薄膜電阻激光自動修刻機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種薄膜電阻阻值自動修調(diào)專用設(shè)備，具體為一種基于激光、氣動和單片機(jī)等多種技術(shù)的全自動電阻阻值修刻機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]高精度導(dǎo)電塑料角位移傳感器廣泛應(yīng)用于石油、化工、機(jī)械、航天航空、軍工等需要角度量控制的場合，其核心技術(shù)是膜電阻阻值的精確修刻。目前，在膜電阻修刻技術(shù)方面，主要有接觸式修刻和非接觸式修刻兩大類，接觸式修刻技術(shù)利用刀具對電阻材料的切削作用來實(shí)現(xiàn)修刻，效率較低。非接觸式修刻主要利用激光對電阻材料的瞬間加熱使其局部氣化來實(shí)現(xiàn)修刻。
[0003]國內(nèi)主要采用接觸式修刻技術(shù)，用數(shù)控系統(tǒng)來控制修刻刀具對膜電阻進(jìn)行機(jī)械修亥IJ，自動化程度和效率都比較低。雖然在科研上也有單位開發(fā)成功實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的數(shù)控自動修刻系統(tǒng)，如上海好光電阻式傳感器有限公司(前身為上海好光科工貿(mào)有限公司)研制生產(chǎn)的)(K35H-2導(dǎo)電塑料電阻式傳感器全自動修刻機(jī)用于導(dǎo)塑角位移電阻式傳感器的修刻工作，可以在較短時間內(nèi)將角位移電阻式傳感器的線性度精度修刻至0.5%左右，最高可至
0.2%;廣州市康托利計(jì)算機(jī)科技有限公司的KLD 1000修調(diào)機(jī)可以將電阻式傳感器線性度修刻至0.5%，但是都還是處于技術(shù)保密階段和試驗(yàn)性質(zhì)的，無法在公開的資料中找到可靠的信息。
[0004]國內(nèi)也有對激光修刻進(jìn)行研究的，如中國科學(xué)院物理研究院某研究所曾對碳膜電阻式傳感器激光修刻技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，并試制了激光修刻機(jī)，但效果并不理想，達(dá)到的精度較為有限，存在的副作用較多，如對碳膜和絕緣基體的損壞等。究其原因，就是激光的焦距不容易調(diào)準(zhǔn)確，而對焦不準(zhǔn)及功率控制不準(zhǔn)極易引發(fā)激光加工中的發(fā)熱灼傷。且目前現(xiàn)有的激光修刻機(jī)普遍存在著自動化程度不高、適應(yīng)性較差、修刻效率低等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種綜合運(yùn)用激光、氣動、單片機(jī)和工控機(jī)等多種技術(shù)的高精度全自動電阻阻值修調(diào)機(jī)的技術(shù)方案。具體技術(shù)方案如下:
一種薄膜電阻激光自動修刻機(jī)，包括機(jī)架、工件自動裝卸裝置、工件自動升降裝置、工件出口、自動調(diào)焦激光器、修刻臺、電刷升降機(jī)構(gòu)、帶阻值自動檢測系統(tǒng)工控機(jī)、顯示與輸入輸出設(shè)備和氣栗，所述機(jī)架是該薄膜電阻激光自動修刻機(jī)的支承結(jié)構(gòu)和外殼，自動調(diào)焦激光器設(shè)于機(jī)架的吊架上，帶阻值自動檢測系統(tǒng)工控機(jī)設(shè)于機(jī)架的平臺上。
[0006]進(jìn)一步的，所述機(jī)架還包括小平臺，在小平臺上設(shè)置顯示與輸入輸出設(shè)備；機(jī)架中間設(shè)置大平臺，用于安裝工件自動裝卸裝置、工件自動升降裝置、工件出口、工件修刻臺，工件出口包括合格工件出口和不合格工件出口 ；在下層靠左前側(cè)設(shè)置有修刻后工件存放箱，修刻后工件存放箱的內(nèi)部分兩格，分別與合格工件出口和不合格工件出口通過管道相連通。
[0007]進(jìn)一步的，所述機(jī)架還包括安裝氣栗的小平臺，機(jī)架上的前面上半部分開有兩扇透明的有機(jī)塑料門。
[0008]進(jìn)一步的，所述工件自動裝卸裝置采用倒置的第一氣動三爪卡盤作為抓手，安裝在懸臂上，懸臂設(shè)置于立柱上，立柱安裝在螺母絲杠水平導(dǎo)軌上，絲杠由微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。
[0009]進(jìn)一步的，所述工件自動升降裝置由光電探測器、工件定位架、自動頂升氣缸和卡槽組成，光電探測器安裝在工件定位架的頂部，在機(jī)架上開有不同分布直徑的卡槽，以適應(yīng)不用大小的工件；自動頂升氣缸頭部聯(lián)接有圓鋼片，便于工件在上面放置。
[0010]進(jìn)一步的，所述自動調(diào)焦激光器采用紅寶石固體激光器，配以焦距在285-315mm范圍可調(diào)的光學(xué)鏡頭，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)焦，光斑控制在0.05_內(nèi)。
[0011 ] 進(jìn)一步的，所述工件修刻臺由接線柱、第二氣動三爪卡盤、卡盤底座、步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)底座、氣缸、導(dǎo)軌組成，接線柱安裝在卡盤底座上，帶有兩個卡式凹槽，當(dāng)被修刻工件放入卡盤被卡緊后，工件上的接線腳就被卡入接線柱的卡槽內(nèi)；卡盤底座為中間帶孔圓盤結(jié)構(gòu)件，中間的孔用于裝步進(jìn)電機(jī)；電機(jī)底座卡騎在導(dǎo)軌上，沿導(dǎo)軌左右移動，導(dǎo)軌內(nèi)部設(shè)有一個氣缸。
[0012]進(jìn)一步的，所述電刷升降機(jī)構(gòu)由橫向懸臂、電刷立柱、電刷、升降氣缸、固定壓板組成，橫向懸臂為鋁質(zhì)空心結(jié)構(gòu)，一端與電刷立住通過緊配合固連，另一端與升降氣缸通過緊配合固連；電刷材質(zhì)為鈀金合金，一端與薄膜電阻直接接觸，另一端通過絕緣介質(zhì)固聯(lián)在電刷立柱上，并與導(dǎo)線相連，作為動態(tài)測量的輸出點(diǎn)。
[0013]進(jìn)一步的，所述帶阻值自動檢測系統(tǒng)工控機(jī)根據(jù)對工件電阻的測量數(shù)據(jù)和修刻精度要求來控制修刻臺運(yùn)轉(zhuǎn)、激光器調(diào)焦、自動裝卸裝置及頂升裝置。
[0014]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.采用自動調(diào)焦鏡頭使激光聚集平面與被加工的膜電阻平面高度一致，提高了激光加工的精確度和效率，確保了修刻的高效精準(zhǔn)，使修刻機(jī)的修刻精度能達(dá)到0.1%以上；
2.工件的裝夾采用了氣動卡盤和旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)，使被修刻工件實(shí)現(xiàn)了自動裝卸，縮短了輔助裝夾時間，提高了工裝效率；另外，專門設(shè)計(jì)了一個堆放被修刻工件的三角支架，一次可堆放10-15個工件，且工件的堆放高度由氣動頂升機(jī)構(gòu)控制，可使高度始終不變，方便了工件的抓取。
[0015]3.工作臺采用旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，使工件旋轉(zhuǎn)，激光器固定不動，確保了激光焦距的準(zhǔn)確性，便于激光對焦；在工作臺上方安裝可伸縮電刷觸頭、側(cè)邊裝有卡箍與工件接口相聯(lián)，使工件修刻時能將阻值變化實(shí)時輸出，通過工控機(jī)結(jié)合單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行及時調(diào)整，確保修刻的精準(zhǔn)性。
[0016]4.在修刻處設(shè)置一吸風(fēng)口，將激光修刻時產(chǎn)生的氣化物及時抽走，確?？諝猸h(huán)境清醒，不影響操作人員健康。
[0017]5.修刻完成后能直接檢測出合格與不合格工件，并由工件自動裝卸裝置分別將合格品與不合格品分開放置。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2-4為本發(fā)明機(jī)架的三面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5-6為本發(fā)明工件自動裝卸裝置的正面及俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7-8為本發(fā)明待修刻工件自動升降裝置的正面和俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9-10為本發(fā)明工件修刻臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11為本發(fā)明電刷升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖1中:1_機(jī)架、2-工件自動裝卸裝置、3-工件自動升降裝置、4-工件出口、5-自動調(diào)焦激光器、6-修刻臺、7-電刷升降機(jī)構(gòu)、8-帶阻值自動檢測系統(tǒng)工控機(jī)、9-顯示與輸入輸出設(shè)備、10-氣栗；
圖2中:11-吊架、12-平臺、13-定位螺孔、14-螺孔、15-小平臺、16-大平臺、17-工件存放箱、18-安裝工件頂升缸的孔、19-修刻后工件出口的孔、110-修刻工作臺的孔、111-安裝氣栗的小平臺、112-聯(lián)接螺栓孔、113-有機(jī)塑料門；
圖3中:21-第一氣動三爪卡盤、22-懸臂、23-立柱(氣缸)、24_螺母絲杠水平導(dǎo)軌、25-微型步進(jìn)電機(jī)；
圖4中:31-光電探測器、32-工件定位架、33-自動頂升氣缸、34-卡槽；
圖5中:61-接線柱、62-第二氣動三爪卡盤、63-卡盤底座、64-步進(jìn)電機(jī)、65-電機(jī)底座、66-氣缸、67-導(dǎo)軌；
圖6中:71-橫向懸臂、72-電刷立柱、73-電刷、74-升降氣缸、75-固定壓板。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
如圖1所示，本發(fā)明的薄膜電阻激光自動修刻機(jī)，包括機(jī)架1、工件自動裝卸裝置2、工件自動升降裝置3、工件出口 4、自動調(diào)焦激光器5、修刻臺6、電刷升降機(jī)構(gòu)7、帶阻值自動檢測系統(tǒng)工控機(jī)8、顯示與輸入輸出設(shè)備9和氣栗10等部分組成。其工作過程如下:先手工將待修刻工作放入工件自動升降裝置3里，注意接線柱放在同一位置，一次放15至20只，取決于工件厚度；啟動機(jī)器自檢，自檢到修刻臺6上沒有工件后，修刻臺6自動左移到裝夾位置，松開氣動三爪卡盤，工件自動裝卸裝置2啟動，從待修刻工件自動升降裝置3上抓取一個工件，移動到裝夾位置，工件自動落入修刻臺6上，氣動三爪卡夾緊，修刻臺6回到修刻位置，啟動帶阻值自動檢測系統(tǒng)工控機(jī)8，找到阻值零位，自動調(diào)焦激光器5啟動，開始修刻，修刻臺6在3分鐘內(nèi)正轉(zhuǎn)一周完成修刻，然后反轉(zhuǎn)一周復(fù)位；再由帶阻值自動檢測系統(tǒng)工控機(jī)8檢測工件阻值是否達(dá)到要求，判斷出合格與否。電刷升降機(jī)構(gòu)7抬起，松開三爪卡，移動工作臺6到裝夾位置，取下工件放入相應(yīng)的出口，完成一個修刻周期，開始下一個修刻周期。
[0020]下面對本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)說明如下。
[0021]機(jī)架1是修刻機(jī)的支承結(jié)構(gòu)和外殼，起支承和密封兩方面的作用，所有構(gòu)件都安裝在機(jī)架上，圖2-4是其整體結(jié)構(gòu)的三面示意圖。整個機(jī)架用角鋼、扁鋼和鋼板等型材來做，先用40mmX40mmX3mm的角鋼和40mmX3mm扁鋼焊接一個長寬高分別為1200mmX500mmX 1500mm的架子；后面焊上4mm后的不銹鋼板，也可用螺栓聯(lián)接，這樣雖然可拆，但裝拆較慢；在機(jī)架1的頂面靠右300mm、前200mm處焊接一個安裝自動調(diào)焦激光器5的吊架11，吊架11通過扁鋼與機(jī)架1相聯(lián)；在機(jī)架1的右后側(cè)，離頂面300_處設(shè)計(jì)一個用于安裝帶阻值自動檢測系統(tǒng)工控機(jī)8的平臺12，平臺12的大小200mmX 200mm，帶安裝螺孔；在機(jī)架1后面板的左下側(cè)開有兩個用于固定聯(lián)接工件出口管的定位螺孔13，這兩個孔的位置可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，大小M12 ;在后面板的靠右300mm從上到下開有3個用于聯(lián)接電刷升降機(jī)構(gòu)7的螺孔14，大小為M16 ;在機(jī)架1的右側(cè)外面靠前面設(shè)計(jì)一個用于安裝顯示與輸入輸出設(shè)備9的小平臺15，小平臺15離地高為1200 _，便于對設(shè)備的操作，大小在150mmX 150mm左右；機(jī)架1的中間用4mm厚的不銹鋼板和20mmX20mm角鋼制作成一個大平臺16，用于安裝工件自動裝卸裝置2、工件自動升降裝置3、修刻后的工件出口 4(41為合格工件出口，42為不合格工件出口)、工件修刻臺6等主要結(jié)構(gòu)。大平臺16將機(jī)架隔成上下兩層，上層高為900 mm，下層高為500 mm。在下層靠左前側(cè)設(shè)置有修刻后工件存放箱17，修刻后工件存放箱17的內(nèi)部分兩格，左邊大右邊小，分別與合格工件出口 41和不合格工件出口 42通過管道相連通。修刻后的工件自動滑落到對應(yīng)的修刻后工件存放箱17內(nèi)部，底面為傾斜結(jié)構(gòu)，以使工件能向外滑移。修刻后工件存放箱17能存放200個合格工件和20個不合格