薄膜电阻激光自动修刻机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种薄膜电阻阻值自动修调专用设备，具体为一种基于激光、气动和单片机等多种技术的全自动电阻阻值修刻机。
【背景技术】
[0002]高精度导电塑料角位移传感器广泛应用于石油、化工、机械、航天航空、军工等需要角度量控制的场合，其核心技术是膜电阻阻值的精确修刻。目前，在膜电阻修刻技术方面，主要有接触式修刻和非接触式修刻两大类，接触式修刻技术利用刀具对电阻材料的切削作用来实现修刻，效率较低。非接触式修刻主要利用激光对电阻材料的瞬间加热使其局部气化来实现修刻。
[0003]国内主要采用接触式修刻技术，用数控系统来控制修刻刀具对膜电阻进行机械修亥IJ，自动化程度和效率都比较低。虽然在科研上也有单位开发成功实验性质的数控自动修刻系统，如上海好光电阻式传感器有限公司(前身为上海好光科工贸有限公司)研制生产的XK35H-2导电塑料电阻式传感器全自动修刻机用于导塑角位移电阻式传感器的修刻工作，可以在较短时间内将角位移电阻式传感器的线性度精度修刻至0.5%左右，最高可至
0.2%;广州市康托利计算机科技有限公司的KLD 1000修调机可以将电阻式传感器线性度修刻至0.5%，但是都还是处于技术保密阶段和试验性质的，无法在公开的资料中找到可靠的信息。
[0004]国内也有对激光修刻进行研究的，如中国科学院物理研究院某研究所曾对碳膜电阻式传感器激光修刻技术进行了相关的实验研究，并试制了激光修刻机，但效果并不理想，达到的精度较为有限，存在的副作用较多，如对碳膜和绝缘基体的损坏等。究其原因，就是激光的焦距不容易调准确，而对焦不准及功率控制不准极易引发激光加工中的发热灼伤。且目前现有的激光修刻机普遍存在着自动化程度不高、适应性较差、修刻效率低等不足。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种综合运用激光、气动、单片机和工控机等多种技术的高精度全自动电阻阻值修调机的技术方案。具体技术方案如下:
[0006]—种薄膜电阻激光自动修刻机，包括机架、工件自动装卸装置、工件自动升降装置、工件出口、自动调焦激光器、修刻台、电刷升降机构、带阻值自动检测系统工控机、显示与输入输出设备和气栗，所述机架是该薄膜电阻激光自动修刻机的支承结构和外壳，自动调焦激光器设于机架的吊架上，带阻值自动检测系统工控机设于机架的平台上。
[0007]进一步的，所述机架还包括小平台，在小平台上设置显示与输入输出设备;机架中间设置大平台，用于安装工件自动装卸装置、工件自动升降装置、工件出口、修刻台，工件出口包括合格工件出口和不合格工件出口；在下层靠左前侧设置有修刻后工件存放箱，修刻后工件存放箱的内部分两格，分别与合格工件出口和不合格工件出口通过管道相连通。
[0008]进一步的，所述机架还包括安装气栗的小平台，机架上的前面上半部分开有两扇透明的有机塑料门。
[0009]进一步的，所述工件自动装卸装置采用倒置的第一气动三爪卡盘作为抓手，安装在悬臂上，悬臂设置于立柱上，立柱安装在螺母丝杠水平导轨上，丝杠由微型步进电机驱动。
[0010]进一步的，所述工件自动升降装置由光电探测器、工件定位架、自动顶升气缸和卡槽组成，光电探测器安装在工件定位架的顶部，在机架上开有不同分布直径的卡槽，以适应不同大小的工件；自动顶升气缸头部联接有圆钢片，便于工件在上面放置。
[0011]进一步的，所述自动调焦激光器采用红宝石固体激光器，配以焦距在285-315mm范围可调的光学镜头，实现自动调焦，光斑控制在0.05mm内。
[0012]进一步的，所述修刻台由接线柱、第二气动三爪卡盘、卡盘底座、步进电机、电机底座、气缸、导轨组成，接线柱安装在卡盘底座上，带有两个卡式凹槽，当被修刻工件放入卡盘被卡紧后，工件上的接线脚就被卡入接线柱的卡槽内；卡盘底座为中间带孔圆盘结构件，中间的孔用于装步进电机；电机底座卡骑在导轨上，沿导轨左右移动，导轨内部设有一个气缸。
[0013]进一步的，所述电刷升降机构由横向悬臂、电刷立柱、电刷、升降气缸、固定压板组成，横向悬臂为铝质空心结构，一端与电刷立住通过紧配合固连，另一端与升降气缸通过紧配合固连；电刷材质为钯金合金，一端与薄膜电阻直接接触，另一端通过绝缘介质固联在电刷立柱上，并与导线相连，作为动态测量的输出点。
[0014]本实用新型具有以下优点:
[0015]1.采用自动调焦镜头使激光聚集平面与被加工的膜电阻平面高度一致，提高了激光加工的精确度和效率，确保了修刻的高效精准，使修刻机的修刻精度能达到0.1%以上；
[0016]2.工件的装夹采用了气动卡盘和旋转机械臂结构，使被修刻工件实现了自动装卸，缩短了辅助装夹时间，提高了工装效率;另外，专门设计了一个堆放被修刻工件的三角支架，一次可堆放10-15个工件，且工件的堆放高度由气动顶升机构控制，可使高度始终不变，方便了工件的抓取。
[0017]3.工作台采用旋转结构，使工件旋转，激光器固定不动，确保了激光焦距的准确性，便于激光对焦;在工作台上方安装可伸缩电刷触头、侧边装有卡箍与工件接口相联，使工件修刻时能将阻值变化实时输出，通过工控机结合单片机系统进行及时调整，确保修刻的精准性。
[0018]4.在修刻处设置一吸风口，将激光修刻时产生的气化物及时抽走，确保空气环境清醒，不影响操作人员健康。
[0019]5.修刻完成后能直接检测出合格与不合格工件，并由工件自动装卸装置分别将合格品与不合格品分开放置。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的总体结构示意图；
[0021 ]图2-4为本实用新型机架的三面结构示意图；
[0022]图5-6为本实用新型工件自动装卸装置的正面及俯视结构示意图；
[0023]图7-8为本实用新型待修刻工件自动升降装置的正面和俯视结构示意图；
[0024]图9-10为本实用新型修刻台的结构示意图；
[0025]图11为本实用新型电刷升降机构的结构示意图；
[0026]图12为本实用新型电刷升降机构的侧视图。
[0027]图1中:1-机架、2-工件自动装卸装置、3-工件自动升降装置、4-工件出口、5_自动调焦激光器、6-修刻台、7-电刷升降机构、8-带阻值自动检测系统工控机、9-显示与输入输出设备、10-气栗；
[0028]图2中:11-吊架、12-平台、13-定位螺孔、14-螺孔、15-小平台、16-大平台、17-工件存放箱、18-安装工件顶升缸的孔、19-修刻后工件出口的孔、110-修刻工作台的孔、111 -安装气栗的小平台、112-联接螺栓孔、113-有机塑料门；
[0029]图3中:21_第一气动三爪卡盘、22-悬臂、23-立柱(气缸)、24_螺母丝杠水平导轨、25-微型步进电机；
[0030]图4中:31-光电探测器、32-工件定位架、33-自动顶升气缸、34-卡槽；
[0031]图5中:61-接线柱、62-第二气动三爪卡盘、63-卡盘底座、64-步进电机、65-电机底座、66-气缸、67-导轨；
[0032]图6中:71-横向悬臂、72-电刷立柱、73-电刷、74-升降气缸、75-固定压板。
【具体实施方式】
[0033]下面结合说明书附图对本实用新型做进一步说明:
[0034]如图1所示，本实用新型的薄膜电阻激光自动修刻机，包括机架1、工件自动装卸装置2、工件自动升降装置3、工件出口 4、自动调焦激光器5、修刻台6、电刷升降机构7、带阻值自动检测系统工控机8、显示与输入输出设备9和气栗10等部分组成。其工作过程如下:先手工将待修刻工作放入工件自动升降装置3里，注意接线柱放在同一位置，一次放15至20只，取决于工件厚度;启动机器自检，自检到修刻台6上没有工件后，修刻台6自动左移到装夹位置，松开气动三爪卡盘，工件自动装卸装置2启动，从待修刻工件自动升降装置3上抓取一个工件，移动到装夹位置，工件自动落入修刻台6上，气动三爪卡夹紧，修刻台6回到修刻位置，启动带阻值自动检测系统工控机8，找到阻值零位，自动调焦激光器5启动，开始修刻，修刻台6在3分钟内正转一周完成修刻，然后反转一周复位;再由带阻值自动检测系统工控机8检测工件阻值是否达到要求，判断出合格与否。电刷升降机构7抬起，松开三爪卡，移动工作台6到装夹位置，取下工件放入相应的出口，完成一个修刻周期，开始下一个修刻周期。
[0035]下面对本实用新型的主要结构说明如下。
[0036]机架1是修刻机的支承结构和外壳，起支承和密封两方面的作用，所有构件都安装在机架上，图2-4是其整体结构的三面示意图。整个机架用角钢、扁钢和钢板等型材来做，先用40mm X 40mm X 3mm的角钢和40mm X 3mm扁钢焊接一个长宽高分别为1200mm X 500mm X1500mm的架子；后面焊上4mm后的不锈钢板，也可用螺栓联接，这样虽然可拆，但装拆较慢；在机架1的顶面靠右300mm、前200mm处焊接一个安装自动调焦激光器5的吊架11，吊架11通过扁钢与机架1相联;在机架1的右后侧，离顶面300_处设计一个用于安装带阻值自动检测系统工控机8的平台12，平台12的大小200mm X 200mm，带安装螺孔;在机架1后面板的左下侧开有两个用于固定联接工件出口管的定位螺孔13，这两个孔的位置可以根据实际需要进行调节，大小M12;在后面板的靠右300mm从上到下开有3个用于联接电刷升降机构7的螺孔14，大小为M16;在机架1的右侧外面靠前面设计一个用于安装显示与输入输出设备9的小平台15，小平台15离地高为1200 mm，便于对设备的操作，大小在150mmX 150mm左右;机架1的中间用4mm厚的不锈钢板和20mm X 20mm角钢制作成一个大平台16，用于安装工件自动装卸装置2、工件自动升降装置3、修刻后的工件出口4(41为合格工件出口，42为不合格工件出口)、修刻台6等主要结构。大平台16将机架隔成上下两层，上层高为900 mm，下层高为500mm。在下层靠左前侧设置有修刻后工件存放箱17，修刻后工件存放箱17的内部分两格，左边大右边小，分别与合格工件出口 41和不合格工件出口 42通过管道相连通。修刻