专利名称：一种圆柱面光栅光刻刻划机的制作方法
技术领域：
本实用新型属光学精密刻划技术领域中涉及的一种圆柱面光栅光刻刻划机。
二、技术背景光电轴角编码器是角位移测量的光电传感器，是数字化测角仪器，传统的光电轴角编码器是采用光学码盘或光栅盘作为角度传感元件，与主轴固定在一起，随主轴同步转动，输出角度代码。圆柱面光栅编码器是另一种角位移测量的光电传感器，利用光源发出平行光对准圆柱面光栅的转轴线，再利用两个反射棱镜反射衍射光干涉，通过三个分束器裂相提取角位移信息。
圆柱面光栅编码器对轴向精度要求放的很宽，即使在轴向窜动时，编码器的角度信息不会受到影响，因此，对圆柱面光栅编码器的应用受到很多方面的关注。圆柱面光栅是圆柱面光栅编码器的核心部件，刻划圆柱面光栅的设备就是圆柱面光栅刻划机。
所谓圆柱面光栅就是在圆柱形的表面上，平行于其轴线的刻线密度达到一定的数值(例如300条线/mm)而成。以往的圆光栅刻划机，都是建立在平面上刻划的，测角用的圆光栅或光学码盘，均刻制在平面圆盘上，我们没有查到有关圆柱面光栅刻划机的相关报导，我们认为与本实用新型最为接近的已有技术是中国兵器工业出版社一九九四年八月出版的马宏著《精密刻划工艺》一书中P50～57圆刻机。如图1所示，包括传动系统、分度机构、曝光系统和床身。传动系统包括电机1、皮带2、皮带轮3、齿轮4、7、8、连杆5、计数器6、伞齿轮副10、11、传动轴12、分度机构包括蜗杆9、分度蜗轮13、托盘14、待刻圆光栅15、主轴20；曝光系统包括待刻圆光栅15、光源光路16、可变光阑17、导轨18、升降螺杆19，升降螺母21；还有床身22。
分度机构和曝光系统是该圆刻机的核心部件，主轴20垂直安装在床身22的工作台面上，分度蜗轮13套装在主轴20上并与其固连，托板14在主轴20的顶端水平安装，待刻圆光栅盘15放在托板14上；能在导轨18上移动的光源光路16垂直照射，通过可变光栏17在待刻圆光栅盘15的表面上曝光；分度机构和曝光系统的工作，是通过电机带动的传动系统使蜗杆8和分度蜗轮13齿啮合带动主轴20实现了分度机构的转动，同时传动系统带动伞齿轮副10、11驱动可改变光阑17转动，使曝光系统与分度机构同步工作实现光刻曝光。
该圆刻机只能对水平面的圆光栅进行刻划，不能实施对圆柱表面的刻线方向平行于轴线的竖直刻划，因此，无法实现对圆柱面光栅的刻划。
三
发明内容
为了克服已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于设计一种曝光机构，能实施对圆柱表面的刻线方向平行于轴线的竖直刻划，使这种设备成为一种圆柱面光栅刻划机。
本实用新型要解决的技术问题是提供一种圆柱面光栅光刻刻划机。解决技术问题的技术方案，是在原来只能刻制平面圆光栅的圆刻机的基础上，采用原来圆刻机的床身和分度机构，对传动系统少许改动，增加了伞齿轮副，对暴光系统进行了改造设计，由原来的垂直照射水平曝光，改变了光路结构和方向，变为水平照射将扇形板上的图案竖直的在涂有光刻胶的待刻圆柱表面上曝光来完成光刻工艺。如图2和图3所示，包括传动系统、分度机构、曝光系统和床身。
传动系统包括电机23、皮带24、皮带轮25、齿轮26、29和30、连杆27、计数器28、伞齿轮副32、33、传动轴34、伞齿轮副40、41、42和43；分度机构包括蜗杆31、分度蜗轮35、托板36、待刻圆柱面37、主轴48；曝光系统包括待刻圆柱面37、掩模板38、光刻刀架39、可变光阑44、导轨45、可动支架46、光源光路47、升降螺母49、升降螺杆50，其中光源光路47还包括照明光源52、平面反射镜53、物镜组54；床身为51。
在传动系统中，电机23和皮带轮25之间通过皮带24连接，皮带轮25上的齿轮与齿轮26之间是齿啮合，齿轮26通过连杆27与齿轮29连接，齿轮29与齿轮30是齿啮合，齿轮29的轴带动伞齿轮32、33转动，伞齿轮33带动传动轴34转动，传动轴34带动伞齿轮副40、41、42、43转动；在分度机构中，齿轮30的轴上装有一小齿轮，与蜗杆31上的齿轮齿啮合带动蜗杆31转动，蜗杆31与分度蜗轮35之间是齿啮合，分度蜗轮35通过中心孔套装在主轴48上，与主轴48通过键销连接，主轴48的顶端水平固连装有托板36，托板36上面置有待刻圆柱面37，圆柱面37的柱面与托板36的平面垂直，分度蜗轮35带动主轴48转动时，待刻圆柱面37也同步转动。
在曝光系统中，导轨45通过两端的升降螺杆50和升降螺母49与床身51的工作台面平行固定在工作台面的上方，可动支架46安装在导轨45上，可左右移动，成直角形的光源光路47安装在可动支架46上，伞齿轮41轴杆的另一端是伞齿轮副42和43，可变光阑44通过中心轴孔安装在伞齿轮43的轴上，可绕伞齿轮43的轴转动，光刻刀架39与可变光阑44平行安装，掩模板38装在光刻刀架39上，使得光源光路47的出口与可变光阑44的通光孔，光刻刀架39，掩模板38在同一水平高度上，掩模板38对准待刻圆柱面37的侧面，光源光路47的光轴与待刻圆柱面37垂直；照明光源52由球面反射镜、光源、聚光镜组成，光源置于球面反射镜和聚光镜的焦点上，平面反射镜53与光轴线成45度装置，在反射光传播的光轴上置有物镜组54。
工作原理说明，该圆柱面光栅光刻刻划机，电机通过皮带轮带动传动系统转动，传动系统分为两路同步带动分度机构和曝光系统运转，实施对圆柱表面的光刻曝光，一路是通过齿轮30带动蜗杆31转动，与蜗杆31齿啮合的分度蜗轮35带动主轴48转动，来实现待刻圆柱面37的分度转动；另一路是齿轮29带动伞齿轮副32、33转动，伞齿轮33的转动带动伞齿轮副40、41、42、43转动，伞齿轮43的轴带动可变光阑44转动，光源光路47通过可变光阑44、光刻刀架49和掩模板38对待刻圆柱面37实施光刻曝光。
本实用新型的积极效果该机能实现对圆柱表面实施光刻曝光，成为刻划圆柱面光栅的工作母机。
四
图1是已有技术平面圆光栅刻划机的结构示意图，图2是本实用新型的示意图，图3是本实用新型的曝光系统结构示意图。
五具体实施方式
本实用新型按图2所示的结构实施，床身51的材质采用铸铁TH-20，传动系统中的电机采用三相感应电机，频率50Hz，齿轮26、29、30、连杆27、伞齿轮副32、33、伞齿轮副40、41、42、43的材质采用45#钢，传动轴34和其他轴类的材质采用38铬钼铝，分度机构中的蜗杆31、主轴48、升降螺杆50、螺母49的材质采用45#钢，分度蜗轮35的材质采用青铜，曝光系统中的光源采用紫外光源，物镜组54的放大倍率为1/2。
权利要求1.一种圆柱面光栅光刻刻划机，包括床身、传动系统、分度机构和曝光系统，其特征在于在曝光系统中，导轨(45)通过两端的升降螺杆(50)和升降螺母(49)与床身(51)的工作台面平行固定在工作台面的上方，可动支架(46)安装在导轨(45)上，可左右移动，成直角形的光源光路(47)安装在可动支架(46)上，伞齿轮(41)轴杆的另一端是伞齿轮副(42)和(43)，可变光阑(44)通过中心轴孔安装在伞齿轮(43)的轴上，可绕伞齿轮(43)的轴转动，光刻刀架(39)与可变光阑(44)平行安装，掩模板(38)装在光刻刀架(39)上，使得光源光路(47)的出口与可变光阑(44)的通光孔，光刻刀架(39)，掩模板(38)在同一水平高度上，掩模板(38)对准待刻圆柱面(37)的侧面，光源光路(47)的光轴与待刻圆柱面(37)垂直；照明光源(52)由球面反射镜、光源、聚光镜组成，光源置于球面反射镜和聚光镜的焦点上，平面反射镜(53)与光轴线成(45)度装置，在反射光传播的光轴上置有物镜组(54)。
专利摘要本实用新型公开一种圆柱面光栅光刻刻划机，属于光学精密刻划技术领域中涉及的一种圆柱面光栅光刻刻划机，本实用新型要解决的技术问题是提供一种圆柱面光栅光刻刻划机。解决技术问题的技术方案是包括床身、传动系统、分度机构和曝光系统。该机是在原来平面光栅光刻机的基础上，继续采用原来的床身、分度机构，对传动系统作了少许的改动，重新设计了曝光系统，使得光线由垂直照射光刻平面光栅变为光线水平照射光刻圆柱侧面，刻线方向平行于圆柱面的轴线，成为圆柱面光栅，该机成为圆柱面光栅光刻刻划机。
文档编号G03F7/00GK2676244SQ20042001146
公开日2005年2月2日 申请日期2004年1月10日 优先权日2004年1月10日
发明者陈贇, 朱应时 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所