一種研磨拋光工件自適應(yīng)多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精密與超精密加工領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種研磨拋光工件自適應(yīng)多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和光學(xué)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，需要硅片表面和光學(xué)鏡面等精密工件表面絕對(duì)平整，上下表面絕對(duì)平行，沒(méi)有凸起和平整度差等缺陷。因目前加工技術(shù)的限制，用來(lái)加工精密工件的拋光盤(pán)表面不可能絕對(duì)平整，上下表面不可能絕對(duì)平行。即使拋光盤(pán)絕對(duì)平整，上下表面絕對(duì)平行，由于工件本身表面不平整平行，再加上裝配技術(shù)，拋光盤(pán)固定之后也不可能絕對(duì)水平，再加上固定拋光盤(pán)的其他工件由于加工和裝配的缺陷，最終導(dǎo)致拋光盤(pán)不可能絕對(duì)水平、平行。目前的拋光研磨機(jī)構(gòu)在加工過(guò)程中不能很好地對(duì)加工工件進(jìn)行位姿變換，以適應(yīng)不平整的拋光盤(pán)，使加工工件很好地貼合拋光盤(pán)表面的形狀。上述問(wèn)題使加工工件表面不可能絕對(duì)水平、平行，表面也會(huì)出現(xiàn)凹凸不平的缺陷。
[0003]目前的研磨拋光機(jī)構(gòu)中很多拋光盤(pán)磨料層沒(méi)有分級(jí)的理念，不能高效、高質(zhì)量的對(duì)加工工件進(jìn)行加工，本發(fā)明中的拋光盤(pán)借用專利號(hào)CN102658520A(基于分級(jí)結(jié)構(gòu)化復(fù)合彈性研拋盤(pán)的動(dòng)壓光整系統(tǒng))結(jié)構(gòu)化理念，針對(duì)新的結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)量的對(duì)加工工件進(jìn)行加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有研磨拋光機(jī)構(gòu)中對(duì)加工工件不能實(shí)時(shí)進(jìn)行位姿調(diào)整以適應(yīng)拋光盤(pán)的表面和位姿缺陷，提供一種新型的研磨拋光工件自適應(yīng)多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:一種研磨拋光工件自適應(yīng)多自由度調(diào)整機(jī)構(gòu)，包括
[0006]分級(jí)拋光盤(pán)裝置，用于實(shí)現(xiàn)分級(jí)拋光盤(pán)的固定和轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0007]拋光盤(pán)表面軌跡攝像裝置，用于采集分級(jí)拋光盤(pán)表面的形狀軌跡；
[0008]工件位姿自適應(yīng)調(diào)整裝置，用于對(duì)工件的空間位姿進(jìn)行調(diào)整以便工件更好的與拋光盤(pán)表面貼合；
[0009]左右方向調(diào)整裝置，用于固定拋光盤(pán)表面軌跡攝像裝置和工件位姿自適應(yīng)調(diào)整裝置并帶動(dòng)拋光盤(pán)表面軌跡攝像裝置和工件位姿自適應(yīng)調(diào)整裝置左右移動(dòng)；
[0010]前后方向調(diào)整裝置，用于帶動(dòng)左右方向調(diào)整裝置、拋光盤(pán)表面軌跡攝像裝置和工件位姿自適應(yīng)調(diào)整裝置前后移動(dòng)；
[0011]上下方向調(diào)整裝置，用于帶動(dòng)前后方向調(diào)整裝置、左右方向調(diào)整裝置、拋光盤(pán)表面軌跡攝像裝置和工件位姿自適應(yīng)調(diào)整裝置上下移動(dòng)；
[0012]支撐裝置，用于支撐上述所有部件；
[0013]所述工件位姿自適應(yīng)調(diào)整裝置包括位姿調(diào)整頂部固定板、位姿調(diào)整底部固定板、六個(gè)高精度調(diào)整液壓缸和高精度三維壓力傳感器，高精度三維壓力傳感器和拋光工件固定在所述位姿調(diào)整底部固定板的底部，六個(gè)高精度調(diào)整液壓缸均同向設(shè)置且六個(gè)高精度調(diào)整液壓缸的上下兩端分別通過(guò)萬(wàn)向鉸鏈鉸接在位姿調(diào)整頂部固定板和位姿調(diào)整底部固定板上；所述位姿調(diào)整頂部固定板的上端連接左右方向調(diào)整裝置。
[0014]進(jìn)一步的，所述支撐裝置包括整體機(jī)構(gòu)底部支撐板、整體機(jī)構(gòu)豎直梁、整體機(jī)構(gòu)中部支撐板、整體機(jī)構(gòu)豎直支撐板和整體機(jī)構(gòu)頂部支撐板，所述整體機(jī)構(gòu)豎直梁的上下兩端分別與整體機(jī)構(gòu)中部支撐板和整體機(jī)構(gòu)底部支撐板固定連接，所述整體機(jī)構(gòu)豎直支撐板的上下兩端分別與整體機(jī)構(gòu)頂部支撐板和整體機(jī)構(gòu)中部支撐板固定連接。
[0015]進(jìn)一步的，所述左右方向調(diào)整裝置包括第一側(cè)面固定板、第一中間支撐板、第一滾珠絲杠、第一絲杠螺母、第一絲杠支撐端軸承座、第一絲杠固定端軸承座、第一伺服電機(jī)、第一聯(lián)軸器、第一伺服電機(jī)支撐架、第一直線導(dǎo)軌、第一拖動(dòng)塊和第一滑塊，所述第一滾珠絲杠通過(guò)第一絲杠支撐端軸承座、第一絲杠固定端軸承座支撐在所述第一中間支撐板上，所述第一滾珠絲杠的一端通過(guò)第一聯(lián)軸器連接第一伺服電機(jī)，所述第一伺服電機(jī)通過(guò)第一伺服電機(jī)支撐架固定在第一中間支撐板上；所述第一直線導(dǎo)軌固定在所述第一中間支撐板上的底面上，所述第一滑塊套裝在第一直線導(dǎo)軌上；所述第一拖動(dòng)塊一端與套裝在第一滾珠絲杠上的第一絲杠螺母固定連接，另一端與拋光盤(pán)表面軌跡攝像裝置和工件位姿自適應(yīng)調(diào)整裝置固定連接；所述第一中間支撐板的左右兩側(cè)固定有支撐所述第一中間支撐板的第一側(cè)面固定板；所述第一伺服電機(jī)通過(guò)第一聯(lián)軸器帶動(dòng)第一滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第一絲杠螺母左右移動(dòng)，進(jìn)一步帶動(dòng)拋光盤(pán)表面軌跡攝像裝置和工件位姿自適應(yīng)調(diào)整裝置左右移動(dòng)。
[0016]進(jìn)一步的，所述前后方向調(diào)整裝置包括第二側(cè)面固定板、第二中間支撐板、第二滾珠絲杠、第二絲杠螺母、第二絲杠支撐端軸承座、第二絲杠固定端軸承座、第二伺服電機(jī)、第二聯(lián)軸器、第二伺服電機(jī)支撐架、第二直線導(dǎo)軌、第二滑塊和第二拖動(dòng)塊；所述第二滾珠絲杠通過(guò)第二絲杠支撐端軸承座、第二絲杠固定端軸承座支撐在所述第二中間支撐板上，所述第二滾珠絲杠的一端通過(guò)第二聯(lián)軸器連接第二伺服電機(jī)，所述第二伺服電機(jī)通過(guò)第二伺服電機(jī)支撐架固定在第二中間支撐板上；所述第二中間支撐板的兩側(cè)固定有支撐所述第二中間支撐板的第二側(cè)面固定板，所述第二直線導(dǎo)軌固定在第二側(cè)面固定板上，所述第二滑塊套裝在所述第二直線導(dǎo)軌上，所述第二滑塊與左右方向調(diào)整裝置固定連接；所述第二絲杠螺母套裝在所述第二滾珠絲杠上且第二絲杠螺母與第二拖動(dòng)塊固定連接，第二拖動(dòng)塊與左右方向調(diào)整裝置固定連接；第二伺服電機(jī)通過(guò)第二聯(lián)軸器帶動(dòng)第二滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第二絲杠螺母前后移動(dòng)，進(jìn)一步帶動(dòng)第二拖動(dòng)塊和左右方向調(diào)整裝置沿著第二直線導(dǎo)軌前后移動(dòng)。
[0017]進(jìn)一步的，所述上下方向調(diào)整裝置包括第三滾珠絲杠、第三絲杠螺母、第三絲杠支撐端軸承座、第三絲杠固定端軸承座、第三伺服電機(jī)、第三伺服電機(jī)支撐架、第三直線導(dǎo)軌、第三滑塊、第三拖動(dòng)塊、同步帶張緊輪、高扭矩從動(dòng)同步帶輪、同步帶張緊輪固定軸、高扭矩主動(dòng)同步帶輪和同步帶，所述第三滾珠絲杠通過(guò)第三絲杠支撐端軸承座、第三絲杠固定端軸承座豎直支撐在所述整體機(jī)構(gòu)豎直支撐板的一側(cè)上，所述整體機(jī)構(gòu)豎直支撐板的另一側(cè)上固定與所述第三滾珠絲杠平行設(shè)置的第三直線導(dǎo)軌，所述第三滾珠絲杠的上端固定有高扭矩從動(dòng)同步帶輪，所述第三伺服電機(jī)通過(guò)第三伺服電機(jī)支撐架固定在所述整體機(jī)構(gòu)頂部支撐板的上端，所述第三伺服電機(jī)的前端固定高扭矩主動(dòng)同步帶輪，所述整體機(jī)構(gòu)頂部支撐板的上端還固定有同步帶張緊輪固定軸，同步帶張緊輪固定在所述同步帶張緊輪固定軸上，所述同步帶張緊輪、高扭矩從動(dòng)同步帶輪和高扭矩主動(dòng)同步帶輪通過(guò)同步帶連接；所述第三絲杠螺母套裝在所述第三滾珠絲杠上，第三拖動(dòng)塊的一端與所述第三絲杠螺母固定連接，第三拖動(dòng)塊的另一端與前后方向調(diào)整裝置固定連接，所述第三滑塊套裝在第三直線導(dǎo)軌上且與所述前后方向調(diào)整裝置固定連接；所述第三伺服電機(jī)通過(guò)帶動(dòng)高扭矩主動(dòng)同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)同步帶帶動(dòng)高扭矩被動(dòng)同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)第三滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，第三滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)第三絲杠螺母上下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第三拖動(dòng)塊上下移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)前后方向調(diào)整裝置沿直線導(dǎo)軌上下移動(dòng)。
[0018]進(jìn)一步的，所述分級(jí)拋光盤(pán)裝置包括分級(jí)拋光盤(pán)步進(jìn)電機(jī)、分級(jí)拋光盤(pán)步進(jìn)電機(jī)支撐架、分級(jí)拋光盤(pán)步進(jìn)電機(jī)聯(lián)軸器、分級(jí)拋光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)支撐軸承、分級(jí)拋光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)支撐軸承固定架和分級(jí)拋光盤(pán)；所述分級(jí)拋光盤(pán)下端的轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)分級(jí)拋光盤(pán)步進(jìn)電機(jī)聯(lián)軸器連接分級(jí)拋光盤(pán)步進(jìn)電機(jī)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)分級(jí)拋光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)支撐軸承進(jìn)行支撐，所述分級(jí)拋光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)支撐軸承通過(guò)分級(jí)拋光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)支撐軸承固定架固定在整體機(jī)構(gòu)底部支撐板上，所述分級(jí)拋光盤(pán)步進(jìn)電機(jī)通過(guò)分級(jí)拋光盤(pán)步進(jìn)電機(jī)支撐架固定在整體機(jī)構(gòu)底部支撐板上。
[0019]本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為:整個(gè)裝置在工作室，左右方向調(diào)整裝置、前后方向調(diào)整裝置和上下方向調(diào)整裝置分別經(jīng)過(guò)第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)和第三伺服電機(jī)的調(diào)節(jié)，進(jìn)行拋光工件的定位，使工件位姿自適應(yīng)調(diào)整裝置底面的拋光工件與拋光工件與分級(jí)拋光盤(pán)同心，啟動(dòng)分級(jí)拋光盤(pán)，拋光盤(pán)表面軌跡攝像裝置對(duì)分級(jí)拋光盤(pán)每一級(jí)拋光軌道的表面軌跡形狀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，為下一位姿的實(shí)時(shí)調(diào)整進(jìn)行信息準(zhǔn)備。然后，調(diào)節(jié)分級(jí)拋光盤(pán)、左右方向調(diào)整裝置、前后方向調(diào)整裝置和上下方向調(diào)整裝置，使拋光工件到達(dá)分級(jí)拋光盤(pán)的中心區(qū)域，然后調(diào)整工件位姿自適應(yīng)調(diào)整裝置，使六個(gè)高精度調(diào)整液壓缸的收縮量相同，計(jì)為h。，然后再繼續(xù)調(diào)節(jié)六個(gè)高精度調(diào)整液壓缸，使拋光工件完全貼合中心區(qū)域平面，根據(jù)工件位姿自適應(yīng)調(diào)整