CN105382697B - 一种液动压力、浮力及上浮距离的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种液动压力、浮力及上浮距离的检测方法，所采用的液动压抛光设备包括抛光盘、容器、滚珠花键轴、动板和侧板，将用于液动压力测量的硅压阻式压力传感器固定在容器底部；用于浮力检测的压电式测力传感器安装在滚珠花键轴的上方；用于检测间隙距离的电感式传感器固定在容器底部；用于检测浮动距离的光栅读数头设置在动板上。本发明在微米级间隙小即实现了压力检测又实现了距离检测；将高速旋转的抛光盘的上浮量检测转化为动板的上浮量检测，减小了抛光盘表面不平整引起的检测误差；分别设置了液动压力、上浮力以及间隙距离和浮动距离的检测，可以通过拟合实验结果进行对比，保证实验的精确性。

Description

一种液动压力、浮力及上浮距离的检测方法
技术领域
本发明涉及一种精密抛光技术领域，更具体的说，涉及一种液动压力、浮力及上浮距离的检测方法。
背景技术
近年来，随着光学领域和微电子学领域及其相关技术的蓬勃发展，对所需材料的表面质量要求越来越高，其中对元件表面的粗糙度要求更为苛刻。非接触抛光方法应运而生，其广泛应用于超光滑表面的制备，即粗糙度均方根值小于1nm，且具有较高面型精度和较低表面波纹度的表面的制备。
现阶段非接触抛光的发展趋势是更高精度、更高效率以及加工检测一体化，然而常见的非接触抛光，如浮法抛光和动压浮离抛光，它们的设备中并没有完整的液动压检测技术和抛光间隙检测技术，工件的加工状况难以得知，可靠的工作条件及加工参数无法保证，因而加工后的工件表面质量难以突破。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而设计一种集液动压力、浮力及上浮距离为一体的检测装置，以满足非接触抛光技术发展需求，为客户提供可靠直观的抛光工况信息。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种液动压力、浮力及上浮距离的检测方法，所采用的液动压抛光设备包括抛光盘、容器、滚珠花键轴、动板和侧板，抛光盘通过联轴器连接滚珠花键轴，滚珠花键轴固定在动板上，且动板在直线导轨、滚珠丝杠和步进电机的带动下能够沿竖直方向上下运动；抛光盘下端设有容器，所述检测方法包括如下步骤：
将用于液动压力测量的硅压阻式压力传感器固定在容器底部，且在容器底部的同一圆周上均布了四个，该圆周与抛光盘底部的工件贴片位置相对应；
将用于浮力检测的压电式测力传感器安装在滚珠花键轴的上方，并且压电式测力传感器与千分尺旋钮连接，通过调节千分尺旋钮能够调节压电式测力传感器的上下位置从而实现压电式测力传感器与滚珠花键轴的接触与分离；
将用于检测间隙距离的电感式传感器固定在容器底部，且沿容器底部同一圆周上均布三个电感式传感器；
将用于检测浮动距离的光栅读数头设置在动板上，并利用步进电机驱动滚珠丝杠，带动动板和光栅读数头做升降运动，直线导轨起支撑和传动作用，数显表与标尺光栅连接，通过数显表显示光栅读数头的运动。
进一步的，所述硅压阻式压力传感器采用埋入式结构均布在容器的底部。
进一步的，所述电感式传感器采用埋入式结构安装在所述容器的底部。
进一步的，所述电感式传感器通过采集卡将数据采集到工控机。
本发明的有益效果在于：本发明在微米级间隙小即实现了压力检测又实现了距离检测；将高速旋转的抛光盘的上浮量检测转化为动板的上浮量检测，减小了抛光盘表面不平整引起的检测误差；分别设置了液动压力、上浮力以及间隙距离和浮动距离的检测，可以通过拟合实验结果进行对比，保证实验的精确性。
附图说明
图1是本发明所述升降部分光栅尺布局示意图。
图2是本发明所述一种液动压力、浮力及上浮距离的检测方法所使用装置的结构示意图。
图3为本发明压电式测力传感器的安装示意图。
图4为本发明容器底部传感器布局。
图5为本发明光栅尺结构示意图。
图中，1-标尺光栅、2-光栅读数头、3-中间支撑板、4-导轨、5-滚珠丝杠、6-步进电机、7-数显表、8-硅压阻式压力传感器、9-电感式传感器、10-容器、11-抛光盘、12-滚珠花键轴、13-主动轮、14-伺服电机、15-微调旋钮、16-压电式测力传感器、17-轴套、18-从动轮、19-动板、20-采集卡、21-工控机、22-千分尺旋钮、23-深沟球轴承、24-止推球轴承。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
力检测由硅压阻式压力传感器8和压电式测力传感器16实现，它们的灵敏度高、零漂小、重复性好而且结构微小。均布在容器底部的四个硅压阻式压力传感器8采用埋入式结构，能满足微小间隙下测力的要求。压电式测力传感器16安装在花键轴的一端，检测抛光盘所受的上浮力；距离检测由三个埋入式电感式传感器9和光栅尺组成。分布在容器底部的电感式传感器，它的检测距离小至0～1mm，工作频率可达上千赫兹，可以满足抛光间隙的检测要求。光栅尺读数头与动板相连，检测精度可达0.5μm，完全能满足上浮量的检测要求。
图一为升降部分光栅尺布局示意图，光栅读数头2与中间支撑板3相连，标尺光栅1两端固定，步进电机6驱动滚珠丝杠5，带动中间支撑板3和光栅读数头2做升降运动，导轨4起支撑和传动作用，通过数显表7显示光栅尺读数头2的运动，运动达到指定位置完成初定位。
图二为抛光部件传感器布局示意图，在抛光开始之前，先调节微调旋钮15，使动板19带动滚珠花键轴12和抛光盘11一起移动，底部的电感式传感器9通过采集卡20，将数据采集到工控机21，到达指定位置后停止。进行抛光时，伺服电机14通过带轮13、18传递扭矩，带动轴套17和滚珠花键轴12运动，因抛光盘11和滚珠花键轴12紧固连接，故抛光盘11也被带动旋转，抛光盘11与容器之间形成的液动压力由容器10底部的硅压阻式压力传感器8检测，抛光盘所受的上浮力由滚珠花键轴另一端的压电式测力传感器16检测，数据同样被采集到工控机21内，此时，抛光盘11受上浮力沿轴向浮动一定距离，该距离由光栅尺读数头2采集，由数显表7显示，电感式传感器9同样采集到相应数据，综合评判数显表7数据和电感式传感器9的数据，得出最优结论。
图三为压电式测力传感器16的安装示意图，滚珠花键轴12的末端装有深沟球轴承23和止推球轴承24，所述止推球轴承24的一端与压电式测力传感器16相接触，旋转千分尺旋钮22调节测力传感器16和止推球轴承24之间的接触力大小。压电式测力传感器16的工作原理决定了它的响应需要有一定的变形，经试验发现，该变形所需力并不影响抛光盘11的上浮，其型号为LCFD-5，量程50N。
图四为容器底部传感器布局，沿中心线布置了三个电感式传感器9，沿圆周均布了四个硅压阻式压力传感器8，该圆周与抛光盘上工件贴片位置相对应，尽量使传感器分开布置，减少传感器之间的相互干扰。本发明所用电感式传感器型号为IWRM 04U9701/S05，其检测距离为0～1mm，灵敏度小于5μm，响应时间小于0.5ms；所用硅压阻式压力传感器型号为CYG506，量程为100kPa。
图五为光栅尺结构示意图，通过光栅读数头2和标尺光栅1之间的相对运动，改变莫尔条纹的宽度，从而传递位移参数。本发明采用SINO K300光栅尺，其工作稳定性好，测量精度高，分辨率可达0.5μm。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (4)

1.一种液动压力、浮力及上浮距离的检测方法，所采用的液动压抛光设备包括抛光盘、容器、滚珠花键轴、动板和侧板，抛光盘通过联轴器连接滚珠花键轴，滚珠花键轴固定在动板上，且动板在直线导轨、滚珠丝杠和步进电机的带动下能够沿竖直方向上下运动；抛光盘下端设有容器，其特征在于：所述检测方法包括如下步骤：
将用于浮力测量的硅压阻式压力传感器固定在容器底部，且在容器底部的同一圆周上均布了四个，该圆周与抛光盘底部的工件贴片位置相对应；
将用于液动压力检测的压电式测力传感器安装在滚珠花键轴的上方，并且压电式测力传感器与千分尺旋钮连接，通过调节千分尺旋钮能够调节压电式测力传感器的上下位置从而实现压电式测力传感器与滚珠花键轴的接触与分离，压电式测力传感器与数显表连接；
将用于检测间隙距离的电感式传感器固定在容器底部，且沿容器底部同一圆周上均布三个电感式传感器；
将用于检测浮动距离的光栅读数头设置在动板上，并利用步进电机驱动滚珠丝杠，带动动板和光栅读数头做升降运动，直线导轨起支撑和传动作用，数显表与光栅读数头连接，通过数显表显示光栅读数头的运动。
2.根据权利要求1所述的一种液动压力、浮力及上浮距离的检测方法，其特征在于：所述硅压阻式压力传感器采用埋入式结构均布在容器的底部。
3.根据权利要求1所述的一种液动压力、浮力及上浮距离的检测方法，其特征在于：所述电感式传感器采用埋入式结构安装在所述容器的底部。
4.根据权利要求1所述的一种液动压力、浮力及上浮距离的检测方法，其特征在于：所述电感式传感器通过采集卡将数据采集到工控机。
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