專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)式分度系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式撓曲件及空氣軸承支撐件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于精確地對用于進(jìn)出處理站(例如激光鉆孔站)的工件的夾具進(jìn)行分度的支撐件(通常稱為“刻度盤”)，且更特定來說涉及一種保護(hù)刻度盤以免發(fā)生平面外偏移而同時放松與刻度盤分度電機(jī)相關(guān)聯(lián)的軸承的性能規(guī)范的刻度盤支撐系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已知使用可旋轉(zhuǎn)刻度盤來對進(jìn)出處理站(例如激光鉆孔站)的工件進(jìn)行分度，在所述處理站中需要對工件的位置的精確控制?？潭缺P通常為圓形的且具有中心垂直旋轉(zhuǎn)軸線(稱為“Z軸線”)。安裝電機(jī)以按需求使支撐工件的臺進(jìn)行分度?？蚣芡ǔ０_下面的尺寸穩(wěn)定的表面。

發(fā)明內(nèi)容
在常規(guī)旋轉(zhuǎn)式分度器中，刻度盤的質(zhì)量由分度器電機(jī)的軸承支撐。需要大的昂貴且高度精確的分度器電機(jī)軸承來保護(hù)刻度盤以免發(fā)生平面外偏移。也就是說，刻度盤經(jīng)安裝以使在推力方向上(即，沿著旋轉(zhuǎn)軸線)的游隙最小化且使由于徑向游隙所致的傾翻或傾斜最小化。在大直徑刻度盤(例如直徑為1米或1米以上的那些刻度盤)的情況下，已采取昂貴的措施來防止在接近刻度盤的外邊緣施加垂直力時發(fā)生傾翻或傾斜。所述措施包含增加分度器推力軸承的大小及添加在處于分度位置中時嚙合刻度盤的外伸叉架結(jié)構(gòu)。較大推力軸承及外伸叉架會增加成本，且外伸叉架消耗處理時間并可導(dǎo)致位置誤差。相比之下，本發(fā)明的實施例實現(xiàn)可分度刻度盤的高度穩(wěn)定性及對平面外偏移的預(yù)防，而不會有較大分度器推力軸承的花費且不具有由可選擇性嚙合的外伸叉架產(chǎn)生的問題。簡單地說，本發(fā)明除去了支撐來自包括電機(jī)及推力軸承的分度器的刻度盤質(zhì)量的任務(wù)。一般來說，此首先經(jīng)由使用機(jī)械互連分度器與刻度盤的撓曲元件且其次通過支撐刻度盤的空氣軸承系統(tǒng)來實現(xiàn)。所述撓曲元件在扭轉(zhuǎn)上為非順從性，而同時本質(zhì)上沿著Z 軸線將臺與分度器解耦。所述空氣軸承系統(tǒng)支撐刻度盤質(zhì)量且允許使用較小、較不昂貴的分度器。如下文中所描述，空氣軸承布置可采取數(shù)種形式且可并入有真空預(yù)載以及到刻度盤結(jié)構(gòu)中的部分集成。為了全面地理解本發(fā)明，應(yīng)參考以下對本發(fā)明說明性實施例的描述。


本文中的描述參考附圖，其中在數(shù)個視圖中相似的參考編號指代相似的部件，且圖式中圖1是并入有本發(fā)明的實施例的激光鉆孔系統(tǒng)的透視圖；圖2是用于圖1的鉆孔系統(tǒng)的第一刻度盤支撐系統(tǒng)的透視圖；圖3是圖2的第一刻度盤支撐系統(tǒng)的從另一角度看的透視圖；圖4是用于圖1的刻度盤的替代支撐系統(tǒng)的示意性橫截面；
圖5是第二替代支撐系統(tǒng)的示意性橫截面；圖6是示范性空氣軸承安裝的部分示意性側(cè)視圖；且圖7是倒置刻度盤實施例的部分示意性側(cè)視圖。
具體實施例方式參考圖1，展示激光鉆孔系統(tǒng)10，其包括支撐鋼板14的框架12，鋼板14的頂表面為經(jīng)平整的。支撐在板14上面的是由下文中所描述的空氣軸承觀系統(tǒng)支撐的可分度刻度盤16?？潭缺P16經(jīng)設(shè)計以在夾具17上接納工件，夾具17允許精確地定位所述工件以用于例如由激光系統(tǒng)18在實時計算機(jī)20的控制下執(zhí)行的激光鉆孔的處理步驟?？潭缺P16 — 處于接通位置，就給出檢驗對準(zhǔn)并為工件產(chǎn)生激光的命令。提供編程站19。系統(tǒng)10的剩余部分包括用于為激光系統(tǒng)18提供電力、溫度控制、空氣處理及其它需要的子系統(tǒng)的外殼 22。可在本人2009年2月27日提出申請且轉(zhuǎn)讓給電子科學(xué)工業(yè)公司(Electro Scientifi Industries, Inc.)的第12/394，966號共同待決的申請案中找到此些系統(tǒng)組件的細(xì)節(jié)?，F(xiàn)在參考圖2、圖3及圖6，將描述用于刻度盤16的第一支撐系統(tǒng)?？潭缺P16被展示為圓形且經(jīng)安裝以通過緊固到框架12的分度電機(jī)M而圍繞垂直Z軸線旋轉(zhuǎn)。圖2及圖3展示由四個等圓周間隔及徑向間隔的空氣軸承觀支撐的刻度盤16，空氣軸承觀可為可從賓西法尼亞州費城的新方式空氣軸承公司(New Way Air Bearings of Philadelphia, PA)購得的類型。根據(jù)所述公司的產(chǎn)品文獻(xiàn)，其軸承產(chǎn)生通過經(jīng)由軸承中的多孔碳擴(kuò)散器在正壓力下供應(yīng)空氣流而實現(xiàn)的流體膜。新方式空氣軸承易于使用正空氣壓力端口及提供真空預(yù)載的真空端口兩者而在組合正空氣流/真空模式中使用，所述真空預(yù)載為可使用以有利于本發(fā)明的特征，因為其增加軸承觀的剛度。圖6展示如何借助支座30及具有精細(xì)間距螺紋的球形接頭31將軸承觀安裝到板14。支座30附接到板14，且接頭31附接到軸承 28。圖2及圖3展示直徑可高達(dá)或超過1米的刻度盤16如何經(jīng)由撓曲構(gòu)件沈機(jī)械互連到電機(jī)M的輸出軸S，撓曲構(gòu)件沈為由低碳鋼制成的板狀結(jié)構(gòu)。撓曲構(gòu)件沈具有通過兩個螺絲直接附接到電機(jī)M的輸出構(gòu)件(例如輸出軸S)的實質(zhì)上圓形中心區(qū)段42及通過螺絲以圖2中所示的關(guān)系(也參見圖4)附接到刻度盤16的底部的四個撓曲臂44。撓曲構(gòu)件沈的配置使得在扭轉(zhuǎn)上為剛性；即，其以高度非順從性方式將力矩從電機(jī)對傳輸?shù)娇潭缺P16。然而，撓曲臂44允許沿著Z軸線的實質(zhì)順從性以便防止電機(jī)輸出軸S沿著Z軸線的偏移被傳輸?shù)娇潭缺P16?？偟膩碚f，撓曲構(gòu)件沈沿著Z軸線選擇性地將刻度盤16與電機(jī)對解耦?？諝廨S承觀位于從圖2及圖3中所示的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的中心徑向向外大約12英寸到15英寸處且因此在被從空氣源供應(yīng)正壓力時提供對刻度盤16的實質(zhì)支撐。如上文還論述，空氣軸承觀可通過連接到真空源借此以提供真空預(yù)載而在雙模式中操作，所述真空預(yù)載增加空氣軸承觀的剛度且還準(zhǔn)許到一模式的快速切換，在所述模式中真空預(yù)載支配刻度盤16的底表面且有效地將所述底表面抽吸到軸承觀的上表面上以在(舉例來說)激光鉆孔工藝期間實現(xiàn)位置穩(wěn)定性。盡管展示了四個軸承，但將理解可使用更大或更小數(shù)目，在離散軸承的情況下三個為最小值。現(xiàn)在參考圖4，展示本發(fā)明的第一替代實施例。在圖4中，電機(jī)經(jīng)由間隔件27(其為電機(jī)的輸出構(gòu)件)機(jī)械連接到撓曲件沈。撓曲構(gòu)件沈的撓曲臂44又扣接到刻度盤16'的底側(cè)。展示刻度盤16'安坐在緊密鄰近于板14的頂表面處。如圖1中所示，板14由框架12支撐。真空及壓縮空氣滑環(huán)歧管結(jié)構(gòu)46將壓縮空氣提供到軸承入口 36，軸承入口 36從刻度盤16'的底側(cè)作為管口引出以提供空氣軸承觀的提升方面。向刻度盤16'的底側(cè)中銑削圓形凹部或凹面40且其通過真空線路38經(jīng)由滑環(huán)歧管結(jié)構(gòu)46連接到真空源以提供上文所描述的真空預(yù)載方面?？汕袛嗟捷S承入口 36的正空氣壓力，因此形成如先前所描述將刻度盤16'的底側(cè)抽引到板14的頂表面的真空。撓曲構(gòu)件沈防止Z軸線偏移從電機(jī)24'傳遞到刻度盤16'，而借助凹部40通過軸承入口 36及真空線路38提供的空氣軸承觀維持刻度盤16'在分度操作期間及之間的穩(wěn)定性。撓曲構(gòu)件沈還允許刻度盤16'降低抵靠在板表面上，如上文所描述。圖5展示本發(fā)明的又一實施例，其中正空氣壓力導(dǎo)管36'及負(fù)(S卩，真空)空氣壓力導(dǎo)管38'分別延續(xù)穿過板14'或在板14'下方延續(xù)，而非例如在圖4的實施例中穿過刻度盤16"。此實施例因此消除對用以將空氣供應(yīng)到刻度盤16"的旋轉(zhuǎn)式耦合件(例如滑環(huán)歧管結(jié)構(gòu)46)的需要。在圖5中，來自板14'的外部的壓縮空氣經(jīng)由導(dǎo)管36'流動到刻度盤16"下方的板14'中的管口，而導(dǎo)管38'附接到外部真空源以在板14'中的經(jīng)銑削凹面41中抽引真空?？商峁┯糜诒舜霜毩⒌卣{(diào)節(jié)正壓力流及負(fù)壓力流的控制件。盡管已參考其中刻度盤上覆于軸承上的數(shù)個實施例描述了本發(fā)明，但對真空系統(tǒng)進(jìn)行定位及定大小使得其克服重力固持刻度盤16因此允許視需要而以倒置方式處理構(gòu)件也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此實施例展示于圖7中，其中刻度盤16"‘在板14"下面?？諝鈮毫?dǎo)管36"及38"類似于圖5的空氣壓力導(dǎo)管，但經(jīng)由導(dǎo)管38"的抽吸克服重力而固持刻度盤16"‘。由分離器27及輸出軸S表示的分度電機(jī)M在刻度盤16"‘下方。然而，分度電機(jī)M也可在刻度盤16〃 ‘上面。盡管已結(jié)合某些實施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解本發(fā)明并不限于所揭示的實施例，而是相反打算涵蓋所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)所包含的各種修改形式及等效布置，所述范圍被賦予最廣泛解釋以便涵蓋在法律下所準(zhǔn)許的所有此些修改形式及等效結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種用于使進(jìn)出處理站的工件平移的可分度刻度盤系統(tǒng)，其包括 刻度盤，其具有旋轉(zhuǎn)軸線；電機(jī)，其用于選擇性地使所述刻度盤圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線分度； 至少一個空氣軸承，其附接到所述刻度盤的表面；及撓曲件，其將所述電機(jī)機(jī)械連接到所述刻度盤，所述撓曲件本質(zhì)上是圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線為扭轉(zhuǎn)非順從性但沿著所述旋轉(zhuǎn)軸線為順從性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個空氣軸承包括環(huán)繞所述旋轉(zhuǎn)軸線在等距間隔開的位置處的多個空氣軸承。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括框架，其支撐所述電機(jī)，其中所述多個空氣軸承中的每一者附接到安裝于所述框架上且面向所述刻度盤的板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述板包括在其面向所述刻度盤的表面中的多個凹面，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含至少一個負(fù)空氣壓力導(dǎo)管，其耦合到所述多個凹面中的每一者且延伸穿過所述板并從所述板向外延伸；及多個正空氣壓力導(dǎo)管，其穿過所述板延伸到所述表面且具有從所述板向外延伸的至少一個路徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述刻度盤包括在其表面中的多個凹面及從所述表面延伸到相對表面的多個軸承入口，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包含至少一個真空線路，其耦合到所述多個凹面中的每一者。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括滑環(huán)歧管結(jié)構(gòu)，其穿過所述撓曲件的中心部分中的開口延伸到所述刻度盤的所述相對表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述撓曲件包括板狀結(jié)構(gòu)，所述板狀結(jié)構(gòu)包含附接到所述電機(jī)的輸出構(gòu)件的實質(zhì)上圓形中心區(qū)段及圍繞所述中心區(qū)段布置的多個撓曲臂，所述多個撓曲臂中的每一者附接到所述刻度盤。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括板，其具有面向所述刻度盤的表面及圍繞所述撓曲件的圓周的中心孔口，每一空氣軸承耦合于所述刻度盤與所述板的所述表面之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述電機(jī)延伸穿過所述中心孔口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高度位置穩(wěn)定性可分度臺或“刻度盤”，其中所述刻度盤由一個或一個以上空氣軸承相對于框架上的鋼表面支撐。撓曲件以使得為扭轉(zhuǎn)非順從性但軸向順從性以沿著Z軸線將所述刻度盤與分度電機(jī)軸解耦的方式將所述電機(jī)機(jī)械連接到所述刻度盤。在一個實施例中，所述空氣軸承在所述刻度盤下方的經(jīng)均勻角度移位的位置處安裝到所述框架。在另一實施例中，所述軸承部分地集成到所述刻度盤中?？稍谌我粚嵤├惺褂秘?fù)(抽吸)預(yù)載來增加空氣軸承剛度及/或允許倒置處理；即，將部件夾具安裝在所述刻度盤的底面上。
文檔編號B23Q16/06GK102438790SQ201080022346
公開日2012年5月2日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者馬克·科斯莫夫斯基 申請人:電子科學(xué)工業(yè)有限公司