薄膜電阻激光自動修刻機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種薄膜電阻阻值自動修調專用設備，具體為一種基于激光、氣動和單片機等多種技術的全自動電阻阻值修刻機。
【背景技術】
[0002]高精度導電塑料角位移傳感器廣泛應用于石油、化工、機械、航天航空、軍工等需要角度量控制的場合，其核心技術是膜電阻阻值的精確修刻。目前，在膜電阻修刻技術方面，主要有接觸式修刻和非接觸式修刻兩大類，接觸式修刻技術利用刀具對電阻材料的切削作用來實現修刻，效率較低。非接觸式修刻主要利用激光對電阻材料的瞬間加熱使其局部氣化來實現修刻。
[0003]國內主要采用接觸式修刻技術，用數控系統來控制修刻刀具對膜電阻進行機械修亥IJ，自動化程度和效率都比較低。雖然在科研上也有單位開發成功實驗性質的數控自動修刻系統，如上海好光電阻式傳感器有限公司(前身為上海好光科工貿有限公司)研制生產的)(K35H-2導電塑料電阻式傳感器全自動修刻機用于導塑角位移電阻式傳感器的修刻工作，可以在較短時間內將角位移電阻式傳感器的線性度精度修刻至0.5%左右，最高可至
0.2%;廣州市康托利計算機科技有限公司的KLD 1000修調機可以將電阻式傳感器線性度修刻至0.5%，但是都還是處于技術保密階段和試驗性質的，無法在公開的資料中找到可靠的信息。
[0004]國內也有對激光修刻進行研究的，如中國科學院物理研究院某研究所曾對碳膜電阻式傳感器激光修刻技術進行了相關的實驗研究，并試制了激光修刻機，但效果并不理想，達到的精度較為有限，存在的副作用較多，如對碳膜和絕緣基體的損壞等。究其原因，就是激光的焦距不容易調準確，而對焦不準及功率控制不準極易引發激光加工中的發熱灼傷。且目前現有的激光修刻機普遍存在著自動化程度不高、適應性較差、修刻效率低等不足。
【發明內容】
[0005]針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種綜合運用激光、氣動、單片機和工控機等多種技術的高精度全自動電阻阻值修調機的技術方案。具體技術方案如下:
一種薄膜電阻激光自動修刻機，包括機架、工件自動裝卸裝置、工件自動升降裝置、工件出口、自動調焦激光器、修刻臺、電刷升降機構、帶阻值自動檢測系統工控機、顯示與輸入輸出設備和氣栗，所述機架是該薄膜電阻激光自動修刻機的支承結構和外殼，自動調焦激光器設于機架的吊架上，帶阻值自動檢測系統工控機設于機架的平臺上。
[0006]進一步的，所述機架還包括小平臺，在小平臺上設置顯示與輸入輸出設備；機架中間設置大平臺，用于安裝工件自動裝卸裝置、工件自動升降裝置、工件出口、工件修刻臺，工件出口包括合格工件出口和不合格工件出口 ；在下層靠左前側設置有修刻后工件存放箱，修刻后工件存放箱的內部分兩格，分別與合格工件出口和不合格工件出口通過管道相連通。
[0007]進一步的，所述機架還包括安裝氣栗的小平臺，機架上的前面上半部分開有兩扇透明的有機塑料門。
[0008]進一步的，所述工件自動裝卸裝置采用倒置的第一氣動三爪卡盤作為抓手，安裝在懸臂上，懸臂設置于立柱上，立柱安裝在螺母絲杠水平導軌上，絲杠由微型步進電機驅動。
[0009]進一步的，所述工件自動升降裝置由光電探測器、工件定位架、自動頂升氣缸和卡槽組成，光電探測器安裝在工件定位架的頂部，在機架上開有不同分布直徑的卡槽，以適應不用大小的工件；自動頂升氣缸頭部聯接有圓鋼片，便于工件在上面放置。
[0010]進一步的，所述自動調焦激光器采用紅寶石固體激光器，配以焦距在285-315mm范圍可調的光學鏡頭，實現自動調焦，光斑控制在0.05_內。
[0011 ] 進一步的，所述工件修刻臺由接線柱、第二氣動三爪卡盤、卡盤底座、步進電機、電機底座、氣缸、導軌組成，接線柱安裝在卡盤底座上，帶有兩個卡式凹槽，當被修刻工件放入卡盤被卡緊后，工件上的接線腳就被卡入接線柱的卡槽內；卡盤底座為中間帶孔圓盤結構件，中間的孔用于裝步進電機；電機底座卡騎在導軌上，沿導軌左右移動，導軌內部設有一個氣缸。
[0012]進一步的，所述電刷升降機構由橫向懸臂、電刷立柱、電刷、升降氣缸、固定壓板組成，橫向懸臂為鋁質空心結構，一端與電刷立住通過緊配合固連，另一端與升降氣缸通過緊配合固連；電刷材質為鈀金合金，一端與薄膜電阻直接接觸，另一端通過絕緣介質固聯在電刷立柱上，并與導線相連，作為動態測量的輸出點。
[0013]進一步的，所述帶阻值自動檢測系統工控機根據對工件電阻的測量數據和修刻精度要求來控制修刻臺運轉、激光器調焦、自動裝卸裝置及頂升裝置。
[0014]本發明具有以下優點:
1.采用自動調焦鏡頭使激光聚集平面與被加工的膜電阻平面高度一致，提高了激光加工的精確度和效率，確保了修刻的高效精準，使修刻機的修刻精度能達到0.1%以上；
2.工件的裝夾采用了氣動卡盤和旋轉機械臂結構，使被修刻工件實現了自動裝卸，縮短了輔助裝夾時間，提高了工裝效率；另外，專門設計了一個堆放被修刻工件的三角支架，一次可堆放10-15個工件，且工件的堆放高度由氣動頂升機構控制，可使高度始終不變，方便了工件的抓取。
[0015]3.工作臺采用旋轉結構，使工件旋轉，激光器固定不動，確保了激光焦距的準確性，便于激光對焦；在工作臺上方安裝可伸縮電刷觸頭、側邊裝有卡箍與工件接口相聯，使工件修刻時能將阻值變化實時輸出，通過工控機結合單片機系統進行及時調整，確保修刻的精準性。
[0016]4.在修刻處設置一吸風口，將激光修刻時產生的氣化物及時抽走，確保空氣環境清醒，不影響操作人員健康。
[0017]5.修刻完成后能直接檢測出合格與不合格工件，并由工件自動裝卸裝置分別將合格品與不合格品分開放置。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的總體結構示意圖；
圖2-4為本發明機架的三面結構示意圖；
圖5-6為本發明工件自動裝卸裝置的正面及俯視結構示意圖；
圖7-8為本發明待修刻工件自動升降裝置的正面和俯視結構示意圖；
圖9-10為本發明工件修刻臺的結構示意圖；
圖11為本發明電刷升降機構的結構示意圖；
圖1中:1_機架、2-工件自動裝卸裝置、3-工件自動升降裝置、4-工件出口、5-自動調焦激光器、6-修刻臺、7-電刷升降機構、8-帶阻值自動檢測系統工控機、9-顯示與輸入輸出設備、10-氣栗；
圖2中:11-吊架、12-平臺、13-定位螺孔、14-螺孔、15-小平臺、16-大平臺、17-工件存放箱、18-安裝工件頂升缸的孔、19-修刻后工件出口的孔、110-修刻工作臺的孔、111-安裝氣栗的小平臺、112-聯接螺栓孔、113-有機塑料門；
圖3中:21-第一氣動三爪卡盤、22-懸臂、23-立柱(氣缸)、24_螺母絲杠水平導軌、25-微型步進電機；
圖4中:31-光電探測器、32-工件定位架、33-自動頂升氣缸、34-卡槽；
圖5中:61-接線柱、62-第二氣動三爪卡盤、63-卡盤底座、64-步進電機、65-電機底座、66-氣缸、67-導軌；
圖6中:71-橫向懸臂、72-電刷立柱、73-電刷、74-升降氣缸、75-固定壓板。
【具體實施方式】
[0019]下面結合說明書附圖對本發明做進一步說明:
如圖1所示，本發明的薄膜電阻激光自動修刻機，包括機架1、工件自動裝卸裝置2、工件自動升降裝置3、工件出口 4、自動調焦激光器5、修刻臺6、電刷升降機構7、帶阻值自動檢測系統工控機8、顯示與輸入輸出設備9和氣栗10等部分組成。其工作過程如下:先手工將待修刻工作放入工件自動升降裝置3里，注意接線柱放在同一位置，一次放15至20只，取決于工件厚度；啟動機器自檢，自檢到修刻臺6上沒有工件后，修刻臺6自動左移到裝夾位置，松開氣動三爪卡盤，工件自動裝卸裝置2啟動，從待修刻工件自動升降裝置3上抓取一個工件，移動到裝夾位置，工件自動落入修刻臺6上，氣動三爪卡夾緊，修刻臺6回到修刻位置，啟動帶阻值自動檢測系統工控機8，找到阻值零位，自動調焦激光器5啟動，開始修刻，修刻臺6在3分鐘內正轉一周完成修刻，然后反轉一周復位；再由帶阻值自動檢測系統工控機8檢測工件阻值是否達到要求，判斷出合格與否。電刷升降機構7抬起，松開三爪卡，移動工作臺6到裝夾位置，取下工件放入相應的出口，完成一個修刻周期，開始下一個修刻周期。
[0020]下面對本發明的主要結構說明如下。
[0021]機架1是修刻機的支承結構和外殼，起支承和密封兩方面的作用，所有構件都安裝在機架上，圖2-4是其整體結構的三面示意圖。整個機架用角鋼、扁鋼和鋼板等型材來做，先用40mmX40mmX3mm的角鋼和40mmX3mm扁鋼焊接一個長寬高分別為1200mmX500mmX 1500mm的架子；后面焊上4mm后的不銹鋼板，也可用螺栓聯接，這樣雖然可拆，但裝拆較慢；在機架1的頂面靠右300mm、前200mm處焊接一個安裝自動調焦激光器5的吊架11，吊架11通過扁鋼與機架1相聯；在機架1的右后側，離頂面300_處設計一個用于安裝帶阻值自動檢測系統工控機8的平臺12，平臺12的大小200mmX 200mm，帶安裝螺孔；在機架1后面板的左下側開有兩個用于固定聯接工件出口管的定位螺孔13，這兩個孔的位置可以根據實際需要進行調節，大小M12 ;在后面板的靠右300mm從上到下開有3個用于聯接電刷升降機構7的螺孔14，大小為M16 ;在機架1的右側外面靠前面設計一個用于安裝顯示與輸入輸出設備9的小平臺15，小平臺15離地高為1200 _，便于對設備的操作，大小在150mmX 150mm左右；機架1的中間用4mm厚的不銹鋼板和20mmX20mm角鋼制作成一個大平臺16，用于安裝工件自動裝卸裝置2、工件自動升降裝置3、修刻后的工件出口 4(41為合格工件出口，42為不合格工件出口)、工件修刻臺6等主要結構。大平臺16將機架隔成上下兩層，上層高為900 mm，下層高為500 mm。在下層靠左前側設置有修刻后工件存放箱17，修刻后工件存放箱17的內部分兩格，左邊大右邊小，分別與合格工件出口 41和不合格工件出口 42通過管道相連通。修刻后的工件自動滑落到對應的修刻后工件存放箱17內部，底面為傾斜結構，以使工件能向外滑移。修刻后工件存放箱17能存放200個合格工件和20個不合格