CN117824705A - 石英半球谐振子去重修调设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及半球谐振陀螺技术领域，尤其是涉及一种石英半球谐振子去重修调设备。石英半球谐振子去重修调设备包括工件台和离子束发生器，工件台活动设置，工件台能够带动放置于其上的工件沿X轴方向滑动、绕θ轴旋转以调节俯仰角度、绕r轴自转。离子束发生器与工件台沿X轴方向间隔设置，离子束发生器引出的离子束经过束径约束器后作用于工件上，束径约束器的位置沿Y轴方向和Z轴方向可调。因此，通过沿X轴方向调节工件的位置，能够实现对离子束流作用面积的精细控制。同时，工件可自转，以及调节俯仰角度，同时离子束流可沿Y轴方向和Z轴方向移动，使得本工件表面的所有位置均可通过离子束流进行刻蚀，以达到去重修调的目的。

Description

石英半球谐振子去重修调设备

技术领域

本申请涉及半球谐振陀螺技术领域，尤其是涉及一种石英半球谐振子去重修调设备。

背景技术

半球谐振陀螺仪在飞机导航系统，战术导弹武器制导系统，水面舰船、潜艇的罗经和惯性导航系统，陆用车辆的定位、定向系统，航天卫星、火箭等的姿态和轨道控制系统中均有广阔的应用前景，相比激光陀螺和光纤陀螺更具可靠性和寿命的优势。

半球谐振子是半球谐振陀螺仪的核心部件，谐振子在周向不同方位上的几何尺寸、材料密度、质量、弹性模量、品质因数等产生的不对称性导致了谐振子的谐振频率差异，而谐振频率差异(频率裂解)的大小决定着半球谐振陀螺的精度。

因此，需要修正频差，修正谐振子的表面质量分布，补偿谐振子球壳圆周上的各向异性，使谐振子尽量达到理想的状态。但现有的修调设备所能达到的修调精度有限，可能还会造成谐振子质量分布不均。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石英半球谐振子去重修调设备，以能够对石英半球谐振子的精细化可控修调。

本发明提供了一种石英半球谐振子去重修调设备，包括工件台和离子束发生器；

所述工件台用于放置待修调的工件，所述工件台活动设置，所述工件台能够带动所述工件沿X轴方向滑动、绕θ轴旋转以及绕r轴自转；

所述离子束发生器间隔地设于所述工件台沿所述X轴方向的一侧，所述离子束发生器用于朝向所述工件发射离子束流，所述离子束发生器朝向所述工件的一端设有束径约束器，且所述束径约束器的位置沿Y轴方向和Z轴方向可调；

所述X轴方向、所述Y轴方向和所述Z轴方向两两相互垂直，所述r轴沿着所述Z轴方向，所述θ轴沿着所述Y轴方向。

进一步地，所述离子束发生器朝向所述工件的一端设有栅网，所述栅网内凹设置。

进一步地，所述束径约束器包括圆锥形套筒和光阑，所述圆锥形套筒的大径端朝向所述离子束发生器，所述圆锥形套筒的小径端朝向所述工件，所述光阑设于所述圆锥形套筒的小径端。

进一步地，所述离子束发生器上还设有中和器，所述中和器用于产生电子束流，以用于中和所述离子束流。

进一步地，所述的石英半球谐振子去重修调设备，还包括工件台调节机构；

所述工件台调节机构包括第一机架、第一转台和第一驱动装置，所述第一转台转动连接于所述第一机架上，所述工件台设于所述第一转台上，所述工件台上的工件与所述第一转台同轴设置；

所述第一驱动装置固定于所述第一机架上，所述第一驱动装置的驱动端与所述第一转台相连，以驱动所述第一转台旋转。

进一步地，所述工件台调节机构还包括第二机架、第二转台和第二驱动装置；

所述第二转台转动连接于所述第二机架上，所述第二转台的旋转轴线沿着所述Y轴，所述第一机架设于所述第二转台上；

所述第二驱动装置固定于所述第二机架上，所述第二驱动装置的驱动端与所述第二转台相连接，以驱动所述第二转台旋转。

进一步地，所述工件台调节机构还包括底座、支撑座和第三驱动装置；

所述支撑座沿所述X轴方向滑动连接于所述底座上，所述第三驱动装置固定于所述底座上，所述第三驱动装置的驱动端与所述支撑座相连，以驱动所述支撑座沿所述X轴方向滑动；

所述第二机架设于所述支撑座上。

进一步地，所述支撑座上还设有光栅尺。

进一步地，所述的石英半球谐振子去重修调设备，还包括离子源调节机构；

所述离子源调节机构包括Z轴滑台和Y轴滑台，所述Z轴滑台安装于所述Y轴滑台上，所述束径约束器安装于所述Z轴滑台上。

进一步地，所述的石英半球谐振子去重修调设备，还包括激光测振仪；

所述工件台和离子束发生器均用于设置于真空室内，所述激光测振仪用于设于所述真空室外，所述激光测振仪用于检测所述工件的缺陷位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的石英半球谐振子去重修调设备包括工件台和离子束发生器，工件台用于放置待修调的工件，即石英半球谐振子，工件台活动设置，工件台能够带动放置于其上的工件的运动，使工件沿X轴方向往复滑动、绕θ轴旋转以调节俯仰角度、绕r轴自转。离子束发生器与工件台沿X轴方向间隔设置，离子束发生器的前端还设有束径约束器，由离子束发生器引出的离子束流先经过束径约束器进行束径约束后作用于工件上，以对工件有缺陷的位置进行刻蚀修调，且束径约束器的位置沿Y轴方向和Z轴方向可调。

因此，本申请的石英半球谐振子去重修调设备，在对工件即石英半球谐振子进行去重修调时，通过内凹型栅网以及束径约束器能够使离子束流在工件表面的作用面更集中。

同时，由于离子束流由光阑引出后会继续扩散，本申请中工件沿X轴方向的位置可调，通过沿X轴方向调节工件的位置，能够使工件靠近或远离光阑，以调节离子束流在工件表面的作用面积，实现对离子束流作用面积的精细控制。

同时，本申请中，工件可自转，以及调节俯仰角度，同时离子束流可沿Y轴方向和Z轴方向移动，使得本申请的去重修调设备共有五个自由度，保证工件表面的所有位置均可通过离子束流进行刻蚀，以达到去重修调的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的石英半球谐振子去重修调设备在第一视角下的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的石英半球谐振子去重修调设备在第二视角下的结构示意图。

附图标记：

1-第一调节组件，2-第二调节组件，3-第三调节组件，4-工件台，5-工件，6-离子束发生器，7-圆锥形套筒，8-光阑，9-Y轴滑台，10-Z轴滑台，11-中和器，12-光栅尺。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参照图1和图2描述根据本申请一些实施例所述的石英半球谐振子去重修调设备。

本申请提供了一种石英半球谐振子去重修调设备，如图1和图2所示，石英半球谐振子去重修调设备包括工件台4和离子束发生器6。

设定X轴方向为水平方向，与X轴处于同一水平面且与X轴相垂直的方向为Y轴方向，垂直X轴与Y轴构成的水平面的方向为Z轴方向，即竖直方向。

工件台4用于放置待修调的工件5，即石英半球谐振子，工件台4活动设置，工件台4能够带动放置于其上的工件5的运动，使工件5沿X轴方向往复滑动、绕θ轴旋转以及绕r轴旋转。其中，r轴沿着Z轴方向，且r轴为工件5的轴线，即工件台4能够使工件5绕r轴自转；θ轴沿着Y轴方向，即工件台4能够使工件5绕θ轴旋转，以对工件5的俯仰角度进行调节。

在该实施例中，优选地，石英半球谐振子去重修调设备包括工件台4调节机构，工件台4设于工件台4调节机构上，工件台4调节机构用于驱动工件台4运动，以使工件台4上的工件5能够沿X轴方向运动、绕r轴自转以及绕θ轴上下翻转。

优选地，工件台4调节机构包括第一调节组件1，第一调节组件1包括第一机架、第一转台和第一驱动装置，第一转台转动连接于第一机架上，使第一转台能够绕第一转台的轴线旋转，第一驱动装置固定于第一机架上，第一驱动装置的驱动端与第一转台相连，第一驱动装置用于驱动第一转台旋转。

工件台4设于第一转台上，当工件5固定于工件台4上时，工件5与第一转台同轴设置，即第一转台的轴线为工件5的r轴，从而当第一驱动装置驱动第一转台旋转时，第一转台能够带动工件台4上的工件5绕r轴自转。

优选地，工件台4调节机构还包括第二调节组件2，第二调节组件2包括第二机架、第二转台和第二驱动装置，第二转台转动连接于第二机架上，使第二转台能够绕预定的转轴旋转，且第二转台的转轴沿着Y轴方向；第二驱动装置固定于第二机架上，第二驱动装置的驱动端与第二转台相连，第二驱动装置用于驱动第二转台旋转。

设有第一转台和第一驱动装置的第一机架与第二转台相连，从而当第二驱动装置驱动第二转台旋转时，第二转台能够带动第一转台上以及设于第一转台上的工件5绕第二转台的沿着Y轴方向的转轴旋转，以对工件5的俯仰角度进行调节，也就是说，第二转台的沿着Y轴方向的转轴即θ轴。

优选地，工件台4调节机构还包括第三调节组件3，第三调节组件3包括底座、支撑座和第三驱动装置，其中支撑座沿X轴方向滑动连接于底座上，第三驱动装置固定于底座上，第三驱动装置的驱动端与支撑座相连，第三驱动装置用于驱动支撑座沿X轴方向滑动。第二机架设于支撑座上，从而当第三驱动装置驱动支撑座沿X轴方向滑动时，能够使工件5沿X轴方向滑动。

进一步优选地，底座上设有导轨，导轨的长度方向沿着X轴方向，且底座沿Y轴方向的两端均设有导轨，支撑座沿Y轴方向的两端分别通过滑块滑动连接于导轨上，以使支撑座能够稳定滑动并为置于其上的设备提供稳定的支撑。

关于离子束发生器6，如图1和图2所示，离子束发生器6与工件台4沿X轴方向间隔设置，离子束发生器6能够产生离子束流，以通过离子束流作用于工件5，对工件5有缺陷的位置进行刻蚀修调。

离子束发生器6朝向工件5的一端即离子束发生器6的前端设有栅网，离子束发生器6采用电感耦合的方式于自身的离子源腔体中产生等离子体，并经由栅网引出形成离子束流。

在该实施例中，优选地，栅网内凹设置，即栅网朝向离子束发生器6的内部凹陷，从而使引出的离子束流呈聚焦性。

离子束发生器6的前端还设有束径约束器，由离子束发生器6的栅网引出的离子束流先经过束径约束器进行束径约束后作用于工件5上。

在该实施例中，优选地，束径约束器包括圆锥形套筒7和光阑8，圆锥形套筒7的轴线方向沿着X轴方向，且圆锥形套筒7具有较大通径的大径端朝向离子束发生器6，圆锥形套筒7具有较小通径的小径端朝向工件5，光阑8设于圆锥形套筒7的小径端，由离子束发生器6引出的离子束流穿过圆锥形套筒7和光阑8后作用于工件5上，从而通过圆锥形套筒7和光阑8对离子束流进行二次聚焦，以对离子束流的束径进行约束。

因此，在本申请中，离子束发生器6通过感应耦合的方式产生高密度等离子体，并由内凹型的聚焦栅网引出，以降低束流半径，同时通过圆锥形套筒7和光阑8进一步限制束流半径，从而使穿过光阑8后的离子束流半径较小，在工件5表面的作用面更集中。

同时，由于离子束流由光阑8引出后会继续扩散，本申请中工件5沿X轴方向的位置可调，通过沿X轴方向调节工件5的位置，能够使工件5靠近或远离光阑8，以调节离子束流在工件5表面的作用面积，实现对离子束流作用面积的精细控制。

在该实施例中，束径约束器的位置沿Y轴方向和Z轴方向可调。

优选地，石英半球谐振子去重修调设备包括离子源调节机构，离子源调节机构包括Z轴滑台10和Y轴滑台9，Z轴滑台10安装于Y轴滑台9上，束径约束器具体为圆锥形套筒7安装于Z轴滑台10上，通过Y轴滑台9能够带动束径约束器沿Y轴方向滑动，通过Z轴滑台10能够带动束径约束器沿Z轴方向滑动，从而在Y轴和Z轴构成的竖直面内调节离子束流的位置。

因此，在本申请中，工件5可自转，以及调节俯仰角度，同时离子束流可沿Y轴方向和Z轴方向移动，使得本申请的去重修调设备共有五个自由度，保证工件5表面的所有位置均可被调整至与光阑8相对，以通过离子束流对工件5进行刻蚀，以达到去重修调的目的。

在本申请的一个实施例中，优选地，离子束发生器6还设有中和器11，中和器11用于产生电子束流，以用于对离子束发生器6输出的离子束流提供有效的中和，从而有效提升离子束发生器6的使用效果。

在本申请的一个实施例中，优选地，工件台4和离子束发生器6均设于真空室内，真空室外还设有激光测振仪，以通过激光测振仪测量工件5的谐振频率，从而确定工件5具有缺陷的位置。

在本申请的一个实施例中，优选地，工件台4调节机构的支撑座上还设有光栅尺12，通过光栅尺12能够测量工件5绕r轴以及绕θ轴的旋转角度，从而保证工件5表面需要修调的位置能够精确转动至与光阑8相对，保证工件5表面任何一点都可以得到精确地修调。

在实际的修调过程中，首先，将待修调的工件5，即石英半球谐振子置于真空室内的工件台4上，并对真空室进行抽真空处理；然后，开启激光测振仪，测量工件5的谐振频率，以测定缺陷位置；然后，沿Y轴方向和Z轴方向调节束径约束器的位置，使得光阑8对准工件5；然后，使工件5自转并调节工件5的俯仰角度，使光阑8对准工件5上的缺陷位置；然后，沿X轴方向调节工件5的位置，使离子束流在工件5表面的作用面积合适；然后，待真空室内真空度满足要求，开启离子束发生器6，调节离子束发生器6的各运行参数，控制离子束流的大小，对工件5进行刻蚀修调；最后，完成对工件5的修调后，真空室破真空，取出修调后的工件5。

因此，本申请的石英半球谐振子去重修调设备，在对工件5即石英半球谐振子进行去重修调时，通过内凹型栅网以及束径约束器能够使离子束流在工件5表面的作用面更集中。

同时，由于离子束流由光阑8引出后会继续扩散，本申请中工件5沿X轴方向的位置可调，通过沿X轴方向调节工件5的位置，能够使工件5靠近或远离光阑8，以调节离子束流在工件5表面的作用面积，实现对离子束流作用面积的精细控制。

同时，本申请中，工件5可自转，以及调节俯仰角度，同时离子束流可沿Y轴方向和Z轴方向移动，使得本申请的去重修调设备共有五个自由度，保证工件5表面的所有位置均可通过离子束流进行刻蚀，以达到去重修调的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种石英半球谐振子去重修调设备，其特征在于，包括工件台和离子束发生器；

所述工件台用于放置待修调的工件，所述工件台活动设置，所述工件台能够带动所述工件沿X轴方向滑动、绕θ轴旋转以及绕r轴自转；

所述离子束发生器间隔地设于所述工件台沿所述X轴方向的一侧，所述离子束发生器用于朝向所述工件发射离子束流，所述离子束发生器朝向所述工件的一端设有束径约束器，且所述束径约束器的位置沿Y轴方向和Z轴方向可调；

所述X轴方向、所述Y轴方向和所述Z轴方向两两相互垂直，所述r轴沿着所述Z轴方向，所述θ轴沿着所述Y轴方向。

2.根据权利要求1所述的石英半球谐振子去重修调设备，其特征在于，所述离子束发生器朝向所述工件的一端设有栅网，所述栅网内凹设置。

3.根据权利要求1所述的石英半球谐振子去重修调设备，其特征在于，所述束径约束器包括圆锥形套筒和光阑，所述圆锥形套筒的大径端朝向所述离子束发生器，所述圆锥形套筒的小径端朝向所述工件，所述光阑设于所述圆锥形套筒的小径端。

4.根据权利要求1所述的石英半球谐振子去重修调设备，其特征在于，所述离子束发生器上还设有中和器，所述中和器用于产生电子束流，以用于中和所述离子束流。

5.根据权利要求1所述的石英半球谐振子去重修调设备，其特征在于，还包括工件台调节机构；

所述工件台调节机构包括第一调节组件，所述第一调节组件包括第一机架、第一转台和第一驱动装置，所述第一转台转动连接于所述第一机架上，所述工件台设于所述第一转台上，所述工件台上的工件与所述第一转台同轴设置；

所述第一驱动装置固定于所述第一机架上，所述第一驱动装置的驱动端与所述第一转台相连，以驱动所述第一转台旋转。

6.根据权利要求5所述的石英半球谐振子去重修调设备，其特征在于，所述工件台调节机构还包括第二调节组件，所述第二调节组件包括第二机架、第二转台和第二驱动装置；

所述第二转台转动连接于所述第二机架上，所述第二转台的旋转轴线沿着所述Y轴，所述第一机架设于所述第二转台上；

所述第二驱动装置固定于所述第二机架上，所述第二驱动装置的驱动端与所述第二转台相连接，以驱动所述第二转台旋转。

7.根据权利要求6所述的石英半球谐振子去重修调设备，其特征在于，所述工件台调节机构还包括第三调节组件，所述第三调节组件包括底座、支撑座和第三驱动装置；

所述支撑座沿所述X轴方向滑动连接于所述底座上，所述第三驱动装置固定于所述底座上，所述第三驱动装置的驱动端与所述支撑座相连，以驱动所述支撑座沿所述X轴方向滑动；

所述第二机架设于所述支撑座上。

8.根据权利要求7所述的石英半球谐振子去重修调设备，其特征在于，所述支撑座上还设有光栅尺。

9.根据权利要求1所述的石英半球谐振子去重修调设备，其特征在于，还包括离子源调节机构；

所述离子源调节机构包括Z轴滑台和Y轴滑台，所述Z轴滑台安装于所述Y轴滑台上，所述束径约束器安装于所述Z轴滑台上。

10.根据权利要求9所述的石英半球谐振子去重修调设备，其特征在于，还包括激光测振仪；

所述工件台和离子束发生器均用于设置于真空室内，所述激光测振仪用于设于所述真空室外，所述激光测振仪用于检测所述工件的缺陷位置。