[實用新型]基于電容傳感器的上研磨盤浮離距離在線測量裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201320356274.5 | 申請日： | 2013-06-18 |
| 公開（公告）號： | CN203323694U | 公開（公告）日： | 2013-12-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 蔡東海;周海鋒;文東輝;王揚(yáng)渝 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | G01B7/14 | 分類號： | G01B7/14 |
| 代理公司： | 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241 | 代理人： | 王利強(qiáng) |
| 地址： | 310014 浙江省*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 電容 傳感器 研磨 盤浮離 距離 在線 測量 裝置 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及研磨拋光裝置，尤其是一種上研磨盤浮離距離在線測量裝置。
背景技術(shù)
隨著現(xiàn)代電子、信息、光學(xué)等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，拋光通常作為功能陶瓷元器件最終的加工方法，其地位也日益突出。拋光是指用高速旋轉(zhuǎn)的低彈性材料拋光盤，或用低速旋轉(zhuǎn)的軟質(zhì)彈性或粘彈性材料拋光盤，加拋光劑，具有一定研磨性質(zhì)的獲得光滑表面的加工方法。拋光一般不能提高工件形狀精度和尺寸精度，故拋光的去除量是極其微小的，達(dá)到微米級別的。動壓浮離拋光是一種非接觸拋光。其工作原理是：當(dāng)沿圓周方向有若干個傾斜平面的圓盤在液體中轉(zhuǎn)動時，通過液體楔產(chǎn)生液體動壓（動壓推力軸承工作原理），使保持環(huán)中的工件浮離圓盤表面，由浮動間隙中運(yùn)動的粉末顆粒對工件進(jìn)行拋光。平面非接觸拋光裝置如圖4所示。本裝置采用德國西門子伺服電機(jī)、美國PMAC運(yùn)動控制卡，當(dāng)滑臺到達(dá)工作位置附近之后，由每轉(zhuǎn)輸出5000脈沖以上的絕對式光電編碼盤和激光位移傳感器構(gòu)成滑臺位置的全閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)滑臺1微米級的定位精度。浮離動壓拋光盤由安裝在滑臺上的轉(zhuǎn)軸帶動，通過直流電機(jī)及傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)0-140r/min的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。拋光盤和滑臺底部安裝有一定預(yù)緊力的彈簧，拋光盤和轉(zhuǎn)軸采用間隙配合的花鍵連接，起到導(dǎo)向及傳遞扭矩的作用，當(dāng)產(chǎn)生的動壓力超過時候，拋光盤能沿著花鍵上下運(yùn)動，實現(xiàn)動壓浮離拋光。該加工過程中無摩擦熱和工具磨損，標(biāo)準(zhǔn)平面不會發(fā)生變化，因此，可重復(fù)獲得精密的工件表面。該方法主要用于半導(dǎo)體基片和各種功能陶瓷材料及光學(xué)器件的拋光，可同時進(jìn)行多片加工，具有較高的效率。
在動壓浮離拋光過程中需要知道測量上研磨盤與下研磨盤之間距離的實時變化，并及時反饋給控制器，以實現(xiàn)伺服系統(tǒng)微米級定位閉環(huán)控制。這時就面臨對上研磨盤距離變化在線測量的這樣一個問題。由于兩者間的距離是微米級的，無法對其進(jìn)行肉眼識別，又要實現(xiàn)在線測量，現(xiàn)在也沒有比較科學(xué)的方法來解決這個問題。有研究采用終點判別的方法來度量，如在被加工的工件中嵌入晶片，當(dāng)切除到指定的厚度時，光束發(fā)射器發(fā)出的光線就會通過晶片反射回來，通過對光線的捕捉就可得到光線的反射強(qiáng)度曲線，從而判別是否達(dá)到了指定的位置。但這種測量方法每次都要在工件上進(jìn)行晶片的鑲嵌，不僅操作復(fù)雜，而且增加了成本。所以實現(xiàn)對拋光過程中上研磨盤浮離距離的變化在線測量是目前一個亟待解決的難題。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有上研磨盤浮離距離的無法準(zhǔn)確測量、實時性較差的不足，本實用新型提供一種有效測量上研磨盤浮離距離、實時性良好的基于電容傳感器的上研磨盤浮離距離在線測量裝置。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
一種基于電容傳感器的上研磨盤浮離距離在線測量裝置，所述上研磨盤的上方為動壓盤，所述在線測量裝置包括極距變化型電容傳感器，所述極距變化型電容傳感器包括相互針對設(shè)置的動極板和定極板，所述動極板布置在動壓盤上，所述定極板布置在所述上研磨盤上，所述極距變化型電容傳感器與運(yùn)算放大器連接，所述的運(yùn)算放大器與濾波器連接，所述的濾波器與A/D轉(zhuǎn)換器連接，所述的A/D轉(zhuǎn)換器與用于將送來的數(shù)據(jù)經(jīng)過極距變化公式計算得到當(dāng)前距離的單片機(jī)連接。
進(jìn)一步，所述極距變化型電容傳感器有三個，三個電容傳感器之間呈三角形結(jié)構(gòu)。其是利用了三點確定一個面的原理。
更進(jìn)一步，所述三個電容傳感器之間呈正三角形結(jié)構(gòu)，所述正三角形的中心與所述動壓盤的圓心重合。
本實用新型的技術(shù)構(gòu)思為：電容傳感器原理：電傳感器是采用電容器作為傳感器元件，將不同的物理量的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化。其工作原理如圖1所示：
A——極板面積；
d——極板間距離；
εr——相對介電常數(shù)；
ε0——真空介電常數(shù)；
ε——電容極板介質(zhì)的介電常數(shù)。
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