手表擺輪偏重測量方法及激光校正切削裝置

薛超君

摘要：擺輪的平衡性是影響手表機(jī)芯走時精度的重要因素。偏重勢必會造成擺輪擺動過程中的不協(xié)調(diào)，特別是機(jī)芯在立面時產(chǎn)生突快突慢的現(xiàn)象，所以盡可能減小擺輪偏重是研發(fā)過程中的重點。在機(jī)械手表中擺輪必須盡量減小偏重，目前擺輪偏重的測量是利用彈簧線圈電磁感應(yīng)法。

關(guān)鍵詞：激光平衡切削：擺輪偏重測量：無卡度擺輪卡具：激光測量轉(zhuǎn)速

另外，普通擺輪平衡儀是使用金屬刀具去除擺輪材料以達(dá)到擺輪平衡，金屬刀具平衡優(yōu)點在于調(diào)刀過程直觀可見。缺點在于平衡前期調(diào)整刀具時間長，調(diào)整刀具失誤容易撞壞刀具主軸，平衡精度受刀具磨損等問題弊病。實際生產(chǎn)中廢渣廢料不可能完全被真空吸氣嘴吸取，剩余的廢渣廢料會堵塞轉(zhuǎn)動固定平臺的真空吸氣孔造成無法吸附的現(xiàn)象。本激光平衡儀可以很好的規(guī)避現(xiàn)有缺點。

1.擺輪偏重測量和激光平衡的方法

激光平衡儀能準(zhǔn)確測量擺輪偏重的角度和偏重量值。其平衡測量方法包括：

A.測量含有偏重的擺輪上下振動而產(chǎn)生的電動勢，將感應(yīng)電動勢帶入下式：

具有高精度激光加工技術(shù)在各行業(yè)均有廣泛應(yīng)用，本技術(shù)方案的原理是通過激光物質(zhì)在接受了輻射光能后通過離子能級的躍遷和光放大而產(chǎn)生的一束發(fā)散非常小的高能光束，其能夠把能量集中在幾平方微米的面積上，從而使功率密度最低限度增大六個數(shù)量級，當(dāng)把這樣高的功率密度聚焦在擺輪金屬上時，將立即使金屬融化或升華成氣態(tài)，通過該功能從而達(dá)到了去除偏重的目的。

2.激光平衡儀的工作原理和工作過程

如圖1至圖2所示，激光校正擺輪重心偏移的平衡測量切削裝置，包括，電氣控制部分和機(jī)械控制部分；電氣控制部分包括單片機(jī)，氣動裝置，激光發(fā)收測量裝置，激光去重裝置，X86計算機(jī)處理系統(tǒng)；單片機(jī)分別與氣動裝置激光發(fā)收測量裝置，X86計算機(jī)處理系統(tǒng)相互電連接，氣量調(diào)節(jié)控制單元控制所述氣動裝置的給氣量，測量初期需要通過氣鼓將擺輪不問斷吹氣到一定轉(zhuǎn)速后停氣，擺輪在自由衰減的過程中測量其偏重值與偏重角度；激光發(fā)收測量裝置將檢測到擺輪的圓盤釘信號；由光電轉(zhuǎn)換放大電路將光電信號放大到一定幅度，再通過信號整形處理電路將信號整理成標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平；擺輪旋轉(zhuǎn)過程中由于偏重帶動彈簧振片上下振動經(jīng)電磁線圈采集電信號再經(jīng)由信號處理電路后，最終傳遞給單片微機(jī)系統(tǒng)。單片微機(jī)系統(tǒng)將兩種信號分析整理并計算后由液晶顯示器顯示輸出偏重值與偏重角度。

數(shù)據(jù)可通過微機(jī)接口RS232和X86計算機(jī)處理系統(tǒng)通訊完成數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)微機(jī)的數(shù)據(jù)庫管理。微機(jī)經(jīng)計算激光切削位置形狀及深度后控制伺服電機(jī)帶動轉(zhuǎn)動固定平臺轉(zhuǎn)動相應(yīng)角度，并且X86計算機(jī)處理系統(tǒng)控制激光驅(qū)動電路和能量控制電路最終使激光器發(fā)出一束能量很大的激光進(jìn)行擺輪平衡。

機(jī)械控制部分包括轉(zhuǎn)動固定平臺、激光器、真空吸氣嘴、支架12、激光發(fā)射接收回路和激光測量機(jī)頭；激光發(fā)射接收回路有2組，每組所包括的光電接收器和激光發(fā)射器為一體，所述擺輪放置在固定平臺上。

圖2是激光平衡擺輪偏重的方法示意圖，下面對激光平衡擺輪作進(jìn)一步說明：

轉(zhuǎn)動固定平臺3有中心孔且圓周位置有凹槽，擺軸8倒置插入轉(zhuǎn)動固定平臺3的中心孔內(nèi)。砝碼4內(nèi)陷于轉(zhuǎn)動固定平臺3的內(nèi)槽內(nèi)。激光器6不會上下移動而觸碰擺輪，其只可做平面運(yùn)動，當(dāng)激光器發(fā)射出激光束7后，5同時噴出惰性氣體，其氣嘴頭部必須嚴(yán)格對準(zhǔn)激光切削位置，防止擺輪切削位置氧化發(fā)黑現(xiàn)象。具體切削時間與次數(shù)是由偏重量值所決定而非定值。發(fā)射的激光束與需要切削的擺輪相對應(yīng)，真空吸氣嘴與激光束切削完全對應(yīng)，通過切削完成擺輪的平衡。

激光測量機(jī)頭包括，支架12，電磁線圈13，彈簧振片11，強(qiáng)磁鼓15，機(jī)身圓筒14和底蓋16；所述支架12通過固定裝置與彈簧振片11連接，擺輪2放置于支架12上，當(dāng)擺輪2轉(zhuǎn)動時由于偏心的影響使其上下振動，由彈簧振片11帶動電磁線圈13上下振動，在振動過程中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E，此感應(yīng)電動勢通過導(dǎo)線傳遞給主機(jī)進(jìn)行計算；激光測頭17照射擺輪圓盤釘，其信號通過電纜傳遞給單片機(jī)進(jìn)行計算。

傳統(tǒng)刀具只做轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動固定平臺上下移動帶動擺輪上下移動從而切削。e是激光起始位置，f是過程位置，g是終止位置。此過程一次將去除一層擺輪材料。重復(fù)上述e、f、g幾次后便可獲得所需要得到的切削深度。這里轉(zhuǎn)動固定平臺不需要上下移動，而是激光器平面移動以切削出需要的形狀。同樣H深度的情況下，激光的矩形要比刀具的月牙型去除的材料更多從而達(dá)到切削量最大的效果