專利名稱：數控精密研磨拋光機的制作方法
技術領域：
本發明涉及主要用于硅片、硬盤基片、光盤母盤、陶瓷片、石英晶體及其它硬脆材 料的研磨加工設備，具體涉及一種數控精密研磨拋光機。
背景技術：
傳統的研磨拋光機常采用普通電機拖動，通過齒輪傳動系統實現上下拋光盤以及內 外齒圈的傳動，從而實現對工件的研磨拋光，其上下拋光盤與行星輪只有兩種速度比， 限制了雙面拋光機加工運動軌跡的變化，缺乏對速度的精確控制。
申請號為200710068275.9的中國發明專利公開了一種精密雙面拋光機的控制系統， 其精密雙面拋光機采用四個變頻電機分別拖動上下拋光盤和內外齒圈的原理來實現傳 動，而且采用了軸套結構，雖然實現了無級調速，加工過程的軟啟動和軟停止，提高了 拋光機的工作效率和加工精度，但由于變頻電機需要有變頻器控制，其對使用條件要求 較高，動態響應慢，抗干擾能力差，不適應大扭矩的加工要求；特別是對于高精度的研 磨拋光設備來說，其軸套結構本身的制造誤差也會使上下研磨盤產生跳動和振動，從而 不能滿足高精度和超高精度的加工要求。
發明內容
本發明的目的在于避免現有技術的不足之處而提供一種數控精密研磨拋光機，其 利用伺服電機分別驅動下研磨盤主軸上的齒圈，從而實現對上下研磨盤的拖動，同時對 其運動實施閉環控制，從而有效滿足了高精度的研磨拋光機的使用要求。
本發明的目的可以通過采用以下技術方案來實現所述的數控精密研磨拋光機，包 括有焊接箱體(16)，焊接箱體(16)的一側設有立柱(17)，焊接箱體(16)的另一側 設有電器柜(13)，橫梁(18)的兩端分別固定安裝在立柱(17)和電器柜(13)上，焊 接箱體(16)內的主支座(14)上設有主軸驅動系統(15)，橫梁(18)上與主軸驅動系 統(15)對應的位置設有上盤裝置，操作箱(12)通過操作箱托臂(9)設在電器柜(13) 上，其特點是還包括有所述的上盤裝置的快速作用缸(5)的氣缸桿朝下固定安裝在橫 粱(18)中央，快速作用缸(5)的氣缸桿與緩作用缸(4)相連接，緩作用缸(4)的氣
5缸桿與拉力傳感器組件(6)相連，承載盤(19)通過支桿(20)設在拉力傳感器組件(6) 的下方，上盤(21)固定安裝在承載盤(19)上，分液環(22)固定設置在拉力傳感器 組件(6)上，分液環(22)上設有分液球閥(8)，分液環(22)通過管架(7)與拉力 傳感器組件(6)固定連接；所述的操作箱(12)內設有用于運動控制的上位機平板電腦， 平板電腦內設控制程序，通過觸摸屏發送指令進行設備的數據采集、傳輸、處理，以完 成該研磨拋光機的高精度控制；所述的電器柜(13)內設有用于運動控制的工業控制器 和電機驅動機構。
所述的緩作用缸(4)上固定連接有上防轉板(23)，拉力傳感器組件(6)上固定連 接有下防轉板(24)，防轉桿(25)與下防轉板(24)固定連接，防轉桿(25)的上端設 置在上防轉板(23)的U型槽內。并可在U型槽內滑動。上盤(21)在快速作用缸(5) 及緩作用缸(4)的驅動下實現垂直移動，同時也可轉動和浮動。
所述的上盤(21)的上邊緣固定設置有手柄(10)。所述的承載盤(19)上設有活動 鍵(11)，活動鍵(11)通過鍵座固定安裝在承載盤(19)內環邊緣，數量為2個，成對 稱分布。
所述的橫梁(18)上緩作用缸(4)的兩側分別設有拉伸彈簧(2)和掛鉤作用氣缸 (3)，拉伸彈簧(2)和掛鉤作用氣缸(3)與掛鉤(1)相連。在拉伸彈簧2和掛鉤作用 氣缸3的作用下，掛鉤1可實現擺動。所述的拉力傳感器組件(6)內設有關節軸承及推 力軸承或深溝球軸承。
所述的主軸驅動機構包括有包括有設置在焊接箱體(16)的主電機(26)和主支座 (14),主電機(26)通過皮帶(51)與設在主支座(14)上的主減速箱(27)相連，所 述的主支座(14)上安裝有支撐套(46)，抬升套(57)設置在支撐套(46)的外部，抬 升套(57)下部設有抬升機構(61);齒圈套(47)通過軸承(52)安裝在抬升套(57) 上，齒圈套(47)上設有齒圈從動齒輪(48)，齒圈支架(43)固定安裝在齒圈套(47) 的上部，齒圈(42)設在齒圈支架(43)上，支撐套(46)內通過軸承裝有下盤軸(45)， 下盤軸(45)上部固定安裝有托盤(37)，下盤(41)設置在托盤(37)上，下盤(41) 和托盤(37)上對應設有撥銷(60);下盤軸(45)的下部固定設有下盤從動齒輪(33)， 下盤軸(45)內部通過軸承裝有太陽輪軸(44)，太陽輪軸(44)的上部設有太陽輪支架 (58)，太陽輪支架(58)上設有太陽輪(40)，太陽輪軸(44)的下端固定設有太陽輪 從動齒輪(29);太陽輪軸(44)內部通過軸承設有中心軸(38)，中心軸(38)上部固 定連接有帶動上盤旋轉的撥輪(39)，中心軸(38)的下端固定連接有上盤從動齒輪(30)， 中心軸(38)下部通過軸承與主支座(14)安裝定位。所述的焊接箱體(16)上還設有上盤電機(54),上盤電機(54)通過皮帶與上盤減 速箱(55)相連，上盤減速箱(55)的動力輸出軸上設有上盤主動齒輪(56)，上盤主動 齒輪(56)與第二惰輪(59)相嚙合，第二惰輪(59)與上盤從動齒輪(30)相嚙合， 所述的主支座(14)上的主減速箱(27)的動力輸出軸上設有動力輸入齒輪(31)，動力 輸入齒輪(31)與下盤主動齒輪(32)相嚙合，下盤主動齒輪(32)與下盤從動齒輪(33) 相嚙合；下盤主動齒輪(32)設在動力傳動軸(28)上，動力傳動軸(28)通過軸承設 在主支座(14)上。
所述的主支座(14)上還設有太陽輪電機(35)和齒圈電機(49)，太陽輪電機(35) 與太陽輪減速箱(36)相連，太陽輪減速箱(36)的動力輸出軸上設有太陽輪主動齒輪 (34)，太陽輪主動齒輪(34)與太陽輪從動齒輪(29)相嚙合；齒圈電機(49)與齒圈 減速箱(50)相連，齒圈減速箱(50)的動力輸出軸上設有齒圈主動齒輪(53)，齒圈主 動齒輪(53)與齒圈從動齒輪(48)相嚙合。
所述的工業控制器包括有單片機(62)、環形變壓器和電壓差分放大器(66)，單片 機(62)的兩個串口分別與上位機(63)和變頻器(64)相連，單片機(62)的通過SPI 總線與數模轉換器DAC (65)和鐵電(67)相連，單片機(62)通過數據總線與電壓差 分放大器(66)相連，單片機(62)通過數據地址總線與可編程邏輯控制器CPLD (69) 相連，單片機(62)通過并行地址數據總線與備用的存儲器RAM (68)相連，可編程 邏輯控制器CPLD (69)通過數據線分別與輸出光繼電器(70)、輸入光耦合器(71)和 輸入AB相脈沖發生器(72)相連。
本發明的有益效果是，所述的數控精密研磨拋光機，可以由單個或多個伺服電機拖 動，每個伺服電機還可以單獨驅動，這樣可以靈活規劃加工工藝，每步工序中各驅動件 的轉速及轉向均可靈活編輯；從而使變速范圍廣，運動精度更高，響應速度更快，抗干 擾能力強，能更好的適應不同研磨材料及研磨工藝的要求，實現了軟啟動，軟停止，調 速穩定，沖擊小。工作可靠，對維護和保養要求低。
圖l為本發明的結構示意圖2為本發明圖1的后視結構示意圖3為本發明圖1中的主軸驅動系統結構原理示意圖4為本發明工業控制原理圖。
具體實施例方式
以下結合附圖所示之最佳實施例作進一步詳述
見圖l、 2、 3，所述的數控精密研磨拋光機，包括有焊接箱體16，焊接箱體16的一 側設有立柱17，焊接箱體16的另一側設有電器柜13,橫梁18的兩端分別固定安裝在立 柱17和電器柜13上，焊接箱體16內的主支座14上設有主軸驅動系統15，橫梁18上 與主軸驅動系統15對應的位置設有上盤裝置，操作箱12通過操作箱托臂9設在電器柜 13上，其特點是還包括有所述的上盤裝置的快速作用缸5的氣缸桿朝下固定安裝在橫 粱18中央，快速作用缸5的氣缸桿與緩作用缸4相連接，緩作用缸4的氣缸桿與拉力傳 感器組件6相連，承載盤19通過支桿20設在拉力傳感器組件6的下方，上盤21固定安 裝在承載盤19上，分液環22固定設置在拉力傳感器組件6上，分液環22上設有分液球 閥8,分液環22通過管架7與拉力傳感器組件6固定連接；所述的操作箱12內設有用 于運動控制的上位機平板電腦，平板電腦內設控制程序，通過觸摸屏發送指令進行設備 的數據采集、傳輸、處理，以完成該研磨拋光機的高精度控制；所述的電器柜13內設有 用于運動控制的工業控制器和電機驅動機構。
所述的緩作用缸4上固定連接有上防轉板23，拉力傳感器組件6上固定連接有下防 轉板24，防轉桿25與下防轉板24固定連接，防轉桿25的上端設置在上防轉板23的U 型槽內。并可在U型槽內滑動。上盤21在快速作用缸5及緩作用缸4的驅動下實現垂直 移動，同時也可轉動和浮動。
所述的上盤21的上邊緣固定設置有手柄10。所述的承載盤.19上設有活動鍵11，活 動鍵11通過鍵座固定安裝在承載盤19內環邊緣，數量為2個，成對稱分布。
所述的橫梁18上緩作用缸4的兩側分別設有拉伸彈簧2和掛鉤作用氣缸3，拉伸彈 簧2和掛鉤作用氣缸3與掛鉤1相連。在拉伸彈簧2和掛鉤作用氣缸3的作用下，掛鉤 1可實現擺動。所述的拉力傳感器組件6內設有關節軸承及推力軸承或深溝球軸承。
所述的主軸驅動機構包括有包括有設置在焊接箱體16的主電機26和主支座14，主 電機26通過皮帶51與設在主支座14上的主減速箱27相連，所述的主支座14上安裝有 支撐套46，抬升套57設置在支撐套46的外部，抬升套57下部設有抬升機構61;齒圈 套47通過軸承52安裝在抬升套57上，齒圈套47上設有齒圈從動齒輪48，齒圈支架43 固定安裝在齒圈套47的上部，齒圈42設在齒圈支架43上，支撐套46內通過軸承裝有 下盤軸45，下盤軸45上部固定安裝有托盤37，下盤41設置在托盤37上，下盤41和托 盤37上對應設有撥銷60;下盤軸45的下部固定設有下盤從動齒輪33，下盤軸45內部通過軸承裝有太陽輪軸44，太陽輪軸44的上部設有太陽輪支架58，太陽輪支架58上設 有太陽輪40，太陽輪軸44的下端固定設有太陽輪從動齒輪29;太陽輪軸44內部通過軸 承設有中心軸38，中心軸38上部固定連接有帶動上盤旋轉的撥輪39，中心軸38的下端 固定連接有上盤從動齒輪30，中心軸38下部通過軸承與主支座14安裝定位。
所述的焊接箱體16上還設有上盤電機54，上盤電機54通過皮帶與上盤減速箱55 相連，上盤減速箱55的動力輸出軸上設有上盤主動齒輪56，上盤主動齒輪56與第二惰 輪59相嚙合，第二惰輪59與上盤從動齒輪30相嚙合，所述的主支座14上的主減速箱 27的動力輸出軸上設有動力輸入齒輪31，動力輸入齒輪31與下盤主動齒輪32相嚙合， 下盤主動齒輪32與下盤從動齒輪33相嚙合；下盤主動齒輪32設在動力傳動軸28上， 動力傳動軸28通過軸承設在主支座14上。
所述的主支座14上還設有太陽輪電機35和齒圈電機49，太陽輪電機35與太陽輪 減速箱36相連，太陽輪減速箱36的動力輸出軸上設有太陽輪主動齒輪34，太陽輪主動 齒輪34與太陽輪從動齒輪29相嚙合；齒圈電機49與齒圈減速箱50相連，齒圈減速箱 50的動力輸出軸上設有齒圈主動齒輪53，齒圈主動齒輪53與齒圈從動齒輪48相嚙合。
所述的工業控制器包括有單片機62、環形變壓器和電壓差分放大器66，單片機62 的兩個串口分別與上位機63和變頻器64相連，單片機62的通過SPI總線與數模轉換器 DAC 65和鐵電67相連，單片機62通過數據總線與電壓差分放大器66相連，單片機62 通過數據地址總線與可編程邏輯控制器CPLD 69相連，單片機62通過并行地址數據總 線與備用的存儲器RAM 68相連，可編程邏輯控制器CPLD 69通過數據線分別與輸出光 繼電器70、輸入光耦合器71和輸入AB相脈沖發生器72相連。
權利要求
1.一種數控精密研磨拋光機，包括有焊接箱體(16)，焊接箱體(16)的一側設有立柱(17)，焊接箱體(16)的另一側設有電器柜(13)，橫梁(18)的兩端分別固定安裝在立柱(17)和電器柜(13)上，焊接箱體(16)內的主支座(14)上設有主軸驅動系統(15)，橫梁(18)上與主軸驅動系統(15)對應的位置設有上盤裝置(21)，操作箱(12)通過操作箱托臂(9)安裝在電器柜(13)頂部，其特征是還包括有所述的上盤裝置的快速作用缸(5)的氣缸桿朝下固定安裝在橫梁(18)中央，快速作用缸(5)的氣缸桿與緩作用缸(4)相連接，緩作用缸(4)的氣缸桿與拉力傳感器組件(6)相連，承載盤(19)通過支桿(20)設在拉力傳感器組件(6)的下方，上盤(21)固定安裝在承載盤(19)上，分液環(22)固定設置在拉力傳感器組件(6)上，分液環(22)上設有分液球閥(8)，分液環(22)通過管架(7)與拉力傳感器組件(6)固定連接；所述的操作箱(12)內設有用于運動控制的上位機平板電腦，所述的電器柜(13)內設有用于運動控制的工業控制器和電機驅動機構。
2. 如權利要求1所述的數控精密研磨拋光機，其特征在于所述的緩作用缸(4)上固 定連接有上防轉板(23)，拉力傳感器組件(6)上固定連接有下防轉板(24)，防轉 桿(25)與下防轉板(24)固定連接，防轉桿(25)的上端定位于上防轉板(23) 的U型槽內。
3. 如權利要求1所述的數控精密研磨拋光機，其特征在于所述的上盤(21)的上邊 緣固定有手柄(10)。
4. 如權利要求1所述的數控精密研磨拋光機，其特征在于所述的承載盤(19)上設 有活動鍵(11)，活動鍵(11)通過鍵座固定安裝在承載盤(19)內環邊緣，數量為 2個，對稱分布。
5. 如權利要求2所述的數控精密研磨拋光機，其特征在于所述的橫梁(18)上緩作 用缸(4)的兩側分別設有拉伸彈簧(2)和掛鉤作用氣缸(3)，拉伸彈簧(2)和掛 鉤作用氣缸(3)與掛鉤(1)相連。
6. 如權利要求2所述的數控精密研磨拋光機，其特征在于所述的拉力傳感器組件(6) 內設有關節軸承及推力軸承或深溝球軸承。
7. 如權利要求1所述的數控精密研磨拋光機，其特征在于所述的主軸驅動機構包括 有設置在焊接箱體(16)的主電機(26)和主支座(14)，主電機(26)通過皮帶(51)與設在主支座(14)上的主減速箱(27)相連，所述的主支座(14)上安裝有支撐 套(46)，抬升套(57)設置在支撐套(46)的外部，抬升套(57)下部設有抬升機 構(61);齒圈套(47)通過軸承(52)安裝在抬升套(57)上，齒圈套(47)上設 有齒圈從動齒輪(48)，齒圈支架(43)固定安裝在齒圈套(47)的上部，齒圈(42) 設在齒圈支架(43)上，支撐套(46)內通過軸承裝有下盤軸(45)，下盤軸(45) 上部固定安裝有托盤(37)，下盤(41)設置在托盤(37)上，下盤(41)和托盤(37) 上對應設有撥銷(60);下盤軸(45)的下部固定設有下盤從動齒輪(33)，下盤軸(45)內部通過軸承裝有太陽輪軸(44)，太陽輪軸(44)的上部設有太陽輪支架(58)， 太陽輪支架(58)上設有太陽輪(40)，太陽輪軸(44)的下端固定設有太陽輪從動 齒輪(29);太陽輪軸(44)內部通過軸承設有中心軸(38),中心軸(38)上部固 定連接有帶動上盤旋轉的撥輪(39),中心軸(38)的下端固定連接有上盤從動齒輪(30)，中心軸(38)下部通過軸承與主支座(14)安裝定位。
8. 如權利要求7所述的數控精密研磨拋光機，其特征是所述的焊接箱體(16)上還 設有上盤電機(54)，上盤電機(54)通過皮帶與上盤減速箱(55)相連，上盤減速 箱(55)的動力輸出軸上設有上盤主動齒輪(56)，上盤主動齒輪(56)與第二惰輪(59)相嚙合，第二惰輪(59)與上盤從動齒輪(30)相嚙合，所述的主支座(14) 上的主減速箱(27)的動力輸出軸上設有動力輸入齒輪(31),動力輸入齒輪(31) 與下盤主動齒輪(32)相嚙合，下盤主動齒輪(32)與下盤從動齒輪(33)相嚙合； 下盤主動齒輪(32)設在動力傳動軸(28)上，動力傳動軸(28)通過軸承設在主 支座(14)上。
9. 如權利要求8所述的數控精密研磨拋光機，其特征是所述的主支座(14)上還設 有太陽輪電機(35)和齒圈電機(49)，太陽輪電機(35)與太陽輪減速箱(36)相 連，太陽輪減速箱(36)的動力輸出軸上設有太陽輪主動齒輪(34)，太陽輪主動齒 輪(34)與太陽輪從動齒輪(29)相嚙合；齒圈電機(49)與齒圈減速箱(50)相 連，齒圈減速箱(50)的動力輸出軸上設有齒圈主動齒輪(53)，齒圈主動齒輪(53) 與齒圈從動齒輪(48)相嚙合。
10. 如權利要求1所述的數控精密研磨拋光機，其特征是所述的工業控制器包括有單 片機(62)、環形變壓器和電壓差分放大器(66)，單片機(62)的兩個串口分別與 上位機(63)和變頻器(64)相連，單片機(62)的通過SPI總線與數模轉換器DAC(65)和鐵電(67)相連，單片機(62)通過數據總線與電壓差分放大器(66)相 連，單片機(62)通過數據地址總線與可編程邏輯控制器CPLD (69)相連，單片機(62)通過并行地址數據總線與備用的存儲器RAM (68)相連，可編程邏輯控制器 CPLD (69)通過數據線分別與輸出光繼電器(70)、輸入光耦合器(71)和輸入AB 相脈沖發生器(72)相連。
全文摘要
本發明涉及主要用于硅片、硬盤基片、光盤母盤、陶瓷片、石英晶體及其它硬脆材料的研磨加工設備，具體涉及一種數控精密研磨拋光機。包括有焊接箱體(16)，其主支座(14)上設有主軸驅動系統(15)，其上盤裝置的快速作用缸(5)的氣缸桿朝下固定安裝在橫梁(18)中央，快速作用缸(5)的氣缸桿與緩作用缸(4)相連接，其操作箱(12)內設有用于運動控制的上位機平板電腦，所述的電器柜(13)內設有用于運動控制的工業控制器和電機驅動機構。其變速范圍廣，運動精度更高，響應速度更快，抗干擾能力強，能更好的適應不同研磨材料及研磨工藝的要求，實現了軟啟動，軟停止，調速穩定，沖擊小。
文檔編號B24B7/00GK101596693SQ200910151790
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月10日 優先權日2009年7月10日
發明者軍 周, 春 梁, 金萬斌 申請人:蘭州瑞德實業集團有限公司