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1、(10)申请公布号 CN 103331694 A (43)申请公布日 2013.10.02 CN 103331694 A *CN103331694A* (21)申请号 201310314412.8 (22)申请日 2013.07.24 B24B 39/06(2006.01) (71)申请人 厦门大学 地址 361005 福建省厦门市思明南路 422 号 (72)发明人 杨炜 叶卉 吴沿鹏 郭隐彪 (74)专利代理机构 厦门南强之路专利事务所 ( 普通合伙 ) 35200 代理人 马应森 (54) 发明名称 一种抛光区域可调式抛光装置 (57) 摘要 一种抛光区域可调式抛光装置， 涉及抛光装 置。
2、。 设有工作台、 夹具、 抛光盘自转机构、 抛光盘倾 斜机构 ； 所述工作台设有底座、 X 轴承载板、 X 轴导 轨、 X 轴滑块、 X 轴直线电机、 Y 轴承载板、 Y 轴导 轨、 Y 轴滑块、 Y 轴直线电机、 Z 轴承载板、 Z 轴导 轨、 Z 轴滑块、 Z 轴直线电机和竖直板 ； 所述抛光盘 自转机构设有抛光盘、 端面抛光垫、 圆面抛光垫、 伺服电机及电机座 ； 所述抛光盘倾斜机构设有一 个旋转圆盘、 弧形齿条、 齿轮、 伺服电机和电机座。 可根据工件不同尺寸和形貌调整抛光位置和抛光 方式， 实现工件局部抛光、 全局抛光和角度抛光， 调整灵活， 方便可行。 (51)Int.Cl. 权利。
3、要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103331694 A CN 103331694 A *CN103331694A* 1/1 页 2 1. 一种抛光区域可调式抛光装置， 其特征在于设有工作台、 夹具、 抛光盘自转机构、 抛 光盘倾斜机构 ； 所述工作台设有底座、 X 轴承载板、 X 轴导轨、 X 轴滑块、 X 轴直线电机、 Y 轴承载板、 Y 轴 导轨、 Y 轴滑块、 Y 轴直线电机、 Z 轴承载板、 Z 轴导轨、 Z 轴滑块、 Z 轴直线电机和竖直板 ； 所。
4、述抛光盘自转机构设有抛光盘、 端面抛光垫、 圆面抛光垫、 伺服电机及电机座 ； 所述抛光盘倾斜机构设有一个旋转圆盘、 弧形齿条、 齿轮、 伺服电机和电机座 ； 所述 X 轴承载板与底座通过 X 轴滑块和 X 轴导轨相连， Y 轴承载板通过 Y 轴滑块和 Y 轴导轨与 X 轴承载板相连， 夹具通过螺钉连接固定于 Y 轴承载板上， 夹具内固定待加工元 件 ； 通过 X 轴直线电机及 Y 轴直线电机驱动滑块的运动实现待加工元件沿 X 轴导轨或 Y 轴 导轨移动 ； Z 轴承载板通过 Z 轴滑块和 Z 轴导轨与竖直板相连， 旋转圆盘通过轴承连接在 Z 轴承载板上， 伺服电机通过电机座固定于旋转圆盘上，。
5、 伺服电机转轴末端与抛光盘相连， 驱 动抛光盘自转， 实现抛光盘与抛光盘端面上粘结的抛光垫和圆面上粘结的抛光垫的旋转 ； Z 轴承载板由Z轴直线电机驱动带动抛光盘沿Z轴导轨实现上下运动且在抛光时对工件施加 压力 ； 弧形齿条固定在旋转圆盘上部， 伺服电机通过电机座固定于 Z 轴承载板上， 伺服电机 的转轴末端装有齿轮， 齿轮与旋转圆盘上的弧形齿条啮合， 通过齿轮旋转和啮合， 使抛光盘 倾斜至合适角度， 满足带有斜面工件的抛光。 权 利 要 求 书 CN 103331694 A 2 1/3 页 3 一种抛光区域可调式抛光装置 技术领域 0001 本发明涉及抛光装置， 尤其是涉及一种抛光区域可调式。
6、抛光装置。 背景技术 0002 化学机械抛光技术 (Chemical Mechanical polishing， 简称 CMP) 工艺的基 本原理是将待抛光工件在一定的下压力及抛光液 （由超细颗粒、 化学氧化剂和液体介质 组成的混合液）的存在下相对于一个抛光垫做旋转运动， 借助磨粒的机械磨削及化学 氧化剂的腐蚀作用来完成对工件表面的材料去除， 并获得光洁表面 （1Malik F.Hasan M.Manufacturability of the CMP processJ.ThinSolid Films,1995,270:612-615 ； 2Jairath R,Farkas J,Huang C 。
7、K,et al.Chemical-mechanical polishing:process manufacturabilityJ.Solid State Techology,1994,7:71-75） 。 随着科技发展和对元件 精密化的需求日益增高， 越来越多的材料尤其是光学元件需要用到化学机械抛光技术， 而 化学机械抛光的效果也直接影响到工件的质量和使用寿命。 目前化学抛光存在的问题是对 于需要局部抛光或带斜面的元件的抛光技术并不发达且抛光后的元件四角质量较差， 元件 中部质量较好， 故造成材料的浪费。 发明内容 0003 本发明的目的在于针对传统抛光装置对工件的尺寸和表面要求严格等问题， 。
8、提供 一种抛光区域可调式抛光装置。 0004 本发明设有工作台、 夹具、 抛光盘自转机构、 抛光盘倾斜机构 ； 0005 所述工作台设有底座、 X 轴承载板、 X 轴导轨、 X 轴滑块、 X 轴直线电机、 Y 轴承载 板、 Y 轴导轨、 Y 轴滑块、 Y 轴直线电机、 Z 轴承载板、 Z 轴导轨、 Z 轴滑块、 Z 轴直线电机和竖 直板 ； 0006 所述抛光盘自转机构设有抛光盘、 端面抛光垫、 圆面抛光垫、 伺服电机及电机座 ； 0007 所述抛光盘倾斜机构设有一个旋转圆盘、 弧形齿条、 齿轮、 伺服电机和电机座 ； 0008 所述X轴承载板与底座通过X轴滑块和X轴导轨相连， Y轴承载板通过。
9、Y轴滑块和 Y 轴导轨与 X 轴承载板相连， 夹具通过螺钉连接固定于 Y 轴承载板上， 夹具内固定待加工元 件 ； 通过 X 轴直线电机及 Y 轴直线电机驱动滑块的运动实现待加工元件沿 X 轴导轨或 Y 轴 导轨移动 ； Z 轴承载板通过 Z 轴滑块和 Z 轴导轨与竖直板相连， 旋转圆盘通过轴承连接在 Z 轴承载板上， 伺服电机通过电机座固定于旋转圆盘上， 伺服电机转轴末端与抛光盘相连， 驱 动抛光盘自转， 实现抛光盘与抛光盘端面上粘结的抛光垫和圆面上粘结的抛光垫的旋转 ； Z 轴承载板由Z轴直线电机驱动带动抛光盘沿Z轴导轨实现上下运动且在抛光时对工件施加 压力 ； 弧形齿条固定在旋转圆盘上部。
10、， 伺服电机通过电机座固定于 Z 轴承载板上， 伺服电机 的转轴末端装有齿轮， 齿轮与旋转圆盘上的弧形齿条啮合， 通过齿轮旋转和啮合， 使抛光盘 倾斜至合适角度， 满足带有斜面工件的抛光。 0009 抛光时， 通过抛光垫与工件的相对旋转运动， 实现材料去除。 根据工件形貌选用端 说 明 书 CN 103331694 A 3 2/3 页 4 面或圆面抛光垫对工件进行抛光， 对于局部抛光或面积较小的工件的抛光， 可用端面抛光 垫抛光 ； 对于全局抛光或面积较大的工件的抛光， 可调节抛光盘倾斜机构使抛光盘的圆面 与工作台上表面平行或适当倾斜， 用圆面抛光垫进行抛光。端面抛光时抛光垫处处受力均 匀， 。
11、不易出现局部磨损严重现象， 可延长抛光垫的寿命。 同时， 可加强工件四角的抛光， 缓解 圆面抛光时四角抛光不理想问题。 0010 本发明的工作台可沿 X 轴导轨及 Y 轴导轨实现沿 X、 Y 轴移动， 抛光盘可沿 Z 轴导 轨实现沿 Z 方向移动， 抛光垫可安装在抛光盘的端面和圆面， 根据工件尺寸及形貌选用端 面或圆面抛光垫。 通过灵活调节抛光盘位置既可以局部抛光工件， 也可全局抛光工件， 同时 可以克服四角抛光质量差的问题。另外， 抛光盘倾斜至合适角度时可用以抛光带斜面的元 件。 0011 本发明可根据工件不同尺寸和形貌调整抛光位置和抛光方式， 实现工件局部抛 光、 全局抛光和角度抛光， 调。
12、整灵活， 方便可行。 附图说明 0012 图 1 是本发明实施例的整体结构图。 0013 图 2 是本发明实施例端面抛光的原理图。 0014 图 3 是本发明实施例圆面抛光的原理图。 0015 图 4 是本发明实施例的抛光盘倾斜抛光原理图。 0016 以下给出图 1 4 中的各主要部件的标记 ： 0017 1底座， 2X 轴承载板， 2-1X 轴导轨， 3Y 轴承载板， 3-1Y 轴导轨， 3-2Y 轴滑块， 4Z 轴承载板， 4-1Z 轴导轨， 5竖直板， 6夹具， 7待加工元件， 8抛光盘， 9端面抛光垫， 10圆面抛光垫， 11伺服电机， 12电机座， 13旋转圆盘， 14弧形齿 条， 。
13、15齿轮， 16伺服电机， 17电机座， P压力。 具体实施方式 0018 下面结合附图对本发明做进一步的说明。 0019 如图14， 本发明实施例设有工作台、 夹具6、 抛光盘自转机构、 抛光盘倾斜机构 ； 所述工作台设有底座 1、 X 轴承载板 2、 X 轴导轨 2-1、 X 轴滑块、 X 轴直线电机 （未画出） 、 Y 轴 承载板 3、 Y 轴导轨 3-1、 Y 轴滑块 3-2、 Y 轴直线电机 （未画出） 、 Z 轴承载板 4、 Z 轴导轨 4-1、 Z 轴滑块、 Z 轴直线电机 （未画出） 和竖直板 5 ； 所述抛光盘自转机构设有抛光盘 8、 端面抛光 垫9、 圆面抛光垫10、 伺服。
14、电机11及电机座12 ； 所述抛光盘倾斜机构设有一个旋转圆盘13、 弧形齿条 14、 齿轮 15、 伺服电机 16 和电机座 17 ； 所述 X 轴承载板 2 与底座 1 通过 X 轴滑块 和 X 轴导轨 2-1 相连， Y 轴承载板 3 通过 Y 轴滑块 3-2 和 Y 轴导轨 3-1 与 X 轴承载板 2 相 连， 夹具 6 通过螺钉连接固定于 Y 轴承载板 3 上， 夹具 6 内固定待加工元件 7 ； 通过 X 轴直 线电机及 Y 轴直线电机驱动滑块的运动实现待加工元件 7 沿 X 轴导轨 2-1 或 Y 轴导轨 3-1 移动 ； Z 轴承载板 4 通过 Z 轴滑块和 Z 轴导轨 4-1。
15、 与竖直板 5 相连， 旋转圆盘 13 通过轴承连 接在 Z 轴承载板 4 上， 伺服电机 11 通过电机座 12 固定于旋转圆盘 13 上， 伺服电机 11 转轴 末端与抛光盘 8 相连， 驱动抛光盘 8 自转， 实现抛光盘 8 与抛光盘 8 端面上粘结的抛光垫 9 和圆面上粘结的抛光垫 10 的旋转 ； Z 轴承载板 4 由 Z 轴直线电机驱动带动抛光盘 8 沿 Z 轴 说 明 书 CN 103331694 A 4 3/3 页 5 导轨 4-1 实现上下运动且在抛光时对工件施加压力 P ； 弧形齿条 14 固定在旋转圆盘 13 上 部， 伺服电机 16 通过电机座 17 固定于 Z 轴承载。
16、板 4 上， 伺服电机 16 的转轴末端装有齿轮 15， 齿轮 15 与旋转圆盘 13 上的弧形齿条 14 啮合， 通过齿轮旋转和啮合， 使抛光盘 8 倾斜至 合适角度， 满足带有斜面工件的抛光。 0020 本发明实施例的工作原理如下， 如图 1 所示， 抛光盘 8 位于工作台中间上方位置， 待抛光元件固定于夹具 6 内， 当抛光工件不同部位时， 由 X 轴直线电机驱动 X 轴滑块运动实 现待加工元件7沿X轴导轨2-1移动， 由Y轴直线电机驱动Y轴滑块3-2的运动实现待加工 元件 7 沿 Y 轴导轨 3-1 移动。若待加工工件 7 高度变化时， 可通过 Z 轴直线电机驱动调节 Z 轴承载板 4。
17、 的位置， 从而调节抛光盘 8 的位置高度， 通过三轴的进给实现不同尺寸光学元 件及不同部位的抛光。图 2 所示为端面抛光的原理图， 对于局部抛光或抛光面积较小时， 适 用此方法。调节抛光盘 8 的位置， 使端面抛光垫 9 接触工件待加工部分。端面抛光垫 9 在 伺服电机 11 驱动下， 绕抛光盘 8 中心轴旋转， 并在抛光时对待加工工件 7 有一定的下压力 P， 实现抛光去除。用该方法抛光时， 抛光垫 9 处处受力均匀， 不易出现局部磨损严重现象， 可延长抛光垫 9 的寿命， 也可解决圆面抛光时四角抛光质量不好的问题。图 3 所示为圆面 抛光的原理图， 对于全局抛光或抛光面积较大时， 适用此。
18、方法， 调节抛光盘倾斜机构使抛光 盘8的圆面与工作台上表面平行， 圆面抛光垫10绕抛光盘8中心轴旋转， 并对待加工工件7 有一定的下压力， 实现工件抛光去除且效率较高。 对于待抛光面积大于抛光垫尺寸的工件， 通过调节 X 轴承载板 2 及 Y 轴承载板 3 的位置调整待加工工件 7 的位置完成抛光。对于带 有斜面工件的抛光， 需要倾斜抛光盘至合适角度， 如图 4 所示， 伺服电机 16 驱动齿轮 15 转 动， 通过齿轮 15 与弧形齿条 14 的啮合， 带动旋转圆盘 13 旋转， 实现电机座 12 的旋转， 从而 使抛光盘 8 倾斜至合适角度， 同上所述， 根据工件尺寸大小及待抛光部分选用端面或圆面 抛光垫抛光带有斜面的工件。 说 明 书 CN 103331694 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103331694 A 6 2/2 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103331694 A 7 。