CN113211317A - 测厚系统、抛光研磨机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测厚系统、抛光研磨机及其使用方法，涉及抛光研磨技术领域，其中，测厚系统应用在抛光研磨机上，用于对工件的厚度进行非接触式测量，抛光研磨机包括上盘、上定盘、上盘驱动件、以及下盘，上盘和下盘相配合，上盘驱动件穿过上盘和下盘的中心，上盘通过连接件与上定盘固定连接，上盘和上定盘之间存在间隙；测厚系统包括检测单元以及与检测单元相配合的感应块，检测单元安装于上定盘的下端面，感应块安装于上盘驱动件的上端面。本发明通过检测单元和感应块的配合实现对工件厚度的非接触式测量，使用起来更加稳定和安全可靠。

Description

测厚系统、抛光研磨机及其使用方法

技术领域

本发明涉及抛光研磨技术领域，具体涉及一种测厚系统、抛光研磨机及其使用方法。

背景技术

在抛光研磨机设备中，通过安装测厚系统对工件进行厚度测量。在现有的设备中通常把测量装置例如位移传感器探针安装在上盘驱动件中与上盘顶块接触的方式来完成对工件的间接测量。在硬件上位移传感器探针是靠弹簧伸缩的机械杆，用久会出现卡顿现象导致测量精度不准等问题；在安装上，需要把上盘驱动件开槽进行插入式安装，在后续加装位移传感器探针的过程中难度较大，麻烦又耗时，不易售后服务；在使用中，位移传感器探针是插入在上盘驱动内并且本身是机械伸缩式，如果防护不好很容易进入砂水导致其损坏，可靠系数不高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种测厚系统、抛光研磨机及其使用方法，其通过检测单元和感应块的配合实现对工件厚度的非接触式测量，使用起来更加稳定和安全可靠。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

本发明第一方面公开了一种测厚系统，应用在抛光研磨机上，用于对工件的厚度进行非接触式测量，所述抛光研磨机包括上盘、上定盘、上盘驱动件、以及下盘，所述上盘和下盘相配合，所述上盘驱动件穿过所述上盘和下盘的中心，所述上盘通过连接件与所述上定盘固定连接，所述上盘和上定盘之间存在间隙；所述测厚系统包括检测单元以及与所述检测单元相配合的感应块，所述检测单元安装于所述上定盘的下端面，所述感应块安装于所述上盘驱动件的上端面。

在本发明第一方面，作为一种可选的实施例，所述上定盘的下端面固定或转动连接有上盘活动关节，所述检测单元通过安装块安装于所述上盘活动关节上。

在本发明第一方面，作为一种可选的实施例，所述安装块包括第一安装块和第二安装块，所述第一安装块的上端固定连接于所述上盘活动关节上，所述第二安装块的上端固定或可拆卸连接于所述第一安装块的下侧，所述检测单元固定安装于所述第二安装块的下端面。

在本发明第一方面，作为一种可选的实施例，所述第一安装块或/和第二安装块为可伸缩结构，或/和所述第二安装块可伸入所述第一安装块。

在本发明第一方面，作为一种可选的实施例，所述检测单元为涡电流位移传感器，所述感应块为金属感应片。

在本发明第一方面，作为一种可选的实施例，所述测厚系统还包括PLC，所述PLC与检测单元通过有线或无线方式连接，用于接收所述检测单元的检测信号。

本发明第二方面公开了一种抛光研磨机，其特征在于，其包括本发明第一方面所述的测厚系统。

在本发明第二方面，作为一种可选的实施例，所述抛光研磨机还包括设置于上盘和下盘之间的齿圈以及中心齿轮和游星轮，所述游星轮与所述中心齿轮和齿圈均相啮合，所述中心齿轮套于所述上盘驱动件上并绕所述上盘驱动件转动，所述游星轮的上端面开设有放置待抛光研磨工件的镂空槽。

在本发明第二方面，作为一种可选的实施例，所述游星轮为一个或多个，每个游星轮上设置有一个或多个镂空槽。

本发明第三方面公开了一种使用本发明第二方面所述的抛光研磨机的方法，其包括以下步骤：

在不放置待抛光研磨工件的情况下，驱动上盘向下盘的方向移动，当上盘和下盘之间的压力达到预设压力值时，获取测厚系统测量得到的第一距离；

将待抛光研磨工件放置于所述游星轮的镂空槽中，驱动上盘向下盘的方向移动，直至上盘和下盘之间的压力值为预设压力值时，获取所述测厚系统测量得到的第二距离；

当所述第二距离减去所述第一距离得到的厚度值大于预设厚度时，启动所述齿圈、中心齿轮、上盘或/和下盘转动，对所述待抛光研磨工件进行抛光研磨；

实时获取抛光研磨过程中测厚系统测量得到的第三距离，直至第三距离减去第一距离得到的厚度值等于预设厚度，结束对所述待抛光研磨工件的抛光研磨。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明测厚系统把检测单元固定于上定盘上，把感应块安装在上盘驱动件上以非接触的方式来完成工件厚度的间接测量。因为采用非接触的方式进行距离测量，不会出现硬件本身的其他问题。在安装上，只需把检测单元安装于上定盘上，把感应块固定在上盘驱动件上即可，安装方便简单，便于后期维护。在使用中，检测单元只对感应块起作用，无需特意防护，对于砂水等介质，既不会伤害检测单元也不会干扰测量距离。

附图说明

图1为本发明实施例的抛光研磨机的结构示意图；

图2为本发明实施例的图1的A区放大图；

图3为本发明实施例的上盘和下盘的配合关系图；

图4为本发明实施例的抛光研磨机使用方法的流程图。

图中：10、支架；21、上盘；22、上定盘；221、上盘活动节；23、连接件；30、下盘；41、第一安装块；42、第二安装块；50、检测单元；60、感应块；70、上盘驱动件；80、齿圈；90、游星轮；91、镂空槽；100、中心齿轮。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。除特殊说明的之外，本实施例中所采用到的材料及设备均可从市场购得。实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连通”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中介媒介间相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

实施例一提供一种测厚系统。其应用于抛光研磨机上，尤其是双面机上。

在本发明较佳的实施例中，抛光研磨机(又称抛光机、研磨机或打磨机等)的结构请参照图1-3所示，其主要包括支架10，以及安装于支架10上的上盘21、上定盘22、上盘驱动件70和下盘30。其中，上盘21和下盘30相配合，用于对放置于下盘30上的工件进行抛光研磨操作。上盘驱动件70为柱状结构，安装于支架10上，该上盘驱动件70穿过上盘21和下盘30的中心。上盘驱动件70的作用有二个，一个用于上盘21或/和下盘30移动时，对上盘21和下盘30的移动进行导向，在上盘21和下盘30的中心均设置有穿孔，当上盘21或下盘30向对方移动时，上盘驱动件70穿于与之配合的穿孔中，保证上盘21和下盘30的中轴线重合。另外，上盘驱动件70还用于对上盘21、下盘30以及中心齿轮100进行限位，使上盘21、下盘30以及中心齿轮100绕该上盘驱动件70进行转动。

上定盘22位于上盘21的上方，且通过连接件23与上盘21固定连接，连接件23保证上定盘22和上盘21固定连接且存在一定的间隙。从而方便检测单元50的安装以及实现检测单元50的非接触式测量。

具体地，请参照图2所示，测厚系统主要有检测单元50和感应块60组成，检测单元50安装于上定盘22下侧的中心位置，感应块60安装于上盘驱动件70的上端面。可以理解的是，在上盘21或下盘30移动至对方处即紧贴时，该感应块60也不会与检测单元50直接接触，从而实现了非接触式测量的目的。

为了方便安装，直接将感应块60固定在上盘驱动件70的上端面，将检测单元50通过安装块安装于上定盘22的下端面上设置的上盘活动关节221上。其中，上盘活动关节221可以直接固定例如焊接等，或可拆卸安装于上定盘22的下端面，上盘活动关节221随上定盘22的转动而转动，也可以在上定盘22的下端面开设有凹槽，上盘活动关节221与上定盘22转动连接，在上定盘22转动时，上盘活动关节221不随之转动。

安装块可以是固定长度，直接固定于上盘活动关节221的下端。当然，安装块也可以是伸缩结构，可以适应于不同的抛光研磨机上，也可以方便调节检测单元50与感应块60的初始距离。

在本发明较佳的实施例中，安装块包括第一安装块41和第二安装块42，第一安装块41的上端固定连接于所述上盘活动关节221上，所述第二安装块42的上端固定或可拆卸连接于所述第一安装块41的下侧，所述检测单元50固定安装于所述第二安装块42的下端面。第一安装块41和第二安装块42中一个或两个采用可伸缩结构，例如由多节套接的连接柱组成等。当然，还可以通过在第一安装块41上设置中空结构，将第二安装块42套接于第一安装块41中，通过在第一安装块41的径向设置多个螺母固定第二安装块42，从而使得第二安装块42通过伸入第一安装块41的多少调节检测单元50和感应块60的初始距离。

当然，在其他的一些实施例中，第一安装块41也可以与上盘活动关节221类似的可拆卸配合方式实现第一安装块41位置的调节。

检测单元50包括但不限于涡电流位移传感器、X射线测厚仪、Y射线测厚仪、超声波、红外线和激光测厚仪等。

在本发明较佳的实施例中，采用涡电流位移传感器和金属感应块的配合结构实现非接触式间接测量工件的厚度。涡电流位移传感器通过在感测头线圈通以高频电流所形成的高频磁场来进行距离测量。当金属感应块60处于磁场中时，其表面将因电磁感应而形成与磁通方向垂直的涡电流。这使得感测头线圈的电阻因此发生变化；涡电流位移传感器根据这一状态(振幅)变化测量感测头与标的物之间的距离。

在测厚系统中，还包括接收检测单元50检测信号的接收器，接收器可以是任意具有处理功能的器件，例如单片机或者PLC等。之所以具有处理功能，主要是用于根据该检测信号对后续抛光研磨机的运行进行控制。

当然，在检测单元50和接收器之间，还可以设置有调理电路，例如滤波电路以及放大电路等，接收器还可以通过一定的显示器件例如LCD屏或LED屏对检测信号进行显示。

综上所述，本发明测厚系统把检测单元50固定于上定盘22上，把感应块60安装在上盘驱动件70上以非接触的方式来完成工件厚度的间接测量。因为采用非接触的方式进行距离测量，不会出现硬件本身的其他问题。在安装上，只需把检测单元50安装于上定盘22上，把感应块60固定在上盘驱动件70上即可，安装方便简单，便于后期维护。在使用中，检测单元50只对感应块60起作用，无需特意防护，对于砂水等介质，既不会伤害检测单元50也不会干扰测量距离。

实施例二

实施例二公开了一种抛光研磨机，该抛光研磨机包括上述实施例一中的测厚系统。请参照图1-3所示，抛光研磨机主要包括支架10，以及安装于支架10上的上盘21、上定盘22、上盘驱动件70和下盘30。其中，上盘21和下盘30相配合，用于对放置于下盘30上的工件进行抛光研磨操作。

在本发明较佳的实施例中，请参照图3所示，上盘21和下盘30之间设置有齿圈80，抛光研磨机还包括齿圈80、游星轮90和中心齿轮100，齿圈80位于上盘21和下盘30之间，中心齿轮100套接在上盘驱动件70上且可绕上盘驱动件70转动。游星轮90与齿圈80、中心齿轮100均存在啮合关系；从而使得游星轮90既绕中心齿轮100公转，又可以实现自转。

待抛光研磨工件放置于游星轮90上端面上开设的镂空槽91内，游星轮90可以有多个，每个游星轮90上设置的镂空槽91的数量也可以是多个。可以理解的是，镂空槽91的形状和尺寸与待抛光研磨工件相适配，当待抛光研磨工件更换为其他形状或/和尺寸时，则可以通过更换对应的游星轮90实现配合。

抛光研磨机还包括动力机构。动力机构包括驱动上盘21、下盘30、中心齿轮100、齿圈80转动的驱动机构，例如电机等，还包括驱动上盘21或下盘30向对方移动的驱动机构例如气缸等。在本发明较佳的实施例中，为了防止待抛光研磨工件因重力从镂空槽91中脱落，下盘30不移动，用于封堵镂空槽91的下端面，仅移动上盘21。

在镂空槽91中放置待抛光研磨工件后，通过气缸移动上盘21，使上盘21和下盘30压紧待抛光研磨工件，启动上盘21、下盘30、中心齿轮100、齿圈80转动的驱动机构，从而可以对待抛光研磨工件的双面进行抛光研磨。当然，如果仅转动上盘21或下盘30，则只对待抛光研磨工件进行单面抛光研磨。

在一些其他的实施例中，如果下盘30和齿圈80固定连接，则可以实现待抛光研磨工件的上端面的单面抛光研磨。

请参照图4所示，结合实施例一的测厚系统，抛光研磨机的使用方法包括以下步骤：

S110、在不放置待抛光研磨工件的情况下，驱动上盘21和下盘30其中之一向上盘21和下盘30另一个的方向移动，当上盘21和下盘30之间的压力达到预设压力值时，获取测厚系统测量得到的第一距离。

本发明以驱动上盘21向下盘30移动为例对本发明进行解释和说明。在不放置待抛光研磨工件的情况下，驱动上盘21向下盘30的方向移动，当上盘21和下盘30之间的压力达到预设压力值时，获取测厚系统测量得到的第一距离。

预设压力值一般为上盘21和下盘30压紧时的压力值，该压力值可以对气缸的动力值进行采集获取。在本发明较佳的实施例中，预设压力值可以是一个固定值，例如2000N，也可以是一个区间，例如1950N-2050N，这里不做具体限定。

S120、将待抛光研磨工件放置于所述游星轮90的镂空槽91中，驱动上盘21向下盘30的方向移动，直至上盘21和下盘30之间的压力值为预设压力值时，获取所述测厚系统测量得到的第二距离。

在S110步骤的基础上，可以理解的是，执行S120步骤之前，需要移动上盘21，使得待抛光研磨工件可以放置于所述游星轮90的镂空槽91中。

S130、当所述第二距离减去所述第一距离得到的厚度值大于预设厚度时，启动所述齿圈80、中心齿轮100、上盘21或/和下盘30转动，对所述待抛光研磨工件进行抛光研磨。

第二距离减去第一距离，即为待抛光研磨工件当前的厚度，如果该当前的厚度大于需要的厚度，则需要对待抛光研磨工件进行抛光研磨，抛光研磨的具体实现根据需要设置，例如同时启动齿圈80、中心齿轮100、上盘21和下盘30转动实现双面抛光研磨，或者启动齿圈80、中心齿轮100和上盘21转动实现上端面的抛光研磨，或者启动齿圈80、中心齿轮100和下盘30转动实现下端面的抛光研磨。

S140、实时获取抛光研磨过程中测厚系统测量得到的第三距离，直至第三距离减去第一距离得到的厚度值等于预设厚度，结束对所述待抛光研磨工件的抛光研磨。

在抛光研磨过程，检测单元50实时传送测量得到的第三距离给到接收器例如PLC，PLC实时计算工件的实时厚度，即第三距离减去第一距离的差值，当实时厚度等于预设厚度时，则对工件的抛光研磨完成，PLC可以控制上述驱动游星轮90的齿圈80、中心齿轮100、上盘21和下盘30转动的动力机构停止动作；结束对所述待抛光研磨工件的抛光研磨。取出抛光研磨完成的工件，可以对其他待抛光研磨工件进行操作。

上述实施方式仅为本发明实施例的优选实施例方式，不能以此来限定本发明实施例保护的范围，本领域的技术人员在本发明实施例的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明实施例所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种测厚系统，其特征在于，应用在抛光研磨机上，用于对工件的厚度进行非接触式测量，所述抛光研磨机包括上盘、上定盘、上盘驱动件、以及下盘，所述上盘和下盘相配合，所述上盘驱动件穿过所述上盘和下盘的中心，所述上盘通过连接件与所述上定盘固定连接，所述上盘和上定盘之间存在间隙；所述测厚系统包括检测单元以及与所述检测单元相配合的感应块，所述检测单元安装于所述上定盘的下端面，所述感应块安装于所述上盘驱动件的上端面。

2.如权利要求1所述的测厚系统，其特征在于，所述上定盘的下端面固定或转动连接有上盘活动关节，所述检测单元通过安装块安装于所述上盘活动关节上。

3.如权利要求2所述的测厚系统，其特征在于，所述安装块包括第一安装块和第二安装块，所述第一安装块的上端固定连接于所述上盘活动关节上，所述第二安装块的上端固定或可拆卸连接于所述第一安装块的下侧，所述检测单元固定安装于所述第二安装块的下端面。

4.如权利要求3所述的测厚系统，其特征在于，所述第一安装块或/和第二安装块为可伸缩结构，或/和所述第二安装块可伸入所述第一安装块。

5.如权利要求1-4任一项所述的测厚系统，其特征在于，所述检测单元为涡电流位移传感器，所述感应块为金属感应片。

6.如权利要求1-4任一项所述的测厚系统，其特征在于，所述测厚系统还包括PLC，所述PLC与检测单元通过有线或无线方式连接，用于接收所述检测单元的检测信号。

7.一种抛光研磨机，其特征在于，其包括权利要求1-6任一项所述的测厚系统。

8.如权利要求7所述的抛光研磨机，其特征在于，所述抛光研磨机还包括设置于上盘和下盘之间的齿圈以及中心齿轮和游星轮，所述游星轮与所述中心齿轮和齿圈均相啮合，所述中心齿轮套于所述上盘驱动件上并绕所述上盘驱动件转动，所述游星轮的上端面开设有放置待抛光研磨工件的镂空槽。

9.如权利要求8所述的抛光研磨机，其特征在于，所述游星轮为一个或多个，每个游星轮上设置有一个或多个镂空槽。

10.一种使用权利要求7-9任一项所述的抛光研磨机的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

在不放置待抛光研磨工件的情况下，驱动上盘向下盘的方向移动，当上盘和下盘之间的压力达到预设压力值时，获取测厚系统测量得到的第一距离；

将待抛光研磨工件放置于所述游星轮的镂空槽中，驱动上盘向下盘的方向移动，直至上盘和下盘之间的压力值为预设压力值时，获取所述测厚系统测量得到的第二距离；

当所述第二距离减去所述第一距离得到的厚度值大于预设厚度时，启动所述齿圈、中心齿轮、上盘或/和下盘转动，对所述待抛光研磨工件进行抛光研磨；

实时获取抛光研磨过程中测厚系统测量得到的第三距离，直至第三距离减去第一距离得到的厚度值等于预设厚度，结束对所述待抛光研磨工件的抛光研磨。

Images