專利名稱：移動(dòng)工具的動(dòng)作器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于移動(dòng)工具的動(dòng)作器，該動(dòng)作器包括外殼，該外殼
上設(shè)置有可軸向移動(dòng)的推桿(tappet),該推桿具有切割工具夾持器，該推 桿利用快速驅(qū)動(dòng)器被移動(dòng)，所述快速驅(qū)動(dòng)器優(yōu)選是克服恢復(fù)力被偏壓的壓 電傳感器，且優(yōu)選地由緩沖元件緩沖。
本發(fā)明還涉及利用該種動(dòng)作器加工工件的裝置。
背景技術(shù)：
由DE20 2004 Oil 815U1可以知道該種類型的動(dòng)作器和裝置。 已知的動(dòng)作器在車床中使用，用于加工旋轉(zhuǎn)對(duì)稱或者特別是旋轉(zhuǎn)非對(duì) 稱構(gòu)造的微結(jié)構(gòu)表面。
為此，車床包括主軸，該主軸可以被驅(qū)動(dòng)以圍繞其縱向軸旋轉(zhuǎn)并且?guī)?有用于夾住工件的固定器，具有設(shè)有快速驅(qū)動(dòng)器(例如壓電驅(qū)動(dòng)器的形式) 的動(dòng)作器，用于在大體垂直于工具的表面的方向產(chǎn)生工具的快速移動(dòng)，同 時(shí)在第一方向產(chǎn)生線形進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)器允許動(dòng)作器沿著要加工的 工件表面定位。動(dòng)作器的快速驅(qū)動(dòng)器通過引導(dǎo)裝置連接到工具，所述引導(dǎo) 裝置允許工具克服恢復(fù)力在快速驅(qū)動(dòng)器的軸向方向上進(jìn)給，同時(shí)在垂直于 該方向的平面內(nèi)具有高的剛度。動(dòng)作器包括可以透過空氣的燒結(jié)板，通過 封裝的空氣容積起到緩沖元件的作用，用于在動(dòng)作器的操作中減小切削力 的噪音的影響。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在操作中該種動(dòng)作器即使對(duì)于要加工的硬材料(例如鋼或 者其他材料)也允許產(chǎn)生微結(jié)構(gòu)表面。
另一種相似類型的動(dòng)作器和使用動(dòng)作器加工工件的裝置由Robert Hilbing的題目為"通過動(dòng)態(tài)噪音有效補(bǔ)償提高精確車床的準(zhǔn)確性" (Increasing the accuracy of precision lathes by active compensation ofdynamic noise) (RWTH， Aachen (Shaker Verlag， Vol. 16/2004， D82 Diss RWTHAachen)的論文中可以知道。
動(dòng)作器與車床結(jié)合用于產(chǎn)生高質(zhì)量的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱表面。動(dòng)作器包括壓電
驅(qū)動(dòng)器，該壓電驅(qū)動(dòng)器通過雙隔膜彈簧(double-diaphragm spring)在軸向 方向上可移動(dòng)地被引導(dǎo)，在垂直于該軸向的方向具有高的剛度。工具夾持 固定器安裝在推桿上，該推桿封裝壓電驅(qū)動(dòng)器，并且直接與后者連接。該 壓電驅(qū)動(dòng)器又連接到通過彈簧組相對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器被偏壓的基板。徑向軸承 通過兩個(gè)相互間隔的隔膜彈簧形成，推桿懸掛在隔膜彈簧上。
在這種情況下的動(dòng)作器不設(shè)置緩沖系統(tǒng)。此外，微結(jié)構(gòu)表面的制造需 要?jiǎng)討B(tài)噪音的有效電補(bǔ)償，由于要抑制的動(dòng)作器的彈簧質(zhì)量(mass)的自 然頻率和在傳感器和動(dòng)作器之間相對(duì)較長(zhǎng)的傳遞時(shí)間，上述補(bǔ)償如果能夠 實(shí)現(xiàn)的話也只能以較高的成本實(shí)現(xiàn)。盡管己知的布置適合于加工非鐵金 屬，但是并不適合加工硬材料(例如鋼)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到此，本發(fā)明的目的是改進(jìn)上述種類的動(dòng)作器，使得能夠以高的 表面質(zhì)量并且盡量快速地加工硬工件。此外，動(dòng)作器具有緊湊的設(shè)計(jì)。
此外，本發(fā)明的目的是提供一種利用該種動(dòng)作器加工工件的裝置。
對(duì)于上述種類的驅(qū)動(dòng)器，該目的通過推桿利用滾動(dòng)元件在軸向方向上 在外殼上被可移動(dòng)地引導(dǎo)的布置實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的目的由此被極好地實(shí)現(xiàn)。
這是因?yàn)椋瑢⑼茥U安置在滾動(dòng)元件內(nèi)允許動(dòng)作器的特別高的加速性， 因此允許以高切削速度對(duì)工件進(jìn)行加工。此外，根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)作器在垂 直于其軸向的平面中有特別高的剛度。
根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)改進(jìn)，推桿在兩個(gè)相互夾持的外殼元件之間在 軸向方向上被滾動(dòng)元件可移動(dòng)地引導(dǎo)。
可以用這種方式防止在外殼部分之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這反過來避免了操 作中大負(fù)荷下滾動(dòng)元件的任何焊接危險(xiǎn)。
滾動(dòng)元件例如可以是滾珠、滾柱或者球面滾柱元件或者任何其它形式 的元件。
根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例，本發(fā)明的目的通過這樣的布置實(shí)現(xiàn)，在該 布置中，上面提到種類的動(dòng)作器的快速驅(qū)動(dòng)器被至少部分地容納在推桿的 凹槽內(nèi)，并且緩沖元件設(shè)置為與推桿同軸布置。
這也允許特別高的加速性，并且因此實(shí)現(xiàn)了高的切削速度。另外，可 以獲得非常緊湊的設(shè)計(jì)。
用于本發(fā)明的術(shù)語"快速驅(qū)動(dòng)器"意在于說明一種驅(qū)動(dòng)器，其盡管能夠 在軸向方向上以高的加速度執(zhí)行快速的受控運(yùn)動(dòng)，但是不能夠在垂直于軸 向的方向的平面內(nèi)執(zhí)行任何受控制的運(yùn)動(dòng)，并且僅能夠吸收有限的力。
因此，用于本發(fā)明的術(shù)語"快速驅(qū)動(dòng)器"意在于說明一種能夠響應(yīng)于 合適的控制信號(hào)以高加速度執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器。傳統(tǒng)機(jī)床的驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)大
約為1.5g (即，15m/ 左右)的最大加速率，而線性電機(jī)允許大約為8g (80m/s2)的最大加速率。
快速驅(qū)動(dòng)器在本發(fā)明的意義是允許明顯更高的加速率，至少高于 100m/s2。優(yōu)選地，快速驅(qū)動(dòng)器允許明顯更高的加速率，例如至少高于 150m/s2，或者至少高于500my^高，特別是至少高于1000m/s2。
這么高的加速率例如可以通過機(jī)電轉(zhuǎn)換器(例如壓電驅(qū)動(dòng)器)的輔助 來實(shí)現(xiàn)，在具有高的頻率組成相應(yīng)需要微結(jié)構(gòu)的情況下，高的加速率對(duì)于 高切削速度是必須的。
根據(jù)本發(fā)明的可選的實(shí)施例，快速驅(qū)動(dòng)器構(gòu)造為毫微管驅(qū)動(dòng)器。
毫微管驅(qū)動(dòng)器是機(jī)電轉(zhuǎn)換器，具有至少一個(gè)包括毫微管的層，其中毫 微管在所述層中在整個(gè)毫微管布置上具有一個(gè)被平均的優(yōu)選方向。
在這種情況下，毫微管驅(qū)動(dòng)器包括具有單壁或多壁碳毫微管或者由其 它有機(jī)成份(例如，BN， MoS2，或者V20s構(gòu)成的毫微管的至少一層。原 理上，多層的堆積結(jié)構(gòu)也可以被選擇用于毫微管驅(qū)動(dòng)器。
毫微管允許實(shí)現(xiàn)比壓電驅(qū)動(dòng)器更大的力。類似地，毫微管實(shí)際上不會(huì) 顯示出任何過調(diào)(overshooting)(過度震蕩)的行為，這對(duì)于要制造的微 結(jié)構(gòu)具有極高頻率成份的情況具有優(yōu)勢(shì)。毫微管驅(qū)動(dòng)器可以以密封的關(guān)系 容納在推桿的空腔內(nèi)，例如與電解液一起，并且可以用密封裝置額外地進(jìn) 行密封。
電解液的容積的任何膨脹在這種情況下被轉(zhuǎn)化為推桿的軸向運(yùn)動(dòng)。
與此相比，使用壓電驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)實(shí)施例具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本較低的 優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)然，可以類似地想到快速驅(qū)動(dòng)器的其它結(jié)構(gòu)，例如液壓驅(qū)動(dòng)器，如 果它能夠在加速性和足夠高的剛性方面達(dá)到滿足要求的程度。
緩沖元件的使用明顯地減小了固有諧振的影響，并且將過調(diào)的行為限 制為可接受的值。
盡管在這方面理論上所有合適的緩沖元件可以考慮，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，特別 有效的緩沖在這樣的實(shí)施例中可以實(shí)現(xiàn)其中緩沖元件被構(gòu)造為壓膜緩沖 器，在該壓膜緩沖器中，當(dāng)動(dòng)作器用于由硬材料制成的工件的精加工時(shí)， 緩沖效果可以最佳地適合于該動(dòng)作器的需求。壓膜緩沖器的使用進(jìn)一步允 許實(shí)現(xiàn)動(dòng)作器的特別緊湊的設(shè)計(jì)。
進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)緩沖效果優(yōu)選應(yīng)該被調(diào)整為提供大約0.7的最大緩沖因 數(shù)。超過該值通常導(dǎo)致較差的結(jié)果。根據(jù)要加工的材料的類型、切削深度、 切削速度等，明顯不同的緩沖因數(shù)也可以證明提供最佳的結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的有益的改進(jìn)，快速驅(qū)動(dòng)器被容納在推桿的凹槽內(nèi)。
這允許了動(dòng)作器特別緊湊的設(shè)計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，推桿在撓曲部件(flexure)上被 引導(dǎo)，撓曲部件優(yōu)選是雙隔膜彈簧。
這實(shí)現(xiàn)了推桿在軸向方向上的高的可移動(dòng)性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了在垂直于該 方向的方向上的高剛度。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，快速驅(qū)動(dòng)器固定在外殼上，并且推桿 通過彈簧元件偏壓快速驅(qū)動(dòng)器，彈簧例如為彈簧組的形式。
這允許克服恢復(fù)力對(duì)快速驅(qū)動(dòng)器的必要的偏壓以特別緊湊的方式結(jié)合。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，推桿通過在推桿的第一工具側(cè)端的 區(qū)域內(nèi)的第一彈簧懸掛裝置和第二端的區(qū)域內(nèi)的第二彈簧懸掛裝置在軸 向方向上被可移動(dòng)地懸掛在外殼上。
為此，快速驅(qū)動(dòng)器優(yōu)選地包括與外殼連接的固定端和與推桿連接的未 固定端。
此外，推桿優(yōu)選地在其第二端的區(qū)域內(nèi)通過彈簧組朝向快速驅(qū)動(dòng)器被 偏壓。
這些特征允許實(shí)現(xiàn)特別緊湊的設(shè)計(jì)。
壓膜緩沖器優(yōu)選設(shè)置在外殼和推桿之間的空腔內(nèi)，并且優(yōu)選包括兩個(gè) 同軸表面，兩個(gè)同軸表面之間形成封裝流體的間隙。
這進(jìn)一步支持了動(dòng)作器的特別緊湊的設(shè)計(jì)。
關(guān)于裝置，本發(fā)明的目的通過在權(quán)利要求16中限定的裝置實(shí)現(xiàn)。 應(yīng)該理解，在不背離本發(fā)明的范圍的前提下，上面提到的本發(fā)明的特
征和下面還要解釋的特征不僅僅可以以所指出的各種組合被使用，而且可
以以其它的組合或者單獨(dú)地使用。


參考附圖，本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)從下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的
說明中變得更清楚。圖中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明利用動(dòng)作器對(duì)工件加工的裝置極為簡(jiǎn)化的概略 視圖2示出了圖1中所示的根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的動(dòng)作器的縱向截 面圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的動(dòng)作器的縱向截面圖；以及
圖4以縮小的比例示出了根據(jù)圖3中的動(dòng)作器的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明利用動(dòng)作器對(duì)工件加工的裝置的特別概略的示 意圖，該裝置總的由附圖標(biāo)記10表示。
根據(jù)本發(fā)明的裝置10是配備有動(dòng)作器30的車床，從而允許工具32 相對(duì)于工件16進(jìn)行快速的壓電控制的運(yùn)動(dòng)。該裝置IO包括主軸12，該主 軸12可以被驅(qū)動(dòng)以圍繞其主軸軸線25旋轉(zhuǎn)，如箭頭28所示。主軸12設(shè) 有夾具形式的固定器14，用于安裝工件16。
在裝置10的車床基部13上沿著在z方向(平行于主軸軸線25)延伸的引導(dǎo)器設(shè)置有驅(qū)動(dòng)器20，通過該驅(qū)動(dòng)器，工具車架18可以在z方向移 動(dòng)，如雙箭頭26所示。工具車架18設(shè)置有驅(qū)動(dòng)器22，通過該驅(qū)動(dòng)器22， 車架24可以在垂直方向(y方向)移動(dòng)，如雙箭頭27所示。最后，車架 24設(shè)置有另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器允許車架在水平方向(x方向，主軸軸 線25的橫向方向)移動(dòng)。
車架24最終運(yùn)載動(dòng)作器30，通過該動(dòng)作器30，工具32還可以在z 方向移動(dòng)，如雙箭頭34所指示。
如附圖標(biāo)記17所示意表示的中心控制器被設(shè)置用于控制車床和動(dòng)作 器。主軸12的旋轉(zhuǎn)位置可以利用旋轉(zhuǎn)位置傳感器31來監(jiān)控。
為了利用裝置IO對(duì)工件16的表面進(jìn)行微結(jié)構(gòu)加工，工件16可以被主 軸12驅(qū)動(dòng)，以圍繞著主軸軸線25旋轉(zhuǎn)，同時(shí)動(dòng)作器30利用車架24定位 在x方向，且工具32響應(yīng)于由轉(zhuǎn)動(dòng)位置傳感器31所確定的工具16的旋 轉(zhuǎn)位置和動(dòng)作器30的本地坐標(biāo)，利用動(dòng)作器30在x方向朝著工件表面進(jìn) 給。以這種方式能夠?qū)ぜ谋砻孢M(jìn)行微結(jié)構(gòu)加工并且產(chǎn)生具有高精度的 旋轉(zhuǎn)對(duì)稱和旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱的表面結(jié)構(gòu)，如大體由DE 20 2004 Oil 815U1可以 知道的，其中后者通過引用全文被合并在本文中。
利用上面參考圖1所述的設(shè)計(jì)，工件可以以對(duì)面操作(facing operation) 的方式進(jìn)行加工，這意味著工件被驅(qū)動(dòng)以轉(zhuǎn)動(dòng)，并且工具32橫向于主軸 軸線移動(dòng)，主要在水平方向(x方向)或者相對(duì)于工件16在徑向方向運(yùn)動(dòng)， 同時(shí)動(dòng)作器30的快速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)發(fā)生在z方向，即主軸軸線25的方向。當(dāng) 然在其它方向的附加運(yùn)動(dòng)是可能的，如果輪廓需要被加工的話，例如是在 z方向。
應(yīng)該理解，工件也可以以縱向旋轉(zhuǎn)操作(longitudinal turning operation) 的方式進(jìn)行加工。在這種情況下，動(dòng)作器30在z方向上的定位移動(dòng)通過 驅(qū)動(dòng)器20實(shí)現(xiàn)，同時(shí)動(dòng)作器30允許在相對(duì)于該方向的垂直平面(x/y平 面)內(nèi)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。為此，動(dòng)作器方便地定位在車架24上從而使壓電 軸定向在x方向(或者如果需要的話為y方向)。如果需要，該布置然后 還允許對(duì)工件的外表面或者內(nèi)表面以外旋轉(zhuǎn)操作或者內(nèi)旋轉(zhuǎn)操作的方式 進(jìn)行微細(xì)結(jié)構(gòu)加工。
可以克服恢復(fù)力在壓電軸的方向快速移動(dòng)并且在垂直于壓電軸的平面
內(nèi)具有高的剛度的動(dòng)作器的具體結(jié)構(gòu)在下面將參考圖2對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的 說明。
在圖2中所示的動(dòng)作器總體由附圖標(biāo)記30指示，主要由快速驅(qū)動(dòng)器 36構(gòu)成，快速驅(qū)動(dòng)器36優(yōu)選是壓電驅(qū)動(dòng)器的形式，支撐在外殼38上并且 通過由第一彈簧懸掛裝置40和第二彈簧懸掛裝置42構(gòu)成的撓曲部件作用 在工具32上?？焖衮?qū)動(dòng)器36僅允許在軸向方向上的運(yùn)動(dòng)，但是在垂直于 該方向的平面內(nèi)不能產(chǎn)生任何驅(qū)動(dòng)力。在撓曲部件40和42的輔助下，確 ?？焖衮?qū)動(dòng)器36在其軸向方向的驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)可以直接傳遞到工具32，同時(shí) 動(dòng)作器30整體在垂直于其縱軸64的平面內(nèi)具有高的剛度。
推桿36的前端設(shè)置有用于容納工具32 (例如采用可轉(zhuǎn)位刀具的形式) 的工具夾持固定器34。工具32的切削面布置為通過動(dòng)作器30的縱向軸6 4延伸。
推桿36的工具側(cè)端與第一彈簧懸掛裝置40連接，該第一彈簧懸掛裝 置由片簧構(gòu)成，片簧是由某種已知類型(例如測(cè)隙規(guī)原料)的彈簧鋼制作。 片簧通過它們的端部牢牢地夾在外殼38上并在中間互相交叉，并且牢固 地與推桿36連接。為了將彈簧安裝在外殼38上，例如，可以設(shè)置環(huán)形夾 具64。
可選地，第一和第二彈簧懸掛裝置40、42可以設(shè)計(jì)為任意其它的形式， 只要滿足動(dòng)作器10的動(dòng)力性能要求。
例如，彈簧懸掛裝置40、 42可以構(gòu)造為盤簧。
在與工具夾持固定器34相反的端部區(qū)域內(nèi)，推桿固定在第二彈簧懸掛 裝置42上，該第二彈簧懸掛裝置42具有與第一彈簧懸掛裝置40相同的 構(gòu)造，并且大小適于本地幾何條件。在其外端，第二彈簧懸掛裝置42牢 固地夾持在外殼38和連接到外殼的后外殼部分52之間。
推桿36在兩個(gè)彈簧懸掛裝置40、 42之間的區(qū)域內(nèi)具有中空的圓柱形 形狀，在朝向工具夾持固定器34的方向上稍微呈錐形傾斜。推桿36包括 圓柱形空腔44，其中容納快速驅(qū)動(dòng)器46。因此，快速驅(qū)動(dòng)器46被推桿36 的壁同軸地包圍?？焖衮?qū)動(dòng)器46具有固定端48，該固定端48通過設(shè)置有 連接件56的合適的安裝件54牢固地與外殼部分52連接。此外，快速驅(qū) 動(dòng)器46包括未固定端50 (loose end),該未固定端50與空腔44的端面接
觸。另外，推桿36利用彈簧組58 (例如盤簧的形式)通過安裝件66朝向 安裝件54被偏壓，由此朝向快速驅(qū)動(dòng)器46被偏壓，推桿通過所述安裝件 66被固定在第二彈簧元件42上。優(yōu)選地，安裝件66類似地被設(shè)計(jì)用于密 封快速驅(qū)動(dòng)器46，并且為此目的可以包括單獨(dú)的密封裝置67。
為了緩沖推桿36，優(yōu)選地設(shè)置有壓膜緩沖器60,其設(shè)置在推桿36的 外表面和外殼36的圓柱空腔之間。壓膜緩沖器60包括兩個(gè)相互同軸的套 筒，在該套筒之間形成薄的環(huán)形間隙62，其中封裝有流體。流體優(yōu)選是高 粘性的流體，例如凝膠體。
根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例，快速驅(qū)動(dòng)器46是毫微管驅(qū)動(dòng)器。除此之外 的結(jié)構(gòu)與圖2中結(jié)構(gòu)相同，推桿的凹槽在這種情況下容納毫微管驅(qū)動(dòng)器， 以取代壓電驅(qū)動(dòng)器。由于毫微管驅(qū)動(dòng)器包括電解液，毫微管以大體軸向排 列的方式設(shè)置在電解液中，必須用合適的密封措施，保證電解液不能夠從 容納毫微管驅(qū)動(dòng)器的推桿36的空腔44內(nèi)流出。這可以通過附加的密封元 件(未顯示)來保證。對(duì)于毫微管驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)，其例如可以構(gòu)造為堆積 碳毫微管驅(qū)動(dòng)器，特別是參考WO 2004/ 030210Al，通過引用其全文合 并在本文中。
根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)作器的另一個(gè)實(shí)施例的例子在圖3和4中顯示，總體 由附圖標(biāo)記30a來指示。在圖中，相應(yīng)的部件由相應(yīng)的附圖標(biāo)記來指定。
根據(jù)圖3的動(dòng)作器30a使用處于推桿36和外殼38之間的滾柱軸承 (rollerbearing),用于軸向引導(dǎo)。由此，可以實(shí)現(xiàn)高的剛性以及更為改進(jìn) 的動(dòng)力性能。滾動(dòng)軸承例如可以包括滾珠36，滾珠36在推桿36的外表面 和外殼38之間的空腔76內(nèi)被引導(dǎo)。外殼在這種情況下由上半部70和下 半部72構(gòu)成，這兩個(gè)半部通過合適的夾緊螺釘以強(qiáng)力螺接在一起，從而 防止在外殼的半部70、 72之間的任何的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。用這種方式，可避免 在滾珠36的區(qū)域內(nèi)的摩擦焊接。
考慮到軸向弓I導(dǎo)通過滾柱軸承來保證的事實(shí)，在該實(shí)施例的情況下不 需要第二彈簧懸掛裝置42，然而彈簧懸掛裝置40用于產(chǎn)生在軸向方向上 的恢復(fù)力，如根據(jù)圖2中的實(shí)施例的情況。
滾動(dòng)元件或者滾珠78通過設(shè)置在各個(gè)外殼半部70、72上的蓋元件74、 75被防止從空腔76中掉出來。
可以通過由盤簧構(gòu)成的彈簧組58來防止扭轉(zhuǎn)。可選地，滾動(dòng)元件或滾 珠78可以與引導(dǎo)面(例如推桿38外表面上的平坦部分)共同作用，以防 止扭轉(zhuǎn)。
應(yīng)該理解的是，任何其它合適的滾動(dòng)元件，例如圓柱輥、球面滾柱元 件等也可以取代滾柱(roller)被使用。
該種快速驅(qū)動(dòng)器也可以構(gòu)造為壓電驅(qū)動(dòng)器或者毫微管驅(qū)動(dòng)器。
與圖2中所示的實(shí)施例相比，該種動(dòng)作器允許實(shí)現(xiàn)更高的固有頻率， 從而進(jìn)一步改進(jìn)動(dòng)力性能。
所述的實(shí)施例類似地包括合適的緩沖元件，用于改善當(dāng)切削硬工件(例 如由鋼制造的工件)時(shí)的過調(diào)行為和使用壽命。緩沖元件類似地可以構(gòu)造 為壓膜緩沖器。
緩沖布置限制了幅度放大，否則在自諧振頻率時(shí)放大到大約10到12 的因數(shù)(倍數(shù))，在10um的標(biāo)稱幅度下放大到大約因數(shù)2。
權(quán)利要求
1.一種用于移動(dòng)工具的動(dòng)作器，所述動(dòng)作器包括外殼(38)，在該外殼上，具有工具夾持器(34)的推桿(36)在軸向方向被可移動(dòng)地引導(dǎo)，所述推桿(36)利用快速驅(qū)動(dòng)器(46)被移動(dòng)，該快速驅(qū)動(dòng)器克服恢復(fù)力被偏壓并且優(yōu)選地由緩沖元件緩沖，其特征在于，所述推桿(36)通過滾動(dòng)元件在軸向方向上在所述外殼上被可移動(dòng)地引導(dǎo)。
2. 如權(quán)利要求1所述的動(dòng)作器，其特征在于，所述推桿通過所述滾動(dòng) 元件在軸向方向上在相互夾緊的兩個(gè)外殼元件之間被可移動(dòng)地引導(dǎo)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的動(dòng)作器，其特征在于，所述滾動(dòng)元件為滾 珠、滾柱或者球面滾柱元件。
4. 一種用于移動(dòng)工具的動(dòng)作器，所述動(dòng)作器包括外殼(38)，在該外 殼上，具有工具夾持器(34)的推桿(36)在軸向方向上被可移動(dòng)地引導(dǎo)， 所述推桿(36)利用快速驅(qū)動(dòng)器(46)被移動(dòng)，該快速移動(dòng)器克服恢復(fù)力 被偏壓并且由特別是如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的緩沖元件緩沖， 其特征在于，所述快速驅(qū)動(dòng)器(46)至少部分地被容納在推桿(36)的凹 槽(44)內(nèi)，并且通過與所述推桿同軸布置的緩沖元件被緩沖。
5. —種用于移動(dòng)工具的動(dòng)作器，所述動(dòng)作器包括外殼(38)，在該外 殼上，具有工具夾持器(34)的推桿(36)在軸向方向上被可移動(dòng)地引導(dǎo)， 所述推桿(36)利用快速驅(qū)動(dòng)器(46)被移動(dòng)，該快速移動(dòng)器克服恢復(fù)力 被偏壓并且優(yōu)選地由特別是如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的緩沖元件 緩沖，其特征在于，所述快速驅(qū)動(dòng)器(46)被構(gòu)造為毫微管驅(qū)動(dòng)器。
6. 如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的動(dòng)作器，其特征在于，所述緩沖 元件被構(gòu)造為壓膜緩沖器(60)。
7. 如權(quán)利要求4至6中的任一項(xiàng)所述的動(dòng)作器，其特征在于，所述推 桿(36)在撓曲部件上被引導(dǎo)，該撓曲部件優(yōu)選包括兩個(gè)相互間隔的彈簧 懸掛裝置(40， 42)。
8. 如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的動(dòng)作器，其特征在于，所述快速 驅(qū)動(dòng)器(46)固定在所述外殼(38)上，所述推桿(36)通過彈簧元件(58) 抵靠所述快速驅(qū)動(dòng)器(46)被偏壓。
9. 如權(quán)利要求8所述的動(dòng)作器，其特征在于，所述推桿(36)通過在 所述推桿的第一工具側(cè)端的區(qū)域內(nèi)的第一彈簧懸掛裝置(40)和第二端的 區(qū)域內(nèi)的第二彈簧懸掛裝置(42)在軸向方向上被可移動(dòng)地懸掛在外殼(38)上。
10. 如權(quán)利要求9所述的動(dòng)作器，其特征在于，所述快速驅(qū)動(dòng)器(46) 包括固定到所述外殼(38)上的第一固定端(48)和與所述推桿(36) 牢固連接的未固定端(50)。
11. 如權(quán)利要求10所述的動(dòng)作器，其特征在于，所述推桿(36)優(yōu)選 通過彈簧組(58)在其第二端(48)的區(qū)域內(nèi)朝向所述快速驅(qū)動(dòng)器(46)
12. 如權(quán)利要求ll所述的動(dòng)作器，其特征在于，所述彈簧組(58)包 括盤簧。
13. 如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的動(dòng)作器，其特征在于，所述推 桿(36)優(yōu)選通過彈簧組(58)被防止旋轉(zhuǎn)。
14. 如權(quán)利要求6至13中的任一項(xiàng)所述的動(dòng)作器，其特征在于，所述 壓膜緩沖器(60)設(shè)置在所述外殼(38)和所述推桿(36)之間的空腔內(nèi)。
15.如權(quán)利要求14所述的動(dòng)作器，其特征在于，所述壓膜緩沖器(60) 包括兩個(gè)共軸表面，在兩個(gè)共軸表面之間形成了封裝液體的間隙(62)。
16. —種用于加工工件的裝置，包括構(gòu)造為圍繞其縱向軸(25)被可 轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)的主軸(12)，所述主軸設(shè)置有用于夾持工件(16)的夾持器， 所述裝置具有動(dòng)作器(30)，該動(dòng)作器(30)包括快速驅(qū)動(dòng)器(36)，用于 在大體垂直于工件表面的方向產(chǎn)生工具(32)的快速運(yùn)動(dòng)，所述動(dòng)作器(30) 能夠通過用于在第一方向(x)上產(chǎn)生線性進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器(24) 沿著待加工的工件表面定位，其特征在于，動(dòng)作器(30)為如前述權(quán)利要 求中的任一項(xiàng)所述的動(dòng)作器(30)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于移動(dòng)工具的動(dòng)作器，包括外殼，在該外殼中攜帶工具夾持器的推桿被軸向可移動(dòng)地引導(dǎo)，其中，推桿通過快速驅(qū)動(dòng)器可移動(dòng)，例如通過壓電驅(qū)動(dòng)器或者通過毫微管驅(qū)動(dòng)器，該快速驅(qū)動(dòng)器克服恢復(fù)力被偏壓并且由緩沖元件緩沖。這里，快速驅(qū)動(dòng)器可以至少部分地容納在推桿的凹槽內(nèi)，這形成了很緊湊的設(shè)計(jì)，特別地與同軸緩沖元件相結(jié)合。為了在軸向方向引導(dǎo)推桿，可選地，可以使用滾動(dòng)體引導(dǎo)裝置。
文檔編號(hào)B23Q1/34GK101198439SQ200680021581
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2006年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
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