CN103331694B - 一种抛光区域可调式抛光装置 - Google Patents

Abstract

一种抛光区域可调式抛光装置，涉及抛光装置。设有工作台、夹具、抛光盘自转机构、抛光盘倾斜机构；所述工作台设有底座、X轴承载板、X轴导轨、X轴滑块、X轴直线电机、Y轴承载板、Y轴导轨、Y轴滑块、Y轴直线电机、Z轴承载板、Z轴导轨、Z轴滑块、Z轴直线电机和竖直板；所述抛光盘自转机构设有抛光盘、端面抛光垫、圆面抛光垫、伺服电机及电机座；所述抛光盘倾斜机构设有一个旋转圆盘、弧形齿条、齿轮、伺服电机和电机座。可根据工件不同尺寸和形貌调整抛光位置和抛光方式，实现工件局部抛光、全局抛光和角度抛光，调整灵活，方便可行。

Description

一种抛光区域可调式抛光装置

技术领域

本发明涉及抛光装置，尤其是涉及一种抛光区域可调式抛光装置。

背景技术

化学机械抛光技术(ChemicalMechanicalpolishing，简称CMP)工艺的基本原理是将待抛光工件在一定的下压力及抛光液（由超细颗粒、化学氧化剂和液体介质组成的混合液）的存在下相对于一个抛光垫做旋转运动，借助磨粒的机械磨削及化学氧化剂的腐蚀作用来完成对工件表面的材料去除，并获得光洁表面（[1]MalikF.HasanM.ManufacturabilityoftheCMPprocess[J].ThinSolidFilms,1995,270:612-615；[2]JairathR,FarkasJ,HuangCK,etal.Chemical-mechanicalpolishing:processmanufacturability[J].SolidStateTechology,1994,7:71-75）。随着科技发展和对元件精密化的需求日益增高，越来越多的材料尤其是光学元件需要用到化学机械抛光技术，而化学机械抛光的效果也直接影响到工件的质量和使用寿命。目前化学抛光存在的问题是对于需要局部抛光或带斜面的元件的抛光技术并不发达且抛光后的元件四角质量较差，元件中部质量较好，故造成材料的浪费。

发明内容

本发明的目的在于针对传统抛光装置对工件的尺寸和表面要求严格等问题，提供一种抛光区域可调式抛光装置。

本发明设有工作台、夹具、抛光盘自转机构、抛光盘倾斜机构；

所述工作台设有底座、X轴承载板、X轴导轨、X轴滑块、X轴直线电机、Y轴承载板、Y轴导轨、Y轴滑块、Y轴直线电机、Z轴承载板、Z轴导轨、Z轴滑块、Z轴直线电机和竖直板；

所述抛光盘自转机构设有抛光盘、端面抛光垫、圆面抛光垫、伺服电机及电机座；

所述抛光盘倾斜机构设有一个旋转圆盘、弧形齿条、齿轮、伺服电机和电机座；

所述X轴承载板与底座通过X轴滑块和X轴导轨相连，Y轴承载板通过Y轴滑块和Y轴导轨与X轴承载板相连，夹具通过螺钉连接固定于Y轴承载板上，夹具内固定待加工元件；通过X轴直线电机及Y轴直线电机驱动滑块的运动实现待加工元件沿X轴导轨或Y轴导轨移动；Z轴承载板通过Z轴滑块和Z轴导轨与竖直板相连，旋转圆盘通过轴承连接在Z轴承载板上，伺服电机通过电机座固定于旋转圆盘上，伺服电机转轴末端与抛光盘相连，驱动抛光盘自转，实现抛光盘与抛光盘端面上粘结的抛光垫和圆面上粘结的抛光垫的旋转；Z轴承载板由Z轴直线电机驱动带动抛光盘沿Z轴导轨实现上下运动且在抛光时对工件施加压力；弧形齿条固定在旋转圆盘上部，伺服电机通过电机座固定于Z轴承载板上，伺服电机的转轴末端装有齿轮，齿轮与旋转圆盘上的弧形齿条啮合，通过齿轮旋转和啮合，使抛光盘倾斜至合适角度，满足带有斜面工件的抛光。

抛光时，通过抛光垫与工件的相对旋转运动，实现材料去除。根据工件形貌选用端面或圆面抛光垫对工件进行抛光，对于局部抛光或面积较小的工件的抛光，可用端面抛光垫抛光；对于全局抛光或面积较大的工件的抛光，可调节抛光盘倾斜机构使抛光盘的圆面与工作台上表面平行或适当倾斜，用圆面抛光垫进行抛光。端面抛光时抛光垫处处受力均匀，不易出现局部磨损严重现象，可延长抛光垫的寿命。同时，可加强工件四角的抛光，缓解圆面抛光时四角抛光不理想问题。

本发明的工作台可沿X轴导轨及Y轴导轨实现沿X、Y轴移动，抛光盘可沿Z轴导轨实现沿Z方向移动，抛光垫可安装在抛光盘的端面和圆面，根据工件尺寸及形貌选用端面或圆面抛光垫。通过灵活调节抛光盘位置既可以局部抛光工件，也可全局抛光工件，同时可以克服四角抛光质量差的问题。另外，抛光盘倾斜至合适角度时可用以抛光带斜面的元件。

本发明可根据工件不同尺寸和形貌调整抛光位置和抛光方式，实现工件局部抛光、全局抛光和角度抛光，调整灵活，方便可行。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构图。

图2是本发明实施例端面抛光的原理图。

图3是本发明实施例圆面抛光的原理图。

图4是本发明实施例的抛光盘倾斜抛光原理图。

以下给出图1～4中的各主要部件的标记：

1—底座，2—X轴承载板，2-1—X轴导轨，3—Y轴承载板，3-1—Y轴导轨，3-2—Y轴滑块，4—Z轴承载板，4-1—Z轴导轨，5—竖直板，6—夹具，7—待加工元件，8—抛光盘，9—端面抛光垫，10—圆面抛光垫，11—伺服电机，12—电机座，13—旋转圆盘，14—弧形齿条，15—齿轮，16—伺服电机，17—电机座，P—压力。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1～4，本发明实施例设有工作台、夹具6、抛光盘自转机构、抛光盘倾斜机构；所述工作台设有底座1、X轴承载板2、X轴导轨2-1、X轴滑块、X轴直线电机（未画出）、Y轴承载板3、Y轴导轨3-1、Y轴滑块3-2、Y轴直线电机（未画出）、Z轴承载板4、Z轴导轨4-1、Z轴滑块、Z轴直线电机（未画出）和竖直板5；所述抛光盘自转机构设有抛光盘8、端面抛光垫9、圆面抛光垫10、伺服电机11及电机座12；所述抛光盘倾斜机构设有一个旋转圆盘13、弧形齿条14、齿轮15、伺服电机16和电机座17；所述X轴承载板2与底座1通过X轴滑块和X轴导轨2-1相连，Y轴承载板3通过Y轴滑块3-2和Y轴导轨3-1与X轴承载板2相连，夹具6通过螺钉连接固定于Y轴承载板3上，夹具6内固定待加工元件7；通过X轴直线电机及Y轴直线电机驱动滑块的运动实现待加工元件7沿X轴导轨2-1或Y轴导轨3-1移动；Z轴承载板4通过Z轴滑块和Z轴导轨4-1与竖直板5相连，旋转圆盘13通过轴承连接在Z轴承载板4上，伺服电机11通过电机座12固定于旋转圆盘13上，伺服电机11转轴末端与抛光盘8相连，驱动抛光盘8自转，实现抛光盘8与抛光盘8端面上粘结的抛光垫9和圆面上粘结的抛光垫10的旋转；Z轴承载板4由Z轴直线电机驱动带动抛光盘8沿Z轴导轨4-1实现上下运动且在抛光时对工件施加压力P；弧形齿条14固定在旋转圆盘13上部，伺服电机16通过电机座17固定于Z轴承载板4上，伺服电机16的转轴末端装有齿轮15，齿轮15与旋转圆盘13上的弧形齿条14啮合，通过齿轮旋转和啮合，使抛光盘8倾斜至合适角度，满足带有斜面工件的抛光。

本发明实施例的工作原理如下，如图1所示，抛光盘8位于工作台中间上方位置，待抛光元件固定于夹具6内，当抛光工件不同部位时，由X轴直线电机驱动X轴滑块运动实现待加工元件7沿X轴导轨2-1移动，由Y轴直线电机驱动Y轴滑块3-2的运动实现待加工元件7沿Y轴导轨3-1移动。若待加工工件7高度变化时，可通过Z轴直线电机驱动调节Z轴承载板4的位置，从而调节抛光盘8的位置高度，通过三轴的进给实现不同尺寸光学元件及不同部位的抛光。图2所示为端面抛光的原理图，对于局部抛光或抛光面积较小时，适用此方法。调节抛光盘8的位置，使端面抛光垫9接触工件待加工部分。端面抛光垫9在伺服电机11驱动下，绕抛光盘8中心轴旋转，并在抛光时对待加工工件7有一定的下压力P，实现抛光去除。用该方法抛光时，抛光垫9处处受力均匀，不易出现局部磨损严重现象，可延长抛光垫9的寿命，也可解决圆面抛光时四角抛光质量不好的问题。图3所示为圆面抛光的原理图，对于全局抛光或抛光面积较大时，适用此方法，调节抛光盘倾斜机构使抛光盘8的圆面与工作台上表面平行，圆面抛光垫10绕抛光盘8中心轴旋转，并对待加工工件7有一定的下压力，实现工件抛光去除且效率较高。对于待抛光面积大于抛光垫尺寸的工件，通过调节X轴承载板2及Y轴承载板3的位置调整待加工工件7的位置完成抛光。对于带有斜面工件的抛光，需要倾斜抛光盘至合适角度，如图4所示，伺服电机16驱动齿轮15转动，通过齿轮15与弧形齿条14的啮合，带动旋转圆盘13旋转，实现电机座12的旋转，从而使抛光盘8倾斜至合适角度，同上所述，根据工件尺寸大小及待抛光部分选用端面或圆面抛光垫抛光带有斜面的工件。

Claims (1)

1.一种抛光区域可调式抛光装置，其特征在于设有工作台、夹具、抛光盘自转机构、抛光盘倾斜机构；

所述工作台设有底座、X轴承载板、X轴导轨、X轴滑块、X轴直线电机、Y轴承载板、Y轴导轨、Y轴滑块、Y轴直线电机、Z轴承载板、Z轴导轨、Z轴滑块、Z轴直线电机和竖直板；

所述抛光盘自转机构设有抛光盘、端面抛光垫、圆面抛光垫、伺服电机及电机座；

所述抛光盘倾斜机构设有一个旋转圆盘、弧形齿条、齿轮、伺服电机和电机座；

所述X轴承载板与底座通过X轴滑块和X轴导轨相连，Y轴承载板通过Y轴滑块和Y轴导轨与X轴承载板相连，夹具通过螺钉连接固定于Y轴承载板上，夹具内固定待加工元件；通过X轴直线电机及Y轴直线电机驱动滑块的运动实现待加工元件沿X轴导轨或Y轴导轨移动；Z轴承载板通过Z轴滑块和Z轴导轨与竖直板相连，旋转圆盘通过轴承连接在Z轴承载板上，伺服电机通过电机座固定于旋转圆盘上，伺服电机转轴末端与抛光盘相连，驱动抛光盘自转，实现抛光盘与抛光盘端面上粘结的抛光垫和圆面上粘结的抛光垫的旋转；Z轴承载板由Z轴直线电机驱动带动抛光盘沿Z轴导轨实现上下运动且在抛光时对工件施加压力；弧形齿条固定在旋转圆盘上部，伺服电机通过电机座固定于Z轴承载板上，伺服电机的转轴末端装有齿轮，齿轮与旋转圆盘上的弧形齿条啮合，通过齿轮旋转和啮合，使抛光盘倾斜至合适角度，满足带有斜面工件的抛光。