”與美國(guó)專(zhuān)利局的要求有關(guān)，并不意味著也不應(yīng)被推斷為要限制在此所公開(kāi)的主題內(nèi)容。
[0054]現(xiàn)在參照附圖，特別是圖1-4，其中示出了改進(jìn)的研磨拋光機(jī)10。該研磨拋光機(jī)10通常包括基座12，頭部14和控制板16。與已知的研磨拋光機(jī)不同，本發(fā)明的裝置10的外殼18由鑄造材料制成。本發(fā)明的材料是鑄鋁。已知的研磨拋光機(jī)由板材(金屬板)或覆于支架上的塑料制品制成。照這樣，已知的研磨拋光機(jī)會(huì)由于使用或類(lèi)似的情況而受到振動(dòng)、損壞。本發(fā)明的鑄造體(頭部14、基座12和控制板外殼20)甚至在猛烈的研磨條件下還能提供用于研磨拋光機(jī)1的牢固支撐結(jié)構(gòu)。
[0055]基座12上安置有壓盤(pán)22、壓盤(pán)驅(qū)動(dòng)器24以及液體供給和沖洗部件26。基座12還安置有收集碗狀物或盆狀物28，其中收集液體和在研磨/拋光過(guò)程中產(chǎn)生的碎片。
[0056]應(yīng)理解，在操作過(guò)程中可能產(chǎn)生大量的碎片，并且因此碎片在碗狀物28中的積聚會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。在許多例子中，碎片變硬并且除去它們比較困難和耗時(shí)。在一些例子中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)允許碎片大量堆積和硬化時(shí)，幾乎不可能去除掉。有時(shí)，需要很大的力量去除碎片，這會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞這些已知的研磨拋光機(jī)的碗狀物。
[0057]為了減輕這種情況，本發(fā)明的研磨拋光機(jī)10包括可移動(dòng)的/可替換的/可任意使用的碗狀襯墊(見(jiàn)圖28)。當(dāng)然，這樣通過(guò)使用碗狀襯墊30解決了難看或由于過(guò)度堆積實(shí)際上喪失功能的情況，碗狀襯墊可被移除或替換以便于清洗，并且如果必要可以將該碗狀襯墊丟棄，以便新的、功能性的碗狀襯墊易于安裝在研磨拋光機(jī)10上。本發(fā)明的碗狀襯墊30優(yōu)選由塑料材料和更優(yōu)選的透明塑料材料形成，以便當(dāng)需要時(shí)能看到碗狀物。
[0058]液體供給和沖洗部件26包括安裝在基座12上的軟管/分配器組件32(見(jiàn)圖1-4和25)。組件32用于分配或噴灑水到碗狀物28中以提供水幫助保持碗狀物28中的碎片的清除。在本發(fā)明的研磨拋光機(jī)10中，軟管34是儲(chǔ)存在基座12中的易彎曲的橡膠材料。軟管34能被存儲(chǔ)在一個(gè)系統(tǒng)(未示出)中，該系統(tǒng)允許軟管34在使用時(shí)從基座12中伸出和縮回。軟管34具有金屬編織護(hù)套(未示出)以保護(hù)軟管34并且允許任意操作和布置軟管34。
[0059]防濺罩36與基座12成一體并且從基座12向上延伸圍繞碗狀物28。防濺罩36和防濺罩36上的基座12—體化呈D形(如37所示)，D形具有展開(kāi)的角區(qū)域38，其限定手持(見(jiàn)圖5)，使得操作者能接近被防濺罩36限定的區(qū)域內(nèi)的碗狀物28的內(nèi)部區(qū)域。
[0060]壓盤(pán)22是可移動(dòng)的并安裝在驅(qū)動(dòng)盤(pán)40上，該驅(qū)動(dòng)盤(pán)通過(guò)皮帶42由壓盤(pán)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)43驅(qū)動(dòng)，并形成壓盤(pán)驅(qū)動(dòng)器46的部分(見(jiàn)圖9、18和21-23)，驅(qū)動(dòng)盤(pán)40和壓盤(pán)22設(shè)置成可順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速通常未從約10轉(zhuǎn)/分到約500轉(zhuǎn)/分。高扭矩馬達(dá)43用于確保壓盤(pán)22的轉(zhuǎn)速和扭矩恒定而不論所施加的負(fù)荷。
[0061]驅(qū)動(dòng)盤(pán)40包括其底部上的孔44，使得水能向上進(jìn)入穿過(guò)驅(qū)動(dòng)盤(pán)40到壓盤(pán)22的下偵U。優(yōu)選的壓盤(pán)22在下側(cè)具有向外向著水的鰭狀物(fins)或輪輻(spokes)(未示出)。這樣便于從下面冷卻壓盤(pán)22。實(shí)踐證明當(dāng)研磨特別猛烈時(shí)，壓盤(pán)易于發(fā)熱，這會(huì)對(duì)制備的樣品產(chǎn)生不利影響。因此，壓盤(pán)22的冷卻有助于保持壓盤(pán)22在最佳的操作溫度。
[0062]頭部14支撐和轉(zhuǎn)動(dòng)樣品S。頭部14通過(guò)可伸縮式支撐臂48安裝在基座12上。頭部14包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)50、52，其中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)50通過(guò)卡盤(pán)54用于轉(zhuǎn)動(dòng)樣品支架84，高度驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)52用于上下移動(dòng)頭部以移動(dòng)樣品支架84和樣品S接近和遠(yuǎn)離壓盤(pán)22。移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和高度分別由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)50、52提供。
[0063]旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器50(見(jiàn)圖14-17)設(shè)置成以順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)樣品支架84。在本發(fā)明的研磨拋光機(jī)10中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)50是由馬達(dá)53驅(qū)動(dòng)的齒輪51驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)然也可使用直接傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)或類(lèi)似的驅(qū)動(dòng)器。應(yīng)理解當(dāng)樣品支架84旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器50運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)頭部14是靜止的。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)50包括罐狀外殼57，罐狀外殼57具有與馬達(dá)齒輪51嚙合的齒輪55以轉(zhuǎn)動(dòng)罐狀外殼57。
[0064]高度驅(qū)動(dòng)器52(見(jiàn)圖12-13和15)是精確驅(qū)動(dòng)器以相對(duì)于壓盤(pán)22精確地定位樣品支架84和樣品S。高度驅(qū)動(dòng)器52固定安裝在頭部14內(nèi)。本發(fā)明的研磨拋光機(jī)10使用伺服電機(jī)54，該伺服電機(jī)通過(guò)正時(shí)皮帶56(timing belt)可操作地連接到皮帶輪58(由皮帶56驅(qū)動(dòng))上。導(dǎo)螺桿60安裝在皮帶輪58上以用于與皮帶輪58—起旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)螺桿60被安裝至固定的(相對(duì)于基座12和支撐臂48)帶螺紋的接收元件62，使得導(dǎo)螺桿60的轉(zhuǎn)動(dòng)上下移動(dòng)頭部14以移動(dòng)支架84接近和遠(yuǎn)離壓盤(pán)22
[0065]高度驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或組件52包括軌道64和滾筒/軸承66以提供基礎(chǔ)的支撐結(jié)構(gòu)并且當(dāng)頭部上下移動(dòng)時(shí)(通過(guò)導(dǎo)螺桿60的動(dòng)作)便于頭部14的平滑和導(dǎo)向移動(dòng)。
[0066]為了精確地定位頭部14相對(duì)于壓盤(pán)22(和基座12)的高度，高度驅(qū)動(dòng)器52包括絲桿交換齒輪68和計(jì)數(shù)器70，以計(jì)算導(dǎo)螺桿60的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)(見(jiàn)圖13和15)。絲桿交換齒輪68位于滑輪58之下并與皮帶輪58和導(dǎo)螺桿60固定安裝。計(jì)數(shù)器70被與絲桿交換齒輪68嚙合的小齒輪72驅(qū)動(dòng)。在這種方式中，絲桿交換齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)(該轉(zhuǎn)數(shù)等于導(dǎo)螺桿60的轉(zhuǎn)數(shù))通過(guò)小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)計(jì)算該轉(zhuǎn)數(shù)與導(dǎo)螺桿60的高度行程是有關(guān)聯(lián)的。因此，從基線位置，頭部14的高度(和從壓盤(pán)22到樣品S的距離或高度)能夠容易確定。應(yīng)理解從圖中可以看出絲桿交換齒輪68相對(duì)于小齒輪72(和計(jì)數(shù)器70)大很多，并且因此能夠以很高的精度來(lái)監(jiān)測(cè)和控制導(dǎo)螺桿60的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣就提供了精確控制頭部14相對(duì)于壓盤(pán)22的移動(dòng)的能力。
[0067]盡管顯示了導(dǎo)螺桿60和計(jì)數(shù)器70裝置，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到也有其他的能確定和控制樣品S相對(duì)于壓盤(pán)22的高度的方式。
[0068]頭部14還包括測(cè)壓元件74(見(jiàn)圖14-15B)。當(dāng)樣品S和支架安裝在驅(qū)動(dòng)器50(在卡盤(pán)80上)上時(shí)，測(cè)壓元件74設(shè)置用于檢測(cè)通過(guò)樣品S和支架84施加在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)53和驅(qū)動(dòng)組件50上的載重。測(cè)壓元件74還設(shè)置成確定樣品支架84(從馬達(dá)53上“懸掛”)何時(shí)與壓盤(pán)22產(chǎn)生接觸(通過(guò)檢測(cè)在測(cè)壓元件74上的向上的力或負(fù)荷差異)。測(cè)壓元件74設(shè)置在主驅(qū)動(dòng)軸76的上方。
[0069]與已知的研磨拋光機(jī)不同，本發(fā)明的研磨拋光機(jī)頭部14包括一體的照明設(shè)備78(見(jiàn)圖6)。在本發(fā)明的研磨拋光機(jī)10中，發(fā)光二極管(LEDs)79安裝在頭部14上以照亮支架84和樣品S以及壓盤(pán)22(通常為工作區(qū)域)，包括碗狀物28。緊湊的、嵌入式照明提供了對(duì)研磨或拋光過(guò)程的更好的觀察和從而更好的控制。本發(fā)明的研磨拋光機(jī)10包括九個(gè)間隔環(huán)繞在頭部14的外圍的發(fā)光二極管以用于工作區(qū)域/樣品S的照明。應(yīng)理解發(fā)光二極管79不與卡盤(pán)80—起轉(zhuǎn)動(dòng)，而是固定設(shè)置在頭部14內(nèi)。
[0070]卡盤(pán)80可操作地安裝在主驅(qū)動(dòng)軸76上(見(jiàn)圖15C、16_17)?？ūP(pán)80設(shè)置用于固定樣品支架84。卡盤(pán)80適于接納安裝在樣品支架84上的驅(qū)動(dòng)接合器82。一種優(yōu)選的接合器82是一種逐漸變細(xì)的接合器(見(jiàn)圖8和17)，該接合器允許控制樣品支架84底部的受力以降低重心。它還允許通過(guò)對(duì)夾圈86的單拉(single pu11)容易地改變樣品支架84。
[0071]對(duì)于單一的操作模式，研磨拋光機(jī)10包括氣動(dòng)的指狀物88，該指狀物從頭部14中伸出或縮回以接觸樣品S。在這種操作模式中，樣品S“漂浮”在樣品支架84內(nèi)(樣品S不固定在支架84內(nèi))，并且氣動(dòng)指狀物88向下固定(hold down)樣品S在抵靠在壓盤(pán)22的支架84的范圍內(nèi)。
[0072]指狀物88通過(guò)在外殼14內(nèi)的氣動(dòng)系統(tǒng)(未示出)致動(dòng)。當(dāng)然，指狀物88能與卡盤(pán)80和樣品支架84—起轉(zhuǎn)動(dòng)以在操作中將力施加到樣品S上。指狀物88由金屬芯(例如鋁)形成，并且能被陶瓷覆蓋(例如，在陶瓷上烘烤)以減少在頭部14上的套管90內(nèi)的摩擦(見(jiàn)圖15B)。指狀物88的芯或基材被選擇以使指狀物88具有增強(qiáng)的硬度和穩(wěn)定性。
[0073]在中心的操作模式中，樣品S固定在支架84中并且支架84固定在卡盤(pán)80內(nèi)。因?yàn)闃悠稴固定在支架84中，指狀物88(用于向下固定樣品S)不是用于操作所必須的。
[0074]參照?qǐng)D1和圖19-20，控制板16設(shè)置在外殼20上(見(jiàn)圖1和16)。在本發(fā)明的研磨拋光機(jī)中，基于控制系統(tǒng)92的微處理器控制機(jī)器10的運(yùn)轉(zhuǎn)?？刂瓢?6為觸摸屏94或覆蓋有塑料或聚酯薄膜的接觸式板96。這種裝置能阻止水或其他液體或污染物進(jìn)入控制系統(tǒng)16的電力或電子區(qū)域。觸摸屏型板16的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于能使用符號(hào)(見(jiàn)圖24中