竖直光栅刻划系统

技术领域

本发明涉及机械光栅刻划技术领域，尤其涉及一种竖直光栅刻划系统。

背景技术

衍射光栅是一种超精密光学元件，机械刻划是制作衍射光栅的主要方法之一，光栅刻划机主要由分度系统和刻划系统组成。其原理是在镀有铝、金等金属膜层的光栅基底上，通过刻划系统驱动光栅刻划刀沿基底表面运动，挤压金属膜层形成光栅刻槽，再由分度系统驱动光栅基底沿垂直光栅刻线的方向步进运动产生刻线间距，上述两个动作交替进行，完成整块光栅的刻划。

传统罗兰式刻划方式的光栅刻划机为保证刻划精度，结构复杂，占用空间大；水平刻划时采用的龙门刀桥结构跨度大，刻划过程中易产生应力不平衡问题，且很难保证刻划过程中龙门刀桥运动的直线性。光栅刻划时分度方向运动精度要求极高，承载光栅基底的工作台重量相对较重，分度方向起止运动冲击更大，不易保障分度方向精度。

斯特朗型运动方式的光栅刻划机采用承载光栅基底工作台在水平方向做往复刻划运动，质量较轻的光栅刻划刀连同刀架机构做分度方向的单向直线运动，但因此方法中质量较大的工作台组件需频繁水平方向往复运动，水平放置时易产生爬行现象导致刻槽直线性无法保证。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种竖直光栅刻划系统，主要包括分度位移台，还包括刻划模块和刀具模块；在刻划模块中，将待刻划的光栅基底竖直放置，使刻划运动方向与重力方向平行，避免了倾覆力对刻划运动的影响；将刀具模块放置在水平移动的分度位移台的滑动部分上，降低了负责分度运动的平台的负载，减小分度平台所承受的起止冲击，简化刀桥结构，提高分度运动精度。

本发明提出的竖置光栅刻划系统，包括分度位移台、刻划模块和刀具模块；其中，刻划模块竖直固定在分度位移台的一侧，待刻划的光栅基底固定在刻划模块上，刻划模块带动光栅基底进行竖直方向的运动；刀具模块固定在分度位移台上，分度位移台带动刀具模块进行水平方向的分度运动。

进一步的，刻划模块包括气缸、气缸转接件、刻划位移台、光栅夹持架以及刻划平台支撑架；其中，刻划位移台通过刻划平台支撑架竖直放置在分度位移台的一侧；气缸通过气缸转接件与刻划位移台的滑动部分连接固定；光栅基底通过光栅夹持架固定在刻划位移台的滑动部分上，使光栅基底沿刻划位移台进行竖直方向的运动。

进一步的，刀具模块包括刻划刀架、刻划刀具、抬落刀勾、直线电机、刀架转接工装以及对刀位移台；其中，刻划刀具夹固在刻划刀架上，刻划刀架通过柔性铰链固定在刀架转接工装上；直线电机通过螺栓固定在刀架转接工装上，抬落刀勾的一端穿过刀架转接工装上开设的通孔固定在直线电机上，抬落刀勾的另一端钩住刻划刀架，在直线电机的驱动下带动刻划刀具进行抬落刀操作；刀架转接工装通过螺栓固定在对刀位移台的滑动部分上，通过转动固定在对刀位移台侧方的摇杆，驱动滑动部分进行移动，带动刻划刀具完成面向光栅基底的水平对刀运动。

进一步的，对刀位移台固定在分度位移台的滑动部分上，使分度位移台带动刻划刀具完成水平分度运动。

与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

1)使光栅基底的刻划方向与沿重力方向平行，有效避免了倾覆力对刻划运动的影响；

2)分度位移台带动刀具模块完成水平方向的分度运动，降低负责分度运动的平台的负载，提高分度运动精度。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的竖直光栅刻划系统的整体结构图；

图2是根据本发明实施例提供的竖直光栅刻划系统的侧视结构图；

图3是根据本发明实施例提供的刀具模块的侧视结构图；

图4是本发明实施例提供的竖直光栅刻划系统的刻划工作的流程图。

附图标记：气缸1、气缸转接件2、刻划位移台3、光栅夹持架4、刻划平台支撑架5、刻划刀架6、柔性铰链7、刻划刀具8、抬落刀钩9、直线电机10、转接工装11、对刀位移台12、分度位移台13。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

本发明提出了一种竖置光栅刻划系统，主要包括刻划模块、刀具模块和分度位移台。在刻划模块中，将待刻划的光栅基底竖直放置，并使其沿重力方向运动，避免了倾覆力对刻划运动的影响；将刀具模块放置在水平移动的分度位移台的滑动部分上，降低了负责分度运动的平台的负载，减小分度平台所承受的起止冲击，简化刀桥结构，提高分度运动精度。

图1示出了本发明实施例提供的竖置光栅刻划系统的整体结构。

如图1所示，本发明实施例提供的竖置光栅刻划系统包括刻划模块、刀具模块和分度位移台13。其中，刻划模块位于分度位移台13的一侧，刀具模块通过螺栓固定在分度位移台13的滑动部分上。

图2示出了本发明实施例提供的竖置光栅刻划系统的侧视结构。

如图2所示，刻划模块包括气缸1、气缸转接件2、刻划位移台3、光栅夹持架4以及刻划平台支撑架5。其中，刻划位移台3通过刻划平台支撑架5竖直放置在分度位移台13的一侧；气缸1通过气缸转接件2与刻划位移台3的滑动部分连接固定；待刻划的光栅基底通过光栅夹持架4固定在刻划位移台的滑动部分上，使刻划位移台3通过光栅夹持架4带动光栅基底进行竖直方向的运动。

图3示出了本发明实施例提供的刀具模块的侧视结构。

如图3所示，刀具模块包括刻划刀架6、刻划刀具8、抬落刀勾9、直线电机10以及刀架转接工装11。其中，刻划刀具8夹固在刻划刀架6上；刻划刀架6通过柔性铰链7固定在刀架转接工装11上；直线电机10通过螺栓固定在刀架转接工装11上，抬落刀勾9的一端穿过刀架转接工装11上开设的通孔固定在直线电机10上，抬落刀勾9的另一端钩住刻划刀架6，在直线电机10的驱动下带动刻划刀具8进行抬落刀操作；刀架转接工装11通过螺栓固定在对刀位移台12的滑动部分上，通过转动固定在对刀位移台12侧方的摇杆，驱动滑动部分进行移动，带动刻划刀具8完成面向光栅基底的水平对刀运动。

对刀位移台12固定在分度位移台13的滑动部分上，使分度位移台13带动刻划刀具8完成水平分度运动。

图4示出了本发明实施例提供的竖直光栅刻划系统的刻划工作的流程。

如图4所示，在进行刻划准备时，将待刻划的光栅基底固定在光栅夹持架4，调整气缸1的气压至合适大小，并将刻划刀具8安装到刻划刀具6上。刻划位移台3带动光栅基底竖直向上运动，同时调整对刀位移台12和分度位移台13，使刻划刀具8临近光栅基底；在刻划刀架6上放置配重块，通过柔性铰链7的回转作用带动刻划刀具8轻微压入光栅基底的表面。

在开始刻划工作时，刻划位移台3带动光栅基底竖直向下运动，刻划刀具8保持不动，使刻划刀具8在光栅基底表面进行刻划。

当刻线长度达到需要长度后，直线电机10通过抬落刀钩9带动刻划刀架6向后运动，使刻划刀具8远离光栅基底，完成抬刀动作。当刻划刀具8远离光栅基底一定距离后，分度位移台13带动刻划刀具8沿分度方向运动，同时刻划位移台3带动光栅基底回到初始高度，开始下一条刻线的刻划。循环以上步骤，完成整块光栅的刻划工作。

在刻划工作的全过程中，气缸1通过气缸转接件2始终与刻划位移台3的滑动部分连接，用于稳定光栅基底竖直方向的运动过程。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。