本實用新型涉及超精密加工技術領域，更具體的說，尤其涉及一種高效渦輪旋轉多相流拋光自動化設備。

背景技術：

目前，隨著半導體產業和光學產業的不斷發展，需要硅片表面和光學鏡面等精密工件表面質量好，需要的量也越來越大，因此需要一種快速、高效和自動化多相流拋光設備。現在的流體拋光設備加工效率低，不能快速高效的對硅片表面和光學鏡面進行拋光，不能高效地形成高速的旋流湍流對工件進行拋光。同時也不能很好地，對加工參數進行監控，不能實現自動化、統一化的工業標準來進行加工，可重復性差，不能適應工業化生產的需求。

技術實現要素：

本實用新型的目就在于解決多相流拋光設備中無法高效率形成高速的旋轉湍流對工件進行拋光、對加工參數不能準確的檢測和控制，以及自動化程度差的問題，提供了一種高效渦輪旋轉多相流拋光自動化設備。

本實用新型通過以下技術方案來實現上述目的：一種高效渦輪旋轉多相流拋光自動化設備，包括工件固定模塊、參數監測與控制模塊、渦輪旋轉多相流拋光模塊、支撐模塊和升降模塊，工件固定模塊用于裝夾加工工件，支撐模塊用于支撐參數監測與控制模塊、渦輪旋轉多相流拋光模塊和升降模塊，升降部件帶動渦輪旋轉多相流拋光模塊到達指定位置對工件固定模塊上固定的加工工件進行拋光，參數監測與控制模塊用于整個設備的參數監測和控制；

所述工件固定模塊包括拋光工件固定臺、進氣接頭和真空接頭，拋光工件固定臺上開有圓形的工件安裝槽和與工件安裝槽連通的廢液出口，拋光工件固定臺內部開有氣腔，所述拋光工件固定臺上開有與所述氣腔連通的進氣接頭口和真空接頭口，進氣接頭和真空接頭分別安裝在進氣接頭口和真空接頭口處；所述工件安裝槽底部均布多個與所述氣腔相連通的吸附氣孔；所述進氣接頭和真空接頭分別通過管道連接進氣泵和真空氣源；

所述渦輪旋轉多相流拋光模塊包括第一電機、第一聯軸器、第一電機支撐架、拋光液進料管、渦輪旋轉槽、密封蓋、帶軸渦輪、O型密封圈、唇形密封圈和唇形密封圈壓蓋，所述渦輪旋轉槽呈豎直設置的空心管狀，密封蓋固定在所述渦輪旋轉槽的上端，密封蓋和渦輪旋轉槽之間通過O型密封圈密封；所述帶軸渦輪的渦輪端位于所述渦輪旋轉槽內部，帶軸渦輪的軸端穿過所述密封蓋并通過第一聯軸器連接第一電機，所述第一電機通過第一電機支撐架固定在所述密封蓋上；所述帶軸渦輪與密封蓋通過唇形密封圈密封；拋光液進料管固定在密封蓋上并與所述渦輪旋轉槽內部連通，第一電機通過第一聯軸器帶動帶軸渦輪轉動時，帶動渦輪旋轉槽內的多相流拋光液形成旋轉湍流；

所述支撐模塊包括頂部固定支撐架、豎直固定支撐架、第一L型連接塊、第二L型連接塊，頂部固定支撐架固定在兩個豎直固定支撐架頂部，升降模塊固定在豎直固定支撐架上，升降模塊通過第一L型連接塊連接第二L型連接塊，第二L型連接塊固定在第一電機支撐架上；升降裝置通過第一L型連接塊和第二L型連接塊帶動渦輪旋轉多相流拋光模塊沿豎直方向作升降運動；

所述參數監測與控制模塊包括出口流量測速儀、出口溫度監測儀、溫度傳感器、距離傳感器、渦輪流量計和電機速度傳感器，所述出口流量測速儀和出口溫度監測儀固定在所述廢液出口的正上方，所述出口流量測速儀通過出口流量測速儀固定架固定在拋光工件固定臺上，所述出口溫度監測儀通過出口溫度監測儀固定架固定在拋光工件固定臺上；所述距離傳感器固定在第二L型連接塊上，距離傳感器用于檢測渦輪旋轉多相流拋光模塊的下降距離；所述出口流量測速儀固定在所述拋光液進料管并用于檢測所述拋光液進料管中多相流拋光液的流量、粘度和相含比例；所述電機速度傳感器固定在第一電機支撐架的內壁上，電機速度傳感器的感應片與所述帶軸渦輪的軸端相接觸，電機速度傳感器用于檢測所述第一電機的轉動速度；所述溫度傳感器固定在所述渦輪旋轉槽的側壁上，溫度傳感器用于檢測渦輪旋轉槽內多相流拋光液的溫度。

進一步的，所述升降裝置包括主動輪、從動輪、張緊輪、張緊輪固定軸、第二電機支撐架、第二電機、同步帶、滾珠絲杠、絲杠螺母、絲杠螺母固定座、直線滑軌和滾珠絲杠軸承座，第二電機通過第二電機支撐架固定在所述頂部固定支撐架上，所述主動輪固定在所述第二電機的電機頭上，所述主動輪通過同步帶連接從動輪，并通過張緊輪進行張緊，所述張緊輪通過張緊輪固定軸連接頂部固定支架；所述從動輪固定在豎直設置的滾珠絲杠的一端，滾珠絲杠的另一端通過滾珠絲杠軸承座固定在豎直固定支撐架上，直線滑軌豎直安裝在豎直固定支撐架上，絲杠螺母套裝在所述滾珠絲杠上，所述絲杠螺母與絲杠螺母固定座固定連接，絲杠螺母固定座上設有與所述直線導軌相配合的滑塊，第二電機轉動時通過主動輪帶動固定在滾珠絲杠頂部的從動輪同步轉動，從而帶動所述絲杠螺母和絲杠螺母固定座沿所述直線導軌豎直運動，所述絲杠螺母固定座固定連接第一L型連接塊，絲杠螺母固定座沿所述直線導軌豎直運動時帶動第一L型連接塊、第二L型連接塊和渦輪旋轉多相流拋光模塊組成的整體沿所述直線導軌豎直運動。

進一步的，所述帶軸渦輪包括渦輪軸；以及沿渦輪軸從上至下依次連續分布的上部直葉片、螺旋葉片、上部斜葉片和下部直葉片。

進一步的，所述豎直固定支撐架、第一L型連接塊、第二L型連接塊、從動輪、張緊輪、張緊輪固定軸、滾珠絲杠、絲杠螺母、絲杠螺母固定座、直線滑軌和滾珠絲杠軸承座均設有左右對稱的一對。

進一步的，所述廢液出口設有四個，四個廢液出口均勻分布在所述工件安裝槽的四周。

進一步的，所述吸附氣孔設有12個，每6個吸附氣孔設置為一組，每組吸附氣孔均布在同一圓周上。

進一步的，所述拋光液進料管設有三個，三個拋光液進料管均布在所述密封蓋的同一圓周上。

進一步的，所述距離傳感器通過距離傳感器固定架規定在第二L型連接塊上。

本實用新型的有益效果在于：

1、本實用新型結構簡單緊湊，生產成本低，能夠通過渦輪旋轉多相流拋光模塊高效地形成高速旋轉湍流對拋光工件進行拋光，對加工參數監測實時監控和準確控制，自動化程度高，提高了加工質量和加工效率。

2、本實用新型通過距離傳感器精確控制渦輪旋轉多相流拋光模塊與拋光工件的間距，從而保證在特定的距離內對拋光工件進行拋光，提高了拋光的效率。

3、本實用新型通過電機速度傳感器精確控制驅動帶軸渦輪轉動的第一電機的轉動速度，從而實時得到第一電機的實際轉速，從而更精確第一電機的轉速以獲得更好的旋轉湍流。

4、本實用新型通過出口流量測速儀和出口溫度監測儀對拋光廢液進行速度和溫度的實時監測，同時溫度傳感器也對旋轉湍流進行實時監測，并及時反饋，從而矯正第一電機的轉速，以確保用合適的旋流湍流對工件進行拋光。

5、本實用新型采用真空吸附的方式裝夾和松開工件，可以有效的對工件進行吸附夾緊和頂級，方便工件的裝夾和卸料，避免了機械夾緊對工件帶來的傷害。

6、本實用新型的帶軸渦輪采用按照一定位置分布的上部直葉片、上部斜葉片、下部直葉片和螺旋葉片形成高效的旋轉湍流，能夠快速獲得穩定的高速旋轉湍流，提高拋光的效率。

7、本實用新型通過O型密封圈對密封蓋和渦輪旋轉槽之間形成有效密封，并通過唇形密封圈和唇形密封圈壓蓋在渦輪軸進行旋轉時形成密封，保證渦輪軸在旋轉時不會發生拋光液的泄露。

附圖說明

圖1是本實用新型一種高效渦輪旋轉多相流拋光自動化設備的軸側圖。

圖2是本實用新型一種高效渦輪旋轉多相流拋光自動化設備的俯視圖。

圖3是本實用新型一種高效渦輪旋轉多相流拋光自動化設備的右視圖。

圖4是本實用新型工件固定模塊的俯視圖。

圖5是本實用新型工件固定模塊的主視圖。

圖6是本實用新型工件固定模塊的剖視圖。

圖7是本實用新型渦輪旋轉多相流拋光模塊的結構示意圖。

圖8是本實用新型渦輪旋轉多相流拋光模塊的剖視圖。

圖9是本實用新型一種高效渦輪旋轉多相流拋光自動化設備的剖視圖。

圖10是本實用新型帶軸渦輪的結構示意圖。

圖11是本實用新型帶軸渦輪的主視圖。

圖12是本實用新型帶走渦輪的右視圖。

圖中，1-工件固定模塊、101-真空接頭、102-拋光工件固定臺、103-拋光工件、1031-廢液出口、1032-吸附氣孔、1033-進氣接頭口、1034-氣腔、1035-真空接頭口、104-進氣接頭、2-參數監測與控制模塊、201-出口流量測速儀固定架、202-出口流量測速儀、203-出口溫度監測儀、204-距離傳感器固定架、205-距離傳感器、206-渦輪流量計、207-電機速度傳感器、208-感應片、209-溫度傳感器、210-出口溫度監測儀固定架、3-渦輪旋轉多相流拋光模塊、301-第一電機、302-第一電機支撐架、303-密封蓋、304-渦輪旋轉槽、305-第一聯軸器、306-拋光液進料管、307-帶軸渦輪、3071-上部直葉片、3072-上部斜葉片、3073-下部直葉片、3074-螺旋葉片、3075-渦輪軸、308-O型密封圈、309-唇形密封圈、310-唇形密封圈壓蓋、4-支撐模塊、401-豎直固定支撐架、402-頂部固定支撐架、403-第一L型連接塊、404-第二L型連接塊、5-升降模塊、501-從動輪、502-同步帶、503-張緊輪固定軸、504-第二電機、505-第二電機支撐架、506-張緊輪、507-滾珠絲杠、508-絲杠螺母、509-絲杠螺母固定座、510-直線滑軌、511-滾珠絲杠軸承座、512-主動輪。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：

如圖1～12所示，一種高效渦輪旋轉多相流拋光自動化設備，包括工件固定模塊1、參數 監測與控制模塊2、渦輪旋轉多相流拋光模塊3、支撐模塊4和升降模塊5，工件固定模塊1用于裝夾加工工件，支撐模塊4用于支撐參數監測與控制模塊2、渦輪旋轉多相流拋光模塊3和升降模塊5，升降部件帶動渦輪旋轉多相流拋光模塊3到達指定位置對工件固定模塊1上固定的加工工件進行拋光，參數監測與控制模塊2用于整個設備的參數監測和控制。

所述工件固定模塊1包括拋光工件固定臺102、進氣接頭104和真空接頭101，拋光工件固定臺102上開有圓形的工件安裝槽和與工件安裝槽連通的廢液出口1031，拋光工件固定臺102內部開有氣腔1034，所述拋光工件固定臺102上開有與所述氣腔1034連通的進氣接頭口1033和真空接頭口1035，進氣接頭104和真空接頭101分別安裝在進氣接頭口1033和真空接頭口1035處；所述工件安裝槽底部均布多個與所述氣腔1034相連通的吸附氣孔1032；所述進氣接頭104和真空接頭101分別通過管道連接進氣泵和真空氣源；所述廢液出口1031設有四個，四個廢液出口1031均勻分布在所述工件安裝槽的四周。所述吸附氣孔1032設有12個，每6個吸附氣孔1032設置為一組，每組吸附氣孔1032均布在同一圓周上。12個吸附氣孔1032能夠有效的對拋光工件103進行夾緊和頂起。

所述渦輪旋轉多相流拋光模塊3包括第一電機301、第一聯軸器305、第一電機支撐架302、拋光液進料管306、渦輪旋轉槽304、密封蓋303、帶軸渦輪307、O型密封圈308、唇形密封圈309和唇形密封圈壓蓋310，所述渦輪旋轉槽304呈豎直設置的空心管狀，密封蓋303固定在所述渦輪旋轉槽304的上端，密封蓋303和渦輪旋轉槽304之間通過O型密封圈308密封；所述帶軸渦輪307的渦輪端位于所述渦輪旋轉槽304內部，帶軸渦輪307的軸端穿過所述密封蓋303并通過第一聯軸器305連接第一電機301，所述第一電機301通過第一電機支撐架302固定在所述密封蓋303上；所述帶軸渦輪307與密封蓋303通過唇形密封圈309密封；拋光液進料管306固定在密封蓋303上并與所述渦輪旋轉槽304內部連通，所述拋光液進料管306設有三個，三個拋光液進料管306均布在所述密封蓋303的同一圓周上；第一電機301通過第一聯軸器305帶動帶軸渦輪307轉動時，帶動渦輪旋轉槽304內的多相 流拋光液形成旋轉湍流。

O型密封圈308對密封蓋303和渦輪旋轉槽304之間形成密封，從而防止高速的多相流拋光液發生泄漏，唇形密封圈309保證帶軸渦輪307在高速旋轉時形成良好的密封，從而使帶軸渦輪307在旋轉的同時也不會發生多相流拋光液的泄露。唇形密封圈309上還固定有唇形密封圈壓蓋310。

所述支撐模塊4包括頂部固定支撐架402、豎直固定支撐架401、第一L型連接塊403、第二L型連接塊404，頂部固定支撐架402固定在兩個豎直固定支撐架401頂部，升降模塊5固定在豎直固定支撐架401上，升降模塊5通過第一L型連接塊403連接第二L型連接塊404，第二L型連接塊404固定在第一電機支撐架302上；升降裝置通過第一L型連接塊403和第二L型連接塊404帶動渦輪旋轉多相流拋光模塊3沿豎直方向作升降運動。

所述參數監測與控制模塊2包括出口流量測速儀202、出口溫度監測儀203、溫度傳感器209、距離傳感器205、渦輪流量計206和第一電機速度傳感器207，所述出口流量測速儀202和出口溫度監測儀203固定在所述廢液出口1031的正上方，所述出口流量測速儀202通過出口流量測速儀固定架201固定在拋光工件固定臺102上，所述出口溫度監測儀203通過出口溫度監測儀固定架210固定在拋光工件固定臺102上；所述距離傳感器205固定在第二L型連接塊404上，所述距離傳感器205通過距離傳感器固定架204規定在第二L型連接塊404上，距離傳感器205用于檢測渦輪旋轉多相流拋光模塊3的下降距離；所述出口流量測速儀202固定在所述拋光液進料管306并用于檢測所述拋光液進料管306中多相流拋光液的流量、粘度和相含比例；所述第一電機速度傳感器207固定在第一電機支撐架302的內壁上，第一電機速度傳感器207的感應片208與所述帶軸渦輪307的軸端相接觸，第一電機速度傳感器207用于檢測所述第一電機301的轉動速度；所述溫度傳感器209固定在所述渦輪旋轉槽304的側壁上，溫度傳感器209用于檢測渦輪旋轉槽304內多相流拋光液的溫度。

所述升降裝置包括主動輪512、從動輪501、張緊輪506、張緊輪固定軸503、第二電機 支撐架504、第二電機505、同步帶502、滾珠絲杠507、絲杠螺母508、絲杠螺母固定座509、直線滑軌510和滾珠絲杠軸承座511，第二電機505通過第二電機支撐架504固定在所述頂部固定支撐架402上，所述主動輪512固定在所述第二電機505的電機頭上，所述主動輪512通過同步帶502連接從動輪501，并通過張緊輪506進行張緊，所述張緊輪506通過張緊輪固定軸503連接頂部固定支架；所述從動輪501固定在豎直設置的滾珠絲杠507的一端，滾珠絲杠507的另一端通過滾珠絲杠軸承座511固定在豎直固定支撐架401上，直線滑軌510豎直安裝在豎直固定支撐架401上，絲杠螺母508套裝在所述滾珠絲杠507上，所述絲杠螺母508與絲杠螺母固定座509固定連接，絲杠螺母固定座509上設有與所述直線導軌相配合的滑塊，第二電機505轉動時通過主動輪512帶動固定在滾珠絲杠507頂部的從動輪501同步轉動，從而帶動所述絲杠螺母508和絲杠螺母固定座509沿所述直線導軌豎直運動，所述絲杠螺母固定座509固定連接第一L型連接塊403，絲杠螺母固定座509沿所述直線導軌豎直運動時帶動第一L型連接塊403、第二L型連接塊404和渦輪旋轉多相流拋光模塊3組成的整體沿所述直線導軌豎直運動。

所述豎直固定支撐架401、第一L型連接塊403、第二L型連接塊404、從動輪501、張緊輪506、張緊輪固定軸503、滾珠絲杠507、絲杠螺母508、絲杠螺母固定座509、直線滑軌510和滾珠絲杠軸承座511均設有左右對稱的一對。

所述帶軸渦輪307包括渦輪軸3075；以及沿渦輪軸3075從上至下依次連續分布的上部直葉片3071、螺旋葉片3074、上部斜葉片3072和下部直葉片3073。

具體工作流程如下：首先，根據距離傳感器205檢測到的數據反饋給第二電機505，第二電機505通過驅動主動輪512帶動同步帶202轉動，在張緊輪506的作用下同時帶動從動輪501和兩側的滾珠絲杠507按照同一旋向運動，從而帶動絲杠螺母508和絲杠螺母固定座509沿直線導軌上510滑動，最終通過第一L型連接塊403和第二L型連接塊404帶動渦輪旋轉多相流拋光模塊3進行整體移動，方便工件固定模塊1上的拋光工件103防止在拋光工 件固定臺102上；拋光工件103放置完畢后，真空接頭101通過拋光工件固定臺102內部的氣腔1034和吸附氣孔1032對拋光工件103進行吸附夾緊；吸附夾緊拋光工件103后，根據距離傳感器205反饋的數據對第二電機504進行控制，使渦輪旋轉多相流拋光模塊3進行整體下降，從而準確控制渦輪旋轉多相流拋光模塊3與拋光工件103之間的間距；渦輪旋轉多相流拋光模塊3到達指定位置后，第一電機301通過第一聯軸器305帶動帶軸渦輪307按照一定的速度曲線進行高速旋轉，同時通過渦輪流量計206控制拋光液進料管306中輸入的多相流拋光液的流量，多相流拋光液進入渦輪旋轉槽304中形成旋轉湍流，對拋光工件103進行拋光。

拋光的過程中，出口流量測速儀203、出口溫度監測儀203對廢液出口1031處的溫度和流量進行實時監測，電機速度傳感器207對第一電機301的轉動速度進行實時監測，并將上述檢測數據進行反饋和修正，確保形成特定的旋轉湍流，以便于得到工業化、統一化的高質量產品。

拋光完成后，第二電機504反向轉動，帶動渦輪旋轉多相流拋光模塊3升到指定高度，通過進氣接頭1033向氣腔1034中通入氣體，氣腔1031內的氣體通過吸附氣孔1032將拋光工件103進行頂起，從而方便拋光工件的下料。

上述實施例只是本實用新型的較佳實施例，并不是對本實用新型技術方案的限制，只要是不經過創造性勞動即可在上述實施例的基礎上實現的技術方案，均應視為落入本實用新型專利的權利保護范圍內。