[发明专利]控制可动部件的精密定位方法和装置

说明书

本发明涉及一种定位装置，特别是用以提供可动部件可控精密定位的定位装置。

现在用于刀具或切割器等部件定位的定位装置，一般包括一块拖板（往往通过滚珠轴承装置移动）和一个提供传动力和定位的丝杠。这些拖板受三个方面因素的影响，其位移不能小于50/1，000，000英寸（0.00127毫米）。这三个方面的因素是“蠕动（爬行）”（Stick-Slip）、“游隙”（backlash）和支承表面的磨损。

“蠕动（爬行）”是由于相邻表面之间的摩擦，在静止状态时拖板的移动件有粘附或卡住的趋势。虽然这个问题通过采用滚珠轴承拖板在开始时有所克服，但是，由于磨损和污染，最终还是要产生“蠕动（爬行）”现象。补救这个问题的唯一方法是给拖板施加一外力或用小槌轻轻敲打一下，直至其移动。当采用第一种方法时，产生的位移通常是猛冲一下或跳跃一下，可能为所要求位移的两倍或三倍。用小槌轻轻敲打拖板的方法虽然很原始，但确有成效。不过，它却不能可靠地用于十分精确的定位。

“游隙”是在对拖板部件施加压力前丝杠产生自由活动的倾向。在要求反向位移的场合，例如当该部件向前移动太多和要求稍稍退回的时候，这种“游隙”很明显。在理论上，“游隙”的出现是由于在丝杠和螺母之间要求有一间隙以防止卡住。但是，当丝杠反向转动时，它利用螺纹的背面。当丝杠从螺纹的前面到螺纹的背面通过间隙往复运动时，产生一个“游隙”。这种“游隙”看起来是无关紧要的，但是它妨碍了经常需要的精密微调定位。

现在定位装置的第三个主要问题是滑板表面的磨损。如上所述，最初的结果是令人满意的，特别是用滚珠轴承的拖板。然而，由于表面之间的摩擦而产生的磨损，最终导致使滑板产生间隙，从而不可避免地产生定位误差。这个问题由大多数的切削加工产生的废屑所引起的外来物污染而加剧。

此外，一些机床必须安装一个在给定点上能够将拖板牢固销紧的装置。这种锁紧可以用不同的装置来实现。但是，这些装置通常会使拖板产生挠曲，从而足以使定位产生误差。

至今，为了使可移动部件能准确定位，已经有人推荐过不少方法和装置。

这些方法和装置可以从下列美国专利中查到：

美国专利号专利权人

1122713（Fisler）菲休

1322352（Schellenbach）斯克伦贝

2065966（Bruning）勃鲁宁

2370742（Mercer）麦思

2377239（Kasen）凯森

2391142（Drake）扎克

2852966（Olson）欧松

3361018（Druchman）查克曼

菲休申请的美国专利1122713公开了一种车床的刀具调整装置。该专利公开了一种移动切削刀具的拖板，并且有一重物附在拖板上，以便对由丝杠进给系统传动的拖板施加一个轴向载荷。

斯克伦贝克申请的美国专利1322352公开了一种自动车床使用的移动刀具用的并且由丝杠进给系统传动的滑板。

勃鲁宁申请的美国专利2065966公开了一种切削刀具弹性刀把。该专利公开的刀把中，如果刀具或工件有发生损坏或断裂的危险时，刀具能弹性地退让。弹性部件由一块钢板弹簧或几块钢板弹簧叠加而成。

麦思申请的美国专利2370742公开了另一种刀把，它能避免产生扭曲和断裂，它也是用钢板弹簧组成的。

凯森申请的美国专利2377239公开了一种安装和调整装置。凭藉这种装置，刀具在凸轮传动的拖板上移动，而凸轮靠丝杠来调节。另外，拖板还承受螺旋弹簧的轴向力。

扎克申请的美国专利2391142公开的一种刀把，允许刀具离开工件。这种装置装有螺旋弹簧，其弹性率是可变的，因而产生不同的张力，以控制刀具动作。

欧松申请的美国专利2852966提供的刀把能从切削表面退刀而不产生擦伤，并且可以进行细微的调节。该专利发明的刀把沿着拖板移动，而拖板受螺旋弹簧力的作用。查克曼申请的美国专利3361018公开的用于车床的刀把，有一对平行的扁平弹簧片，弹簧片的下部边缘固定在车床上，上部安装刀把。

海克等人申请的美国专利3626769公开了一种工件的定位装置，可对待切割的半导体晶片进行平移和转动定位。有一对平行的弹簧片和驱动凸轮。