一種液動(dòng)壓力、浮力及上浮距離的檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種精密拋光技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種液動(dòng)壓力、浮力及上浮距離的檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著光學(xué)領(lǐng)域和微電子學(xué)領(lǐng)域及其相關(guān)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，對(duì)所需材料的表面質(zhì)量要求越來越高，其中對(duì)元件表面的粗糙度要求更為苛刻。非接觸拋光方法應(yīng)運(yùn)而生，其廣泛應(yīng)用于超光滑表面的制備，即粗糙度均方根值小于lnm，且具有較高面型精度和較低表面波紋度的表面的制備。
[0003]現(xiàn)階段非接觸拋光的發(fā)展趨勢(shì)是更高精度、更高效率以及加工檢測(cè)一體化，然而常見的非接觸拋光，如浮法拋光和動(dòng)壓浮離拋光，它們的設(shè)備中并沒有完整的液動(dòng)壓檢測(cè)技術(shù)和拋光間隙檢測(cè)技術(shù)，工件的加工狀況難以得知，可靠的工作條件及加工參數(shù)無法保證，因而加工后的工件表面質(zhì)量難以突破。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而設(shè)計(jì)一種集液動(dòng)壓力、浮力及上浮距離為一體的檢測(cè)裝置，以滿足非接觸拋光技術(shù)發(fā)展需求，為客戶提供可靠直觀的拋光工況信息。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:一種液動(dòng)壓力、浮力及上浮距離的檢測(cè)裝置，所采用的液動(dòng)壓拋光設(shè)備包括拋光盤、容器、滾珠花鍵軸、動(dòng)板和側(cè)板，拋光盤通過聯(lián)軸器連接滾珠花鍵軸，滾珠花鍵軸固定在動(dòng)板上，且動(dòng)板在直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠和步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下能夠沿豎直方向上下運(yùn)動(dòng);拋光下端設(shè)有容器；
[0006]用于浮力測(cè)量的硅壓阻式壓力傳感器固定在容器底部，且在容器底部的同一圓周上均布了四個(gè)，該圓周與拋光盤底部的工件貼片位置相對(duì)應(yīng)；
[0007]用于液動(dòng)壓力檢測(cè)的壓電式測(cè)力傳感器安裝在滾珠花鍵軸的上方，并且壓電式測(cè)力傳感器與千分尺旋鈕連接，通過調(diào)節(jié)千分尺旋鈕能夠調(diào)節(jié)壓電式測(cè)力傳感器的上下位置從而實(shí)現(xiàn)壓電式測(cè)力傳感器與滾珠花鍵軸的接觸與分離，壓電式測(cè)力傳感器與數(shù)顯表連接；
[0008]用于檢測(cè)間隙距離的電感式傳感器固定在容器底部，且沿容器底部同一圓周上均布三個(gè)電感式傳感器；
[0009]用于檢測(cè)浮動(dòng)距離的光柵讀數(shù)頭設(shè)置在動(dòng)板上，并利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，帶動(dòng)動(dòng)板和光柵讀數(shù)頭做升降運(yùn)動(dòng)，直線導(dǎo)軌起支撐和傳動(dòng)作用，數(shù)顯表與光柵讀數(shù)頭連接，通過數(shù)顯表顯示光柵讀數(shù)頭的運(yùn)動(dòng)。
[0010]進(jìn)一步的，所述硅壓阻式壓力傳感器采用埋入式結(jié)構(gòu)均布在容器的底部。
[0011]進(jìn)一步的，所述電感式傳感器采用埋入式結(jié)構(gòu)安裝在所述容器的底部。
[0012]進(jìn)一步的，所述電感式傳感器通過采集卡將數(shù)據(jù)采集到工控機(jī)。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明在微米級(jí)間隙小即實(shí)現(xiàn)了壓力檢測(cè)又實(shí)現(xiàn)了距離檢測(cè);將高速旋轉(zhuǎn)的拋光盤的上浮量檢測(cè)轉(zhuǎn)化為動(dòng)板的上浮量檢測(cè)，減小了拋光盤表面不平整引起的檢測(cè)誤差;分別設(shè)置了液動(dòng)壓力、上浮力以及間隙距離和浮動(dòng)距離的檢測(cè)，可以通過擬合實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，保證實(shí)驗(yàn)的精確性。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明所述升降部分光柵尺布局示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明所述一種液動(dòng)壓力、浮力及上浮距離的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明壓電式測(cè)力傳感器的安裝示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明容器底部傳感器布局。
[0018]圖5為本發(fā)明光柵尺結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中，1-標(biāo)尺光柵、2-光柵讀數(shù)頭、3-中間支撐板、4-導(dǎo)軌、5-滾珠絲杠、6_步進(jìn)電機(jī)、7-數(shù)顯表、8-硅壓阻式壓力傳感器、9-電感式傳感器、10-容器、11-拋光盤、12-滾珠花鍵軸、13-主動(dòng)輪、14-伺服電機(jī)、15-微調(diào)旋鈕、16-壓電式測(cè)力傳感器、17-軸套、18-從動(dòng)輪、19-動(dòng)板、20-采集卡、21-工控機(jī)、22-千分尺旋鈕、23-深溝球軸承、24-止推球軸承。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0021]力檢測(cè)由硅壓阻式壓力傳感器8和壓電式測(cè)力傳感器16實(shí)現(xiàn)，它們的靈敏度高、零漂小、重復(fù)性好而且結(jié)構(gòu)微小。均布在容器底部的四個(gè)硅壓阻式壓力傳感器8采用埋入式結(jié)構(gòu)，能滿足微小間隙下測(cè)力的要求。壓電式測(cè)力傳感器16安裝在花鍵軸的一端，檢測(cè)拋光盤所受的上浮力;距離檢測(cè)由三個(gè)埋入式電感式傳感器9和光柵尺組成。分布在容器底部的電感式傳感器，它的檢測(cè)距離小至O?1mm，工作頻率可達(dá)上千赫茲，可以滿足拋光間隙的檢測(cè)要求。光柵尺讀數(shù)頭與動(dòng)板相連，檢測(cè)精度可達(dá)0.5μπι，完全能滿足上浮量的檢測(cè)要求。
[0022]圖1為升降部分光柵尺布局示意圖，光柵讀數(shù)頭2與中間支撐板3相連，標(biāo)尺光柵I兩端固定，步進(jìn)電機(jī)6驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠5，帶動(dòng)中間支撐板3和光柵讀數(shù)頭2做升降運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌4起支撐和傳動(dòng)作用，通過數(shù)顯表7顯示光柵尺讀數(shù)頭2的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)達(dá)到指定位置完成初定位。
[0023]圖2為拋光部件傳感器布局示意圖，在拋光開始之前，先調(diào)節(jié)微調(diào)旋鈕15，使動(dòng)板19帶動(dòng)滾珠花鍵軸12和拋光盤11 一起移動(dòng)，底部的電感式傳感器9通過采集卡20，將數(shù)據(jù)采集到工控機(jī)21，到達(dá)指定位置后停止。進(jìn)行拋光時(shí)，伺服電機(jī)14通過帶輪13、18傳遞扭矩，帶動(dòng)軸套17和滾珠花鍵軸12運(yùn)動(dòng)，因拋光盤11和滾珠花鍵軸12緊固連接，故拋光盤11也被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，拋光盤11與容器之間形成的液動(dòng)壓力由容器10底部的硅壓阻式壓力傳感器8檢測(cè)，拋光盤所受的上浮力由滾珠花鍵軸另一端的壓電式測(cè)力傳感器16檢測(cè)，數(shù)據(jù)同樣被采集到工控機(jī)21內(nèi)，此時(shí)，拋光盤11受上浮力沿軸向浮動(dòng)一定距離，該距離由光柵尺讀數(shù)頭2采集，由數(shù)顯表7顯示，電感式傳感器9同樣采集到相應(yīng)數(shù)據(jù)，綜合評(píng)判數(shù)顯表7數(shù)據(jù)和電感式傳感器9的數(shù)據(jù)，得出最優(yōu)結(jié)論。
[0024]圖3為壓電式測(cè)力傳感器16的安裝示意圖，滾珠花鍵軸12的末端裝有深溝球軸承23和止推球軸承24，所述止推球軸承24的一端與壓電式測(cè)力傳感器16相接觸，旋轉(zhuǎn)千分尺旋鈕22調(diào)節(jié)測(cè)力傳感器16和止推球軸承24之間的接觸力大小。壓電式測(cè)力傳感器16的工作原理決定了它的響應(yīng)需要有一定的變形，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該變形所需力并不影響拋光盤11的上浮，其型號(hào)為L(zhǎng)CFD-5，量程50N。
[0025]圖4為容器底部傳感器布局，沿中心線布置了三個(gè)電感式傳感器9，沿圓周均布了四個(gè)硅壓阻式壓力傳感器8，該圓周與拋光盤上工件貼片位置相對(duì)應(yīng)，盡量使傳感器分開布置，減少傳感器之間的相互干擾。本發(fā)明所用電感式傳感器型號(hào)為IWRM 04U9701/S05，其檢測(cè)距離為O?1mm，靈敏度小于5μπι，響應(yīng)時(shí)間小于0.5ms;所用硅壓阻式壓力傳感器型號(hào)為CYG506，量程為 lOOkPa。
[0026]圖5為光柵尺結(jié)構(gòu)示意圖，通過光柵讀數(shù)頭2和標(biāo)尺光柵I之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，改變莫爾條紋的寬度，從而傳遞位移參數(shù)。本發(fā)明采用SINO K300光柵尺，其工作穩(wěn)定性好，測(cè)量精度高，分辨率可達(dá)0.5μπι。
[0027]上述實(shí)施例只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制，只要是不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)即可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本發(fā)明專利的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種液動(dòng)壓力、浮力及上浮距離的檢測(cè)裝置，所采用的液動(dòng)壓拋光設(shè)備包括拋光盤、容器、滾珠花鍵軸、動(dòng)板和側(cè)板，拋光盤通過聯(lián)軸器連接滾珠花鍵軸，滾珠花鍵軸固定在動(dòng)板上，且動(dòng)板在直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠和步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下能夠沿豎直方向上下運(yùn)動(dòng);拋光下端設(shè)有容器， 用于浮力測(cè)量的硅壓阻式壓力傳感器固定在容器底部，且在容器底部的同一圓周上均布了四個(gè)，該圓周與拋光盤底部的工件貼片位置相對(duì)應(yīng)； 用于液動(dòng)壓力檢測(cè)的壓電式測(cè)力傳感器安裝在滾珠花鍵軸的上方，并且壓電式測(cè)力傳感器與千分尺旋鈕連接，通過調(diào)節(jié)千分尺旋鈕能夠調(diào)節(jié)壓電式測(cè)力傳感器的上下位置從而實(shí)現(xiàn)壓電式測(cè)力傳感器與滾珠花鍵軸的接觸與分離，壓電式測(cè)力傳感器與數(shù)顯表連接； 用于檢測(cè)間隙距離的電感式傳感器固定在容器底部，且沿容器底部同一圓周上均布三個(gè)電感式傳感器； 用于檢測(cè)浮動(dòng)距離的光柵讀數(shù)頭設(shè)置在動(dòng)板上，并利用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，帶動(dòng)動(dòng)板和光柵讀數(shù)頭做升降運(yùn)動(dòng)，直線導(dǎo)軌起支撐和傳動(dòng)作用，數(shù)顯表與光柵讀數(shù)頭連接，通過數(shù)顯表顯示光柵讀數(shù)頭的運(yùn)動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液動(dòng)壓力、浮力及上浮距離的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述硅壓阻式壓力傳感器采用埋入式結(jié)構(gòu)均布在容器的底部。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液動(dòng)壓力、浮力及上浮距離的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述電感式傳感器采用埋入式結(jié)構(gòu)安裝在所述容器的底部。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液動(dòng)壓力、浮力及上浮距離的檢測(cè)裝置，其特征在于:所述電感式傳感器通過采集卡將數(shù)據(jù)采集到工控機(jī)。
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種液動(dòng)壓力、浮力及上浮距離的檢測(cè)裝置，所采用的液動(dòng)壓拋光設(shè)備包括拋光盤、容器、滾珠花鍵軸、動(dòng)板和側(cè)板，拋光盤通過聯(lián)軸器連接滾珠花鍵軸，滾珠花鍵軸固定在動(dòng)板上，且動(dòng)板在直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠和步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下能夠沿豎直方向上下運(yùn)動(dòng)；拋光下端設(shè)有容器；本實(shí)用新型在微米級(jí)間隙小即實(shí)現(xiàn)了壓力檢測(cè)又實(shí)現(xiàn)了距離檢測(cè)；將高速旋轉(zhuǎn)的拋光盤的上浮量檢測(cè)轉(zhuǎn)化為動(dòng)板的上浮量檢測(cè)，減小了拋光盤表面不平整引起的檢測(cè)誤差；分別設(shè)置了液動(dòng)壓力、上浮力以及間隙距離和浮動(dòng)距離的檢測(cè)，可以通過擬合實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，保證實(shí)驗(yàn)的精確性。
【IPC分類】B24B49/16, B24B49/12
【公開號(hào)】CN205342813
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521015890
【發(fā)明人】孫白冰, 文東輝, 蔡?hào)|海, 王揚(yáng)渝, 章少杰
【申請(qǐng)人】浙江工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年6月29日
【申請(qǐng)日】2015年12月9日