RU2687515C1 - Pendulum-type ruling machine for forming line structures on convex cylindrical surfaces - Google Patents

Pendulum-type ruling machine for forming line structures on convex cylindrical surfaces Download PDF

Info

Publication number
RU2687515C1
RU2687515C1 RU2018107379A RU2018107379A RU2687515C1 RU 2687515 C1 RU2687515 C1 RU 2687515C1 RU 2018107379 A RU2018107379 A RU 2018107379A RU 2018107379 A RU2018107379 A RU 2018107379A RU 2687515 C1 RU2687515 C1 RU 2687515C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carriage
oscillations
incisal
dividing
diamond cutter
Prior art date
Application number
RU2018107379A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Васильевич Лукин
Андрей Николаевич Мельников
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО")
Priority to RU2018107379A priority Critical patent/RU2687515C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2687515C1 publication Critical patent/RU2687515C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q16/00—Equipment for precise positioning of tool or work into particular locations not otherwise provided for
    • B23Q16/02—Indexing equipment
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to production of dashed structures on convex cylindrical surfaces with large deflection needle and can be used, for example, in the production of diffractive optical elements used to make film concentrators of solar energy and lattices-polarizers. Dividing machine comprises bed with cutter carriage arranged in the form of pendulum, with drive of its movement, made with possibility to provide angular self-oscillations of cutter carriage relative to its axis, which is fixed on supports of rotation, located on bed, and a separating carriage with a drive and a displacement sensor installed with possibility of linear movement relative to the bedplate in a plane perpendicular to the plane of angular self-oscillations of the cutter carriage, a diamond cutter installed on the cutter carriage with its lifting and lowering mechanism to form a stroke and a control unit of the above drives and mechanism.
EFFECT: use of the invention provides more accurate and high-quality production of dashed structures on convex cylindrical surfaces.
4 cl, 5 dwg

Description

Делительная машина маятникового типа для изготовления штриховых структур на выпуклых цилиндрических поверхностяхPendulum type dividing machine for manufacturing stroke structures on convex cylindrical surfaces

Изобретение относится к области станкостроения, а именно, к делительным машинам, и может быть использовано для изготовления штриховых структур на выпуклых цилиндрических поверхностях с большой стрелкой прогиба (более 10 мм), например мастер-матриц дифракционных оптических элементов, применяемых для изготовления пленочных концентраторов солнечной энергии и решеток-поляризаторов.The invention relates to the field of machine tools, namely, to dividing machines, and can be used for the manufacture of stroke structures on convex cylindrical surfaces with a large arrow of deflection (more than 10 mm), such as master matrices of diffractive optical elements used for the manufacture of film concentrators of solar energy and lattices polarizers.

Известна делительная машина для изготовления вогнутых и выпуклых дифракционных решеток [Harada Т., Kita Т. Mechanically ruled aberration-corrected concave gratings // Applied Optics. 1980. Vol. 19. No. 23. Pp. 3987-3993.].Known dividing machine for the manufacture of concave and convex diffraction gratings [Harada T., Kita T. Mechanically ruled aberration-corrected concave gratings // Applied Optics. 1980. Vol. 19. No. 23. Pp. 3987-3993.].

Делительная машина содержит станину, делительную и резцовую каретки, приводы перемещения делительной и резцовой кареток, механизмы подъема и опускания алмазного резца и цилиндрических направляющих резцовой каретки, механизм поворота алмазного резца, блок управления приводами перемещения делительной и резцовой кареток и датчик линейного перемещения делительной каретки. Привод перемещения делительной каретки выполнен с возможностью электронного управления процессом перемещения для обеспечения формирования штриховых структур. Механизм подъема и опускания цилиндрических направляющих резцовой каретки выполнен с возможностью электронного управления процессом перемещения в целях обеспечения концентричности поверхностей цилиндрических направляющих и сферической подложки изготавливаемой штриховой структуры.The dividing machine includes a frame, a dividing and cutting carriage, drives for moving the dividing and cutting carriages, mechanisms for raising and lowering the diamond cutter and cylindrical guides of the cutting carriage, a turning mechanism for the diamond cutter, a control unit for the drives for moving the separating and cutting carriages and the linear displacement sensor of the dividing carriage. The movement of the dividing carriage is made with the possibility of electronic control of the process of movement to ensure the formation of line structures. The mechanism for raising and lowering the cylindrical guides of the incisal carriage is made with the possibility of electronic control of the displacement process in order to ensure the concentricity of the surfaces of the cylindrical guides and the spherical substrate of the manufactured stroke structure.

Основными недостатками аналога являются конструктивно-технологические ограничения по величине стрелки прогиба изготавливаемых штриховых структур на неплоских поверхностях -не более 10 мм, и сложность конструкции делительной машины, так как она содержит пять систем управления, задействованных в процессе формирования штриховой структуры на неплоских поверхностях.The main disadvantages of the analogue are the design and technological limitations on the size of the arrow of the deflection of the manufactured stroke structures on non-planar surfaces — not more than 10 mm, and the complexity of the design of the dividing machine, since it contains five control systems involved in the process of forming the stroke structure on non-planar surfaces.

Прототипом является делительная машина маятникового типа для изготовления периодических штриховых структур, например мастер-матриц дифракционных оптических элементов [Беляков Ю.М., Лукин A.B., Мельников А.Н. Устойчивость функционирования делительной машины маятникового типа к воздействию внешних факторов // Оптический журнал. 2007. Т. 74. №3. С. 23-28].The prototype is a pendulum-type dividing machine for the manufacture of periodic bar structures, for example, master-matrices of diffractive optical elements [Belyakov Yu.M., Lukin A.B., Melnikov A.N. The stability of the functioning of the pendulum-type dividing machine to the influence of external factors // Optical journal. 2007. T. 74. №3. Pp. 23-28].

Данная делительная машина для изготовления периодических штриховых структур, преимущественно дифракционных решеток, содержит станину, делительную и резцовую каретки, приводы перемещения делительной и резцовой кареток, механизм подъема и опускания алмазного резца, блок управления приводами перемещения делительной и резцовой кареток, а также механизмом подъема и опускания алмазного резца, и датчик линейного перемещения делительной каретки. Резцовая каретка выполнена в виде маятника, закрепленного не менее чем на двух опорах с трением упругости, а привод перемещения резцовой каретки - в виде привода обеспечения угловых автоколебаний резцовой каретки. Механизм подъема и опускания алмазного резца расположен на резцовой каретке ниже оси угловых автоколебаний резцовой каретки. На делительной каретке закреплена подложка изготавливаемой штриховой структуры, а на резцовой каретке -алмазный резец для формирования штрихов.This dividing machine for the manufacture of periodic bar structures, mainly diffraction gratings, contains a frame, a dividing and cutting carriage, drives for moving the dividing and cutting carriages, a mechanism for raising and lowering the diamond cutter, a control unit for the drives for moving the separating and cutting carriages, as well as a mechanism for lifting and lowering diamond cutter, and a linear movement sensor dividing the carriage. The cutting carriage is made in the form of a pendulum fixed on at least two supports with elastic friction, and the drive for moving the tool carriage is in the form of a drive ensuring angular self-oscillations of the tool carriage. The mechanism for raising and lowering the diamond cutter is located on the cutting carriage below the axis of the angular self-oscillations of the cutting carriage. The dividing carriage is fixed to the substrate of the manufactured dashed structure, and on the incisal carriage there is a diamond cutter for forming strokes.

Основным недостатком прототипа являются ограниченные функциональные возможности, так как данная делительная машина обеспечивает изготовление мастер-матриц дифракционных оптических элементов на выпуклых цилиндрических поверхностях с небольшой стрелкой прогиба - не более 0,2 мм - из-за того, что механизм подъема и опускания алмазного резца расположен ниже оси угловых автоколебаний резцовой каретки, а также из-за наличия опор с трением упругости, ограничивающих амплитуду угловых автоколебаний резцовой каретки в пределах ±1°.The main disadvantage of the prototype is limited functionality, since this dividing machine provides for making master-matrices of diffractive optical elements on convex cylindrical surfaces with a small deflection arrow - not more than 0.2 mm - due to the fact that the mechanism for raising and lowering the diamond cutter is located below the axis of the angular self-oscillations of the incisal carriage, as well as due to the presence of supports with elastic friction, limiting the amplitude of the angular self-oscillations of the incisal carriage within ± 1 °.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей делительной машины маятникового типа, а именно, обеспечение возможности изготовления штриховых структур на выпуклых цилиндрических поверхностях с большой стрелкой прогиба.The technical result of the invention is to expand the functionality of the dividing machine of the pendulum type, namely, the provision of the possibility of manufacturing line structures on convex cylindrical surfaces with a large deflection arrow.

Технический результат достигается за счет того, что в делительной машине маятникового типа для изготовления штриховых структур на выпуклых цилиндрических поверхностях, содержащей станину с расположенными на ней резцовой кареткой, выполненной в виде маятника, с приводом ее перемещения, выполненным с возможностью обеспечения угловых автоколебаний резцовой каретки относительно ее оси, которая закреплена на опорах вращения, расположенных на станине, и делительной кареткой с приводом и датчиком ее перемещения, установленной с возможностью линейного перемещения относительно станины в плоскости, перпендикулярной плоскости угловых автоколебаний резцовой каретки, установленный на резцовой каретке алмазный резец с механизмом его подъема и опускания для формирования штриха и блок управления упомянутыми приводами и механизмом, согласно настоящему изобретению, резцовая каретка снабжена противовесом, расположенным на ее конце ниже оси угловых автоколебаний резцовой каретки, при этом алмазный резец с механизмом его подъема и опускания установлен на противоположном конце резцовой каретки относительно оси ее угловых автоколебаний. Резцовая каретка выполнена в виде вертикально расположенной рамы и снабжена телескопическим механизмом. Противовес резцовой каретки выполнен с возможностью регулирования по массе и моменту инерции. Делительная каретка снабжена телескопическим механизмом, установленным на станине.The technical result is achieved due to the fact that in a dividing machine of the pendulum type for the manufacture of stroke structures on convex cylindrical surfaces containing a frame with an incisive carriage arranged on it, made in the form of a pendulum, driven to move it, made possible to provide angular self-oscillations of the incisal carriage relative to its axis, which is fixed to the rotational supports located on the frame, and the separating carriage with the drive and its displacement sensor, installed with the possibility linear displacement relative to the bed in the plane perpendicular to the plane of the angular self-oscillations of the incisal carriage mounted on the incisal carriage diamond cutter with a mechanism for lifting and lowering it to form a stroke and the control unit of the said drives and mechanism according to the present invention, the incisal carriage is equipped with a counterweight positioned on it the end below the axis of the angular self-oscillations of the incisal carriage, while the diamond cutter with the mechanism for raising and lowering it is mounted on the opposite end of p ztsovoy carriage about the axis of its angular oscillations. The cutting carriage is made in the form of a vertically located frame and is equipped with a telescopic mechanism. The counterweight of the incisal carriage is adapted to be controlled by the mass and the moment of inertia. The dividing carriage is equipped with a telescopic mechanism mounted on the frame.

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг. 1 - фиг. 5).The invention is illustrated by drawings (Fig. 1 - Fig. 5).

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемой делительной машины маятникового типа для изготовления штриховых структур на выпуклых цилиндрических поверхностях, на которой стрелками показана возможность линейного перемещения делительной каретки и угловых автоколебаний резцовой каретки.FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed dividing machine of the pendulum type for the manufacture of stroke structures on convex cylindrical surfaces, on which the arrows indicate the possibility of linear movement of the dividing carriage and angular self-oscillations of the incisal carriage.

На фиг. 2 изображены вид сбоку на делительную каретку и траектория движения алмазного резца при формировании штриха в меридиональном сечении световой зоны выпуклой рабочей поверхности подложки изготавливаемой штриховой структуры (световая зона заключена между точками 6 и г касания лезвия алмазного резца с выпуклой рабочей поверхностью подложки), при этом показаны делительная каретка с телескопическим механизмом, механизм подъема и опускания алмазного резца.FIG. 2 shows a side view of the dividing carriage and the trajectory of movement of the diamond cutter during the formation of a prime in the meridional section of the light zone of the convex working surface of the substrate of the dashed structure being made (the light zone is between points 6 and g touching the blade of the diamond cutter with the convex working surface of the substrate); divider carriage with a telescopic mechanism, a mechanism for raising and lowering the diamond cutter.

На фиг. 3 изображено расположение делительной каретки во время работы предлагаемой делительной машины в начальном положении А, при этом нарезка штриховой структуры выполняется в начальной краевой световой зоне выпуклой рабочей поверхности подложки.FIG. 3 shows the arrangement of the dividing carriage during operation of the proposed dividing machine in the initial position A, while cutting the dashed structure is performed in the initial edge light zone of the convex working surface of the substrate.

На фиг. 4 изображено расположение делительной каретки во время работы предлагаемой делительной машины в среднем положении Б, при этом нарезка штриховой структуры выполняется в средней световой зоне выпуклой рабочей поверхности подложки.FIG. 4 shows the location of the dividing carriage during operation of the proposed dividing machine in the middle position B, while cutting the dashed structure is performed in the middle light zone of the convex working surface of the substrate.

На фиг. 5 изображено расположение делительной каретки во время работы предлагаемой делительной машины в конечном положении В, при этом нарезка штриховой структуры выполняется в конечной краевой световой зоне выпуклой рабочей поверхности подложки.FIG. 5 shows the arrangement of the dividing carriage during operation of the proposed dividing machine in the final position B, while cutting the dashed structure is performed in the final edge light zone of the convex working surface of the substrate.

Делительная машина маятникового типа для изготовления штриховых структур на выпуклых цилиндрических поверхностях содержит станину 1, делительную каретку 2, резцовую каретку 3, приводы 4 и 5 перемещения, соответственно, делительной и резцовой кареток, механизм 6 подъема и опускания алмазного резца 7, блок 8 управления приводами 4, 5 и механизмом 6 подъема и опускания алмазного резца 7, датчик 9 линейного перемещения делительной каретки 2, представляющий собой прецизионный энкодер, встроенный в состав высокоточного устройства линейного перемещения модели V-551. Вход датчика 9 линейного перемещения делительной каретки 2 сопряжен с делительной кареткой 2, а выход подключен к входу блока 8 управления, первый выход которого подключен к входу привода 4, сопряженного с делительной кареткой 2. Второй выход блока 8 управления подключен к входу механизма 6 подъема и опускания алмазного резца 7, а третий выход - к входу привода 5, выход которого сопряжен с резцовой кареткой 3.The pendulum type dividing machine for manufacturing stroke structures on convex cylindrical surfaces contains a bed 1, a dividing carriage 2, a cutting carriage 3, drives 4 and 5 moving, respectively, dividing and cutting carriages, a mechanism 6 for raising and lowering a diamond cutter 7, a block 8 for driving control 4, 5 and the mechanism 6 for raising and lowering the diamond cutter 7, the sensor 9 for linear movement of the dividing carriage 2, which is a precision encoder built into the high-precision device for linear movement model V-551. The sensor input 9 linear displacement of the dividing carriage 2 is connected with the dividing carriage 2, and the output is connected to the input of the control unit 8, the first output of which is connected to the input of the drive 4, interfaced with the dividing carriage 2. The second output of the control unit 8 is connected to the input of the lifting mechanism 6 and lowering the diamond cutter 7, and the third output - to the input of the drive 5, the output of which is associated with the cutting tool carriage 3.

Делительная каретка 2 с приводом 4 и датчиком 9 расположена на станине 1 и установлена на опорах 12 с возможностью линейного перемещения относительно станины 1. На делительной каретке 2 закреплена подложка 10 формируемой штриховой структуры с выпуклой цилиндрической рабочей поверхностью. Делительная каретка 2 может быть снабжена телескопическим механизмом 15, установленным на станине 1, для подстройки расположения подложки 10 штриховой структуры относительно алмазного резца 7 во время осуществления котировочной операции, проводимой до нарезки штриховой структуры. Опоры 12 линейного перемещения размещены на платформе 17 телескопического механизма 15. Привод 4 выполнен с возможностью электронного управления процессом линейного перемещения делительной каретки 2 и построен на основе использования высокоточного устройства линейного перемещения модели V-551.The dividing carriage 2 with the actuator 4 and the sensor 9 is located on the bed 1 and mounted on the supports 12 with the possibility of linear movement relative to the bed 1. The dividing carriage 2 is fixed to the substrate 10 of the shaped line structure with a convex cylindrical working surface. The dividing carriage 2 can be equipped with a telescopic mechanism 15 mounted on the frame 1 to adjust the location of the substrate 10 of the dashed structure relative to the diamond cutter 7 during the implementation of the quotation operation carried out before cutting the dashed structure. The linear motion supports 12 are placed on the platform 17 of the telescopic mechanism 15. The actuator 4 is configured to electronically control the linear displacement process of the dividing carriage 2 and is based on the use of the high-precision linear displacement device of the V-551 model.

Резцовая каретка 3 с приводом 5 ее перемещения также расположена на станине 1. На резцовой каретке 3, выполненной в виде маятника, установлен алмазный резец 7 с механизмом 6 его подъема и опускания для формирования штриха. Механизм 6 подъема и опускания алмазного резца 7, расположенный на резцовой каретке 3, построен на основе использования типового управляемого электромагнита с напряжением питания постоянного тока, равным 27 В. Привод 5 перемещения резцовой каретки 3 предназначен для обеспечения поперечного движения - подачи алмазного резца 7 в виде незатухающих угловых колебаний, что достигается в режиме угловых автоколебаний резцовой каретки 3. Привод 5 выполнен с возможностью обеспечения угловых автоколебаний резцовой каретки 3 относительно ее оси 14, которая закреплена на опорах 11 вращения, расположенных на станине 1. Опоры 11 вращения с осью 14 обеспечивают большую амплитуду угловых автоколебаний резцовой каретки 3 (в пределах±20°). В плоскости, перпендикулярной плоскости угловых автоколебаний резцовой каретки 3, осуществляется линейное перемещение делительной каретки 2 относительно станины 1. Резцовая каретка 3 выполнена в виде вертикально расположенной рамы и может быть снабжена телескопическим механизмом 16 для подстройки своих геометрических размеров по высоте в условиях конкретных размеров подложки 10 изготавливаемой штриховой структуры. Резцовая каретка 3 снабжена противовесом 13, расположенным на ее конце ниже оси 14 угловых автоколебаний резцовой каретки 3. Противовес 13 резцовой каретки 3 выполнен с возможностью регулирования по массе и моменту инерции для того, чтобы резцовая каретка 3 обладала динамическими свойствами маятника с центром масс, расположенным ниже геометрической оси угловых автоколебаний резцовой каретки 3. Регулируемый противовес 13 позволяет подбирать частоту угловых автоколебаний резцовой каретки 3 с целью достижения оптимальной производительности нарезки штрихов.The incisal carriage 3 with the drive 5 of its movement is also located on the bed 1. On the incisal carriage 3, made in the form of a pendulum, a diamond cutter 7 is installed with a mechanism 6 for raising and lowering it to form a stroke. The mechanism 6 lifting and lowering the diamond cutter 7, located on the cutting carriage 3, is based on the use of a typical controlled electromagnet with a DC supply voltage equal to 27 V. The drive 5 to move the cutting carriage 3 is designed to provide lateral movement - supply diamond cutter 7 in the form persistent angular oscillations, which is achieved in the mode of angular self-oscillations of the incisal carriage 3. The actuator 5 is configured to provide angular self-oscillations of the incisal carriage 3 about its axis 14, which paradise mounted on the supports 11 of rotation located on the frame 1. Supports 11 of rotation with the axis 14 provide a large amplitude of the angular self-oscillations of the incisal carriage 3 (within ± 20 °). In the plane perpendicular to the plane of the angular self-oscillations of the incisal carriage 3, the division carriage 2 is linearly moved relative to the bed 1. The cutting carriage 3 is made in the form of a vertically positioned frame and can be equipped with a telescopic mechanism 16 to adjust its geometric dimensions in height to the specific dimensions of the substrate 10 manufactured line structure. The incisal carriage 3 is provided with a counterweight 13 located at its end below the axis 14 of the angular self-oscillations of the incisal carriage 3. The counterweight 13 of the incisal carriage 3 is adjustable for weight and moment of inertia so that the incisal carriage 3 has the dynamic properties of a pendulum with a center of mass located below the geometric axis of the angular self-oscillations of the incisal carriage 3. Adjustable counterweight 13 allows you to select the frequency of angular self-oscillations of the incisal carriage 3 in order to achieve optimal performance n cutting strokes.

Алмазный резец 7 с механизмом 6 его подъема и опускания установлен на противоположном конце резцовой каретки 3 относительно оси 14 ее угловых автоколебаний. Резцовая каретка 3 вместе с алмазным резцом 7 совершает воспроизводимые быстрые, по отношению к линейному перемещению делительной каретки 2, угловые автоколебания с большой амплитудой в плоскости качания. Причем траектория движения алмазного резца 7 в своем рабочем ходе практически равна радиусу кривизны выпуклой рабочей поверхности подложки 10. Путем подбора нагружения и установки регулируемого упора (на всех фигурах упор не показан) достигается плавное вхождение алмазного резца 7 в рабочий слой, нанесенный на выпуклую рабочую поверхность подложки 10, что исключает скол алмазного резца 7.The diamond cutter 7 with the mechanism 6 for raising and lowering it is mounted on the opposite end of the cutting carriage 3 relative to the axis 14 of its angular self-oscillations. The cutting carriage 3 together with the diamond cutter 7 performs reproducible fast, with respect to the linear movement of the dividing carriage 2, angular self-oscillations with a large amplitude in the swing plane. Moreover, the path of movement of the diamond cutter 7 in its working stroke is almost equal to the radius of curvature of the convex working surface of the substrate 10. By selecting the loading and installing an adjustable stop (in all the figures the stop is not shown), the diamond cutter 7 smoothly enters the working layer applied to the convex working surface substrate 10, which eliminates the chipping of the diamond cutter 7.

Перед началом работы делительной машины, предварительно рассчитывают амплитуду и частоту угловых автоколебаний резцовой каретки 3 исходя из требуемых размеров изготавливаемой на выпуклой рабочей поверхности подложки 10 штриховой структуры, геометрических размеров и динамических свойств резцовой каретки 3.Before starting the operation of the dividing machine, the amplitude and frequency of the corner self-oscillations of the incisal carriage 3 are preliminarily calculated based on the required dimensions of the dashed structure produced on the convex working surface of the substrate 10, the geometrical dimensions and dynamic properties of the incisal carriage 3.

Делительная машина работает следующим образом.Dividing machine works as follows.

Дифракционный оптический элемент формируют непосредственно в материале подложки - в стекле или в металле, либо в тонком металлическом слое, нанесенном, как правило, методом вакуумного испарения на выпуклую рабочую поверхность подложки 10 изготавливаемой штриховой структуры. Дифракционный оптический элемент используется в качестве мастер-матрицы для последующего изготовления методом горячего тиснения или полимерной репликации пленочных концентраторов солнечной энергии и решеток-поляризаторов.The diffractive optical element is formed directly in the substrate material - in glass or metal, or in a thin metal layer applied, as a rule, by vacuum evaporation onto the convex working surface of the substrate 10 of the dashed structure to be made. The diffractive optical element is used as a master matrix for the subsequent manufacture by hot stamping or polymer replication of solar energy film concentrators and polarizer gratings.

В исходном нерабочем положении узлов и механизмов делительной машины делительная каретка 2, резцовая каретка 3 с противовесом 13, механизм 6 подъема и опускания алмазного резца 7 находятся в статическом состоянии и расположены в вертикальной плоскости, при этом алмазный резец 7 поднят (см, фиг. 1, на которой стрелками показана возможность линейного перемещения делительной каретки и угловых автоколебаний резцовой каретки).In the initial non-working position of the units and mechanisms of the dividing machine, the dividing carriage 2, the cutting carriage 3 with the counterweight 13, the mechanism 6 for raising and lowering the diamond cutter 7 are in a static state and arranged in a vertical plane, while the diamond cutter 7 is raised (see, Fig. 1 in which the arrows indicate the possibility of linear movement of the dividing carriage and angular self-oscillations of the incisal carriage).

Предварительно, до операции нарезки штрихов мастер-матрицы дифракционного оптического элемента, осуществляют технологические операции по юстировке подложки 10 и алмазного резца 7.Previously, before the operation of cutting the strokes of the master matrix of the diffractive optical element, carry out technological operations for the alignment of the substrate 10 and the diamond cutter 7.

В результате юстировки подложки 10 обеспечивается движение ее выпуклой рабочей поверхности по заданной траектории.As a result of the alignment of the substrate 10, its convex working surface moves along a predetermined path.

В результате юстировки алмазного резца 7 устанавливаются требуемая величина технологического зазора между режущей кромкой лезвия алмазного резца 7 и выпуклой рабочей поверхностью подложки 10 в исходном состоянии; необходимая величина нагружения на алмазный резец 7 и требуемая пространственная ориентация режущей кромки лезвия алмазного резца 7.As a result of the adjustment of the diamond cutter 7, the required size of the technological gap between the cutting edge of the blade of the diamond cutter 7 and the convex working surface of the substrate 10 in the initial state is established; the required amount of loading on the diamond cutter 7 and the required spatial orientation of the cutting edge of the diamond cutter blade 7.

При включении делительной машины блок 8 управления, с помощью привода 5 перемещения резцовой каретки 3, выводит резцовую каретку 3, выполненную в виде маятника на опорах 11 вращения, в режим угловых автоколебаний.When the dividing machine is turned on, the control unit 8, using the drive 5 for moving the incisal carriage 3, brings the incisal carriage 3, made in the form of a pendulum on the supports 11 of rotation, into the mode of angular self-oscillations.

Делительная машина готова к операции нарезки штрихов мастер-матрицы дифракционного оптического элемента.The dividing machine is ready for the operation of cutting the strokes of the master matrix of the diffraction optical element.

Цикл нарезки штрихов мастер-матрицы дифракционного оптического элемента рассмотрим на примере нарезки штриховой структуры в меридиональном сечении световой зоны, расположенной между точками 6 и г касания лезвия алмазного резца 7 с выпуклой рабочей поверхностью подложки 10 (см. фиг. 2, на которой резцовая каретка 3 не показана).The cycle of cutting the dashes of the master matrix of a diffractive optical element will be considered as an example of cutting a dashed structure in the meridional section of the light zone located between points 6 and g of contact of the blade of the diamond cutter 7 with the convex working surface of the substrate 10 (see Fig. 2, on which the cutting carriage 3) not shown).

Блок 8, подавая управляющие сигналы, синхронизирует работу трех основных систем - привода 4 перемещения делительной каретки 2, привода 5 перемещения резцовой каретки 3 и механизма 6 подъема и опускания алмазного резца 7.Unit 8, giving control signals, synchronizes the operation of three main systems - the actuator 4 moves the dividing carriage 2, the actuator 5 moves the incisal carriage 3 and the mechanism 6 raises and lowers the diamond cutter 7.

На механизм 6 подан управляющий сигнал, поэтому алмазный резец 7 поднят и находится в нерабочем крайнем левом положении а вне указанной световой зоны выпуклой рабочей поверхности 'подложки 10, при этом делительная каретка 2 расположена неподвижно.The control signal 6 is fed to the mechanism 6, therefore the diamond cutter 7 is raised and is in the non-working leftmost position a outside the specified light zone of the convex working surface of the substrate 10, while the separating carriage 2 is stationary.

Далее резцовая каретка 3 перемещает механизм 6 с алмазным резцом 7 в положение 6, совпадающее с началом световой зоны выпуклой рабочей поверхности подложки 10.Next, the cutting carriage 3 moves the mechanism 6 with a diamond cutter 7 to position 6, which coincides with the beginning of the light zone of the convex working surface of the substrate 10.

С блока 8 на механизм 6 поступает управляющий сигнал, в результате чего алмазный резец 7 опускается, переходя в свое рабочее положение, и начинает формировать штрих последовательно и непрерывно от положения 6, проходя положение в, до положения г включительно, совпадающего с окончанием световой зоны выпуклой рабочей поверхности подложки 10.From block 8 to the mechanism 6 receives a control signal, resulting in a diamond cutter 7 is lowered, moving into its working position, and begins to form a bar consistently and continuously from position 6, passing position in, to position g inclusive, coinciding with the end of the light zone convex the working surface of the substrate 10.

Затем, в положении г, с блока 8 на механизм 6 поступает управляющий сигнал, в результате чего алмазный резец 7 поднимается, переходя в свое нерабочее положение.Then, in position g, from block 8 to the mechanism 6 receives a control signal, with the result that the diamond cutter 7 rises, moving into its inoperative position.

Далее резцовая каретка 3 перемещает механизм 6 с алмазным резцом 7 в крайнее правое положение д вне указанной световой зоны выпуклой рабочей поверхности подложки 10.Next, the cutting carriage 3 moves the mechanism 6 with a diamond cutter 7 to the extreme right position e outside the specified light zone of the convex working surface of the substrate 10.

Достигнув крайнего правого положения д, резцовая каретка 3 с механизмом 6 подъема и опускания алмазного резца 7 останавливается.Having reached the extreme right position d, the incisal carriage 3 with the mechanism 6 for raising and lowering the diamond cutter 7 stops.

Таким образом, механизм 6 с алмазным резцом 7, пройдя траекторию своего движения от положения а до положения д, завершил рабочий ход.Thus, mechanism 6 with a diamond cutter 7, having passed the trajectory of its movement from position a to position q, completed the working stroke.

Достигнув крайнего правого положения д, механизм 6 с алмазным резцом 7 начинает перемещаться в противоположном направлении - от положения д к положению а, совершая холостой ход. За время выполнения резцовой кареткой 3 холостого хода, делительная каретка 2 с подложкой 10 совершает линейное перемещение на расстояние, равное периоду штриховой структуры. При этом величина линейного перемещения делительной каретки 2 контролируется датчиком 9.Having reached the extreme right position d, the mechanism 6 with a diamond cutter 7 begins to move in the opposite direction - from position d to position a, making idling. During the execution of the incisive carriage 3 idling, the separating carriage 2 with the substrate 10 performs a linear movement at a distance equal to the period of the dashed structure. The magnitude of the linear movement of the dividing carriage 2 is controlled by the sensor 9.

В момент достижения алмазным резцом 7 положения а, делительная каретка 2 с подложкой 10 останавливается, переместившись на линейное расстояние, равное периоду штриховой структуры.When the diamond cutter 7 reaches position a, the dividing carriage 2 with the substrate 10 stops, moving by a linear distance equal to the period of the dashed structure.

Далее описанный выше цикл перемещения алмазного резца 7 -от положения а до положения д - при работе делительной машины повторяется.Next, the above-described cycle of moving the diamond cutter 7 from the position a to the position e - during the operation of the dividing machine is repeated.

Процесс нарезки всей штриховой структуры выполняется аналогично процессу, описанному выше, при этом делительная каретка 2 с подложкой 10 проходит последовательно траекторию (с соответствующими остановками на момент нанесения каждого штриха) от своего начального положения А (см. фиг. 3) через среднее положение Б (см. фиг. 4) до своего конечного положения В (см. фиг. 5).The process of cutting the entire stroke structure is performed similarly to the process described above, with the separating carriage 2 with the substrate 10 passing successively a trajectory (with corresponding stops at the time of each stroke) from its initial position A (see Fig. 3) through the middle position B ( see fig. 4) to its final position B (see fig. 5).

Предлагаемая делительная машина маятникового типа для изготовления штриховых структур на выпуклых цилиндрических поверхностях, по сравнению с аналогом, является более эффективной по энергетическим затратам в пересчете на формирование одного штриха, поскольку используется автоколебательный режим движения резцовой каретки 3.The proposed dividing machine of the pendulum type for the manufacture of stroke structures on convex cylindrical surfaces, as compared with the analogue, is more efficient in terms of energy costs in terms of the formation of one stroke, since the self-oscillatory mode of movement of the incisal carriage 3 is used.

Использование предлагаемой делительной машины маятникового типа обеспечит возможность изготовления штриховых структур на выпуклых цилиндрических поверхностях с большой стрелкой прогиба (например, 50 мм), в частности, мастер-матриц дифракционных оптических элементов, применяемых (для изготовления пленочных концентраторов солнечной энергии и решеток-поляризаторов, за счет угловых автоколебаний резцовой каретки с большой амплитудой, а также изменения места расположения механизма подъема и опускания алмазного резца на резцовой каретке.The use of the proposed pendulum-type dividing machine will provide the possibility of producing line structures on convex cylindrical surfaces with a large arrow of deflection (for example, 50 mm), in particular, the diffraction optical elements master matrices used ( for the manufacture of film solar concentrators and polarizers the account of angular self-oscillations of the incisal carriage with a large amplitude, as well as changes in the location of the mechanism for raising and lowering the diamond cutter on the incisal carriage .

Claims (4)

1. Делительная машина маятникового типа для изготовления штриховых структур на выпуклых цилиндрических поверхностях, содержащая станину с расположенными на ней резцовой кареткой, выполненной в виде маятника, с приводом ее перемещения, выполненным с возможностью обеспечения угловых автоколебаний резцовой каретки относительно ее оси, которая закреплена на опорах вращения, расположенных на станине, и делительной кареткой с приводом и датчиком ее перемещения, установленной с возможностью линейного перемещения относительно станины в плоскости, перпендикулярной плоскости угловых автоколебаний резцовой каретки, установленный на резцовой каретке алмазный резец с механизмом его подъема и опускания для формирования штриха и блок управления упомянутыми приводами и механизмом, отличающаяся тем, что резцовая каретка снабжена противовесом, расположенным на ее конце ниже оси угловых автоколебаний резцовой каретки, при этом алмазный резец с механизмом его подъема и опускания установлен на противоположном конце резцовой каретки относительно оси ее угловых автоколебаний. 1. The dividing machine of the pendulum type for the manufacture of stroke structures on convex cylindrical surfaces, containing a frame with incisal carriage located on it, made in the form of a pendulum, with a drive for its movement, made with the possibility of providing angular self-oscillations of the incisal carriage relative to its axis, which is fixed on the supports rotation, located on the bed, and a separating carriage with a drive and a sensor for its movement, installed with the possibility of linear movement relative to the bed in the area bones perpendicular to the plane of the angular self-oscillations of the incisal carriage mounted on the incisal carriage a diamond cutter with a mechanism for raising and lowering it to form a stroke and a control unit for the mentioned drives and mechanism, characterized in that the incisal carriage is fitted with a counterweight located at its end below the axis of angular auto-oscillations of the incisal carriage, with a diamond cutter with a mechanism for lifting and lowering it is installed at the opposite end of the incisal carriage relative to the axis of its angular self-oscillations. 2. Делительная машина по п. 1, отличающаяся тем, что резцовая каретка выполнена в виде вертикально расположенной рамы и снабжена телескопическим механизмом. 2. The dividing machine according to Claim. 1, characterized in that the chisel carriage is made in the form of a vertically positioned frame and is equipped with a telescopic mechanism. 3. Делительная машина по п. 1, отличающаяся тем, что противовес резцовой каретки выполнен с возможностью регулирования по массе и моменту инерции. 3. The dividing machine according to Claim. 1, characterized in that the counterweight to the incisal carriage is adapted to be controlled by the mass and the moment of inertia. 4. Делительная машина по п. 1, отличающаяся тем, что делительная каретка снабжена телескопическим механизмом, установленным на станине. 4. The dividing machine according to Claim. 1, characterized in that the dividing carriage is equipped with a telescopic mechanism mounted on the frame.
RU2018107379A 2018-02-27 2018-02-27 Pendulum-type ruling machine for forming line structures on convex cylindrical surfaces RU2687515C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107379A RU2687515C1 (en) 2018-02-27 2018-02-27 Pendulum-type ruling machine for forming line structures on convex cylindrical surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107379A RU2687515C1 (en) 2018-02-27 2018-02-27 Pendulum-type ruling machine for forming line structures on convex cylindrical surfaces

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2687515C1 true RU2687515C1 (en) 2019-05-14

Family

ID=66579069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018107379A RU2687515C1 (en) 2018-02-27 2018-02-27 Pendulum-type ruling machine for forming line structures on convex cylindrical surfaces

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2687515C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU192433U1 (en) * 2019-05-31 2019-09-17 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") DIVISION MACHINE OF PENDULUM TYPE FOR MANUFACTURE OF HATCH STRUCTURES ON CONCAVATED SURFACES

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1682123A1 (en) * 1989-06-01 1991-10-07 Предприятие П/Я Г-4671 A method of cutting diffraction grating lines and device therefor
RU2027578C1 (en) * 1990-09-17 1995-01-27 Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" Dividing machine for cutting diffraction gratings
RU2036770C1 (en) * 1990-05-22 1995-06-09 Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" Dividing machine for making diffraction lattices
RU2130374C1 (en) * 1998-05-26 1999-05-20 Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (Федеральный научно-производственный центр) Dividing machine for making periodic structures, mainly, ruled diffraction gratings (versions)
WO2009083631A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-09 Universidade De Santiago De Compostela Method for obtaining phase diffraction gratings in a substrate by laser ablation of a target
RU127674U1 (en) * 2012-09-17 2013-05-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) DIVIDING MACHINE

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1682123A1 (en) * 1989-06-01 1991-10-07 Предприятие П/Я Г-4671 A method of cutting diffraction grating lines and device therefor
RU2036770C1 (en) * 1990-05-22 1995-06-09 Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" Dividing machine for making diffraction lattices
RU2027578C1 (en) * 1990-09-17 1995-01-27 Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" Dividing machine for cutting diffraction gratings
RU2130374C1 (en) * 1998-05-26 1999-05-20 Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (Федеральный научно-производственный центр) Dividing machine for making periodic structures, mainly, ruled diffraction gratings (versions)
WO2009083631A1 (en) * 2007-12-28 2009-07-09 Universidade De Santiago De Compostela Method for obtaining phase diffraction gratings in a substrate by laser ablation of a target
RU127674U1 (en) * 2012-09-17 2013-05-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) DIVIDING MACHINE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU192433U1 (en) * 2019-05-31 2019-09-17 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") DIVISION MACHINE OF PENDULUM TYPE FOR MANUFACTURE OF HATCH STRUCTURES ON CONCAVATED SURFACES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102744451B (en) Method and apparatus for machining work by cutting tool
CN201955592U (en) Multifunctional visual automatic alignment laminating machine
RU127674U1 (en) DIVIDING MACHINE
RU2687515C1 (en) Pendulum-type ruling machine for forming line structures on convex cylindrical surfaces
CN108732709A (en) A kind of adjustment mechanism of five degree of freedom
CN105180824B (en) A kind of dynamic calibration apparatus for high frequency fiber grating strain measuring system
CN201264189Y (en) Edge-grinding machine brick-blocking positioning apparatus
CN201516538U (en) Photo-etching system for processing with lasers of double optical heads in parallel
CN103978392A (en) Micro-feeding device with adjustable rigidity frequency based on mobile support
CN102331687B (en) Step optical processing system and processing method
RU185041U1 (en) DIVISION MACHINE OF PENDULUM TYPE FOR MANUFACTURE OF HATCH STRUCTURES ON CONVEX CYLINDRICAL SURFACES
RU192433U1 (en) DIVISION MACHINE OF PENDULUM TYPE FOR MANUFACTURE OF HATCH STRUCTURES ON CONCAVATED SURFACES
RU2130374C1 (en) Dividing machine for making periodic structures, mainly, ruled diffraction gratings (versions)
RU185038U1 (en) Pendulum dividing machine for forming dashed structures on non-planar working surfaces
RU185039U1 (en) Pendulum dividing machine for the manufacture of line structures on non-planar working surfaces
CN102589467B (en) Convex aspheric optical element surface type detection device
RU2687514C1 (en) Pendulum-type ruling machine for forming line structures on convex cylindrical surfaces
CN205519702U (en) Servo turning auxiliary device of quick cutter of height -adjustable piezoceramics driven
CN101182109B (en) Multi-tool glass cutting machine
RU2691821C1 (en) Pendulum-type dividing machine for making dashed structures on non-planar working surfaces
RU185040U1 (en) DIVISION MACHINE OF PENDULUM TYPE FOR FORMATION OF HATCH STRUCTURES ON CONVEX CYLINDRICAL SURFACES
RU2725324C1 (en) Pendulum-type dividing machine for making dashed structures on concave surfaces
CN104536073A (en) Grating ruling tool initiative adjusting device having abbe error correcting function
CN202939353U (en) Infrared optical system focusing mechanism
RU2687516C1 (en) Pendulum ruling machine for production of dashed structures on non-flat working surfaces