一种离子束抛光系统的运输装置及其运输方法与流程

本发明属于离子束加工设备领域，具体涉及一种离子束抛光系统的运输装置及其运输方法。

背景技术：

目前，离子束抛光是高精度光学元件确定性加工的一种新技术，它基于低能离子直接轰击光学镜面时的物理溅射效应实现光学元件表面材料的去除。入射离子通过级联碰撞将能量传递给光学元件表面原子，当光学元件表面原子获得的能量足以克服表面束缚能时，便以原子形式从工件表面脱离出来，因此离子束抛光拥有纳米量级的加工精度。当低能离子束以可变的速度或驻留时间结合特定的路径扫过光学元件表面，从而精确地修正光学表面的局部面形误差。高确定性、高稳定性和非接触的加工方式，使得离子束抛光方法克服了传统抛光加工过程中的边缘效应、刀具磨损和压力负载等缺点，具有较高的加工收敛率，通常作为高精度光学元件加工的最后一道工序。

由于离子束抛光技术相对复杂，以前的离子束抛光设备大多采用单真空室设计，将待加工工件放入真空室后将花费90分钟达到工作真空压力环境；为保护离子源，避免热的离子源被空气氧化，工件加工完毕后，需耗时120—180分钟等待离子源冷却至室温后才能将真空室充气至大气压力状态将工件取出；再加工将重复上述过程，因此现有离子束加工效率很低。

现在，离子束抛光设备逐渐开始采用爽真空室的方式，一个真空室作为加工抛光工件的真空工作室，一个真空室作为安装、准备工件以及将将加工好的工件取出的真空辅助室。为了将工件从真空辅助室中送入真空工作室，需要运输装置完成。现有的运输装置结构较较为复杂，需要的空间较大。而真空辅助室为了能够更快速地抽真空或是充气至大气压力状态，需要采用空间较小的真空辅助室。这与现有的运输装置的设计原理相悖。而且现有的运输装置的长期使用的可靠性较低，容易损坏，结构复杂又不利于维护，给使用者带来较大的困扰。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、安装方便的离子束抛光系统的运输装置。

另一目的是提供一种采用该运输装置运输工件的运输方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是：一种离子束抛光系统的运输装置，用于双真空离子束抛光系统中工件的运输抛光，所述双真空离子束抛光系统包括真空工作室和真空辅助室，所述真空工作室和真空辅助室连通，所述真空工作室和真空辅助室之间设置有能够控制二者通断的插板阀。所述运输装置包括导轨组件、用于安装工件的运输车、直线运动模组以及控制单元，所述导轨组件包括设置在真空工作室内的第一直线导轨和设置在真空辅助室内的第二直线导轨，所述运输车设置在导轨组件上且能够在导轨组件上直线运动，所述直线运动模组设置在真空工作室内，所述直线运动模组包括直线导向件、能够在直线导向件上直线滑动的滑块以及驱动滑块滑动的驱动机构，所述运输装置还包括能够连接运输车和滑块的连接机构，所述控制单元分别与连接机构和驱动机构相连，当滑块滑动至运输车附近时，所述控制单元能够控制连接机构将滑块和运输车连接锁定；当滑块与运输车连接锁定后，所述控制单元能够控制滑块滑动并带动运输车在第一直线导轨和第二直线导轨上运动。

具体的，所述第一直线导轨具有两根且在真空工作室内平行设置，所述第二直线导轨也具有两根且在真空辅助室内平行设置，所述第一直线导轨和第二直线导轨分设在插板阀的两侧，所述第一直线导轨和第二直线导轨之间形成有间隙。

具体的，所述直线运动模组设置在两根第一直线导轨之间，所述滑块的滑动路径与第一直线导轨相互平行。

优选的，所述直线运动模组为丝杠型直线运动模组或同步带型直线运动模组，所述驱动机构包括驱动电机。

一种优选，所述运输车下部具有与第一直线导轨/第二直线导轨配合连接的滑动部，所述滑动部与第一直线导轨/第二直线导轨相互嵌合，所述运输车通过滑动部与第一直线导轨/第二直线导轨滑动连接，当运输车在第一直线导轨和第二直线导轨之间滑动时，所述滑动部能够从第一直线导轨和第二直线导轨中的一个部件上经过两者之间的间隙过渡至另一部件上。

另一种优选，所述运输车下部具有与第一直线导轨/第二直线导轨配合连接的滚轮，所述第一直线导轨/第二直线导轨上开设有与第一直线导轨/第二直线导轨延伸方向一致的导向槽，所述滚轮能够嵌入在导向槽中并在导向槽中滚动，当运输车在第一直线导轨和第二直线导轨之间运动时，所述滚轮能够从第一直线导轨和第二直线导轨中的一个部件上经过两者之间的间隙过渡至另一部件上。

具体的，所述连接机构包括固定设置在滑块上的第一连接件和固定设置在运输车上的第二连接件，当滑块运动至运输车附近时，所述控制单元能够控制第一连接件与第二连接件相互吸合。

优选的，所述第一连接件为电磁铁，所述第二连接件为固定在运输车上的铁块，当滑块运动至运输车附近时，所述电磁铁与铁块相互接触，所述控制单元控制电磁铁得电与铁块相互吸合。

进一步的，所述运输装置还包括能够感应滑块位置的第一位置感应开关和第二位置感应开关，所述第一位置感应开关和第二位置感应开关一前一后地设置在真空工作室内，当滑块运动至第一位置感应开关/第二位置感应开关位置处时，第一位置感应开关/第二位置感应开关反馈信号给控制单元，控制单元控制驱动机构停止工作，所述滑块停止滑动。

一种使用上述的离子束抛光系统的运输装置运输工件的运输方法，包括以下步骤：

1）将工件安装在运输车上，将运输车安设在第二直线导轨上；

2）通过控制单元控制直线运动模组工作，所述滑块在直线导向件上滑动向运输车靠近；

3）当滑块滑动至第一位置感应开关位置处，所述第一位置感应开关反馈信号给控制单元，所述控制单元控制连接机构将滑块与运输车连接锁定；

4）控制单元控制滑块向远离插板阀的方向滑动，所述运输车在滑块的拉动下从真空辅助室进入真空工作室；

5）当滑块滑动至第二位置感应开关位置处时，所述第二位置感应开关反馈信号给控制单元，所述控制单元控制驱动机构停止工作，所述滑块停止滑动，所述运输车到达工作位置；

6）当工件抛光完成后，控制单元控制滑块向靠近插板阀的方向运动，所述运输车在滑块的推动下从真空工作室回到真空辅助室；

7）当滑块再次滑动至第一位置感应开关位置处时，所述第一位置感应开关反馈信号给控制单元，所述控制单元控制控制驱动机构停止工作，所述滑块停止滑动，同时，所述控制单元还控制连接机构解锁，滑块与运输车分离，所述运输车回到初始位置；

8）所述控制单元控制滑块向远离插板阀的方向滑动；

9）当滑块滑动至第二位置感应开关位置处，所述第二位置感应开关反馈信号给控制单元，所述控制单元控制驱动机构停止工作，所述滑块停止滑动。

以上所涉及到的前后左右上下等方位词，是在所述运动装置的正常使用时的方位作定义的。

本发明的范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案等。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：采用运输车与第二直线导轨相互配合设置在真空辅助室内，占用空间小，真空辅助室能够比现有的真空辅助室小，提高工件的加工效率，提高离子束抛光系统的利用率；运输车与第二直线导轨结构简单，操作难度低，安装配合容易；采用直线运动模组作为运输车的牵引装置，直线运动模组设置在真空工作室内，不占用真空辅助室的空间，同时直线运动精度高，使得运输车的牵引到位精度高。

附图说明

图1为一种离子束抛光系统的腔室组成图；

图2为本发明一种离子束抛光系统的运输装置的滑块处于第一位置感应开关处的状态示意图；

图3为本发明一种离子束抛光系统的运输装置的滑块处于第二位置感应开关处的状态示意图；

其中：1、运输车；2、直线运动模组；3、第一直线导轨；4、第二直线导轨；5、第一连接件；6、第二连接件；7、第一位置感应开关；8、第二位置感应开关；21、直线导向件；22、滑块；100、真空工作室；101、真空辅助室；102、插板阀。

具体实施方式

如图1所示，一种双真空离子束抛光系统包括真空工作室100、真空辅助室101，所述真空工作室100和真空辅助室101连通，所述真空工作室100和真空辅助室101之间设置有能够控制二者通断的插板阀102。真空工作室100内设有离子源、离子源运动系统和中和器。

如图2和图3所示，本发明所述的一种离子束抛光系统的运输装置设置在真空工作室100和真空辅助室101中，用于双真空离子束抛光系统中工件的运输抛光。

所述运输装置包括导轨组件、用于安装工件的运输车1、直线运动模组2以及控制单元（图未示）。所述导轨组件包括设置在真空工作室100内的第一直线导轨3和设置在真空辅助室101内的第二直线导轨4。所述第一直线导轨3具有两根且在真空工作室100内平行设置，所述第二直线导轨4也具有两根且在真空辅助室101内平行设置，所述第一直线导轨3和第二直线导轨4分设在插板阀102的两侧，所述第一直线导轨3和第二直线导轨4之间形成有间隙。

所述运输车1设置在导轨组件上且能够在导轨组件上直线运动。本实施例中，所述运输车1下部具有与第一直线导轨3/第二直线导轨4配合连接的滚轮（图未示）。所述第一直线导轨3/第二直线导轨4上开设有与第一直线导轨3/第二直线导轨4延伸方向一致的导向槽（图未示）。所述滚轮能够嵌入在导向槽中并在导向槽中滚动，当运输车1在第一直线导轨3和第二直线导轨4之间运动时，所述滚轮能够从第一直线导轨3和第二直线导轨4中的一个部件上经过两者之间的间隙过渡至另一部件上。

所述直线运动模组2设置在真空工作室100内。所述直线运动模组2包括直线导向件21、能够在直线导向件21上直线滑动的滑块22以及驱动滑块22滑动的驱动机构（图未示）。所述控制单元与驱动机构相连。所述直线运动模组2设置在两根第一直线导轨3之间，所述滑块22的滑动路径与第一直线导轨3相互平行。所述直线运动模组2为丝杠型直线运动模组或同步带型直线运动模组，所述驱动机构包括驱动电机。本实施例采用的是丝杠型直线运动模组。

所述运输装置还包括能够连接运输车1和滑块22的连接机构。所述控制单元与连接机构。所述连接机构包括固定设置在滑块22上的第一连接件5和固定设置在运输车1上的第二连接件6。所述第一连接件5为电磁铁，所述电磁铁通过连杆固定在滑块上，所述第二连接件6为固定在运输车1上的铁块。当滑块22运动至运输车1附近时，所述电磁铁与铁块相互接触，所述控制单元控制电磁铁得电与铁块相互吸合。当滑块22与运输车1连接锁定后，所述控制单元能够控制滑块22滑动并带动运输车1在第一直线导轨3和第二直线导轨4上运动。

所述运输装置还包括能够感应滑块22位置的第一位置感应开关7和第二位置感应开关8。所述第一位置感应开关7和第二位置感应开关8一前一后地设置在真空工作室100内。当滑块22运动至第一位置感应开关7/第二位置感应开关位置8处时，第一位置感应开关7/第二位置感应开关8反馈信号给控制单元，控制单元控制驱动机构停止工作，所述滑块22停止滑动。

双真空离子束抛光系统采用本发明所述的一种离子束抛光系统的运输装置运输工件进行抛光的工作过程如下所述：

1）将待抛光的工件安装在运输车1上，将运输车1安设在第二直线导轨4上，即保持运输车1在真空辅助室101内。将真空辅助室101抽气到真空状态，打开插板阀102；

2）通过控制单元控制直线运动模组2工作，所述滑块22在直线导向件21上滑动向运输车1靠近；

3）当滑块22滑动至第一位置感应开关7位置处，所述电磁铁和铁块接触，所述第一位置感应开关7反馈信号给控制单元，所述控制单元控制电磁铁得电与铁块吸附在一起使得滑块22与运输车1连接锁定；

4）控制单元控制滑块22向远离插板阀102的方向滑动，所述运输车1在滑块22的拉动下在第二直线导轨4运动并过渡至第一直线导轨3上运动，即从真空辅助室101进入真空工作室100；

5）当滑块22滑动至第二位置感应开关8位置处时，所述第二位置感应开关8反馈信号给控制单元，所述控制单元控制驱动机构停止工作，所述滑块22停止滑动，所述运输车1到达工作位置；

6）真空工作室100内的离子束设备对工件进行离子束抛光处理；

7）当工件抛光完成后，控制单元控制滑块22向靠近插板阀102的方向运动，所述运输车1在滑块22的推动下从真空工作室100回到真空辅助室101；

8）当滑块22再次滑动至第一位置感应开关7位置处时，所述第一位置感应开关7反馈信号给控制单元，所述控制单元控制控制驱动机构停止工作，所述滑块22停止滑动，同时，所述控制单元还控制电磁铁断电，滑块22与运输车1脱离，此时，所述运输车1回到真空辅助室内的初始位置；

9）所述控制单元控制滑块22向靠近第二位置感应开关8的方向滑动；

10）当滑块22滑动至第二位置感应开关8位置处，所述第二位置感应开关8反馈信号给控制单元，所述控制单元控制驱动机构停止工作，所述滑块22停止滑动；

11）关闭插板阀102，并将真空辅助室101内充气至大气状态，此时既可取出经离子束抛光处理后的工件。

上述为一次工件从安装至加工完成取出的一个完整过程。由于真空辅助室101的空间远小于真空工作室100的空间。通过插板阀102的配合，整个加工过程只需要对真空辅助室101抽真空和充气，因此可大大提高抽真空和充气速度，提高产品加工效率.另外，插板阀102将真空辅助室101和真空工作室100隔离，对真空辅助室101充气时不需要等待真空工作室100中的离子源冷却，从而减少了完成加工后取出工件的等待时间，进一步提高加工效率。

本实施例中，采用直线运动模组2作为牵引装置并置于真空工作室100内，直线运动模组2的直线运动精确度高，无需调节，安装方便。通过电磁铁和铁块形成吸附锁定，吸附力强，连接锁定稳定。采用运输车1，运输车1下部是滚轮和导向槽配合，安装精度和配合要求都较低，安装简单，在第一直线导轨3和第二直线导轨4之间过渡平稳。不会出现倾覆等情况，使用可靠性高。由于直线运动模组2的牵引，直线度好。运输车1和第二直线导轨4所占体积小，结构简单，这样，真空辅助室101能够做得足够小，提高工件加工的工作效率。

当然，在上述实施例的基础上，还可以对运输车1与第一直线导轨3/第二直线导轨4的配合方式进行改变。比如，下述的方案：

所述运输车1下部具有与第一直线导轨3/第二直线导轨4配合连接的滑动部，所述滑动部与第一直线导轨3/第二直线导轨4相互嵌合，所述运输车1通过滑动部与第一直线导轨3/第二直线导轨4滑动连接，当运输车1在第一直线导轨3和第二直线导轨4之间滑动时，所述滑动部能够从第一直线导轨3和第二直线导轨4中的一个部件上经过两者之间的间隙过渡至另一部件上。这种方式也能完成运输车1的直线运动，结构简单。

如上所述，我们完全按照本发明的宗旨进行了说明，但本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。