CN109604833B - 一种紫外激光抛光蓝宝石的装置及方法 - Google Patents

一种紫外激光抛光蓝宝石的装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种紫外激光抛光蓝宝石的装置及方法，包括基板、转筒、转板、转动马达、转动齿轮和齿环，基板上表面中心有转筒，转筒顶部有转板，基板上表面安装有转动马达，转动马达输出轴安装有齿轮，转板下表面边缘处有齿环，齿环与转动齿轮啮合连接，此紫外激光抛光蓝宝石的装置通过转板的转动调节和横移板的横向位置调节以及纵移板的纵向位置调节，实现蓝宝石平面、弧面、球面的高精度紫外激光抛光加工，夹具通过滑动，可大幅度调整对蓝宝石的固定位置，再通过微调，实现蓝宝石的精确定位。

Description

一种紫外激光抛光蓝宝石的装置及方法
技术领域
本发明涉及蓝宝石加工技术领域，具体为一种紫外激光抛光蓝宝石的装置及方法。
背景技术
蓝宝石对于首饰和工业重要性很大，蓝宝石的开发加工量也在增大，对于抛光蓝宝石的工艺要求越来越高，利用紫外激光是可行的方法，但是缺乏专用装置，现有蓝宝石抛光的装置是简单地从一侧整体抬升，使蓝宝石上表面接受紫外激光的照射，这样的抛光，对于不同位置的抛光的角度是不同的，角度过大的位置抛光效果极差，抛光的效果也不一致，而且对于同一个蓝宝石表面而言，由于接受同频的激光的角度明显不同，其不同位置受到激光的作用效果也不同，导致抛光的效果对于不同位置有明显差异，则这种仅仅从一侧改变抬升角度以抛光不同位置是有明显缺陷，为此，我们提出一种紫外激光抛光蓝宝石的装置及方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的抛光装置无法提供均匀有效的抛光方案，而仅仅只能提供不均匀不灵活的方法，而提供一种加工全面，且精度高、能够照顾到所有位置的抛光效果的紫外激光抛光蓝宝石的装置及其方法，包括基板、转筒、转板、转动马达、转动齿轮和齿环，所述基板上表面中心处转动安装有转筒，所述转筒顶部固定有转板，所述基板上表面位于转板边缘安装有转动马达，所述转动马达输出轴安装有转动齿轮，所述转板下表面边缘处固定有齿环，且齿环与转动齿轮啮合连接。
作为优选，所述转板上表面开设有传动槽，所述传动槽端部安装有横轴马达，所述传动槽内转动安装有螺纹杆，且螺纹杆与横轴马达输出轴固定连接，所述转板上表面位于传动槽两侧对称开设有横滑槽，所述转板上表面设有横移板，且横移板下表面对称固定有横滑块，所述横滑块与横滑槽滑动连接，所述横移板下表面位于传动槽对应位置固定有连接块，且螺纹杆啮合穿过连接块。
作为优选，所述横移板上表面对称固定有导槽，所述横移板上方设有纵移板，所述纵移板下表面对称固定有导轨，且导轨与导槽滑动连接，所述纵移板下表面固定有齿条，所述横移板上表面安装有纵轴马达，所述纵轴马达输出轴安装有驱动齿轮，且驱动齿轮与齿条啮合连接。
作为优选，所述纵移板上方对称设有夹具，所述纵移板上表面对称开设有两对纵滑槽，所述夹具下表面位于纵滑槽对应位置固定有纵滑块，且纵滑块与纵滑槽滑动连接，所述纵滑槽端部固定有伸缩弹簧，且纵滑槽通过伸缩弹簧与纵滑块弹性连接，所述夹具表面啮合穿插有定位螺钉。
作为优选，所述纵移板上表面位于定位螺钉对应位置固定有橡胶条。
作为优选，所述夹具包括夹块、导杆、复位弹簧、微调螺钉、定位螺钉、伸缩弹簧和夹板，所述夹块通过纵滑块与纵滑槽滑动连接，所述夹块侧面顶端对称滑动穿插有导杆，所述导杆外侧套设有复位弹簧，且导杆通过复位弹簧与夹块弹性连接，所述导杆远离复位弹簧一端固定有夹板，所述夹块侧面位于导杆之间啮合穿插有微调螺钉，且微调螺钉端部与夹板接触。
作为优选，所述转板下表面对称固定有支杆，且支杆底端转动安装有滚轮，所述基板上表面位于滚轮对应位置开设有转槽，且滚轮与转槽滚动连接。
作为优选，所述转筒为空心状，且转筒一侧开设有小孔。
一种紫外激光抛光蓝宝石的装置的使用方法，其利用如前所述的一种紫外激光抛光蓝宝石的装置以实施，其特征在于：包括如下步骤：1)夹持步骤：蓝宝石固定，通过伸缩弹簧的弹力使两夹具向中间聚拢，大致位置确定后拧动定位螺钉与橡胶条挤压，实现夹具位置的固定，将蓝宝石放在夹板之间，然后拧动微调螺钉，微调螺钉推动夹板移动，使夹板将蓝宝石夹紧；2)计划步骤：通过控制PC机控制图像采集设备拍摄蓝宝石上表面，并将图像传送回控制PC机上的控制***，在控制***中分析图像并确定多个需要抛光的位置和方式，依次编号并生成抛光计划；执行该抛光计划中的一个，进入步骤(3)；3)位置变化步骤：根据该抛光计划中的一个，先进行转动调节，开启转动马达带动转动齿轮转动，通过转动齿轮与齿环的啮合连接使转板带动上部装置以及蓝宝石位置转动；在进行横移位置调节，开启横轴马达带动螺纹杆转动，通过连接块与螺纹杆的啮合连接，使横移板带动上部装置以及蓝宝石沿着横滑槽进行横向移动；然后进行纵向位置调节，开启纵轴马达带动驱动齿轮转动，通过驱动齿轮与齿条的啮合连接使纵移板带动上部装置以及蓝宝石进行纵向位置调节；最终使得激光透射位置对准预定该抛光计划中的一个，4)抛光步骤：开启紫外激光器，按照抛光计划对该抛光计划中的一个实施定点抛光或线性抛光；如果该抛光计划已被执行完毕，进入步骤(5)，如果没有执行完毕，则切换其他的抛光目标，回到步骤(3)继续调整操作；5)评估步骤：通过控制PC机控制图像采集设备拍摄蓝宝石上表面，并将图像传送回控制PC机上的控制***，在控制***中分析图像，评估抛光结构，确认是否需要补充抛光。
本发明的有益效果是：
1、本发明开启转动马达带动转动齿轮转动，通过转动齿轮与齿环的啮合连接使转板带动上部装置以及蓝宝石位置转动，开启横轴马达带动螺纹杆转动，通过连接块与螺纹杆的啮合连接，使横移板带动上部装置以及蓝宝石沿着横滑槽进行横向移动，开启纵轴马达带动驱动齿轮转动，通过驱动齿轮与齿条的啮合连接使纵移板带动上部装置以及蓝宝石进行纵向位置调节，此紫外激光抛光蓝宝石的装置通过转板的转动调节和横移板的横向位置调节以及纵移板的纵向位置调节，实现蓝宝石平面、弧面、球面的高精度紫外激光抛光加工。如本发明的方式，任何一个表面位置都能够实现近乎垂直的激光照射方式，以取得近乎相同的抛光效果。
2、本发明通过伸缩弹簧的弹力使两夹具向中间聚拢，大致位置确定后拧动定位螺钉与橡胶条挤压，实现夹具位置的固定，将蓝宝石放在夹板之间，然后拧动微调螺钉，微调螺钉推动夹板移动，使夹板将蓝宝石夹紧，此紫外激光抛光蓝宝石的装置夹具通过纵滑块与纵滑槽的滑动，可大幅度调整对蓝宝石的固定位置，再通过微调螺钉的转动位移可使夹板的位置微调，实现蓝宝石的精确定位。通过三重可移动结构，本申请可以实现“|”、“(”、“)”等多种方式的线状抛光方式，可以应对多种不同的抛光需求。这都是现有技术中从一侧抬升的简单方式无法应对的，
附图说明
图1是本发明整体剖视结构示意图；
图2是本发明局部剖视结构示意图；
图3是本发明整体俯视结构示意图；
图4是本发明夹具俯视结构示意图；
图5是本发明夹紧剖视结构示意图。
图中：1、基板；2、转筒；3、转板；4、横移板；5、纵移板；6、夹具；7、转动马达；8、横轴马达；9、纵轴马达；10、转槽；11、支杆；12、滚轮；13、转动齿轮；14、齿环；15、传动槽；16、螺纹杆；17、连接块；18、横滑块；19、导轨；20、导槽；21、纵滑块；22、纵滑槽；23、驱动齿轮；24、齿条；25、横滑槽；26、夹块；27、导杆；28、复位弹簧；29、微调螺钉；30、定位螺钉；31、伸缩弹簧；32、橡胶条；33、夹板。
具体实施方式
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1-图5所示的一种紫外激光抛光蓝宝石的装置，包括基板1、转筒2、转板3、转动马达7、转动齿轮13和齿环14，所述基板1上表面中心处转动安装有转筒2，所述转筒2顶部固定有转板3，所述基板1上表面位于转板3边缘安装有转动马达7，所述转动马达7输出轴安装有转动齿轮13，所述转板3下表面边缘处固定有齿环14，且齿环14与转动齿轮13啮合连接。
所述转板3上表面开设有传动槽15，所述传动槽15端部安装有横轴马达8，所述传动槽15内转动安装有螺纹杆16，且螺纹杆16与横轴马达8输出轴固定连接，所述转板3上表面位于传动槽15两侧对称开设有横滑槽25，所述转板3上表面设有横移板4，且横移板4下表面对称固定有横滑块18，所述横滑块18与横滑槽25滑动连接，所述横移板4下表面位于传动槽15对应位置固定有连接块17，且螺纹杆16啮合穿过连接块17。
所述横移板4上表面对称固定有导槽20，所述横移板4上方设有纵移板5，所述纵移板5下表面对称固定有导轨19，且导轨19与导槽20滑动连接，所述纵移板5下表面固定有齿条24，所述横移板4上表面安装有纵轴马达9，所述纵轴马达9输出轴安装有驱动齿轮23，且驱动齿轮23与齿条24啮合连接。
所述纵移板5上方对称设有夹具6，所述纵移板5上表面对称开设有两对纵滑槽22，所述夹具6下表面位于纵滑槽22对应位置固定有纵滑块21，且纵滑块21与纵滑槽22滑动连接，所述纵滑槽22端部固定有伸缩弹簧31，且纵滑槽22通过伸缩弹簧31与纵滑块21弹性连接，所述夹具6表面啮合穿插有定位螺钉30，夹具6通过纵滑块21与纵滑槽22的滑动，可大幅度调整对蓝宝石的固定位置。
所述纵移板5上表面位于定位螺钉30对应位置固定有橡胶条32，增加定位螺钉30的固定稳定性。
所述夹具6包括夹块26、导杆27、复位弹簧28、微调螺钉29、定位螺钉30、伸缩弹簧31和夹板33，所述夹块26通过纵滑块21与纵滑槽22滑动连接，所述夹块26侧面顶端对称滑动穿插有导杆27，所述导杆27外侧套设有复位弹簧28，且导杆27通过复位弹簧28与夹块26弹性连接，所述导杆27远离复位弹簧28一端固定有夹板33，所述夹块26侧面位于导杆27之间啮合穿插有微调螺钉29，且微调螺钉29端部与夹板33接触，通过微调螺钉29的转动位移可使夹板33的位置微调，实现蓝宝石的精确定位。
所述转板3下表面对称固定有支杆11，且支杆11底端转动安装有滚轮12，所述基板1上表面位于滚轮12对应位置开设有转槽10，且滚轮12与转槽10滚动连接，通过支杆11底部的滚轮12与转槽10的转动连接，使转板3的转动更加稳定。
所述转筒2为空心状，且转筒2一侧开设有小孔，方便驱动装置的线路穿过。
一种紫外激光抛光蓝宝石的装置的使用方法，其利用如前所述的一种紫外激光抛光蓝宝石的装置以实施，其特征在于：包括如下步骤：1)夹持步骤：蓝宝石固定，通过伸缩弹簧31的弹力使两夹具6向中间聚拢，大致位置确定后拧动定位螺钉30与橡胶条32挤压，实现夹具6位置的固定，将蓝宝石放在夹板33之间，然后拧动微调螺钉29，微调螺钉29推动夹板33移动，使夹板33将蓝宝石夹紧。
2)计划步骤：通过控制PC机控制图像采集设备拍摄蓝宝石上表面，并将图像传送回控制PC机上的控制***，在控制***中分析图像并确定多个需要抛光的位置和方式，依次编号并生成抛光计划；执行该抛光计划中的一个，进入步骤3。
3)位置变化步骤：根据该抛光计划中的一个，先进行转动调节，开启转动马达7带动转动齿轮13转动，通过转动齿轮13与齿环14的啮合连接使转板3带动上部装置以及蓝宝石位置转动。
在进行横移位置调节，开启横轴马达8带动螺纹杆16转动，通过连接块17与螺纹杆16的啮合连接，使横移板4带动上部装置以及蓝宝石沿着横滑槽25进行横向移动。
然后进行纵向位置调节，开启纵轴马达9带动驱动齿轮23转动，通过驱动齿轮23与齿条24的啮合连接使纵移板5带动上部装置以及蓝宝石进行纵向位置调节；最终使得激光透射位置对准预定该抛光计划中的一个。
4)抛光步骤：开启紫外激光器，按照抛光计划对该抛光计划中的一个实施定点抛光或线性抛光；如果该抛光计划已被执行完毕，进入步骤(5)，如果没有执行完毕，则切换其他的抛光目标，回到步骤(3)继续调整操作。
5)评估步骤：通过控制PC机控制图像采集设备拍摄蓝宝石上表面，并将图像传送回控制PC机上的控制***，在控制***中分析图像，评估抛光结构，确认是否需要补充抛光。
本具体实施方式的工作原理：通过伸缩弹簧31的弹力使两夹具6向中间聚拢，大致位置确定后拧动定位螺钉30与橡胶条32挤压，实现夹具6位置的固定，将蓝宝石放在夹板33之间，然后拧动微调螺钉29，微调螺钉29推动夹板33移动，使夹板33将蓝宝石夹紧，开启转动马达7带动转动齿轮13转动，通过转动齿轮13与齿环14的啮合连接使转板3带动上部装置以及蓝宝石位置转动，开启横轴马达8带动螺纹杆16转动，通过连接块17与螺纹杆16的啮合连接，使横移板4带动上部装置以及蓝宝石沿着横滑槽25进行横向移动，开启纵轴马达9带动驱动齿轮23转动，通过驱动齿轮23与齿条24的啮合连接使纵移板5带动上部装置以及蓝宝石进行纵向位置调节，通过转板3的转动调节和横移板4的横向位置调节以及纵移板5的纵向位置调节，实现蓝宝石平面、弧面、球面的高精度紫外激光抛光加工。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (1)

1.一种紫外激光抛光蓝宝石的装置的使用方法，其利用一种紫外激光抛光蓝宝石的装置以实施，其特征在于：
所述紫外激光抛光蓝宝石的装置，包括基板(1)、转筒(2)、转板(3)、转动马达(7)、转动齿轮(13)和齿环(14)，其特征在于：所述基板(1)上表面中心处转动安装有转筒(2)，所述转筒(2)顶部固定有转板(3)，所述基板(1)上表面位于转板(3)边缘安装有转动马达(7)，所述转动马达(7)输出轴安装有转动齿轮(13)，所述转板(3)下表面边缘处固定有齿环(14)，且齿环(14)与转动齿轮(13)啮合连接；
所述转板(3)上表面开设有传动槽(15)，所述传动槽(15)端部安装有横轴马达(8)，所述传动槽(15)内转动安装有螺纹杆(16)，且螺纹杆(16)与横轴马达(8)输出轴固定连接，所述转板(3)上表面位于传动槽(15)两侧对称开设有横滑槽(25)，所述转板(3)上表面设有横移板(4)，且横移板(4)下表面对称固定有横滑块(18)，所述横滑块(18)与横滑槽(25)滑动连接，所述横移板(4)下表面位于传动槽(15)对应位置固定有连接块(17)，且螺纹杆(16)啮合穿过连接块(17)；
所述横移板(4)上表面对称固定有导槽(20)，所述横移板(4)上方设有纵移板(5)，所述纵移板(5)下表面对称固定有导轨(19)，且导轨(19)与导槽(20)滑动连接，所述纵移板(5)下表面固定有齿条(24)，所述横移板(4)上表面安装有纵轴马达(9)，所述纵轴马达(9)输出轴安装有驱动齿轮(23)，且驱动齿轮(23)与齿条(24)啮合连接；
所述纵移板(5)上方对称设有夹具(6)，所述纵移板(5)上表面对称开设有两对纵滑槽(22)，所述夹具(6)下表面位于纵滑槽(22)对应位置固定有纵滑块(21)，且纵滑块(21)与纵滑槽(22)滑动连接，所述纵滑槽(22)端部固定有伸缩弹簧(31)，且纵滑槽(22)通过伸缩弹簧(31)与纵滑块(21)弹性连接，所述夹具(6)表面啮合穿插有定位螺钉(30)；
所述纵移板(5)上表面位于定位螺钉(30)对应位置固定有橡胶条(32)；
所述夹具(6)包括夹块(26)、导杆(27)、复位弹簧(28)、微调螺钉(29)、定位螺钉(30)、伸缩弹簧(31)和夹板(33)，所述夹块(26)通过纵滑块(21)与纵滑槽(22)滑动连接，所述夹块(26)侧面顶端对称滑动穿插有导杆(27)，所述导杆(27)外侧套设有复位弹簧(28)，且导杆(27)通过复位弹簧(28)与夹块(26)弹性连接，所述导杆(27)远离复位弹簧(28)一端固定有夹板(33)，所述夹块(26)侧面位于导杆(27)之间啮合穿插有微调螺钉(29)，且微调螺钉(29)端部与夹板(33)接触；
所述转板(3)下表面对称固定有支杆(11)，且支杆(11)底端转动安装有滚轮(12)，所述基板(1)上表面位于滚轮(12)对应位置开设有转槽(10)，且滚轮(12)与转槽(10)滚动连接；
所述转筒(2)为空心状，且转筒(2)一侧开设有小孔；
所述紫外激光抛光蓝宝石的装置的使用方法包括如下步骤：
1)夹持步骤：蓝宝石固定，通过伸缩弹簧(31)的弹力使两夹具(6)向中间聚拢，大致位置确定后拧动定位螺钉(30)与橡胶条(32)挤压，实现夹具(6)位置的固定，将蓝宝石放在夹板(33)之间，然后拧动微调螺钉(29)，微调螺钉(29)推动夹板(33)移动，使夹板(33)将蓝宝石夹紧；
2)计划步骤：通过控制PC机控制图像采集设备拍摄蓝宝石上表面，并将图像传送回控制PC机上的控制***，在控制***中分析图像并确定多个需要抛光的位置和方式，依次编号并生成抛光计划；执行该抛光计划中的一个，进入步骤(3)；
3)位置变化步骤：根据该抛光计划中的一个，先进行转动调节，开启转动马达(7)带动转动齿轮(13)转动，通过转动齿轮(13)与齿环(14)的啮合连接使转板(3)带动上部装置以及蓝宝石位置转动；
在进行横移位置调节，开启横轴马达(8)带动螺纹杆(16)转动，通过连接块(17)与螺纹杆(16)的啮合连接，使横移板(4)带动上部装置以及蓝宝石沿着横滑槽(25)进行横向移动；
然后进行纵向位置调节，开启纵轴马达(9)带动驱动齿轮(23)转动，通过驱动齿轮(23)与齿条(24)的啮合连接使纵移板(5)带动上部装置以及蓝宝石进行纵向位置调节；最终使得激光透射位置对准预定该抛光计划中的一个；
4)抛光步骤：开启紫外激光器，按照抛光计划对该抛光计划中的一个实施定点抛光或线性抛光；如果该抛光计划已被执行完毕，进入步骤(5)，如果没有执行完毕，则切换其他的抛光目标，回到步骤(3)继续调整操作；
5)评估步骤：通过控制PC机控制图像采集设备拍摄蓝宝石上表面，并将图像传送回控制PC机上的控制***，在控制***中分析图像，评估抛光结构，确认是否需要补充抛光。
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