[發明專利]使用平面壓印成形制作超長金屬帶狀反射光柵尺的裝置

在審

• 申請號: 202010894558.4
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN114101427A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 沈欽龍;周孝蓮;張建英;任策;黃曉潔;林磊
• 申請（專利權）人: 福州高意光學有限公司
• 主分類號: B21D13/02
• 分類號: B21D13/02;B21D43/00
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發明涉及使用平面壓印成形制作超長金屬帶狀反射光柵尺的裝置，包括壓印機構、往復運動機構和傳輸機構；所述的壓印機構包括伺服電機、減速器、法蘭基座、聯軸器、絲桿、上基座、固定支撐柱、上固定板、上模板、下基座、下固定板、下模板、導桿和傳動螺母；所述的往復運動機構包括夾持裝置、測量裝置和X軸動力；所述的傳輸機構包括放卷端和收卷端。通過驅動上模板的上下運動實現對基材的壓印成型，通過往復運動機構對基材進行夾持運動，從而實現連續壓印光柵尺的過程。本發明所涉及的裝置能夠高效、低成本、連續化地生產金屬帶狀反射式光柵尺。

技術領域

本發明屬于光柵制造工藝中壓印制造的技術領域，主要涉及使用平面壓印成形制作超長金屬帶狀反射光柵尺的裝置。

背景技術

光柵尺作為數控機床直線軸的位置檢測元件，相當于人類的“眼睛”，能夠該直線軸在執行數控系統的移動指令后，該直線軸是否能準確地運行到指令所要達到的位置。光柵尺作為數控機床的位置檢測元件對機床的精度有著至關重要的影響，是數控機床的關鍵基礎性功能部件。

光柵尺的材料可以是金屬、玻璃等材料，其中采用高反射率的金屬制作的光柵尺有著諸多優點，包括長量程、易裁剪、精度高、安裝靈活等。在直線位移測量系統上被廣泛使用。

光柵尺制造方法包括光刻法、激光刻劃法、輥壓壓印法。光刻法刻劃光柵尺雖然能得到較高的精度，但是需要造價昂貴的光刻設備，制造效率低且對環境要求高；激光刻劃法由于激光器功率的限制，對微尺度深度的形貌需要多次刻劃，而且往往由于瞬間高功率對金屬產生碳化，從而弱化了反射率；輥壓法的主要問題是圓形母輥加工工藝比平面困難，而且由于圓周π的周長計算，容易引入非整數誤差，加大了制造難度和成本。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供使用平面壓印成形制作超長金屬帶狀反射光柵尺的裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案;

使用平面壓印成形制作超長金屬帶狀反射光柵尺的裝置，包括壓印機構、往復運動機構和傳輸機構;

所述壓印機構包括Z軸動力和壓印模組, Z軸動力由伺服電機、減速器、法蘭基座、聯軸器、絲桿和傳動螺母組成，其中，伺服電機與減速器傳動連接，并固定安裝在法蘭基座上，絲桿與聯軸器形成軸孔配合固定；所述壓印模組包括上基座、下基座、固定支撐柱、導桿、上固定板、下固定板、上模板和下模板；所述上基座和下基座通過固定支撐柱形成固定連接，所述上固定板固定到傳動螺母，并通過導桿進行Z方向上的導向，傳動螺母與絲桿配合連接；所述導桿固定在下基座上，所述上模板固定到上固定板，在Z軸動力作用下，上模板能夠進行Z方向的上下移動，實現開模和壓印過程；所述下固定板固定到下基座，并通過導桿進行定位，下模板固定到下固定板；

所述往復運動機構包括夾持裝置、測量裝置和X軸動力；所述夾持裝置用來夾持固定柵尺，測量裝置用來定位夾持裝置的準確位置，夾持裝置固定在X軸動力，由X軸動力提供X方向的往復運動，其中X軸動力提供的行程應大于上模板在X方向的長度；

所述傳輸機構包括放卷端和收卷端，并與往復運動機構形成聯動控制，當基材在壓印機構完成壓印時，上模板向上運動，完成開模，然后由往復運動機構向X方向運動時，收卷端開始收卷，放卷端開始放卷，直到測量裝置定位到預定位置，停止運動上模板開始向下運動，開始合模壓印；如此形成連續往復壓印過程。

作為優選的實施方案，進一步的，所述的測量裝置是激光干涉儀，或采用高精度的光柵尺。

作為優選的實施方案，進一步的，所述的夾持裝置采用對輥夾持，或是磁鐵、真空吸附裝置。

作為優選的實施方案，進一步的，所述的上模板選擇Ni、Cr或者殷鋼作為模具基材，采用激光刻蝕、機械刻蝕或者電化學進行制作表面有微結構的平面狀光柵模具，其中微結構根據衍射效率采用三角形、矩形或拋物狀。

作為優選的實施方案，進一步的，所述的下模板是無微結構的平面模板，或是與上模板一樣帶有微結構的模板。