一種離子束拋光設(shè)備中工件夾具的定位裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種離子束拋光設(shè)備中工件夾具的定位裝置，其采用水平固定安裝的作為定位基準(zhǔn)的環(huán)形定位盤和卡盤式工件夾具相互作用的方案實(shí)現(xiàn)工件夾具的定位。環(huán)形定位盤上表面有凸起的水平定位平面、沿定位盤周邊對(duì)稱布置的舉升裝置以及定位銷，夾具上有能與定位盤上水平定位平面相貼合的定位平面以及能與定位盤上的定位銷一一對(duì)應(yīng)的定位孔。舉升裝置將裝夾好工件的夾具托升到一定高度后慢慢下降，使兩定位平面完全貼合及所有定位銷插入定位孔，實(shí)現(xiàn)工件夾具的定位。本發(fā)明的定位基準(zhǔn)在同一個(gè)部件上面，裝調(diào)較為容易，只要調(diào)節(jié)好基準(zhǔn)，夾具通過(guò)其重力作用就可完成定位，動(dòng)作簡(jiǎn)單；定位運(yùn)動(dòng)速度可控，能緩慢地完成定位操作，能大幅降低和消除震動(dòng)。
【專利說(shuō)明】一種離子束拋光設(shè)備中工件夾具的定位裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精密光學(xué)零件加工領(lǐng)域，涉及離子束拋光設(shè)備中一種工件的定位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]離子束拋光是利用離子濺射原理，采用具有高斯分布特性的離子束流轟擊工件表面達(dá)到去除材料的目的，是一種真正意義上的非接觸加工，具有去除函數(shù)穩(wěn)定、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、加工精度高的優(yōu)點(diǎn)。離子束拋光的精度可以達(dá)到納米量級(jí)，是超精密光學(xué)元件加工特別是用于微電子光刻領(lǐng)域曝光系統(tǒng)中鏡片加工的重要手段。
[0003]離子束拋光精度除了跟去除函數(shù)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制精度、加工方法有關(guān)外，還與工件定位精度有關(guān)。對(duì)于離子源在工件下方進(jìn)行拋光的布局形式，工件定位包括XY平面內(nèi)中心定位、水平定位及繞Z軸旋轉(zhuǎn)定位。工件在加工位置定位不準(zhǔn)會(huì)使離子源坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系換算發(fā)生偏差從而導(dǎo)致實(shí)際加工位置發(fā)生偏差，影響設(shè)備加工精度。由于離子束拋光是在真空環(huán)境下進(jìn)行，所以工件定位必須是自動(dòng)進(jìn)行。現(xiàn)階段離子束拋光設(shè)備中，工件定位是先手工將工件裝夾到夾具上，在裝夾過(guò)程中，保證工件在夾具上的定位，然后連同夾具一起通過(guò)運(yùn)送裝置運(yùn)送到加工位置，最后在加工位置通過(guò)定位裝置對(duì)夾具自動(dòng)定位，間接實(shí)現(xiàn)工件的定位。
[0004]圖1-2所示為一種現(xiàn)有設(shè)備的夾具定位裝置示意圖，圖1為主視圖，圖2為俯視圖。21為一對(duì)卡盤，可以按圖示箭頭方向同時(shí)移動(dòng)，執(zhí)行夾緊和松開(kāi)操作，卡盤上還有定位銷24。夾具23上還有與定位銷24相配合的定位孔。工件23裝夾在三爪卡盤式夾具22上，并保證工件23在夾具22上的定位，工件23同夾具22 —起被運(yùn)送到加工位置后，兩邊的卡盤21執(zhí)行夾緊操作將夾具22夾緊，同時(shí)定位銷24插入夾具22上的定位孔中，實(shí)現(xiàn)夾具22的定位。此方法雖然可以實(shí)現(xiàn)夾具的定位，但在實(shí)際操作過(guò)程中，首先要保證兩卡盤21在Z向和Y向?qū)R，由于左右卡盤是兩個(gè)獨(dú)立的零件，且有一定的距離，在安裝過(guò)程中很難保證其位置精度；另外，在夾緊過(guò)程中，由于夾緊力較大(否則達(dá)不到定位效果)，會(huì)使工件產(chǎn)生較為劇烈震動(dòng)，對(duì)工件本身和定位效果均會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的技術(shù)不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝，在定位過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生大幅振動(dòng)的離子束設(shè)備中工件夾具的定位裝置。
[0006]為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種離子束拋光設(shè)備中工件夾具的定位裝置，采用固定安裝用作基準(zhǔn)的基準(zhǔn)件和卡盤式工件夾具相互作用的結(jié)構(gòu)方案，其特征在于:用作基準(zhǔn)的基準(zhǔn)件包括環(huán)形定位盤、定位銷和舉升裝置，環(huán)形定位盤周邊有均勻分布的安裝孔下凹的圓形定位銷安裝面，并且上表面有凸起的水平定位平面，舉升裝置沿環(huán)形定位盤圓周邊均勻布置，且舉升方向垂直于水平定位平面，定位銷安裝于環(huán)形定位盤的定位銷安裝面內(nèi)；卡盤工件夾具設(shè)置有定位孔和凸起的水平基面，所述工件夾具定位孔和所述環(huán)形定位盤上的定位銷位置一一對(duì)應(yīng)，定位銷全部插入所述工件夾具上的定位孔，實(shí)現(xiàn)中心定位和繞中心軸旋轉(zhuǎn)定位，所述環(huán)形定位盤上的水平定位平面和所述工件夾具上的水平基面能相互貼合，實(shí)現(xiàn)水平定位。
[0007]進(jìn)一步的，所述環(huán)形定位盤的安裝孔為具有一定圓弧度的長(zhǎng)槽孔，其中心弧線所在圓的圓心與環(huán)形定位盤中心重合。
[0008]進(jìn)一步的，所述定位銷至少有兩個(gè)，且沿所述環(huán)形定位盤周邊均勻布置。
[0009]進(jìn)一步的，所述定位銷頂部為錐形，下面為圓柱形，通過(guò)底部的臺(tái)階分別用螺釘安裝在三個(gè)定位銷安裝面上。
[0010]進(jìn)一步的，所述定位銷垂直于環(huán)形定位盤上的水平定位平面。
[0011]進(jìn)一步的，所述環(huán)形定位盤安裝時(shí)保證其水平定位平面水平。
[0012]進(jìn)一步的，所述沿環(huán)形定位盤外圓周有三個(gè)均布的沿徑向凸起的部分，每相鄰兩個(gè)凸起部分中間加工有沿Z向的平面，任意一個(gè)平面的法線均通過(guò)定位盤的中心。
[0013]進(jìn)一步的，所述舉升裝置安裝在平面上。
[0014]進(jìn)一步的，所述三套舉升裝置在執(zhí)行上升、下降動(dòng)作時(shí)同步進(jìn)行，且運(yùn)動(dòng)距離相
坐寸ο
[0015]進(jìn)一步的，所述定位盤可通過(guò)三個(gè)安裝孔使用三個(gè)螺桿吊裝在平行于XY平面的基面上，用螺母固定，通過(guò)調(diào)節(jié)三個(gè)安裝螺母可以調(diào)節(jié)定位盤上的水平定位平面與XY平面的平行，用作水平定位基準(zhǔn)。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
[0017](I)本發(fā)明一種離子束拋光設(shè)備中工件夾具的定位裝置的定位基準(zhǔn)在同一個(gè)部件上面，裝調(diào)較為容易，只要調(diào)節(jié)好基準(zhǔn)，夾具通過(guò)其重力作用就可完成定位，動(dòng)作簡(jiǎn)單；
[0018](2)定位運(yùn)動(dòng)速度可控，能緩慢地完成定位操作，能大幅降低和消除震動(dòng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1-2所示為現(xiàn)有一種離子束拋光設(shè)備中工件夾具的定位裝置示意圖；
[0020]圖3所示為本發(fā)明中用作基準(zhǔn)的基準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4所示為本發(fā)明中環(huán)形定位盤俯視圖；
[0022]圖5所示為本發(fā)明中環(huán)形定位盤剖視圖；
[0023]圖6所示為本發(fā)明中定位銷的主視圖；
[0024]圖7所示為本發(fā)明中一種三爪卡盤式工件夾具的半剖主視圖；
[0025]圖8所示為本發(fā)明中一種離子束拋光設(shè)備中工件夾具的定位裝置結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖；
[0026]圖中附圖標(biāo)記含義為:
[0027]圖示箭頭為運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)方向；
[0028]I環(huán)形定位盤；
[0029]101環(huán)形定位盤上的水平定位平面；
[0030]102環(huán)形定位盤上的安裝孔；
[0031]1021環(huán)形定位盤上的安裝孔中心線；
[0032]103定位銷安裝面；[0033]104舉升機(jī)構(gòu)安裝面；
[0034]105凸起部分；
[0035]2定位銷；
[0036]201定位銷頂部錐面；
[0037]202定位銷下部圓柱形；
[0038]203定位銷安裝臺(tái)階；
[0039]3舉升機(jī)構(gòu)；
[0040]301電動(dòng)推桿；
[0041]302電動(dòng)推桿安裝架；
[0042]4工件夾具；
[0043]401工件夾具定位孔；
[0044]402工件夾具水平定位平面；
[0045]403工件夾具吊鉤；
[0046]404工件夾具夾爪；
[0047]405 盤體；
[0048]21 一種現(xiàn)有定位裝置的卡盤；
[0049]22 一種現(xiàn)有定位裝置使用的夾具；
[0050]23 工件；
[0051 ] 24 一種現(xiàn)有定位裝置的定位銷。
【具體實(shí)施方式】
[0052]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0053]圖3所示為本發(fā)明中用作基準(zhǔn)的基準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)示意圖，作為基準(zhǔn)的基準(zhǔn)件包括一個(gè)圓環(huán)形的定位盤1、三個(gè)定位銷2以及三套舉升裝置3。同時(shí)參閱圖4、圖5所示，環(huán)形定位盤I由45號(hào)鋼制作，并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理，在其上表面(一 Z方向)有凸起的圓環(huán)型臺(tái)階，臺(tái)階上表面(一 Z方向)經(jīng)過(guò)研磨，平面度能達(dá)到0.0lmm,高度為H，其作為環(huán)形定位盤上水平定位平面101 ;沿環(huán)形定位盤I外圓周有三個(gè)均布的沿徑向凸起的部分105，與定位盤I 一體成型，其邊緣連接處成弧形，每個(gè)凸起部分105上表面(一 Z向)都有一個(gè)安裝孔102和下凹的圓形定位銷安裝面103，三個(gè)定位銷安裝面103和安裝孔102也沿定位盤外圓周均勻分布，安裝孔102為帶有一定弧度的長(zhǎng)槽形通孔，安裝孔102的徑向?qū)挾葹長(zhǎng)，弧向長(zhǎng)度保證大于徑向?qū)挾萀 ,并且其中心弧線1021所在圓的圓心與定位盤I的中心重合。在環(huán)形定位盤I外邊緣上每相鄰兩個(gè)凸起部分105中間加工有沿Z向的平面104，即平面104均布在定位盤I的外圓周，任意一個(gè)平面104的法線均通過(guò)定位盤I的中心,三個(gè)平面104用來(lái)安裝舉升裝置3。
[0054]三個(gè)定位銷2 (如圖6所示)頂部為錐形201，下面為圓柱形202，通過(guò)底部的臺(tái)階203分別用螺釘安裝在三個(gè)定位銷安裝面103上，安裝時(shí)保證定位銷2垂直于環(huán)形定位盤I上的水平定位平面101。由于安裝面103沿定位盤I外圓周均勻分布，因此三個(gè)定位銷2也沿定位盤I外圓周均勻分布。[0055]參閱圖3所示，舉升裝置3，由電動(dòng)推桿301和L型安裝架302組成。電動(dòng)推桿301底座通過(guò)螺釘固定在安裝架302底邊，安裝架302側(cè)邊通過(guò)螺釘固定在環(huán)形定位盤I上的平面104上，電動(dòng)推桿301舉升的方向垂直于環(huán)形定位盤I上的水平定位平面101，三套舉升裝置3在執(zhí)行上升、下降動(dòng)作時(shí)同步進(jìn)行，且運(yùn)動(dòng)距離相等。由于此裝置采用的是常規(guī)的舉升裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員均理解其結(jié)構(gòu)和工作原理，此處不再贅述。
[0056]圖7所示為本發(fā)明中一種三爪卡盤式工件夾具的半剖主視圖，包括圓形盤體405、三個(gè)定位孔401、2個(gè)吊鉤403和三個(gè)爪夾404。從左側(cè)的剖視圖可看出，定位孔401為圓形通孔，定位孔401與定位銷2圓柱部形部分202相配合，且其位置與定位銷2 —一對(duì)應(yīng)。平面402為凸起的研磨面(+Z方向)，平面度小于等于0.0lmm,其直徑大于水平基準(zhǔn)面101外圓直徑，并保證在貼合過(guò)程中不與定位銷2發(fā)生干涉。兩個(gè)吊鉤403成半工字形位于盤體405上方，用來(lái)和設(shè)備中運(yùn)送裝置連接。三個(gè)爪夾404結(jié)構(gòu)與盤體405的連接方式以及此種夾具裝夾工件的方法與現(xiàn)有申請(qǐng)專利(專利申請(qǐng)?zhí)?201110329856.X)公開(kāi)的技術(shù)一樣，此處不再重復(fù)。三個(gè)夾爪404底部有掛鉤，上部嵌掛在盤體405上沿徑向互成120度角的三個(gè)T型槽內(nèi)，能在T型槽內(nèi)來(lái)回滑動(dòng)(即沿平面402徑向)。工件通過(guò)三個(gè)掛鉤裝夾。
[0057]安裝時(shí)，定位盤I可通過(guò)三個(gè)安裝孔102使用三個(gè)螺桿吊裝在平行于XY平面的基面上，用螺母固定，通過(guò)調(diào)節(jié)三個(gè)安裝螺母可以調(diào)節(jié)定位盤上的水平定位平面101與XY平面的平行，用作水平定位基準(zhǔn)。定位銷2在定位盤I上的安裝位置精度由加工工藝保證，安裝定位盤I時(shí)可適當(dāng)繞Z軸旋轉(zhuǎn)，能調(diào)節(jié)定位銷2在圓周方向位置在盡可能小的誤差范圍內(nèi)，使定位銷2能滿足作為中心及繞Z軸旋轉(zhuǎn)定位的基準(zhǔn)。
[0058]圖8所示為工作過(guò)程示意圖，環(huán)形定位盤I所處的位置定義為設(shè)備加工位置，當(dāng)運(yùn)送裝置將裝夾好的工件23運(yùn)送到加工位置上方后，三套舉升機(jī)構(gòu)3同時(shí)向上舉升將工件夾具4托起，其舉升高度保持一致，待運(yùn)送裝置分離后，舉升裝置緩慢下降，夾具4在其重力和電動(dòng)推桿301作用下下降。由于定位銷2頂部是錐形，只要夾具上的定位孔401與定位銷2的位置誤差控制在一定范圍內(nèi)，定位銷2就能插入工件夾具定位孔401中，這個(gè)誤差根據(jù)定位銷的頂部錐度可以達(dá)到I毫米甚至更大，運(yùn)送裝置很容易做到。由于環(huán)形定位盤I上的水平定位平面101向上(-Z方向)突起，夾具4上的水平基面402向下(+Z方向)突起，夾具4位于定位盤I上方(-Z方向)，兩者相互靠近時(shí)，水平定位平面101和水平基面402聞精度的平面度能滿足相互貼合的要求。待全部定位銷2插入定位孔401后，舉升裝置繼續(xù)下移直到環(huán)形定位盤I上的定位平面101和夾具上的水平基面402完全貼合。由于平面101是水平面定位基準(zhǔn)，通過(guò)定位平面101和夾具上的水平基面402完全貼合完成了夾具4在水平面上定位，通過(guò)定位銷2完成夾具的中心定位(X、Y軸移動(dòng))及繞Z軸旋轉(zhuǎn)定位。
[0059]本發(fā)明中定位銷2和安裝空102的數(shù)量不限制為三個(gè)，也可以采用兩個(gè)或四個(gè)或四個(gè)以上，只要能保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性即可。爪夾的數(shù)量也可以為四個(gè)或四個(gè)以上，當(dāng)然隨這數(shù)量的變化，T形槽的數(shù)量和排布也對(duì)應(yīng)的進(jìn)行調(diào)整。舉升裝置3的數(shù)量也可以為四個(gè)或四個(gè)以上，只要能保證舉升的穩(wěn)定性即可。
[0060]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例變化，變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種離子束拋光設(shè)備中工件夾具的定位裝置，采用固定安裝用作基準(zhǔn)的基準(zhǔn)件和卡盤式工件夾具相互作用的結(jié)構(gòu)方案，其特征在于:用作基準(zhǔn)的基準(zhǔn)件包括環(huán)形定位盤(I)、定位銷(2)和舉升裝置(3)，環(huán)形定位盤(I)周邊有均勻分布的安裝孔(102)下凹的圓形定位銷安裝面(103)，并且上表面有凸起的水平定位平面(101 )，舉升裝置(3)沿環(huán)形定位盤(I)圓周邊均勻布置，且舉升方向垂直于水平定位平面(101 )，定位銷(2)安裝于環(huán)形定位盤的定位銷安裝面(103)內(nèi)；卡盤工件夾具設(shè)置有定位孔(401)和凸起的水平基面(402)，所述工件夾具定位孔(401)和所述環(huán)形定位盤(I)上的定位銷(2)位置一一對(duì)應(yīng)，定位銷全部插入所述工件夾具上的定位孔(401)，實(shí)現(xiàn)中心定位和繞中心軸旋轉(zhuǎn)定位，所述環(huán)形定位盤(I)上的水平定位平面(101)和所述工件夾具上的水平基面(402 )能相互貼合，實(shí)現(xiàn)水平定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子束拋光設(shè)備中工件夾具的定位裝置，其特征在于，所述環(huán)形定位盤(I)的安裝孔(102)為具有一定圓弧度的長(zhǎng)槽孔，其中心弧線(1021)所在圓的圓心與環(huán)形定位盤(I)中心重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子束拋光設(shè)備中工件夾具的定位裝置，其特征在于，所述定位銷(2)至少有兩個(gè)，且沿所述環(huán)形定位盤(I)周邊均勻布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子束拋光設(shè)備中工件夾具的定位裝置，其特征在于，所述定位銷(2)頂部為錐形(201)，下面為圓柱形(202)，通過(guò)底部的臺(tái)階(203)分別用螺釘安裝在三個(gè)定位銷安裝面(103)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子束拋光設(shè)備中工件夾具的定位裝置，其特征在于，所述定位銷(2 )垂直于環(huán)形定位盤(I)上的水平定位平面(101)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子束拋光設(shè)備中工件夾具的定位裝置，其特征在于，所述環(huán)形定位盤(I)安裝時(shí)保證其水平定位平面(101)水平。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子束拋光設(shè)備中工件夾具定的位裝置，其特征在于，所述沿環(huán)形定位盤(I)外圓周有三個(gè)均布的沿徑向凸起的部分(105)，每相鄰兩個(gè)凸起部分(105)中間加工有沿Z向的平面(104)，任意一個(gè)平面(104)的法線均通過(guò)定位盤(I)的中心。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離子束拋光設(shè)備中工件夾具的定位裝置，其特征在于，所述舉升裝置(3)安裝在平面(104)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離子束拋光設(shè)備中工件夾的具定位裝置，其特征在于，所述三套舉升裝置(3)在執(zhí)行上升、下降動(dòng)作時(shí)同步進(jìn)行，且運(yùn)動(dòng)距離相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子束拋光設(shè)備中工件夾具的定位裝置，其特征在于，所述定位盤(I)可通過(guò)三個(gè)安裝孔(102)使用三個(gè)螺桿吊裝在平行于XY平面的基面上，用螺母固定，通過(guò)調(diào)節(jié)三個(gè)安裝螺母可以調(diào)節(jié)定位盤上的水平定位平面(101)與XY平面的平行，用作水平定位基準(zhǔn)。
【文檔編號(hào)】B24B41/06GK103612202SQ201310586059
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】付韜韜, 張海波, 王安定 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所