一种用于谐振子化学刻蚀的机构及自动化化学刻蚀设备

本发明涉及谐振陀螺的精密制造，更具体地说，涉及一种用于谐振子化学刻蚀的机构。此外，本发明还涉及一种包括上述机构的自动化化学刻蚀设备。

背景技术：

1、半球谐振陀螺是一种新型惯性级固体波动陀螺，属于一种新型陀螺仪，它具有精度高、体积小、抗冲击能力强、寿命长和可靠性高的独特优点，在军民应用中都具有明显的优势。

2、按结构划分，半球谐振陀螺可分为三件套结构和两件套结构，三件套结构包括激励罩(激励器)、谐振子和信号读出基座(拾振器)；两件套结构是将三阶套结构的激励罩和信号读出基座合成一个器件，其信号激励读出基座(电极基座)，因此，只包括谐振子和电极基座两个核心部件。

3、不管哪种结构，加工制造出高品质因数的谐振子对提升谐振陀螺的整体性能具有重要的意义。在加工制造出高品质因数谐振子的过程中，有一个不同于普通机械零件加工的重要工序环节，即化学刻蚀。

4、目前，化学刻蚀的常见操作是通过夹具夹持谐振子置入盛有一定浓度氢氟酸的器皿中，手持夹具以一定速率的运动速度使谐振子在氢氟酸溶液中搅动，从而实现氢氟酸等化学刻蚀液体对谐振子表面的化学刻蚀，为提高谐振子表面化学刻蚀的效率，通常采用化学刻蚀循环处理，一个循环包括谐振子在化学刻蚀液中的处理和在去离子水、强无机酸、无水乙醇等溶液中的清洗，这些溶液统称为化学刻蚀用的液体，这种循环可达几十次。

5、对于谐振子化学刻蚀而言，氢氟酸溶液的浓度和温度，化学刻蚀的时间，谐振子的运动轨迹和速度、以及在各化学刻蚀用的液体中的“清洗”顺序和时间等等，都会影响谐振子的化学刻蚀效果，进而影响着谐振子的品质因素。溶液的浓度一般都是事先配置好，使用一定时间后都会进行重新配置，而化学刻蚀的时间也可以通过计时器来保证，但是谐振子的运动轨迹和速度在以手动操作为主的方式中往往难以实现精确控制，此外，手动方式也不利于化学刻蚀循环处理。

6、综上所述，如何在化学刻蚀的过程中精确控制谐振子的运动轨迹、运动速度以及在各个化学刻蚀用的液体中的处理时间及其顺序，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于谐振子化学刻蚀的机构，该机构能够在化学刻蚀的过程中精确控制谐振子的运动轨迹、运动速度以及在各个化学刻蚀用的液体中的处理时间及其顺序。

2、本发明的另一目的是提供一种包括上述机构的自动化化学刻蚀设备。

3、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

4、一种用于谐振子化学刻蚀的机构，包括：

5、基座；

6、液体盒，设于所述基座，所述液体盒设有至少四个并用于存放化学刻蚀用的液体；

7、驱动机构，设于所述基座的上端，所述驱动机构用于连接谐振子并带动所述谐振子伸入或取出所述液体盒；

8、刻蚀轨迹实现机构，设于所述驱动机构，所述谐振子通过所述刻蚀轨迹实现机构连接于所述驱动机构，所述刻蚀轨迹实现机构用于带动所述谐振子在所述液体盒内按照预设轨迹运动；

9、控制系统，信号连接于所述驱动机构与所述刻蚀轨迹实现机构，所述控制系统用于控制所述驱动机构与所述刻蚀轨迹实现机构的开闭。

10、优选地，所述驱动机构包括x轴平动机构、y轴平动机构与z轴平动机构，所述z轴平动机构设于所述y轴平动机构，所述y轴平动机构设于所述x轴平动机构，所述刻蚀轨迹实现机构设于所述z轴平动机构。

11、优选地，所述x轴平动机构、所述y轴平动机构与所述z轴平动机构均包括：步进电机、联轴器、轴承座、滚珠丝杠、滑轨底板与丝杠螺母座，所述步进电机设于所述滑轨底板，所述步进电机通过所述联轴器连接于所述滚珠丝杠，所述滚珠丝杠贯穿所述轴承座设置，所述滚珠丝杠与所述丝杠螺母座螺纹连接，所述轴承座设有两个且两个所述轴承座分别设于所述滑轨底板的两端。

12、优选地，所述x轴平动机构、所述y轴平动机构与所述z轴平动机构还包括：直线导轨与导轨滑块，所述直线导轨设于所述滑轨底板，所述导轨滑块设于所述丝杠螺母座与所述直线导轨之间，所述丝杠螺母座与所述导轨滑块设于两个所述轴承座之间。

13、优选地，所述刻蚀轨迹实现机构包括刻蚀转接座、公转伺服电机、公转圆盘、自转伺服电机、自转连接杆与装夹机构，所述刻蚀转接座设于所述z轴平动机构，所述公转伺服电机设于所述刻蚀转接座并连接于所述公转圆盘，所述自转伺服电机设于所述公转圆盘并通过所述自转连接杆连接于所述装夹机构，所述装夹机构用于装夹所述谐振子。

14、优选地，所述装夹机构包括谐振子快拆模块，所述谐振子快拆模块用于实现所述谐振子快速安装或快速拆卸。

15、优选地，所述公转圆盘上设有公转配重块，所述公转圆盘的外周套设有公转支撑座，公转支撑座与所述公转圆盘之间设有推力轴承。

16、一种自动化化学刻蚀设备，包括用于谐振子化学刻蚀的机构，所述用于谐振子化学刻蚀的机构为上述任一项的用于谐振子化学刻蚀的机构。

17、本发明提供的一种用于谐振子化学刻蚀的机构，该机构的基座上设置有用于存放化学刻蚀用的液体的液体盒，基座上还设置有驱动机构，驱动机构通过刻蚀轨迹实现机构连接于谐振子，驱动机构能够带动刻蚀轨迹实现机构进行运动，以使谐振子能够伸入液体盒内的化学刻蚀用的液体中或使得谐振子被取出，通过刻蚀轨迹实现机构能够带动谐振子在液体盒内的刻蚀液体中按照指定轨迹进行运动，控制系统连接于驱动机构与刻蚀轨迹实现机构，由控制系统控制驱动机构与刻蚀轨迹实现机构能够按照预设的轨迹带动谐振子进行化学刻蚀，能够达到精确控制谐振子的运动轨迹以及在各个化学刻蚀用的液体中的停留时间及其顺序的目的。

技术特征：

1.一种用于谐振子化学刻蚀的机构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于谐振子化学刻蚀的机构，其特征在于，所述驱动机构包括x轴平动机构(4)、y轴平动机构(5)与z轴平动机构(6)，所述z轴平动机构(6)设于所述y轴平动机构(5)，所述y轴平动机构(5)设于所述x轴平动机构(4)，所述刻蚀轨迹实现机构(3)设于所述z轴平动机构(6)。

3.根据权利要求2所述的用于谐振子化学刻蚀的机构，其特征在于，所述x轴平动机构(4)、所述y轴平动机构(5)与所述z轴平动机构(6)均包括：步进电机(7)、联轴器(8)、轴承座(9)、滚珠丝杠(11)、滑轨底板(12)与丝杠螺母座(13)，所述步进电机(7)设于所述滑轨底板(12)，所述步进电机(7)通过所述联轴器(8)连接于所述滚珠丝杠(11)，所述滚珠丝杠(11)贯穿所述轴承座(9)设置，所述滚珠丝杠(11)与所述丝杠螺母座(13)连接，所述轴承座(9)设有两个且两个所述轴承座(9)分别设于所述滑轨底板(12)的两端。

4.根据权利要求3所述的用于谐振子化学刻蚀的机构，其特征在于，所述x轴平动机构(4)、所述y轴平动机构(5)与所述z轴平动机构(6)还包括：直线导轨(10)与导轨滑块(14)，所述直线导轨(10)设于所述滑轨底板(12)，所述导轨滑块(14)设于所述丝杠螺母座(13)与所述直线导轨(10)之间，所述丝杠螺母座(13)与所述导轨滑块(14)设于两个所述轴承座(9)之间。

5.根据权利要求2至4所述的用于谐振子化学刻蚀的机构，其特征在于，所述刻蚀轨迹实现机构(3)包括刻蚀转接座(15)、公转伺服电机(16)、公转圆盘(17)、自转伺服电机(18)、自转连接杆(19)与装夹机构，所述刻蚀转接座(15)设于所述z轴平动机构(6)，所述公转伺服电机(16)设于所述刻蚀转接座(15)并连接于所述公转圆盘(17)，所述自转伺服电机(18)设于所述公转圆盘(17)并通过所述自转连接杆(19)连接于所述装夹机构，所述装夹机构用于装夹所述谐振子(21)。

6.根据权利要求5所述的用于谐振子化学刻蚀的机构，其特征在于，所述装夹机构包括谐振子快拆模块(20)，所述谐振子快拆模块(20)用于实现所述谐振子(21)快速安装或快速拆卸。

7.根据权利要求5所述的用于谐振子化学刻蚀的机构，其特征在于，所述公转圆盘(17)上设有公转配重块(22)，所述公转圆盘(17)的外周套设有公转支撑座(23)，公转支撑座(23)与所述公转圆盘(17)之间设有推力轴承(24)。

8.一种自动化化学刻蚀设备，包括用于谐振子化学刻蚀的机构，其特征在于，所述用于谐振子化学刻蚀的机构为如权利要求1至7任一项所述的用于谐振子化学刻蚀的机构。

技术总结本发明公开了一种用于谐振子化学刻蚀的机构及自动化化学刻蚀设备，包括：基座；液体盒，设于基座，液体盒设有至少四个并用于存放化学刻蚀用的液体；驱动机构，设于基座的上端，驱动机构用于连接谐振子并带动谐振子伸入或取出液体盒；刻蚀轨迹实现机构，设于驱动机构，谐振子通过刻蚀轨迹实现机构连接于驱动机构，刻蚀轨迹实现机构用于带动谐振子在液体盒内按照预设轨迹运动；控制系统，信号连接于驱动机构与刻蚀轨迹实现机构，并用于控制驱动机构与刻蚀轨迹实现机构的开闭。本申请提供的一种用于谐振子化学刻蚀的机构及自动化化学刻蚀设备，能够在谐振子的刻蚀过程中达到精确控制谐振子的运动轨迹以及在各个液体中的停留时间及其顺序的目的。技术研发人员：贾永雷,邓楷昕,潘瑶,吴伟,谭中奇,杨开勇,罗晖受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学技术研发日：技术公布日：2024/1/25