本發(fā)明涉及鏤刻裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種用于玻璃、玉石、貴金屬等精密鏤刻的全閉環(huán)控制的鏤刻裝置。

背景技術(shù)：

目前，傳統(tǒng)的微鏤刻線裝置多采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)式控制，而且鏤刻裝置都是靠工人手動(dòng)操作，因此批量化生產(chǎn)時(shí)，產(chǎn)品的一致性很差，無(wú)法滿足大批量生產(chǎn)，同時(shí)鏤刻效率很低，次品率很高。因此，現(xiàn)有鏤刻裝置存在鏤刻加工批次不一致，鏤刻質(zhì)量嚴(yán)重依賴刀具，出現(xiàn)超差就換刀具的現(xiàn)狀，需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠保證刻線長(zhǎng)度、生產(chǎn)批次一致性好的全閉環(huán)控制鏤刻裝置。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種全閉環(huán)控制的快刀微鏤刻裝置，該裝置可安裝在傳統(tǒng)雕刻臺(tái)上對(duì)玻璃、玉石和貴金屬等物品進(jìn)行鏤刻加工。本發(fā)明提供的快刀微鏤刻裝置主要包括鏤刻裝置本體、柔性鉸鏈、用于頂推柔性鉸鏈的音圈電機(jī)、用于控制音圈電機(jī)進(jìn)給量的光柵尺反饋模塊、安裝座、壓電陶瓷電機(jī)、控制單元、以及用于鏤刻加工的刀具。所述柔性鉸鏈采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括固定部和移動(dòng)部，所述固定部與移動(dòng)部彈性連接，所述固定部安裝在鏤刻裝置本體內(nèi)，所述音圈電機(jī)安裝在鏤刻裝置本體內(nèi)，其輸出端與所述移動(dòng)部抵接；工作時(shí)，音圈電機(jī)向前頂推柔性鉸鏈，使柔性鉸鏈產(chǎn)生可逆形變，帶著壓電陶瓷電機(jī)向前運(yùn)動(dòng)；音圈電機(jī)復(fù)位后，柔性鉸鏈在彈力作用下帶著壓電陶瓷電機(jī)恢復(fù)原位。所述光柵尺反饋模塊通過(guò)所述安裝座固定在鏤刻裝置本體內(nèi)，與柔性鉸鏈相對(duì)，音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷電機(jī)前進(jìn)時(shí)，光柵尺反饋模塊實(shí)時(shí)測(cè)量柔性鉸鏈的變形量，并反饋給控制單元。所述壓電陶瓷電機(jī)(壓電陶瓷具有位移小輸出力大的特點(diǎn)，與放大型柔性鉸鏈結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)最大深度為4mm的切削，可以滿足常規(guī)鏤刻加工)垂直安裝在柔性鉸鏈上，其輸出軸與所述刀具固定連接，所述控制單元分別與音圈電機(jī)、光柵尺反饋模塊和壓電陶瓷電機(jī)連接，驅(qū)動(dòng)刀具沖擊工件完成鏤刻加工。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述柔性鉸鏈采用雙極片簧式鉸鏈。該柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)具有可塑形髙、重復(fù)定位精度高，易更換等優(yōu)點(diǎn)。另外，若以后需要改變加工要求，則僅改變鉸鏈結(jié)構(gòu)即可，其他部分無(wú)需改變。

進(jìn)一步的，鏤刻裝置還包括用于固定壓電陶瓷電機(jī)的緊固螺環(huán)，所述柔性鉸鏈上設(shè)有開(kāi)口，所述壓電陶瓷電機(jī)部分穿入開(kāi)口內(nèi)，與所述緊固螺環(huán)螺紋連接并固定在所述柔性鉸鏈上。

進(jìn)一步的，所述光柵尺反饋模塊包括光柵尺和讀數(shù)頭。所述光柵尺固定在柔性鉸鏈的移動(dòng)部上，所述讀數(shù)頭安裝在鏤刻裝置本體上，與光柵尺相對(duì)，并與控制單元連接，對(duì)移動(dòng)部的位移量進(jìn)行測(cè)量。

進(jìn)一步的，所述固定部包括若干條形狀的彈性條，所述彈性條之間首尾相連構(gòu)成與所述移動(dòng)部彈性連接的框體結(jié)構(gòu)。當(dāng)音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)柔性鉸鏈時(shí)，移動(dòng)部和彈性條一同產(chǎn)生彈性形變，使壓電陶瓷電機(jī)產(chǎn)生向前位移。

本發(fā)明的工作過(guò)程和原理是：本發(fā)明提供的快刀微鏤刻裝置為具有水平方向和豎直方向的二維進(jìn)給平臺(tái)，水平方向由音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)頂推柔性鉸鏈的移動(dòng)部，使柔性鉸鏈的固定部發(fā)生彈性形變，從而產(chǎn)生水平方向上的位移；另外，在柔性鉸鏈上安裝用于測(cè)量位移量的光柵尺，并配上讀數(shù)頭，從而形成水平驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，保證線刻長(zhǎng)度在不同批次生產(chǎn)時(shí)的一致性；豎直方向則由壓電陶瓷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，控制單元通過(guò)施加的電壓值來(lái)控制電機(jī)的輸出位移，從而實(shí)現(xiàn)豎直方向上的的沖擊鏤刻，確保鏤刻深度的一致性。本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工效果好、一致性高的優(yōu)點(diǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明所提供的全閉環(huán)控制的快刀微鏤刻裝置采用的雙極片簧式柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)具有高重復(fù)定位精度、線性度好的優(yōu)點(diǎn)，可以保證每次的刻線長(zhǎng)度、每批次生產(chǎn)的一致性。

(2)本發(fā)明所提供的全閉環(huán)控制的快刀微鏤刻裝置采用自帶反饋的壓電陶瓷電機(jī)，在相同電壓的前提下輸出位移相同，具有很好的線性度，從而確保每次加工深度都相同。

(3)本發(fā)明所提供的全閉環(huán)控制的快刀微鏤刻裝置采用全閉環(huán)的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水平驅(qū)動(dòng)和豎直驅(qū)動(dòng)，解決了以往鏤刻加工批次不一致，鏤刻質(zhì)量嚴(yán)重依賴刀具，出現(xiàn)超差就換刀具的現(xiàn)狀，顯著提高了加工質(zhì)量，降低廢品率，并提高刀具的利用率。

(4)本發(fā)明所提供的鏤刻裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，可以集成在傳統(tǒng)的雕刻臺(tái)上進(jìn)行微鏤刻加工，有效降低了設(shè)備改造升級(jí)的費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本。

(5)本發(fā)明采用音圈電機(jī)、光柵尺、柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)組成全閉環(huán)控制系統(tǒng)，保證加工質(zhì)量和加工精度；音圈電機(jī)作為動(dòng)力源、鉸鏈結(jié)構(gòu)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，光柵尺進(jìn)行反饋，可以實(shí)現(xiàn)微米級(jí)別的精密控制。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所提供的全閉環(huán)控制的快刀微鏤刻裝置的立體圖。

圖2是本發(fā)明所提供的全閉環(huán)控制的快刀微鏤刻裝置的主視圖。

圖3是本發(fā)明所提供的全閉環(huán)控制的快刀微鏤刻裝置的俯視圖。

圖4是本發(fā)明所提供的水平驅(qū)動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明所提供的豎直驅(qū)動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

上述附圖中的標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

1-鏤刻裝置本體，21-固定部，211-彈性條，22-移動(dòng)部，3-音圈電機(jī)，4-光柵尺反饋模塊，5-安裝座，61-壓電陶瓷電機(jī)，62-刀具。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：

如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種全閉環(huán)控制的快刀微鏤刻裝置，該裝置可安裝在傳統(tǒng)雕刻臺(tái)上對(duì)玻璃、玉石和貴金屬等物品進(jìn)行鏤刻加工。本發(fā)明提供的快刀微鏤刻裝置主要包括鏤刻裝置本體1、柔性鉸鏈、用于頂推柔性鉸鏈的音圈電機(jī)3、用于控制音圈電機(jī)3進(jìn)給量的光柵尺反饋模塊4、安裝座5、壓電陶瓷電機(jī)61、控制單元、以及用于鏤刻加工的刀具62。所述柔性鉸鏈采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括固定部21和移動(dòng)部22，所述固定部21與移動(dòng)部22彈性連接，所述固定部21安裝在鏤刻裝置本體1內(nèi)，所述音圈電機(jī)3安裝在鏤刻裝置本體1內(nèi)，其輸出端與所述移動(dòng)部22抵接；工作時(shí)，音圈電機(jī)3向前頂推柔性鉸鏈，使柔性鉸鏈產(chǎn)生可逆形變，帶著壓電陶瓷電機(jī)61向前運(yùn)動(dòng)；音圈電機(jī)3復(fù)位后，柔性鉸鏈在彈力作用下帶著壓電陶瓷電機(jī)61恢復(fù)原位。所述光柵尺反饋模塊4通過(guò)所述安裝座5固定在鏤刻裝置本體1內(nèi)，與柔性鉸鏈相對(duì)，音圈電機(jī)3驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷電機(jī)61前進(jìn)時(shí)，光柵尺反饋模塊4實(shí)時(shí)測(cè)量柔性鉸鏈的變形量，并反饋給控制單元。所述壓電陶瓷電機(jī)61(壓電陶瓷具有位移小輸出力大的特點(diǎn)，與放大型柔性鉸鏈結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)最大深度為4mm的切削，可以滿足常規(guī)鏤刻加工)垂直安裝在柔性鉸鏈上，其輸出軸與所述刀具62固定連接，所述控制單元分別與音圈電機(jī)3、光柵尺反饋模塊4和壓電陶瓷電機(jī)61連接，驅(qū)動(dòng)刀具62沖擊工件完成鏤刻加工。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述柔性鉸鏈采用雙極片簧式鉸鏈。該柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)具有可塑形髙、重復(fù)定位精度高，易更換等優(yōu)點(diǎn)。另外，若以后需要改變加工要求，則僅改變鉸鏈結(jié)構(gòu)即可，其他部分無(wú)需改變。

進(jìn)一步的，鏤刻裝置還包括用于固定壓電陶瓷電機(jī)61的緊固螺環(huán)，所述柔性鉸鏈上設(shè)有開(kāi)口，所述壓電陶瓷電機(jī)61部分穿入開(kāi)口內(nèi)，與所述緊固螺環(huán)螺紋連接并固定在所述柔性鉸鏈上。

進(jìn)一步的，所述光柵尺反饋模塊4包括光柵尺和讀數(shù)頭。所述光柵尺固定在柔性鉸鏈的移動(dòng)部22上，所述讀數(shù)頭安裝在鏤刻裝置本體1上，與光柵尺相對(duì)，并與控制單元連接，對(duì)移動(dòng)部22的位移量進(jìn)行測(cè)量。

進(jìn)一步的，如圖4和圖5所示，所述固定部21包括若干條形狀的彈性條211，所述彈性條211之間首尾相連構(gòu)成與所述移動(dòng)部22彈性連接的框體結(jié)構(gòu)。當(dāng)音圈電機(jī)3驅(qū)動(dòng)柔性鉸鏈時(shí)，移動(dòng)部22和彈性條211一同產(chǎn)生彈性形變，使壓電陶瓷電機(jī)61產(chǎn)生向前位移。

本發(fā)明所提供的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)：利用模塊化思想，在不同輸出力的條件下，鉸鏈機(jī)構(gòu)變形不同，對(duì)于同一力度，具有高重復(fù)性的優(yōu)點(diǎn)，本次采用二級(jí)鉸鏈設(shè)計(jì)，對(duì)以后升級(jí)換代提供備選方案，后期需要升級(jí)鏤刻裝置時(shí)只需更換更大行程的鉸鏈結(jié)構(gòu)即可；

本發(fā)明所提供的壓電陶瓷電機(jī)61驅(qū)動(dòng)微切原理：壓電陶瓷電機(jī)61輸出力很大，對(duì)于鏤刻本身需要的力度與精度都能夠滿足，本次將刀具62安裝在壓電陶瓷電機(jī)61上，用壓電陶瓷電機(jī)61完成鏤刻動(dòng)作，再配合柔性鉸鏈的形變實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向上的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的工作過(guò)程和原理是：本發(fā)明提供的快刀微鏤刻裝置為具有水平方向和豎直方向的二維進(jìn)給平臺(tái)，水平方向由音圈電機(jī)3驅(qū)動(dòng)，通過(guò)頂推柔性鉸鏈的移動(dòng)部22，使柔性鉸鏈的固定部21發(fā)生彈性形變，從而產(chǎn)生水平方向上的位移；另外，在柔性鉸鏈上安裝用于測(cè)量位移量的光柵尺，并配上讀數(shù)頭，從而形成水平驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，保證線刻長(zhǎng)度在不同批次生產(chǎn)時(shí)的一致性；豎直方向則由壓電陶瓷電機(jī)61驅(qū)動(dòng)，控制單元通過(guò)施加的電壓值來(lái)控制電機(jī)的輸出位移，從而實(shí)現(xiàn)豎直方向上的的沖擊鏤刻，確保鏤刻深度的一致性。本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工效果好、一致性高的優(yōu)點(diǎn)。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。