工件，放满后需要人工清空。大平台16上分别要开出安装工件顶升缸的孔18、修刻后工件出口的孔19和修刻工作台的孔110，还有安装工件自动装卸装置2用的联接螺栓孔112等结构。下层靠右侧的里面设计一个安装气栗的小平台111，将气栗安装在上面。其余用1 mm厚的不锈钢板密封，机架上的前面上半部分开有两扇透明的有机塑料门113，便于观察和操作。
[0022]工件自动装卸装置2是修刻机实现自动修刻功能重要部件，为了适应不用大小的工件，采用倒置的第一气动三爪卡盘21 (可采用与修刻台6中相同的气动三爪卡盘，行程20mm,夹紧力15N)作为抓手，安装在悬臂22上，悬壁22可采用30X15 mm、厚2 mm的矩形截面钢管型材制作，长度在40-50 mm左右，根据导轨与工件堆放中心距离来设计确定。悬臂22安装在行程为60mm的立柱23 (气缸)上，立柱23安装在螺母丝杠水平导轨24上，丝杠由步进精度0.5mm的微型步进电机25驱动，功率在75W左右，如图5_6所示。工件自动装卸装置2有四个工作位置，位置一是在待修刻工件自动升降装置3上抓取一个工件；位置二是将待修刻工件放到修刻工作台6上；位置三是将从工件修刻台6上抓取的工件放入合格工件出口 41 ;位置四是将从工件修刻台6上抓取的工件放入不合格工件出口 42。其动作过程为:气缸抬升一一平移到位置一一一气缸落下一一抓取待修刻工件一一气缸抬升一一平移到位置二一一气缸落下一一释放待修刻工件至修刻台一一气缸抬升一一原地等待，修刻完成后修刻台重新移动到位置二气缸落下从修刻台中抓取工件移动到位置三或四一一释放工件一一移动到位置一开始下一个工件的抓取。
[0023]工件自动升降装置3由光电探测器31、工件定位架32、自动顶升气缸33和卡槽34组成，如图7-8所示。光电探测器31安装在工件定位架32的顶部，用于探测工件的高度位置；工件定位架32由三根8X2X200 mm带凹弧结构扁钢构成，一端带6X4 mm的卡头。三根定位架32呈120°均匀分布，分布圆直径可根据需要设置，在机架上开有不同分布直径的卡槽34，以适应不用大小的工件。图中的结构设有4种不同分布直径，分别为22mm、25mm、35mm、55mm，如需要可开更多分布直径的槽，槽的大小是统一的2 X 6 mm。与机架之间通过卡槽相联，只要根据工件直径大小将定位架32直接卡在槽里即可，十分方便；自动顶升气缸33采用500mm行程100N顶升力的轻型气缸，顶杆直径5mm，头部联接有直径为20mm、厚2mm的圆钢片，便于工件在上面放置。一次可放置10-15个待修刻工件，由光电探测器探测工件位置来自动调整气缸33的顶升行程，保证工件始终处于同一高度上，便于工件自动装卸装置抓取。
[0024]修刻后的工件出口 4有两个，分别设置为合格件和不合格件出口 14、42，可用口径为60-80mm的塑料软管与工件存放箱17相联。
[0025]自动调焦激光器5为外购件，可采用5W左右的红宝石固体激光器，配以焦距在285-315mm范围可调的光学镜头，实现自动调焦，确保激光集中在工件需要修刻的范围，光斑控制在0.05mm内。
[0026]工件修刻台6由接线柱61、第二气动三爪卡盘62、卡盘底座63、步进电机64、电机底座65、气缸66、导轨67等构件组成，如图9-10所示。接线柱61安装在卡盘底座63上，带有两个卡式凹槽，当被修刻工件放入卡盘被卡紧后，工件上的接线脚就被卡入接线柱61的卡槽内，实现被修刻薄膜电阻总阻值的在线测量；外购第二气动三爪卡62可采用卡盘外径200mm、卡紧力5N的通用气动三爪卡盘；卡盘底座63为一个中间带孔圆盘结构件，用于安装气动三爪卡盘，圆盘上开有与第二气动三爪卡62相联的螺纹孔，用螺栓来联接第二气动三爪卡62，中间的孔用于装步进电机64 ;步进电机64可采用0.9°步进角的高精度步进电机，在控制系统软件中通过进一步的10倍频细分来实现精密修刻要求；电机底座65为槽式结构，采用铸铝材质，电机通过螺栓与底座联接，电机底座65的槽正好卡骑在导轨67上，可沿导轨左右移动，实现修刻工位和装卸工位的转换；导轨67由两条平行的工字钢构成，固定上机架1上，导轨67内部有一个气缸66，气缸66的推杆与电机底座通过轴孔固联，气缸66的行程要求为200 mm,由气缸66来控制修刻台的左右移动。
[0027]如图11所示，电刷升降机构7由横向悬臂71、电刷立柱72、电刷73、升降气缸74、固定压板75等组成。横向悬臂71为铝质空心结构，一端与电刷立住72通过紧配合固连，另一端与升降气缸74通过紧配合固连；电刷73材质为钯金合金，一端与薄膜电阻直接接触，接触位置与激光光斑同步，另一端通过绝缘介质固联在电刷立柱72上，并与导线相连，作为动态测量的输出点，将修刻处的电阻值输出到测量系统，用于调整激光修刻时间；这样，电刷73、电刷立柱72及横向悬臂71与升降气缸74形成一个固定联接的整体，在升降气缸74的带动下，以实现电刷的上下升降，电刷只有两个工位，上工位时与修刻工作台脱离开，方便工件装夹，下工位是修刻工作位置，使电刷与薄膜电阻接触；固定压板75用来固定升降气缸，保证电刷升降时不产生偏斜。
[0028]带阻值自动检测系统工控机8采用32位工控机，根据对工件电阻的测量数据和修刻精度要求来控制修刻台运转、激光器调焦、自动装卸装置及顶升装置等的协调运动，是实现自动修刻的核心，由专门的控制软件实现。
[0029]显示与输入输出设备9是修刻机控制系统的一部分，输入可采用标准键盘和光电鼠标，输出可采用16英寸液晶显示屏，也可配上小型打印机，以备有时需要分析修刻质量时将相关资料打印出来。
[0030]气栗10主要为各个气缸和气动卡盘提供气源，可采用50_100kPa气压，30-50L/min排量的小型无声空压栗，以保证在修刻过程中不产生大的噪声。
【主权项】
1.一种薄膜电阻激光自动修刻机，包括机架(1 )、工件自动装卸装置(2)、工件自动升降装置(3)、工件出口(4)、自动调焦激光器(5)、修刻台(6)、电刷升降机构(7)、带阻值自动检测系统工控机(8)、显示与输入输出设备(9)和气栗(10)，其特征在于:所述机架(1)是该薄膜电阻激光自动修刻机的支承结构和外壳，自动调焦激光器(5)设于机架(1)的吊架(11)上，带阻值自动检测系统工控机(8 )设于机架(1)的平台(12 )上。2.如权利要求1所述的薄膜电阻激光自动修刻机，其特征在于:所述机架(1)还包括小平台(15)，在小平台(15)上设置显示与输入输出设备(9);机架(1)中间设置大平台(16)，用于安装工件自动装卸装置(2 )、工件自动升降装置(3 )、工件出口( 4 )、工件修刻台(6 )，工件出口包括合格工件出口(41)和不合格工件出口(42);在下层靠左前侧设置有修刻后工件存放箱(17)，修刻后工件存放箱(17)的内部分两格，分别与合格工件出口(41)和不合格工件出口(42)通过管道相连通。3.如权利要求1所述的薄膜电阻激光自动修刻机，其特征在于:所述机架(1)还包括安装气栗的小平台(111)，机架上的前面上半部分开有两扇透明的有机塑料门(113)。4.如权利要求2或3所述的薄膜电阻激光自动修刻机，其特征在于:所述工件自动装卸装置(2)采用倒置的第一气动三爪卡盘(21)作为抓手，安装在悬臂(22)上，悬臂(22)设置于立柱(23 )上，立柱(23 )安装在螺母丝杠水平导轨(24)上，丝杠由微型步进电机(25 )驱动。5.如权利要求2或3所述的薄膜电阻激光自动修刻机，其特征在于:所述工件自动升降装置(3)由光电探测器(31)、工件定位架(32)、自动顶升气缸(33)和卡槽(34)组成，光电探测器(31)安装在工件定位架(32)的顶部，在机架上开有不同分布直径的卡槽(34)，以适应不用大小的工件；自动顶升气缸(33)头部联接有圆钢片，便于工件在上面放置。6.如权利要求2或3所述的薄膜电阻激光自动修刻机，其特征在于:所述自动调焦激光器(5)采用红宝石固体激光器，配以焦距在285-315mm范围可调的光学镜头，实现自动调焦，光斑控制在0.05mm内。7.如权利要求2或3所述的薄膜电阻激光自动修刻机，其特征在于:所述工件修刻台(6)由接线柱(61)、第二气动三爪卡盘(62)、卡盘底座(63)、步进电机(64)、电机底座(65)、气缸(66 )、导轨(67 )组成，接线柱(61)安装在卡盘底座(63 )上，带有两个卡式凹槽，当被修刻工件放入卡盘被卡紧后，工件上的接线脚就被卡入接线柱(61)的卡槽内；卡盘底座(63)为中间带孔圆盘结构件，中间的孔用于装步进电机(64)；电机底座(65)卡骑在导轨(67)上，沿导轨左右移动，导轨(67 )内部设有一个气缸(66 )。8.如权利要求2或3所述的薄膜电阻激光自动修刻机，其特征在于:所述电刷升降机构(7)由横向悬臂(71)、电刷立柱(72)、电刷(73)、升降气缸(74)、固定压板(75)组成，横向悬臂(71)为铝质空心结构，一端与电刷立住(72)通过紧配合固连，另一端与升降气缸(74)通过紧配合固连；电刷(73)材质为钯金合金，一端与薄膜电阻直接接触，另一端通过绝缘介质固联在电刷立柱(72)上，并与导线相连，作为动态测量的输出点。9.如权利要求2或3所述的薄膜电阻激光自动修刻机，其特征在于:所述带阻值自动检测系统工控机(8)根据对工件电阻的测量数据和修刻精度要求来控制修刻台运转、激光器调焦、自动装卸装置及顶升装置。
【专利摘要】本发明公开了一种薄膜电阻激光自动修刻机，包括机架、工件自动装卸装置、工件自动升降装置、工件出口、自动调焦激光器、修刻台、电刷升降机构、带阻值自动检测系统工控机、显示与输入输出设备和气泵，所述机架是该薄膜电阻激光自动修刻机的支承结构和外壳，自动调焦激光器设于机架的吊架上，带阻值自动检测系统工控机设于机架的平台上。本发明采用自动调焦镜头使激光聚集平面与被加工的膜电阻平面高度一致，提高了激光加工的精确度和效率，确保了修刻的高效精准，使修刻机的修刻精度能达到0.1%以上。
【IPC分类】B23K26/08, B23K26/16, B23K26/362, B23K26/70, B23K26/402
【公开号】CN105364316
【申请号】CN201510692781
【发明人】俞志根
【申请人】湖州职业技术学院
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年10月21日