一种快刀伺服镂刻装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种快刀伺服镂刻装置，包括镂刻装置本体、柔性铰链、音圈电机、光栅尺反馈模块、安装座、压电陶瓷电机、刀具和控制单元。本实用新型专利技术是具有水平方向和竖直方向的二维进给平台，水平方向由音圈电机驱动，通过顶推柔性铰链的移动部，使柔性铰链的固定部发生弹性形变，从而产生水平方向上的位移；另外，在柔性铰链上安装用于测量位移量的光栅尺，并配上读数头，从而形成水平驱动的闭环控制系统，保证线刻长度在不同批次生产时的一致性；竖直方向则由压电陶瓷电机驱动，控制单元通过施加的电压值来控制电机的输出位移，从而实现竖直方向上的冲击镂刻，确保镂刻深度的一致性。本实用新型专利技术还具有结构简单、加工效果好、一致性高的优点。

A fast tool servo carving device

The utility model discloses a fast tool servo carve device, including carving device body, flexible hinge, voice coil motor, the grating feedback module, mounting base, piezoelectric ceramic motor, cutter and control unit. The utility model is a two-dimensional feeding platform with horizontal direction and vertical direction, horizontal direction driven by voice coil motor, through the mobile push flexible hinge, the fixed part of the flexible hinge elastic deformation, resulting in displacement in the horizontal direction; in addition, the installation for grating measuring displacement in flexible hinge and, with the reading head, thus forming a closed loop control system of horizontal drive, line length to ensure consistency in different batches of production; the vertical direction by the piezoelectric ceramic motor driving control unit by applying a voltage to control the output displacement of the motor, so as to realize the impact of carved vertically and to ensure consistent the depth of cut out. The utility model has the advantages of simple structure, good processing effect and high consistency.

【技术实现步骤摘要】
一种快刀伺服镂刻装置
本技术涉及镂刻装置领域，尤其涉及一种用于玻璃、玉石、贵金属等精密镂刻的全闭环控制的镂刻装置。
技术介绍
目前，传统的微镂刻线装置多采用半闭环控制系统，无法实现全闭环式控制，而且镂刻装置都是靠工人手动操作，因此批量化生产时，产品的一致性很差，无法满足大批量生产，同时镂刻效率很低，次品率很高。因此，现有镂刻装置存在镂刻加工批次不一致，镂刻质量严重依赖刀具，出现超差就换刀具的现状，需要进一步改进和完善。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够保证刻线长度、生产批次一致性好的全闭环控制镂刻装置。本技术的目的通过下述技术方案实现：一种快刀伺服镂刻装置，该装置可安装在传统雕刻台上对玻璃、玉石和贵金属等物品进行镂刻加工。本技术提供的快刀微镂刻装置主要包括镂刻装置本体、柔性铰链、用于顶推柔性铰链的音圈电机、用于控制音圈电机进给量的光栅尺反馈模块、安装座、压电陶瓷电机、控制单元、以及用于镂刻加工的刀具。所述柔性铰链采用模块化设计，主要包括固定部和移动部，所述固定部与移动部弹性连接，所述固定部安装在镂刻装置本体内，所述音圈电机安装在镂刻装置本体内，其输出端与所述移动部抵接；工作时，音圈电机向前顶推柔性铰链，使柔性铰链产生可逆形变，带着压电陶瓷电机向前运动；音圈电机复位后，柔性铰链在弹力作用下带着压电陶瓷电机恢复原位。所述光栅尺反馈模块通过所述安装座固定在镂刻装置本体内，与柔性铰链相对，音圈电机驱动压电陶瓷电机前进时，光栅尺反馈模块实时测量柔性铰链的变形量，并反馈给控制单元。所述压电陶瓷电机(压电陶瓷具有位移小输出力大的特点，与放大型柔性铰链结合可以实现最大深度为4mm的切削，可以满足常规镂刻加工)垂直安装在柔性铰链上，其输出轴与所述刀具固定连接，所述控制单元分别与音圈电机、光栅尺反馈模块和压电陶瓷电机连接，驱动刀具冲击工件完成镂刻加工。作为本技术的优选方案，所述柔性铰链采用双极片簧式铰链。该柔性铰链机构具有可塑形髙、重复定位精度高，易更换等优点。另外，若以后需要改变加工要求，则仅改变铰链结构即可，其他部分无需改变。进一步的，镂刻装置还包括用于固定压电陶瓷电机的紧固螺环，所述柔性铰链上设有开口，所述压电陶瓷电机部分穿入开口内，与所述紧固螺环螺纹连接并固定在所述柔性铰链上。进一步的，所述光栅尺反馈模块包括光栅尺和读数头。所述光栅尺固定在柔性铰链的移动部上，所述读数头安装在镂刻装置本体上，与光栅尺相对，并与控制单元连接，对移动部的位移量进行测量。进一步的，所述固定部包括若干条形状的弹性条，所述弹性条之间首尾相连构成与所述移动部弹性连接的框体结构。当音圈电机驱动柔性铰链时，移动部和弹性条一同产生弹性形变，使压电陶瓷电机产生向前位移。本技术的工作过程和原理是：本技术提供的快刀微镂刻装置为具有水平方向和竖直方向的二维进给平台，水平方向由音圈电机驱动，通过顶推柔性铰链的移动部，使柔性铰链的固定部发生弹性形变，从而产生水平方向上的位移；另外，在柔性铰链上安装用于测量位移量的光栅尺，并配上读数头，从而形成水平驱动的闭环控制系统，保证线刻长度在不同批次生产时的一致性；竖直方向则由压电陶瓷电机驱动，控制单元通过施加的电压值来控制电机的输出位移，从而实现竖直方向上的的冲击镂刻，确保镂刻深度的一致性。本技术还具有结构简单、加工效果好、一致性高的优点。与现有技术相比，本技术还具有以下优点：(1)本技术所提供的快刀伺服镂刻装置采用的双极片簧式柔性铰链结构具有高重复定位精度、线性度好的优点，可以保证每次的刻线长度、每批次生产的一致性。(2)本技术所提供的快刀伺服镂刻装置采用自带反馈的压电陶瓷电机，在相同电压的前提下输出位移相同，具有很好的线性度，从而确保每次加工深度都相同。(3)本技术所提供的快刀伺服镂刻装置采用全闭环的控制系统实现水平驱动和竖直驱动，解决了以往镂刻加工批次不一致，镂刻质量严重依赖刀具，出现超差就换刀具的现状，显著提高了加工质量，降低废品率，并提高刀具的利用率。(4)本技术所提供的镂刻装置结构简单、体积小，可以集成在传统的雕刻台上进行微镂刻加工，有效降低了设备改造升级的费用，降低生产成本。(5)本技术采用音圈电机、光栅尺、柔性铰链机构组成全闭环控制系统，保证加工质量和加工精度；音圈电机作为动力源、铰链结构作为执行机构，光栅尺进行反馈，可以实现微米级别的精密控制。附图说明图1是本技术所提供的快刀伺服镂刻装置的立体图。图2是本技术所提供的快刀伺服镂刻装置的主视图。图3是本技术所提供的快刀伺服镂刻装置的俯视图。图4是本技术所提供的水平驱动部分的结构示意图。图5是本技术所提供的竖直驱动部分的结构示意图。上述附图中的标号说明：1-镂刻装置本体，21-固定部，211-弹性条，22-移动部，3-音圈电机，4-光栅尺反馈模块，5-安装座，61-压电陶瓷电机，62-刀具。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本技术作进一步说明。实施例1：如图1、图2和图3所示，本技术公开了一种快刀伺服镂刻装置，该装置可安装在传统雕刻台上对玻璃、玉石和贵金属等物品进行镂刻加工。本技术提供的快刀微镂刻装置主要包括镂刻装置本体1、柔性铰链、用于顶推柔性铰链的音圈电机3、用于控制音圈电机3进给量的光栅尺反馈模块4、安装座5、压电陶瓷电机61、控制单元、以及用于镂刻加工的刀具62。所述柔性铰链采用模块化设计，主要包括固定部21和移动部22，所述固定部21与移动部22弹性连接，所述固定部21安装在镂刻装置本体1内，所述音圈电机3安装在镂刻装置本体1内，其输出端与所述移动部22抵接；工作时，音圈电机3向前顶推柔性铰链，使柔性铰链产生可逆形变，带着压电陶瓷电机61向前运动；音圈电机3复位后，柔性铰链在弹力作用下带着压电陶瓷电机61恢复原位。所述光栅尺反馈模块4通过所述安装座5固定在镂刻装置本体1内，与柔性铰链相对，音圈电机3驱动压电陶瓷电机61前进时，光栅尺反馈模块4实时测量柔性铰链的变形量，并反馈给控制单元。所述压电陶瓷电机61(压电陶瓷具有位移小输出力大的特点，与放大型柔性铰链结合可以实现最大深度为4mm的切削，可以满足常规镂刻加工)垂直安装在柔性铰链上，其输出轴与所述刀具62固定连接，所述控制单元分别与音圈电机3、光栅尺反馈模块4和压电陶瓷电机61连接，驱动刀具62冲击工件完成镂刻加工。作为本技术的优选方案，所述柔性铰链采用双极片簧式铰链。该柔性铰链机构具有可塑形髙、重复定位精度高，易更换等优点。另外，若以后需要改变加工要求，则仅改变铰链结构即可，其他部分无需改变。进一步的，镂刻装置还包括用于固定压电陶瓷电机61的紧固螺环，所述柔性铰链上设有开口，所述压电陶瓷电机61部分穿入开口内，与所述紧固螺环螺纹连接并固定在所述柔性铰链上。进一步的，所述光栅尺反馈模块4包括光栅尺和读数头。所述光栅尺固定在柔性铰链的移动部22上，所述读数头安装在镂刻装置本体1上，与光栅尺相对，并与控制单元连接，对移动部22的位移量进行测量。进一步的，如图4和图5所示，所述固定部21包括若干条形状的弹性条211，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快刀伺服镂刻装置，其特征在于，包括镂刻装置本体、柔性铰链、用于顶推柔性铰链的音圈电机、用于控制音圈电机进给量的光栅尺反馈模块、安装座、压电陶瓷电机、刀具和控制单元；所述柔性铰链包括固定部和移动部；所述固定部与移动部弹性连接，所述固定部安装在镂刻装置本体内，所述音圈电机安装在镂刻装置本体内，其输出端与所述移动部抵接；所述光栅尺反馈模块通过所述安装座固定在镂刻装置本体内，与柔性铰链相对；所述压电陶瓷电机垂直安装在柔性铰链上，与所述刀具固定连接，所述控制单元分别与音圈电机、光栅尺反馈模块和压电陶瓷电机连接，驱动刀具对工件冲击镂刻。

【技术特征摘要】
1.一种快刀伺服镂刻装置，其特征在于，包括镂刻装置本体、柔性铰链、用于顶推柔性铰链的音圈电机、用于控制音圈电机进给量的光栅尺反馈模块、安装座、压电陶瓷电机、刀具和控制单元；所述柔性铰链包括固定部和移动部；所述固定部与移动部弹性连接，所述固定部安装在镂刻装置本体内，所述音圈电机安装在镂刻装置本体内，其输出端与所述移动部抵接；所述光栅尺反馈模块通过所述安装座固定在镂刻装置本体内，与柔性铰链相对；所述压电陶瓷电机垂直安装在柔性铰链上，与所述刀具固定连接，所述控制单元分别与音圈电机、光栅尺反馈模块和压电陶瓷电机连接，驱动刀具对工件冲击镂刻。2.根据权利要求1所述的快刀伺服镂刻装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一博，刘强，周春强，林剑，姚建华，刘浩，刘震，张霞峰，张根明，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东,44