一种基于CMP的机器人磨抛系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105666287A(43)申请公布日2016.06.15(21)申请号201610098377.4(22)申请日2016.02.23(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学(72)发明人刘胜王春喜桂成群郑怀(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222代理人张火春(51)Int.Cl.B24B19/14(2006.01)B24B57/02(2006.01)B24B29/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于CMP的机器人磨抛系统(57)摘要本发明公开了一种基于CMP的机器人磨抛系统，包括六轴机器人、放置工件的工件夹、对需要抛光工件进行检测并三维重构的轮廓检测单元、带抛光垫的磨轮、安装磨轮的基座、以及主控制器，所述六轴机器人自由端部设有带伺服电机的电主轴，工件夹上方设有能向工件喷CMP抛光液的抛光液喷射装置，工件夹安装在所述电主轴上，所述主控制器控制轮廓检测单元、六轴机器人、电主轴、以及所有伺服电机，所述工件夹和带抛光垫的磨轮的位置还可以互换以适应不同尺寸工件的抛光，本发明的机器人磨削系统，效率高，加工一致性好，且不会对工件造成机械损伤、烧伤等普通磨削会产生的不利效果，不出现表面或亚表面的损伤，能加工出较完美的表面。CN105666287ACN105666287A权利要求书1/2页1.一种基于CMP的机器人磨抛系统，包括六轴机器人(1)、放置工件的工件夹(3)、对需要抛光工件进行检测并三维重构的轮廓检测单元(4)、带抛光垫(6)的磨轮(7)、安装磨轮(7)的基座(8)、以及主控制器，所述六轴机器人(1)自由端部设有带伺服电机的电主轴(2)，其特征在于：所述工件夹(3)上方设有能向工件喷CMP抛光液的抛光液喷射装置(5)，所述工件夹(3)安装在所述电主轴(2)上，所述主控制器控制轮廓检测单元(4)、六轴机器人(1)、电主轴(2)、以及所有伺服电机，所述抛光垫(6)和工件接触区构成局部抛光区，在抛光液喷射装置(5)喷出抛光液的作用下完成CMP抛光，被抛光工件在六轴机器人(1)带动下移动，完成整个工件的抛光。2.如权利要求1所述一种基于CMP的机器人磨抛系统，其特征在于：所述抛光液喷射装置(5)的喷头设有增加两个旋转方向自由度的控制器，在控制器的控制下使抛光液的喷射方向为抛光接触区部分工件的切向方向，并控制抛光液的流速。3.如权利要求1所述一种基于CMP的机器人磨抛系统，其特征在于：在所述抛光液喷射装置(5)喷出的抛光液里添加磁性成分变成磁可控，在所述工件夹(3)上设有控制所抛光工件上磁性抛光液的流速以及流向的磁控装置。4.如权利要求1所述一种基于CMP的机器人磨抛系统，其特征在于：所述抛光垫(6)由微孔材料制成，其能够存储部分抛光液，以便化学反应能充分进行，在抛光自由曲面工件时，所述抛光垫(6)曲率大于自由曲面工件最大曲率。5.如权利要求1所述一种基于CMP的机器人磨抛系统，其特征在于：还包括抛光液回收装置、有效过滤被抛光工件的抛光残余颗粒从而充分保留抛光颗粒的抛光液过滤装置、以及回收后抛光液化学修复装置。6.如权利要求5所述一种基于CMP的机器人磨抛系统，其特征在于：抛光液过滤装置为可过滤被抛光材料残余金属颗粒的磁性抛光液过滤装置。7.如权利要求1所述一种基于CMP的机器人磨抛系统，其特征在于：所述轮廓检测单元(4)动态监测工件夹(3)上被抛光的工件的轮廊表面，并把工件的轮廓数据传递到主控制器，主控制器控制六轴机器人(1)进行动态位姿校正。8.如权利要求1所述一种基于CMP的机器人磨抛系统，其特征在于：所述轮廓检测单元(4)的传感器可以是三维激光测距仪，基于飞秒激光的三维测距仪，或双目摄像头，所述六轴机器人(1)末端与电主轴(2)之间设有力传感器。9.如权利要求1所述一种基于CMP的机器人磨抛系统，其特征在于：所述基于CMP的机器人磨抛系统对工件进行磨抛时，所述磨抛抛光液的化学成分和酸碱度根据被抛光工件材料的高温合金材料种类选择，所述磨抛抛光液中抛光颗粒的几何尺寸D，硬度及颗粒表面形貌根据被抛光工件材料的表面形貌和硬度机械特性选择。10.一种基于CMP的机器人磨抛系统，包括六轴机器人(1)、放置工件的工件夹(3)、对需要抛光工件进行检测并三维重构的轮廓检测单元(4)、带抛光垫(6)的磨轮(7)、带有伺服电机的基座(8)、以及主控制器，所述六轴机器人(1)自由端部设有带伺服电机的电主轴(2)，其特征在于：所述工件夹(3)与基座(8)上的伺服电机轴相连，所述工件夹(3)上方设有能向工件喷CMP抛光液的抛光液喷射装置(5)，所述带抛光垫(6)的磨轮(7)安装在所述