双向光栅刻划装置及工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机械光栅刻划技术领域，尤其涉及一种双向光栅刻划装置，包括刻划机构、分度机构、刀架机构、以及控制机构；在控制机构输入光栅刻划的参数，控制机构对参数进行计算并根据计算结果向刻划机构、分度机构和刀架机构发送控制信号，刻划机构带动光栅基底沿竖直方向运动，分度机构带动刀架机构沿水平方向运动，使刻划刀具在光栅基底身上进行往复的双向刻划操作的同时，将刻划刀具横置，简化整体装置。并由该光栅刻划装置提出了光栅刻划工作方法，配合该装置进行刻划的同时，大大提高了工作效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
双向光栅刻划装置及工作方法


[0001]本专利技术涉及机械光栅刻划
，尤其涉及一种双向光栅刻划装置及工作方法。

技术介绍

[0002]机械刻划法作为衍射光栅制造的重要方法之一，其原理是通过刀具对光栅基底上镀制的金属薄膜进行挤压和抛光，发生弹塑性形变形成一定刻槽形状，最终形成光栅刻线。光栅刻划机作为机械刻划法的实现形式，其结构主要分为分度机构、刻划机构和刀架机构，分度机构主要负责带动刀架机构沿垂直于刻划方向的方向做相对运动，刻划机构主要负责带动光栅基底做直线往返运动，刀架系统主要进行抬落刀动作，抬刀动作，即将刻刀抬起，与光栅基底分离，落刀动作，即将刻刀落下，与光栅基底接触。
[0003]目前，光栅刻划机结构复杂，器件繁多，体积庞大；而且在一个刻线周期中，抬落刀运动距离和分度机构运动距离远小于刻划机构运动距离(“来”或“回”的行程)，故在一个周期内，刻划机构运动占用了绝大多数时间，现在的光栅刻划机工作过程只能实现单方向刻划，即仅在刻划机构“来”时刻刀落下，生成刻线，“回”时刻刀抬起，不进行刻划，不生成刻线，工作效率低下。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决上述问题，提供一种双向光栅刻划装置及工作方法，基于刀架横置和双气浮导轨设计的结构形式，在保证定位精度的同时优化了光栅刻划机的结构形式，减小了光栅刻划机的体积，使其结构不在复杂，搭建简单；采用直驱电机控制刀架旋转，实现了双向刻划，即当刻划机构“来”和“回”的过程都可以进行光栅刻划，进一步提高了光栅制造效率。
[0005]本专利技术提供的双向光栅刻划装置刻划机构、分度机构、刀架机构、以及控制机构；其中，刻划机构竖直放置在分度机构的一侧，待刻划的光栅基底固定在刻划机构上；刀架机构通过螺钉固定在分度机构上刀架机构包括手动高精度位移台、抬落刀模块、直驱电机模块和刀具模块，抬落刀模块固定在手动高精度位移台上，直驱电机模块固定在抬落刀模块上，刀具模块固定在直驱电机模块上，手动高精度位移台用于带动抬落刀模块进行水平方向移动，调节抬落刀模块对于光栅基底的距离，抬落刀模块在控制机构的下带动直驱电机模块进行面向光栅基底的前后往复运动，直驱电机模块在控制机构的控制下带动刀具模块完成180
°
旋转，实现双向刻划。
[0006]进一步的，刻划机构包括刻划气浮导轨、光栅底座以及刻划导轨驱动器；其中，刻划气浮导轨竖直放置，光栅基底通过光栅底座固定在刻划气浮导轨的滑动部分上，刻划导轨驱动器通过电缆线与刻划气浮导轨相连，控制刻划气浮导轨的滑动部分进行竖直方向运动。
[0007]进一步的，分度机构包括分度气浮导轨和分度导轨驱动器；其中，分度导轨驱动器
水平放置，刀架机构固定在分度气浮导轨的滑动部分上，分度导轨驱动器通过电缆线与分度气浮导轨相连，控制分度气浮导轨的滑动部分进行水平方向运动。
[0008]进一步的，刀具模块包括刻划刀架和刻划刀具，刻划刀具固定在刻划刀架上；直驱电机模块包括直驱电机和刀架驱动器，直驱电机上留有固定刻划刀架的插孔，并由刀架驱动器驱动控制，使直驱电机带动所述刻划刀具完成180
°
旋转；抬落刀模块包括抬落刀电机模组和抬落刀驱动器，将直驱电机通过螺钉固定在抬落刀电机模组上，通过抬落刀驱动器的驱动控制，使抬落刀电机模组带动刻划刀具面向光栅基底做前后的往复运动；手动高精度位移台通过螺钉固定在分度气浮导轨的滑动部分上，并将抬落刀电机模组通过螺钉固定在手动高精度位移台上，实现手动调整刻划刀具与光栅基底的距离。
[0009]进一步的，控制机构包括工控机、位移控制器以及刀架控制器；其中，工控机分别与位移控制器、刀架控制器连接，位移控制器分别与刻划导轨驱动器、分度导轨驱动器以及抬落刀驱动器连接，刀架控制器与刀架驱动器连接，工控机分别向位移控制器、刀架控制器下发控制指令，对刻划导轨驱动器、分度导轨驱动器、抬落刀驱动器以及刀架控制器进行控制。
[0010]进一步的，刻划气浮导轨和分度气浮导轨均为直线型气浮导轨。
[0011]本专利技术利用提出的双向光栅刻划装置，提供了一种光栅刻划方法，该刻划方法包括以下步骤：
[0012]S1、将试刻光栅基底固定在光栅底座上，通过工控机向位移控制器发送控制指令，控制抬落刀电机模组进行落刀运动，在临近接触试刻光栅基底时停止运动，之后调节手动高精度位移台移动一定距离，使刻划刀具与试刻光栅基底进行接触，并将此时刻划刀具位置记为落刀位置；
[0013]S2、通过工控机向位移控制器发送控制指令，控制抬落刀电机模组进行抬刀运动，驱使刻划刀架远离试刻光栅基底移动一定距离，并将此位置记为抬刀位置；
[0014]S3、通过工控机向刀架控制器发送光栅刻线密度a、刻线长度l、刻划宽度w，刀架控制器通过下式可得到刻线间距d和总刻线数n：
[0015][0016]n＝a
×
w；
[0017]S4、当刻线间距d和总刻线数n确定后，刻划装置开始对试刻光栅基底进行刻划动作，最终形成刻线，直到刻线的数量达到目标值n，刻划装置运行停止，并移动刀架机构至抬刀位置，得到试刻光栅槽型；
[0018]S5、对试刻光栅槽型进行观察评估，查看试刻光栅槽型是否满足需求，若符合要求则进行执行步骤S7，不满足需求则重复步骤S2～S4，直至满足刻划要求；
[0019]S6、通过工控机向刀架控制器输入最终确定的光栅刻划宽度W，其余参数不变，总刻线数N可通过下式得到：
[0020]N＝a
×
W；
[0021]S7、总刻线数N确定后，将试刻光栅基底更换为新基底，并回到刻划初始位置，刻划装置开始进行刻划动作，最终形成多条刻线，直到刻线数达到目标值N，刻划装置运行停止，
完成全部刻划动作。
[0022]进一步的，步骤S4或步骤S7中，在对光栅基底进行刻划的过程中，包括如下步骤：
[0023]S41、位移控制器通过抬落刀驱动器驱使抬落刀电机模组进行落刀运动，使刻划刀具与光栅基底接触；
[0024]S42、待落刀运动完成后，位移控制器控制刻划导轨驱动器驱使刻划气浮导轨的滑动部分运动距离l；
[0025]S43、位移控制器控制抬落刀驱动器驱使抬落刀电机模组进行抬刀运动，当刻划刀具与光栅基底分离时，刀架控制器通过刀架驱动器驱使直驱电机转动180
°
；
[0026]S44、在换向运动的同时，位移控制器控制分度导轨驱动器驱使分度气浮导轨的滑动部分向分度方向移动距离d；
[0027]S45、位移控制器控制抬落刀驱动器驱使抬落刀电机模组进行落刀运动，使刻划刀具与光栅基底接触；
[0028]S46、待落刀完成后，位移控制器通过刻划导轨驱动器驱使刻划气浮导轨的滑动部分向反方向运动距离l；
[0029]S47、重复步骤S43～步骤S46，直至刻划结束。
[0030]与现有技术相比，本专利技术能够取得如下有益效果：
[0031](1)采用直驱电机控制刀架旋转，实现了双本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向光栅刻划装置，其特征在于，包括刻划机构、分度机构、刀架机构、以及控制机构；其中，所述刻划机构竖直放置在所述分度机构的一侧，待刻划的光栅基底固定在所述刻划机构上；所述刀架机构通过螺钉固定在所述分度机构上；所述刀架机构包括手动高精度位移台、抬落刀模块、直驱电机模块和刀具模块，所述抬落刀模块固定在所述手动高精度位移台上，所述直驱电机模块固定在所述抬落刀模块上，所述刀具模块固定在所述直驱电机模块上，所述手动高精度位移台用于带动所述抬落刀模块进行水平方向移动，调节所述抬落刀模块对于所述光栅基底的距离，所述抬落刀模块在所述控制机构的控制下带动所述直驱电机模块进行面向光栅基底的前后往复运动，所述直驱电机模块在所述控制机构的控制下带动所述刀具模块完成180
°
旋转，实现双向刻划。2.根据权利要求1所述的双向光栅刻划装置，其特征在于，所述刻划机构包括刻划气浮导轨、光栅底座以及刻划导轨驱动器；其中，所述刻划气浮导轨竖直放置，所述光栅基底通过所述光栅底座固定在所述刻划气浮导轨的滑动部分上，所述刻划导轨驱动器通过电缆线与所述刻划气浮导轨相连，控制所述刻划气浮导轨的滑动部分进行竖直方向运动。3.根据权利要求2所述的双向光栅刻划装置，其特征在于，所述分度机构包括分度气浮导轨和分度导轨驱动器；其中，所述分度导轨驱动器水平放置，所述刀架机构固定在所述分度气浮导轨的滑动部分上，所述分度导轨驱动器通过电缆线与所述分度气浮导轨相连，控制所述分度气浮导轨的滑动部分进行水平方向运动。4.根据权利要求3所述的双向光栅刻划装置，其特征在于，所述刀具模块包括刻划刀架和刻划刀具，所述刻划刀具固定在所述刻划刀架上；所述直驱电机模块包括直驱电机和刀架驱动器，所述直驱电机上留有固定所述刻划刀架的插孔，并由所述刀架驱动器驱动控制，使所述直驱电机带动所述刻划刀具完成180
°
旋转；所述抬落刀模块包括抬落刀电机模组和抬落刀驱动器，将所述直驱电机通过螺钉固定在所述抬落刀电机模组上，通过所述抬落刀驱动器驱动的驱动控制，使所述抬落刀电机模组动所述刻划刀具面向光栅基底做前后的往复运动；所述手动高精度位移台通过螺钉固定在所述分度气浮导轨的滑动部分上，并将所述抬落刀电机模组通过螺钉固定在所述手动高精度位移台上，实现手动调整所述刻划刀具与所述光栅基底的距离。5.根据权利要求4所述的双向光栅刻划装置，其特征在于，所述控制机构包括工控机、位移控制器以及刀架控制器；其中，所述工控机分别与所述位移控制器、所述刀架控制器连接，所述位移控制器分别与所述刻划导轨驱动器、所述分度导轨驱动器以及所述抬落刀驱动器连接，所述刀架控制器与所述刀架驱动器连接，所述工控机分别向所述位移控制器、所述刀架控制器下发控制指令，对所述刻划导轨驱动器、所述分度导轨驱动器、所述抬落刀驱动器以及所述刀架控制器进行控制。6.根据权利要求3所述的双向光栅刻划装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博，于宏柱，李文昊，王锐博，于硕，姚雪峰，刘凯，高键翔，吉日嘎兰图，李泽霖，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：