CN110216560B - 一种平面抛光装置 - Google Patents

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Abstract

一种平面抛光装置，包括平行摆动机构和顶部摆动机构，所述平行摆动机构为曲柄摇杆机构，所述顶部摆动机构为曲柄滑块机构；所述平行摆动机构包括调速制动电机、主动轮、皮带、从动轮、支撑杆、连接杆和抓手，所述调速制动电机带动主动轮，主动轮通过皮带带动从动轮转动，两连接杆分别于主从动轮联接，每个连接杆另一端分别与抓手联接，形成曲柄摇杆机构，从而带动抓手在抛光盘上带动加工工件摆动；所述抓手呈圆弧状，两抓手的相对位置不变。本发明以曲柄摇杆为核心原理的摆动机构，配合上端的往复平动的抓手，使得工件在抛光盘上的运动更加复杂无序，从而使得工件的抛光精度更高，也使得抛光盘的研磨更加均匀，寿命更长。

Description

一种平面抛光装置
技术领域
本发明主要涉及平面抛光机领域，具体涉及一种平面抛光装置。
背景技术
现今的电子工艺产品如水晶振子基片、硅片、铌酸锂基片等，不仅对表面平整度有极高的要求，而且也要求基板的两端平行且不具有晶体取向误差，根据传统的抛光方法，抛光模具的表面似乎符合要求，但其表面形状易于更换，需要进一步修改，而且传统的抛光方法加工时，操作者的加工工艺更加严格，所以使用传统的抛光方法生产效率低，难度更大。因此，为了保证元件的性能和降低抛光成本，目前这些电子元件最终采用超精密抛光技术进行处理。
超精密平面抛光机是用于各种精度要求很高的零件的加工机器，其工作时，电机带动主轴旋转，主轴再带动抛光盘旋转，而零件在抛光盘上做从动运动，但是其摩擦的轨迹比较单一，抛光效果不好，而且对抛光盘同一位置的磨损较严重，影响抛光盘的寿命。
发明内容
为了解决克服现有的平面抛光机的抛光效果不好、使用寿命较短的不足，本发明设计一种平面抛光装置，以曲柄摇杆为核心原理的摆动机构，配合上端的往复平动的抓手，使得工件在抛光盘上的运动更加复杂无序，从而使得工件的抛光精度更高，也使得抛光盘的研磨更加均匀，寿命更长。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种平面抛光装置，包括平行摆动机构和顶部摆动机构，所述平行摆动机构为曲柄摇杆机构，所述顶部摆动机构为曲柄滑块机构；所述平行摆动机构包括调速制动电机、主动轮、皮带、从动轮、支撑杆、连接杆和抓手，所述调速制动电机带动主动轮，主动轮通过皮带带动从动轮转动，两连接杆分别于主从动轮联接，每个连接杆另一端分别与抓手联接，形成曲柄摇杆机构，从而带动抓手在抛光盘上带动加工工件摆动；所述抓手呈圆弧状，两抓手的相对位置不变。
所述顶部摆动机构需要修正作为摇杆的工件的抓握运动，以实现小角度。因此，本专利设计的摇杆机构的行程和返程行程是工作行程。摆动机构设计为无急回特性的曲柄摇杆机构。
进一步，所述抓手呈圆心角为150°的圆弧状，尾部做一定的延长，并在延长杆上开出两个大小不同的孔，用于与支撑杆和连接杆的联接。
所述圆弧状抓手内环半径为r1，外环半径为r2，r1＜r2，并且r1、r2根据不同的抛光装置，不同的抛光盘大小可取不同的值。
优选的，开口两端设有两个小孔，用于安装修整环，修整环可防止工件在加工运动时飞出抓手范围，保证工件在预定范围内完成加工。
针对不同工件和不同的抛光装置，工件的摆角不同，根据不同摆角，摇杆的摆角也相应可以取适当值，而曲柄与摇杆的长度应该满足：
其中，为摇杆的摆动角，a为曲柄长度，c为摇杆长度。
所述顶部摆动机构包括转轮、可伸缩连杆、滑块、液压缸和工件夹具，所述转轮、可伸缩连杆和滑块组成曲柄滑块结构，电机带动转轮转动，通过可伸缩连杆带动滑块在滑轨上往复平动，滑块下部连接液压缸，液压杆底部连着工件夹具，液压缸配置控制***，可根据工件厚度人工控制液压缸的升降，以调整工件与抛光盘的接触，以及设置适当的压力，其中，滑块平移的长度l与抛光盘的之间D应满足以下关系：
l≤kD
其中k为系数，取0.75～0.85。
进一步，所述可伸缩连杆可据抛光盘大小以及参考其他参数合理设置其长度，从而改变夹具的平动幅度，实现预期的摆动以及加工效果。
进一步的，所述可伸缩连杆与支撑杆、抓手之间采用销轴联接。
抓手的材料选用不锈钢。
所述抓手与工件夹具之间无间隔交错运行，设置一种增加工件运动随机性控制反馈***，运行步骤如下：
第一步：***先输入工件的厚度、粗糙度参数；
第二步：***随机输入一个随机数；
第三步：将随机数设定为夹具运行距离；
第四步：判断所取的随机运动距离是否超出夹具可运行范围，若超出，则返回第二步；若未超出，则继续往下；
第五步：根据所选夹具运行距离设置抓手与上端夹具工作参数，包括两者工作时间、抓手与夹具的摆动速度；
第六步：根据所述设定的参数进行运行工作，完成工件加工并输出。
进一步的，当抓手工作时，所述工件夹具不进行往复平动，位置正对于抛光盘圆心，夹具不夹紧工件，只起到保护作用，防止工件从上端飞出；当工件夹具工作时，夹具夹紧工件在抛光盘转动的同时带动工件做往复平动，此时的抓手处于静止不运动。
本发明的技术构思为：曲柄摇杆机构制造方便，运动副均为低副，能够承受较大负荷，而且速度可以控制；虽然在实现驱动杆的运动规律方面灵活性较差，为了实现半平面运动，如本专利所预期的，实现摆动运动时，更合适；连杆机构是一种即先进又合理，实用的一种机构。
本发明的有益效果主要表现在：解决了目前抛光机抛光工件时工件的运动轨迹单一导致工件加工精度不够以及抛光盘磨损严重、寿命较短的问题，提供了一种使得工件抛光精度更高，效率更高的结构，并且使得抛光盘的磨损更加均匀，工作寿命更长，节省成本。
附图说明
图1为本发明平面抛光装置机构的主视图
图2为本发明平面抛光装置中曲柄摇杆机构的示意图
图3为本发明所述曲柄摇杆机构中的抓手示意图
图4为本发明中的工件加工智能调整反馈优化***流程图
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图4，一种平面抛光装置，主要结构示意图如图1，包括平行摆动机构和抛光盘上端平动机构，参照图2的平行摆动机构主要为曲柄摇杆机构，抛光盘上端平动机构为曲柄滑块机构带动。
曲柄摇杆机构制造方便，运动副均为低副，能够承受较大负荷，而且速度可以控制。虽然在实现驱动杆的运动规律方面灵活性较差，为了实现半平面运动，如本专利所预期的，实现摆动运动时，更合适。现在在这个领域的连杆机构的研究也比较成熟，深入，应该说连杆机构是一种即先进又合理，实用的一种机构。
所述平行摆动机构主要包括调速主动轮9、从动轮10、皮带12、支撑杆14、连接杆11、抓手13以及修整环。电机带动主动轮9，主动轮9通过皮带12带动从动轮10转动，两连接杆11分别于主从动轮联接，每个连接杆11另一端分别与抓手13联接，形成曲柄摇杆机构，从而带动抓手13在抛光盘上带动加工工件摆动。抓手13呈圆弧状，两抓手的相对位置不变，抓手两端设有修整环，防止零件加工时被甩出抓手范围之外。
本实施例的摆动机构，需要修正作为摇杆的工件的抓握运动，以实现小角度。因此，本专利设计的摇杆机构的行程和返程行程是工作行程。摆动机构设计为无急回特性的曲柄摇杆机构。
所述抓手(如图3)呈圆心角为150°的圆弧状，抓手的水平长度为b,尾部做一定的延长，整个摇杆的水平长度为c，并在延长杆上开出两个大小不同的孔，用于与支撑杆和连接杆的联接。所述圆弧状抓手内环半径为r1，外环半径为r2，r1＜r2，并且r1、r2根据不同的抛光机，不同的抛光盘大小可取不同的值。开口两端设有两个小孔，用于安装修整环，修整环可防止工件在加工运动时飞出抓手范围，保证工件在预定范围内完成加工。
针对不同工件和不同的抛光机，工件的摆角不同，根据不同摆角，抓手13(即摇杆)的摆角也相应可以取适当值，而连接杆11与抓手13(即摇杆)的长度应该满足：
其中，为抓手13(即摇杆)的摆角，a为连接杆11长度，c为抓手13(即摇杆)长度。
进一步，为抓手13(即摇杆)摆动时两个极限位置之间的夹角。
所述抛光盘上端结构包括转轮3、可压缩连杆4、滑块5、液压缸6和夹具7，转轮3、连杆4和滑块5组成曲柄滑块结构，电机带动转轮3转动，通过连杆4带动滑块5在滑轨上往复平动，滑块5下部连接液压缸6，液压缸6底部连着工件夹具7，液压缸配置控制***，可根据工件厚度人工控制液压缸6的升降，以调整工件与抛光盘的接触，以及设置适当的压力。其中，滑块平移的长度l与抛光盘的之间D应满足以下关系：
l≤kD
其中k为系数，取0.75—0.85。
进一步，所述可压缩连杆4可根据抛光盘大小以及参考其他参数合理设置其长度，从而改变夹具的平动幅度，实现预期的摆动以及加工效果。
进一步的，连杆11与抓手13之间采用销轴联接，其他结构之间多采用螺纹联接以及焊接。
进一步，所述修正抓手13与上端夹具7之间无间隔交错运行，设置一种图4所示的增加工件运动随机性控制反馈***。其运行步骤如下：
第一步：***先输入工件的厚度、粗糙度等参数的输入。
第二步:***随机输入一个随机数。
第三步：将随机数设定为夹具运行距离。
第四步：判断所取的随机运动距离是否超出夹具可运行范围，若超出，则返回第二步；若未超出，则继续往下。
第五步：根据所选夹具运行距离设置抓手与上端夹具工作参数，包括两者工作时间、抓手与夹具的摆动速度。
第六步：根据所述设定的参数进行运行工作，完成工件加工并输出。
进一步的，当修正抓手13工作时，所述上端夹具7不进行往复平动，位置正对于抛光盘圆心，夹具7不夹紧工件，只起到保护作用，防止工件从上端飞出；当上端夹具7工作时，夹具7夹紧工件在抛光盘转动的同时带动工件做往复平动，此时的修正抓手13处于静止不运动。
本实施例解决了目前抛光机抛光工件时工件的运动轨迹单一导致工件加工精度不够以及抛光盘磨损严重、寿命较短的问题，提供了一种使得工件抛光精度更高，效率更高的结构，并且使得抛光盘的磨损更加均匀，工作寿命更长，节省成本。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种平面抛光装置，其特征在于，所述抛光装置包括平行摆动机构和顶部摆动机构，所述平行摆动机构为曲柄摇杆机构，所述顶部摆动机构为曲柄滑块机构；所述平行摆动机构包括调速制动电机、主动轮、皮带、从动轮、支撑杆、连接杆和抓手，所述调速制动电机带动主动轮，主动轮通过皮带带动从动轮转动，两连接杆分别与主从动轮联接，每个连接杆另一端分别与抓手联接，形成曲柄摇杆机构，从而带动抓手在抛光盘上带动加工工件摆动；所述抓手呈圆弧状，两抓手的相对位置不变；
所述抓手呈圆心角为150°的圆弧状，尾部做一定的延长，并在延长杆上开出两个大小不同的孔，用于与支撑杆和连接杆的联接；
所述抓手内环半径为r1，外环半径为r2，r1＜r2，并且r1、r2根据不同的抛光机，不同的抛光盘大小可取不同的值；
所述抓手开口两端设有两个小孔，用于安装修整环，修整环可防止工件在加工运动时飞出抓手范围，保证工件在预定范围内完成加工；
针对不同工件和不同的抛光机，工件的摆角不同，连接杆与抓手的长度满足：
其中，为抓手的摆动角，a为连接杆长度，c为抓手长度；
所述顶部摆动机构包括转轮、可伸缩连杆、滑块、液压缸和工件夹具，所述转轮、可伸缩连杆和滑块组成曲柄滑块结构，电机带动转轮转动，通过可伸缩连杆带动滑块在滑轨上往复平动，滑块下部连接液压缸，液压杆底部连着工件夹具，液压缸配置控制***，可根据工件厚度人工控制液压缸的升降，以调整工件与抛光盘的接触，以及设置压力，其中，滑块平移的长度l与抛光盘的之间D应满足以下关系：l≤kD
其中k为系数，取0.75～0.85。
2.如权利要求1所述的一种平面抛光装置，其特征在于，所述可伸缩连杆与支撑杆、抓手之间采用销轴联接。
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