调平装置

技术领域

本申请涉及工装夹具技术领域，具体涉及一种调平装置。

背景技术

碳化硅的成型不规则，需要先在碳化硅工件上加工出至少一个基准面才能进行后续加工。面对碳化硅这种不规则形状的工件，一般会通过工装对碳化硅工件进行固定和调平，然后在工装的辅助下加工出基准面，以便进行后续的加工过程。

然而，由于碳化硅工件的形状不规则，导致通过工装对碳化硅工件进行调平时，调平困难，且调平精度低。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种调平装置，解决了通过工装对碳化硅工件进行调平时，调平困难，且调平精度低的问题。

第一方面，本申请的实施例提供了一种调平装置，用于承载并调平工件，工件的表面凹凸不平，并且工件的基准面和待加工表面不平行；其中，调平装置包括：支撑组件，包括圆盘形的支撑本体，支撑本体的上表面设置有定位轴，定位轴的轴线方向垂直于支撑本体的上表面；旋转组件，设置于支撑组件的上方，包括圆盘形的旋转本体，旋转本体的下表面包括定位孔，定位孔的轴线方向垂直于旋转本体的下表面，定位孔与定位轴配合形成转动副，其中，旋转本体的上表面包括凹球面和斜面，凹球面与旋转本体同心设置，斜面靠近旋转本体的边缘；调平组件，设置于旋转组件的上方，包括圆盘形的调平本体、球头滑块和调节件，调平本体的下表面包括凸球面，凸球面与调平本体同心设置，凸球面与凹球面配合形成万向节，调平本体具有第一通孔和第一螺纹孔，第一通孔由调平本体的上表面贯穿至调平本体的下表面，第一螺纹孔从调平本体的侧面开始沿调平本体的径向延伸，并与第一通孔连通，其中，球头滑块穿过第一通孔，并与斜面接触，调节件与第一螺纹孔螺接，且调节件的一端与球头滑块接触；承载组件，设置于调平组件的上方，承载组件包括承载台，承载台具有工件定位槽，工件定位槽被配置为对工件进行定位。

在一些实施例中，支撑组件还包括多个第一滚珠，支撑本体的上表面包括圆环形的滚珠凹槽，滚珠凹槽与支撑本体同心设置，多个第一滚珠设置于滚珠凹槽中。

在一些实施例中，多个第一滚珠均布于滚珠凹槽中。

在一些实施例中，旋转组件还包括多个第二滚珠，旋转本体的凹球面具有多个圆形凹陷，多个第二滚珠分别设置于多个圆形凹陷中，其中，多个圆形凹陷沿旋转本体的周向均布。

在一些实施例中，在平行于调平本体的上表面的方向上，第一通孔的截面的形状包括矩形，球头滑块为条状，且球头滑块的横截面的形状包括矩形，球头滑块的一端包括球头部，球头部与斜面接触。

在一些实施例中，调平组件还包括压缩弹簧，压缩弹簧的一端与球头滑块的侧面连接，另一端与第一通孔的侧壁连接。

在一些实施例中，调平组件还包括拉伸弹簧，拉伸弹簧的一端与调平本体的边缘的下表面连接，另一端与旋转本体的靠近旋转本体边缘的上表面连接。

在一些实施例中，旋转组件还包括围绕旋转本体的边缘设置的侧挡墙。

在一些实施例中，支撑组件还包括锁紧结构，锁紧结构包括与支撑本体固定连接的多个凸起和锁紧螺栓，多个凸起均布于支撑本体的上表面的边缘，其中，凸起具有第二螺纹孔，第二螺纹孔沿支撑本体的径向延伸，锁紧螺栓与第二螺纹孔螺接，并穿过第二螺纹孔与旋转主体的侧面接触。

在一些实施例中，支撑组件还包括轴承，轴承套装在定位轴上，定位孔通过轴承与定位轴形成转动副。

本申请实施例提供的一种调平装置，包括支撑组件、旋转组件、调平组件和承载组件，用于承载并调平工件。支撑组件，包括圆盘形的支撑本体，支撑本体的上表面设置有定位轴，定位轴的轴线方向垂直于支撑本体的上表面。旋转组件，设置于支撑组件的上方，包括圆盘形的旋转本体，旋转本体的下表面包括定位孔，定位孔的轴线方向垂直于旋转本体的下表面，定位孔与定位轴配合形成转动副，其中，旋转本体的上表面包括凹球面和斜面，凹球面与旋转本体同心设置，斜面靠近旋转本体的边缘。调平组件，设置于旋转组件的上方，包括圆盘形的调平本体、球头滑块和调节件，调平本体的下表面包括凸球面，凸球面与调平本体同心设置，凸球面与凹球面配合形成万向节，调平本体具有第一通孔和第一螺纹孔，第一通孔由调平本体的上表面贯穿至调平本体的下表面，第一螺纹孔从调平本体的侧面开始沿调平本体的径向延伸，并与第一通孔连通，其中，球头滑块穿过第一通孔，并与斜面接触，调节件与第一螺纹孔螺接，且调节件的一端与球头滑块接触。承载组件，设置于调平组件的上方，承载组件包括承载台，承载台具有工件定位槽，工件定位槽被配置为对工件进行定位。

通过使凸球面与凹球面配合形成万向节，便于调平组件进行360度转动，无需反复取放工件，调平操作简单，调平精度高。

另外，通过使球头滑块穿过第一通孔，并与斜面接触，使调节件与第一螺纹孔螺接，且调节件的一端与球头滑块接触，便于对调平后的调平组件进行固定，防止工件在加工过程中移动，提高了调平后的稳定性。

附图说明

图1所示为本申请一实施例提供的调平装置的结构示意图。

图2所示为本申请一实施例提供的图1所示的调平装置的主视图。

图3所示为本申请一实施例提供的图2所示的调平装置的在A-A截面的剖视图。

图4所示为本申请一实施例提供的图1所示的调平装置的俯视图。

图5所示为本申请一实施例提供的工件的结构示意图。

图6所示为本申请一实施例提供的图5所示的工件的剖视图。

图7所示为本申请另一实施例提供的工件的结构示意图。

图8所示为本申请一实施例提供的支撑组件的结构示意图。

图9所示为本申请一实施例提供的旋转组件的结构示意图。

图10所示为本申请一实施例提供的调平组件的爆炸图。

图11所示为本申请一实施例提供的承载组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

近年来，随着碳化硅的材料性能不断改善和一些新性能开拓，对碳化硅的应用逐步从传统应用走向高性能、高技术方面的应用。具体而言，对碳化硅的应用从基本的功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料的应用到利用碳化硅材料的高温强度、耐磨、耐腐蚀性能作为结构材料的应用，以及利用碳化硅材料的高热导、高绝缘性等性能在电子工业中用作超大规模集成电路基片和封装材料的应用。碳化硅技术高速发展，中国碳化硅出口市场以亚洲和北美洲为主，出口份额分别占到全球出口份额的70.25％和23.76％，碳化硅粗料虽已能大量供应，但高新技术产品、技术含量极高的碳化硅产品的开发依然是前景无限。

碳化硅的成型不规则，需要先在碳化硅工件上加工出至少一个基准面才能进行后续加工。面对碳化硅这种不规则形状的工件，一般会通过工装对碳化硅工件进行固定和调平，然后在工装的辅助下加工出基准面，以便进行后续的加工过程。然而，由于碳化硅工件的形状不规则，导致通过工装对碳化硅工件进行调平时，调平困难，且调平精度低。

针对上述问题，本申请实施例提供了一种调平装置，包括支撑组件、旋转组件、调平组件和承载组件，用于承载并调平工件。支撑组件，包括圆盘形的支撑本体，支撑本体的上表面设置有定位轴，定位轴的轴线方向垂直于支撑本体的上表面。旋转组件，设置于支撑组件的上方，包括圆盘形的旋转本体，旋转本体的下表面包括定位孔，定位孔的轴线方向垂直于旋转本体的下表面，定位孔与定位轴配合形成转动副，其中，旋转本体的上表面包括凹球面和斜面，凹球面与旋转本体同心设置，斜面靠近旋转本体的边缘。调平组件，设置于旋转组件的上方，包括圆盘形的调平本体、球头滑块和调节件，调平本体的下表面包括凸球面，凸球面与调平本体同心设置，凸球面与凹球面配合形成万向节，调平本体具有第一通孔和第一螺纹孔，第一通孔由调平本体的上表面贯穿至调平本体的下表面，第一螺纹孔从调平本体的侧面开始沿调平本体的径向延伸，并与第一通孔连通，其中，球头滑块穿过第一通孔，并与斜面接触，调节件与第一螺纹孔螺接，且调节件的一端与球头滑块接触。承载组件，设置于调平组件的上方，承载组件包括承载台，承载台具有工件定位槽，工件定位槽被配置为对工件进行定位。

通过使凸球面与凹球面配合形成万向节，便于调平组件进行360度转动，无需反复取放工件，调平操作简单，调平精度高。另外，通过使球头滑块穿过第一通孔，并与斜面接触，使调节件与第一螺纹孔螺接，且调节件的一端与球头滑块接触，便于对调平后的调平组件进行固定，防止工件在加工过程中移动，提高了调平后的稳定性。

图1所示为本申请一实施例提供的调平装置的结构示意图。图2所示为本申请一实施例提供的图1所示的调平装置的主视图。图3所示为本申请一实施例提供的图2所示的调平装置的在A-A截面的剖视图。图4所示为本申请一实施例提供的图1所示的调平装置的俯视图。如图1至图6所示，调平装置10包括支撑组件100、旋转组件200、调平组件300和承载组件400。

调平装置10用于承载并调平工件。图5所示为本申请一实施例提供的工件的结构示意图。图6所示为本申请一实施例提供的图5所示的工件的剖视图。如图5和图6所示，工件1包括第一碳原子层11、碳化硅层12和第二碳原子层13。工件1的表面凹凸不平，并且工件1的基准面和待加工表面不平行。如图6所示，基准面可以是a面，待加工表面可以是b面。如果基准面是b面，待加工表面也可以是a面。换句话说，由于a面和b面不平行，且a面和b面凹凸不平，需要对a面或b面进行磨平，将磨平后的面作为基准面，另一面作为被加工面。

图7所示为本申请另一实施例提供的工件的结构示意图。如图7所示，工件1的表面是凹凸不平的。

工件1的材料可以是陶瓷，也可以是其他的碳化硅材料。

图8所示为本申请一实施例提供的支撑组件的结构示意图。如图8所示，支撑组件100包括圆盘形的支撑本体110，支撑本体110的上表面设置有定位轴120，定位轴120的轴线方向垂直于支撑本体110的上表面。

图9所示为本申请一实施例提供的旋转组件的结构示意图。如图9所示，旋转组件200设置于支撑组件100的上方，包括圆盘形的旋转本体210，旋转本体210的下表面包括定位孔，定位孔的轴线方向垂直于旋转本体210的下表面，定位孔与定位轴120配合形成转动副。旋转本体210的上表面包括凹球面211和斜面212，凹球面2111与旋转本体210同心设置，斜面212靠近旋转本体210的边缘。

旋转本体210的材料可以是石墨。如图3所示，斜面212的靠近旋转本体210中心的一边的高度大于靠近旋转本体210的边缘的一边的高度。

转动副也称为回转副，是运动副的一种。转动副允许两个构件(例如，支撑组件100和旋转组件200)绕公共轴线作相对转动。如图3所示，轴线150即为支撑组件100和旋转组件200的公共轴线。

图10所示为本申请一实施例提供的调平组件的爆炸图。如图10所示，调平组件300设置于旋转组件200的上方，包括圆盘形的调平本体310、球头滑块320和调节件330。调平本体310的下表面包括凸球面311，凸球面311与调平本体310同心设置，凸球面311与凹球面211配合形成万向节。调平本体310具有第一通孔312和第一螺纹孔313。第一通孔312由调平本体310的上表面贯穿至调平本体310的下表面。第一螺纹孔313从调平本体310的侧面开始沿调平本体310的径向延伸，并与第一通孔312连通。球头滑块320穿过第一通孔312，并与斜面212接触，调节件330与第一螺纹孔313螺接，且调节件330的一端与球头滑块320接触。

调平本体310的材料可以是石墨。第一通孔312可以沿调平本体310的周向均布。第一螺纹孔313可以沿调平本体310的周向均布。球头滑块320和调节件330的数量均可以为多个。例如，每个第一通孔312内均可设置一个球头滑块320。每个第一螺纹孔313均可匹配一个调节件330。

万向节也被称为万向球头，是一种机械连接件。万向节的作用是在两个平面或者两个机械部件之间提供柔性连接，使得这些部件可以自由地转动。万向节的设计原理比较简单，主要是利用万向节的机械构造使得它可以在两个机械部件之间提供柔性连接。万向球头通常由内部的球和外部的环构成，球的内部有一组螺旋凸轮，这些凸轮与环的凹槽配合，以实现球的自由转动。本申请的万向节由凸球面311与凹球面211配合形成，凸球面311相当于内部的球，凹球面211相当于外部的环。凸球面311与凹球面211配合，以实现调平组件300相对于旋转组件200的相对转动。

凸球面311与凹球面211的曲率相同。凸球面311与凹球面211的曲率的具体数值可以根据实际需求进行设置，本申请不做具体限定。

图11所示为本申请一实施例提供的承载组件的结构示意图。如图11所示，承载组件400设置于调平组件300的上方。承载组件400包括承载台410。承载台410具有工件定位槽411，工件定位槽411被配置为对工件1进行定位。

如图11所示，承载组件400还包括连接通孔420，调平本体310还包括连接螺纹孔314，螺栓穿过连接通孔420并与连接螺纹孔314螺接，便于将上承载组件400固定在调平本体310上。承载组件400可以是回转体，例如，图11所示的圆盘形结构。连接通孔420可以沿承载组件400的周向均布。

调平装置10应用于平面磨设备。换句话说，调平装置10可以安装在平面磨设备的工作台上，作为平面磨设备的工装使用。

通过使凸球面311与凹球面211配合形成万向节，便于调平组件300进行360度转动，无需反复取放工件1，调平操作简单，调平精度高。

另外，通过使球头滑块320穿过第一通孔312，并与斜面212接触，使调节件330与第一螺纹孔313螺接，且调节件330的一端与球头滑块320接触，便于对调平后的调平组件300进行固定，防止工件1在加工过程中移动，提高了调平后的稳定性。

示例性地，通过旋转调节件330，能够对球头滑块320施加推力或拉力，从而调整球头滑块320与斜面212的接触位置，进而调整调平组件300与旋转组件200之间的距离。

示例性地，斜面212的靠近旋转本体210中心的一边的高度大于靠近旋转本体210的边缘的一边的高度。如果调节件330向球头滑块320方向旋进，球头滑块320被施加一个推力，球头滑块320沿斜面212向上爬坡，增加了调平组件300与旋转组件200之间的距离。如果调节件330向球头滑块320的反方向旋出，球头滑块320被施加一个拉力，球头滑块320沿斜面212向下滑动，减小了调平组件300与旋转组件200之间的距离。

在一些实施例中，如图3和图8所示，支撑组件100还包括多个第一滚珠130，支撑本体110的上表面包括圆环形的滚珠凹槽，滚珠凹槽与支撑本体110同心设置，多个第一滚珠130设置于滚珠凹槽中，减小旋转组件200与支撑组件100之间的摩擦力，便于旋转组件200与支撑组件100之间的相对转动。

在一些实施例中，如图3和图8所示，多个第一滚珠130均布于滚珠凹槽中，进一步减小旋转组件200与支撑组件100之间的摩擦力，便于旋转组件200与支撑组件100之间的相对转动。

在一些实施例中，旋转组件200还包括多个第二滚珠220，旋转本体210的凹球面211具有多个圆形凹陷，多个第二滚珠220分别设置于多个圆形凹陷中。多个圆形凹陷沿旋转本体210的周向均布，减小了调平组件300与旋转组件200之间的摩擦力，便于调平组件300与旋转组件200之间的相对转动。示例性地，如图9所示，多个圆形凹陷可以沿旋转本体210均布多层，即多个第二滚珠220沿旋转本体210均布多层。

在一些实施例中，如图10所示，在平行于调平本体310的上表面的方向上，第一通孔312的截面的形状包括矩形，球头滑块320为条状，且球头滑块320的横截面的形状包括矩形，球头滑块320的一端包括球头部321。如图3所示，球头部321与斜面212接触。

通过使在平行于调平本体310的上表面的方向上，第一通孔312的截面的形状包括矩形，且球头滑块320的横截面的形状包括矩形，可以对球头滑块320进行限位，防止球头滑块320在第一通孔312内转动。

示例性地，斜面212与水平面之间的倾斜角度可以根据实际需求进行设置，例如，倾斜5°至60°等，本申请不作具体限定。

在一些实施例中，调平组件300还包括压缩弹簧340，压缩弹簧340的一端与球头滑块320的侧面连接，另一端与第一通孔312的侧壁连接。

通过设置压缩弹簧340，使球头滑块320与第一通孔312之间弹性连接，防止因球头滑块320与第一通孔312之间的间隙导致的调平误差。

在一些实施例中，调平组件300还包括拉伸弹簧350，拉伸弹簧350的一端与调平本体310的边缘的下表面连接，另一端与旋转本体210的靠近旋转本体210边缘的上表面连接。通过设置拉伸弹簧350，可以使调平组件300和旋转组件200形成柔性连接。

在一些实施例中，旋转组件200还包括围绕旋转本体210的边缘设置的侧挡墙230。侧挡墙230可以防止灰尘进入旋转组件200与调平组件300之间的接触面。

在一些实施例中，支撑组件100还包括锁紧结构140，锁紧结构140包括与支撑本体固定连接的多个凸起141和锁紧螺栓142，多个凸起141均布于支撑本体110的上表面的边缘。凸起具有第二螺纹孔，第二螺纹孔沿支撑本体110的径向延伸，锁紧螺栓142与第二螺纹孔螺接，并穿过第二螺纹孔与旋转主体210的侧面接触。锁紧结构140沿支撑组件100的周向均布。例如，锁紧结构140可以是两个，两个锁紧结构140之间的角度是180°。再例如，锁紧结构140可以是三个，相邻锁紧结构140之间的角度是120°。通过旋转锁紧螺栓142，锁紧结构140能够将旋转组件200进行锁紧。

在一些实施例中，如图3所示，支撑组件100还包括轴承160，轴承160套装在定位轴120上，定位孔通过轴承160与定位轴120形成转动副。

在一些实施例中，如图8所示，支撑组件100还包括安装孔170，便于调平装置10安装在平面磨设备上。具体地，可以通过螺栓将调平装置10安装在平面磨设备上。例如，螺栓穿过安装孔170并与平面磨设备的工作台螺接。安装孔170可以沿支撑组件100的周向均布。

在说明书中提到的“一实施例”、“实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施例实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。

应当理解，应当按照最宽的方式解释本公开中的“在……上”、“在……以上”和“在……之上”，以使得“在……上”不仅意味着“直接处于某物上”，还包括“在某物上”且其间具有中间特征或层的含义，并且“在……以上”或者“在……之上”不仅包括“在某物以上”或“之上”的含义，还可以包括“在某物以上”或“之上”且其间没有中间特征或层(即，直接处于某物上)的含义。

此外，文中为了便于说明可以使用空间相对术语，例如，“下面”、“以下”、“下方”、“以上”、“上方”等，以描述一个部件或特征相对于其他部件或特征的如图所示的关系。空间相对术语意在包含除了附图所示的取向之外的处于使用或操作中的部件的不同取向。装置可以具有其他取向(旋转90度或者处于其他取向上)，并且文中使用的空间相对描述词可以同样被相应地解释。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。