饼状体51的周边部分51b形成的柔性的环箍61，该环箍围绕刚性支座 60，可弹性压缩的界面作用体12贴靠并覆盖环箍61的端面2 和刚性支座60的端面25a。要注意的是，可弹性压缩的界面作用体12包括位于与横向端面40或2 正对处 的中央部分1 和横向位于横向端面40或25a以外的周边部分12b。同样，柔性的工垫13包括位于与端面40或25a正对处的中央部分13a和横向位 于端面40或25a以外的周边部分13b。没有应力时，工垫13的整体形状为直径略大于界面作用体12的盘形。工垫13的 厚度明显小于界面作用体12的厚度。膜体14由厚度明显小于界面作用体12厚度的可弹性延伸材料形成。
如特别在图2中看到的，膜体14包括中央盘片15和多个相同的从中央盘片15径 向突出的带状体18，这里带状体18的数量为六个。图1中，膜体14用加重线表示，如在工具10的其它部分上就位，而其中一带状体 18用点划线按平展方式表示。图2中，工垫13和膜体14按平展方式表示。没有应力时，盘片15的整体形状为直径与界面作用体12类似的盘形。中央盘片15在从图3下面看到的一侧(图2中看不到的一侧)具有横向端面22， 在从图3上面看到的一侧(图2中看到的一侧)具有横向端面23。这里，工垫13贴靠并覆盖端面22，并通过粘接在整个表面22上的方式附着在膜体 14上。盘片15在与工垫13相对的一侧贴靠并覆盖界面作用体12的端面27。这里盘片 15通过它的端面23粘接在界面作用体12的整个端面27上的方式附着在界面作用体12 上。每个带状体18具有设有开口 19的远端部分，这里开口 19为长条形。作为变型，开口 19的形状可以不同，例如为圆形。这里带状体18具有带条的形状，其宽度在中央盘片15—侧大于在远端部分一侧， 宽度减小在带状体的长度上是均勻的。这里，中央盘片15和带状体18从一材料盘体的单一构件形成，其中已经切割出一 些开始时位于带状体之间的间隙。在工具10中，每个带状体18围绕界面作用体12的侧向表面观和可变形环16，然 后延伸到嵌合在开口 19中的螺栓38，螺栓38因此形成每个带状体18的远端部分在界面作 用体12的端面沈正对处的连接部件。带状体18的远端部分彼此叠起，并夹紧在所述主体35与所述芯体20的头部36 之间。当每个带状体这样与螺栓38夹持在一起时，每个带状体18被拉紧，因此它的布置 且特别是开口 19的位置已经设定。因此，带状体18夹持在螺栓38上使膜体14的中央盘片15处于张力状态，因此使 粘接在盘片15上的工垫13处于张力状态。这种处于张力状态使工垫13在更好的条件下工作，特别是在任何条件下消除或 大大限制表面加工时在工垫13上出现褶皱的危险。另外，由于膜体14的盘片15，工垫13得到附加的强度，这导致使用特别薄的工垫 13成为可能。这里带状体18的布置使得，界面作用体12在带状体18的张力作用下形成在其周 边部分12b处被抬高的构形，使得用于与待加工面接触的工垫13的表面70稍微凸起。要指出的是，工垫13借助于膜体14处于张力状态提供的好处是可以通过带状体 18的开口 19的位置的简单变化的方式容易调节它的张力强度，因此从一个工具到另一工 具提供非常好的重复性。另外还要指出的是，可以在带状体18上设置多个如开口 19的孔眼，以便用同一膜 体14提供工垫13的多个张力强度。还要指出是，用带状体18围绕界面作用体12的侧表面28具有紧箍作用，这有利于变形时的工具10性能，特别是因为该紧箍作用抵抗界面作用体12对它的周边的剪切作用。当工具10贴靠如图4所示的凹陷待加工表面71时，可弹性压缩的界面作用体12 变形，使表面70可以与表面71吻合。可以看到，界面作用体12在中央部分12a处受到强烈压缩。为了进行表面加工作业，将透镜72——表面71归属于它——安装在旋转支座上 (未出示)，并使工具10以足够的力贴靠表面71，以使工垫13与表面71的形状吻合。这里工具10本身可以自由旋转，但相对光学表面71偏心。待加工的表面71与工垫13的相对摩擦足以带动工具10围绕对称轴线X按透镜 72的相同方向转动。用冲洗流体冲洗光学表面71，流体根据工垫13本身是否实施研磨功能而具有研 磨剂，或不具有研磨剂。为了扫过整个光学表面71，工具10在表面加工过程中沿径向路径移动，工具10的 轴线X与光学表面71的交点在二个岐点(points derebroussement)之间进行往复运动。在表面加工过程中，膜体14同时提供工垫13的张力保持和界面作用体12周边的 紧箍作用可以使工具在与保持同待加工表面71的接触方面有特别好的性能，其中包括当 待加工表面具有很大的高度变化时，例如涉及用于矫正老花、近视和散光佩戴者视力的透 镜玻璃表面。存在可变形环16加强了带状体18对界面作用体12的周边部分的紧箍的有利作 用，特别是加强了对于施加在待加工表面例如71上的压力的均勻性，所述可变形环16还由 于它的连续特征本身也使力具有一定力的均勻性。要指出的是，存在环箍61也有利于施加在待加工面上的压力均勻分布。图5表示工具10的变型，其中可以与带状体18的远端部分连接的连接部件不是 由芯体20的螺栓38形成，而是由从底垫61突起的凸头形成。在该变型中，用芯体20与环16之间的中间位置中存在的柔性饼状体51’代替柔 性饼状体51，一带有鼓隆头部的凸头55从图5中可以从上面看到的一侧即与界面作用体 12相对的一侧突出。在该变型中，带状体18更短，使它们能够通过把它们的开口 19接合在相应凸头55 上进行要求的拉紧操作。这里，柔性饼状体51’和凸头55由单一构件的注模材料形成，但是当然可以通过 粘接或任何其它固定方式附加所述凸头55。在未出示的变型中，带状体例如18的连接部件——在停靠在界面作用体12的端 面沈处的同时——与螺栓38和凸头55不同，例如，至少对某些带状体，连接部件为工具 安装在其上的主轴的一部分；分布在芯体例如20或刚性支座例如60上的与凸头55类似的 凸头；或者不属于芯体或刚性支座的连接部件，例如位于与凸头阳类似位置的钩子。在工具10中，由工垫13和膜体14形成的组件与工具的其它部分之间的附着包括 将中央盘片15粘接在界面作用体12上。这样可以避免盘片15能够相对界面作用体12滑 动。作为变型，在滑动危险很小的配置中，由工垫例如13形成的组件与由膜体14形成的组件之间的附着只通过带状体18进行。在有些情况下，也可只通过带状体例如18进行芯体例如20或刚性支座例如60与 工具其它部分的附着。在所示的工具10中，工垫13的直径大于盘片15的直径。作为变型，工垫13的直 径是不同的，例如与盘片15的直径相同，甚至略小。在所示的工具10中，工垫13直接粘接在盘片15上。作为变型，在工垫13与盘片 15之间插入一中间饼状体。在工具10的一个用于对凹陷度比表面71深的表面进行加工的未出示变型中，端 面例如40或2 不是平的，而是凸起的，并且/或者界面作用体例如12的初始构形相应弯 曲，同时保持等厚。在其它未出示的变型中，饼状体51的厚度与膜体14的厚度明显不同；一直径小 于饼状体51并大于端板37的辅助饼状体插在端板37与薄板51之间，刚性支座60和环箍 61被不同设置的刚性支座和环箍取代，例如与国际专利WO 2007/128894对应的法国专利 申请FR 2900356中描述的；并且/或者不存在这样的环箍。可以根据情况有许多其它变型，并且为此注意到，本发明不限于所描述和所展示 的实例。
权利要求
1.光学质量的表面加工工具，包括具有横向端面(25a)的刚性支座(60)；附着于所述刚性支座(60)的可弹性压缩的界面作用体(12)，该界面作用体包括位于 与所述刚性支座(60)的所述横向端面(25a)正对处的称为中央的部分(12a)和横向位于 所述刚性支座(60)的所述横向端面(25a)以外的称为周边的部分(12b)，该界面作用体具 有第一横向端面(26)、第二横向端面(27)、和从所述第一横向端面(26)的周边向所述第二 横向端面(27)的周边延伸的侧向表面(28)，所述第一横向端面(26)贴靠并覆盖所述刚性 支座(60)的所述横向端面(25a)；和适于贴靠待加工面(71)的柔性的工垫(13)，所述工垫(13)与所述刚性支座(60) 相对地附着于所述界面作用体(12)，所述工垫(13)包括位于与所述刚性支座的所述横向 端面(25a)正对处的称为中央的部分(13a)和横向地位于所述刚性支座的所述横向端面 (25a)以外的称为周边的部分(13b)；其特征在于，所述工垫(13)由可弹性延伸的膜体(14)载持，该膜体包括-中央盘片(15)，该中央盘片具有第一横向端面(22)和第二横向端面(23)，所述工垫 (13)粘接在该中央盘片的第一横向端面(22)上，该中央盘片的第二横向端面(23)贴靠并 覆盖所述界面作用体(12)的所述第二横向端面(27)；和-多个带状体(18)，每个带状体从所述中央盘片(15)的周边径向突出，并且每个带状 体具有与连接部件(38 ；55)夹持在一起的远端部分，所述连接部件(38 ；55)位于与所述界 面作用体(12)的第一横向端面(26)正对处，每个所述带状体(18)围绕所述界面作用体 (12)的所述侧向表面(28)卷起，然后延伸直到所述连接部件，每个所述带状体(18)被拉 紧。
2.如权利要求1所述的工具，其特征在于，在每个所述带状体(18)的远端部分中设有 开口(19)，以便将该远端部分接合在突起元件(38 ；35)上，该突起元件(38 ；35)形成所述 连接部件。
3.如权利要求2所述的工具，其特征在于，所述开口(19)为长条形。
4.如权利要求2或3所述的工具，其特征在于，所述突起元件(38)属于所述刚性支座 (60)。
5.如权利要求2或3所述的工具，其特征在于，所述突起元件(55)属于环绕所述刚性 支座(60)的环箍(61)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的工具，其特征在于，所述膜体(14)的所述带状体 (18)和所述中央盘片(15)由单一构件形成。
7.如权利要求1至6中任一项所述的工具，其特征在于，所述中央盘片(15)通过它的 第二横向端面(23)粘接在所述界面作用体(12)的所述第二横向端面(27)上。
8.如权利要求1至7中任一项所述的工具，其特征在于，该工具另外包括可变形环 (16)，该可变形环(16)间置在所述界面作用体(12)的所述周边部分(12b)与所述带状体 (18)之间。
9.如权利要求1至8中任一项所述的工具，其特征在于，所述刚性支座(60)属于基座(11)，该基座(11)包括围绕所述刚性支座的柔性环箍(61)，所述可弹性压缩的界面作用体(12)贴靠并覆盖与所述横向端面(25a)位于同一侧的所述环箍(61)的端面(25b)。
10.如权利要求9所述的工具，其特征在于，所述基座(11)包括刚性芯体(20)—— 其具有横向端面(40)，和柔性底垫(21)——其贴靠并覆盖所述横向端面(40)；所述刚性支 座(60)由所述刚性芯体(20)和位于与所述刚性芯体(20)的所述横向端面(40)正对处的 所述柔性底垫(21)的中央部分形成，所述环箍(61)由所述柔性底垫(21)的称为周边的部 分(51b)形成，所述称为周边的部分(51b)横向延伸到所述刚性芯体(20)的所述横向端面 (40)以外。
全文摘要
光学质量的表面加工工具，包括刚性支座(60)；附着在刚性支座(60)上的可弹性压缩界面作用体(12)；和能够贴靠待加工面(71)的柔性的工垫(13)，工垫(13)附着在界面作用体(12)上，与刚性支座(60)相对；其特征在于，所述工垫(13)由可弹性延伸的膜体(14)载持，该膜体包括中央盘片(15)；和多个带状体(18)，每个带状体从所述盘片(15)的周边径向突出，并且每个带状体具有与连接部件(38)夹持在一起的远端部分，每个带状体(18)围绕界面作用体(12)的所述侧向表面(28)卷起，然后延伸到所述连接部件，每个带状体(18)拉紧。
文档编号B24B13/02GK102123825SQ200980132693
公开日2011年7月13日 申请日期2009年9月1日 优先权日2008年9月10日
发明者M·梅南 申请人:埃西勒国际通用光学公司