[发明专利]一种全闭环控制的快刀微镂刻装置

说明书

本发明公开了一种全闭环控制的快刀微镂刻装置，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。本发明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的冲击镂刻，确保镂刻深度的一致性。本发明还具有结构简单、加工效果好、一致性高的优点。

技术领域

本发明涉及镂刻装置领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种全闭环控制的快刀微镂刻装置，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。本发明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。

作为本发明的优选方案，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。