Устройство для крепления заготовки - RU2521775C2
Код документа: RU2521775C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение относится к устройству для регулирования угла наклона и к устройству для крепления заготовки.
В вертикальных плоскошлифовальных станках заготовку крепят на предназначенную для нее крепежную поверхность на поворотном столе, и когда поворотный стол вращается, верхняя поверхность заготовки будет подвергнута шлифованию посредством шлифовального круга, вращающегося вокруг вертикальной оси. Когда кристаллический материал, например кристаллическую пластину и пластину сапфира, подвергают поверхностному шлифованию, например, посредством вертикального плоскошлифовального станка, необходимо выполнять шлифование с заданием ориентации кристалла.
По этой причине в данном случае способ применяют следующим образом: на поворотном столе, вращающемся вокруг вертикальной оси параллельно валу, удерживающему шлифовальный круг, используют устройство для крепления заготовки, которое, имея возможность регулирования угла, обеспечено участком для крепления заготовки, содержащим поверхность для крепления заготовки на его верхней поверхности вокруг горизонтальной оси; угол наклона поверхности для крепления заготовки задают для ориентации кристалла заготовки посредством регулирования угла участка для крепления заготовки по отношению к поворотному столу; в этом состоянии заготовку вращают и шлифуют.
В случае этого типа устройства для крепления заготовки в качестве системы регулирования угла наклона, предназначенной для регулирования угла наклона участка для крепления заготовки, обычно предлагают систему возвратно-поступательного движения, систему с зубчатой передачей и т.д.
В случае системы возвратно-поступательного движения на одной конечной стороне в радиальном направлении между поворотным столом, имеющим базовую поверхность для шлифования, по существу параллельную шлифовальной поверхности шлифовального круга, и участком для крепления заготовки, имеющим поверхность для крепления заготовки на его верхней поверхности, расположен поворотный участок, а на другой конечной стороне соответственно расположен винтовой механизм регулирования высоты, при этом винтовой механизм регулирования высоты приводят в действие в направлении вверх и вниз для регулирования угла наклона участка с целью крепления заготовки вокруг горизонтальной оси поворотного участка (патентный документ 1).
В случае системы с зубчатой передачей участок для крепления заготовки шарнирно крепят на поворотном столе посредством горизонтального вала в радиальном направлении, при этом на поворотном столе также располагают серводвигатель для приведения в движение участка для крепления заготовки вокруг горизонтального вала посредством механизма с червячной передачей, обеспечивая приведение серводвигателя в движение вперед и назад для регулирования угла наклона участка, предназначенного для крепления заготовки, вокруг горизонтального вала.
Патентный документ 1 - опубликованная, не рассмотренная японская заявка на патент № Н10-15795.
В случае обычных систем регулирования (системы с возвратно-поступательным движением или системы с зубчатой передачей) участок для крепления заготовки отклоняют или поворачивают непосредственно вокруг горизонтальной оси для регулирования угла наклона и, следовательно, затруднительно выполнить регулирование весьма малого угла.
Кроме того, в случае системы с возвратно-поступательным движением возникает проблема, заключающаяся в том, что участок для крепления заготовки удерживают на поворотном столе посредством поворотного участка и винтового механизма для регулирования высоты, и, следовательно, трудно обеспечить жесткость всего устройства для крепления заготовки, что делает невозможным шлифование заготовки с высокой точностью.
В случае системы с зубчатой передачей также имеется недостаток, заключающийся в том, что участок для крепления заготовки поддерживают посредством поворотного стола с помощью горизонтального вала и механизма с червячной передачей и, кроме того, в механизме с червячной передачей имеется постоянный люфт, что, как в системе с возвратно-поступательным движением, делает затруднительным обеспечение жесткости всего устройства для крепления заготовки. Еще один недостаток заключается в том, что механизм с червячной передачей и серводвигатель устанавливают на поворотном столе, вращающемся вокруг вертикальной оси и, следовательно, размер всего устройства для крепления заготовки становится весьма значительным.
В свете обычных проблем цель настоящего изобретения заключается в создании устройства для регулирования угла наклона, которое способно содействовать выполнению регулирования весьма малых углов с высокой точностью, а также способно в достаточной степени обеспечить жесткость всего устройства после регулирования и позволяет создать оптимальное удобство использования с получением точности и жесткости.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение представляет собой устройство для регулирования угла наклона, включающее в себя: опору; подвижную корпусную часть, соединенную с опорой, при этом угол наклона заданного участка регулирования подвижной корпусной части, противоположного опоре, является регулируемым, причем опора имеет косо наклоненную поверхность для регулирования угла наклона, подвижная корпусная часть имеет поверхность для регулирования угла наклона, которая входит в контакт с поверхностью опоры, предназначенной для регулирования угла наклона, а заданный участок регулирования не параллелен поверхности для регулирования угла наклона, при этом также создано соединительное средство для соединения с возможностью регулирования с выполнением поворота, опоры и подвижной корпусной части вдоль поверхности для регулирования угла наклона.
Еще один аспект настоящего изобретения относится к устройству для крепления заготовки, включающему в себя: корпусную часть для крепления заготовки, имеющую поверхность для крепления заготовки; поворотную корпусную часть, с возможностью вращения удерживающую корпусную часть для крепления заготовки; регулируемый угол наклона поверхности для крепления заготовки, при этом поворотная корпусная часть имеет поверхность для регулирования угла наклона, наклоненную относительно оси поворотной корпусной части, корпусная часть для крепления заготовки имеет противоположную поверхности для крепления заготовки поверхность для регулирования угла наклона, которая наклонена относительно поверхности для крепления заготовки и которая входит в контакт с поверхностью для регулирования угла наклона поворотной корпусной части, причем имеется сферическое соединительное средство для предусматривающего возможность вращения и регулирования соединения корпусной части для крепления заготовки и поворотной корпусной части вокруг сферического центра на оси вращательной корпусной части вдоль обеих поверхностей для регулирования угла наклона.
Корпусная часть для крепления заготовки может представлять собой поворотный стол, имеющий поверхность для крепления заготовки и поверхность для регулирования угла наклона. Корпусная часть для крепления заготовки может включать в себя поворотный стол, имеющий поверхность для крепления заготовки и корпусную часть для регулирования угла наклона, установленную с возможностью относительного поворота между поворотным столом и поворотной корпусной частью, при этом поверхность для регулирования угла наклона может быть расположена в корпусной части для регулирования угла наклона на лицевой стороне корпусной части для регулирования угла наклона и поворотного стола, причем поверхность для контакта с поверхностью, служащей для регулирования фазового угла, может быть расположена по существу параллельно поверхности для крепления заготовки и в чем-то одном из корпусной части для регулирования угла наклона и поворотного стола, и может быть обеспечен круговой выступ для регулирования фазового угла, который по существу выступает по вертикали к альтернативной стороне относительно поверхности для регулирования фазового угла, так чтобы с возможностью относительного поворота удерживать альтернативную сторону.
Угол, образованный между поворотной корпусной частью и поверхностью для регулирования угла наклона, и угол, образованный между поверхностью для крепления заготовки корпусной части для крепления заготовки и поверхностью для регулирования угла наклона, могут быть по существу равны. Может быть установлена трубчатая, неподвижно закрепленная ось для удерживания с возможностью вращения корпусной части для крепления заготовки с внутренней периферийной стороны посредством подшипника, а также может быть обеспечен выступающий шток, который выступает внутри к неподвижно закрепленной оси по существу от центральной стороны корпусной части для крепления заготовки. Между выступающим штоком и неподвижно закрепленной осью может быть сферическое соединительное средство.
Сферическое соединительное средство может включать в себя сферический участок в виде шайбы, которую вставляют между неподвижно закрепленной осью и выступающим штоком и которую с возможностью скольжения устанавливают вокруг выступающего штока в осевом направлении, при этом может быть смещающее средство, установленное вокруг выступающего штока для смещения корпусной части, служащей для крепления заготовки, в сторону поворотной корпусной части в осевом направлении, и упорный подшипник, установленный между сферическим участком в виде шайбы и смещающим средством.
Может быть установлено разъединительное средство для разъединения с помощью давления текучей среды соединения между поворотной корпусной частью и корпусной частью для крепления заготовки, регулировочное средство для регулирования вращения корпусной части для крепления заготовки путем соединения с корпусной частью для крепления заготовки способом зацепления, с возможностью расцепления, и средство приведения во вращение поворотной корпусной части. Кроме того, могут быть созданы первое разъединительное средство для разъединения с помощью давления текучей среды соединения между поворотной корпусной частью и корпусной частью для регулирования угла наклона, второе разъединительное средство для разъединения с помощью давления текучей среды соединения между корпусной частью для регулирования угла наклона и поворотным столом, первое регулировочное средство для регулирования вращения корпусной части, служащей для регулирования угла наклона, путем соединения с корпусной частью для регулирования угла наклона способом зацепления с возможностью расцепления, второе регулировочное средство для регулирования вращения поворотного стола путем соединения с поворотным столом способом зацепления с возможностью расцепления, и средство приведения во вращение поворотного стола.
Поворотная корпусная часть вращается вокруг оси, по существу параллельной валу шлифовального круга для шлифования поверхности заготовки, закрепленной на поверхности поворотного стола, предназначенной для крепления заготовки, при этом соответствующие поверхности для регулирования угла наклона, образованные на противоположных поверхностях поворотной корпусной части и корпусной части для регулирования угла наклона, наклонены относительно оси, а соответствующие поверхности для регулирования фазового угла, образованные на противоположных поверхностях поворотного стола и корпусной части для регулирования угла наклона, фактически могут быть параллельны поверхности для крепления заготовки. На поворотной корпусной части расположена корпусная часть для крепления заготовки, предназначенная для охвата поворотной корпусной части сверху, при этом также может быть установлено уплотнение для уплотнения зазора между поворотной корпусной частью и неподвижно закрепленной осью с нижней стороны подшипника.
Согласно настоящему изобретению обеспечено преимущество, заключающееся в том, что можно упростить регулирование весьма малых углов с высокой точностью, а также в достаточной степени гарантировать жесткость всего устройства после регулирования, при этом устройство позволяет обеспечить оптимальное удобство и простоту использования, точность и жесткость.
Далее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - вид спереди в поперечном сечении устройства для крепления заготовки вертикального плоскошлифовального станка, демонстрирующий первый вариант осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 - боковой вид в поперечном сечении устройства для крепления заготовки.
Фиг.3 - вид в плане устройства для крепления заготовки.
Фиг.4 - схематический разнесенный вид устройства для крепления заготовки.
Фиг.5 - график, демонстрирующий взаимосвязь между углом кручения и углом наклона.
Фиг.6(А) - вид заготовки в плане, а на Фиг.6(В) представлен ее вид спереди.
Фиг.7(А) и Фиг.7(В) - схемы для разъяснения операции, выполняемой во время регулирования, при этом на Фиг.7(А) представлен схематический вид в плане, а на Фиг.7(В) представлен вид в поперечном сечении по линии а-а.
Фиг.8(А) и Фиг.8(В) - схемы для разъяснения операции, выполняемой во время регулирования, при этом на Фиг.8(А) представлен схематический вид в плане, а на Фиг.8(В) вид в поперечном сечении по линии а-а.
Фиг.9(А) и Фиг.9(В) - схемы для разъяснения операции, выполняемой во время регулирования, при этом на Фиг.9(А) представлен схематический вид в плане, а на Фиг.9(В) вид в поперечном сечении по линии а-а.
Фиг.10(А) и Фиг.10(В) - схемы для разъяснения операции, выполняемой во время регулирования, при этом на Фиг.10(А) представлен схематический вид в плане, а на Фиг.10(В) вид в поперечном сечении по линии а-а.
Фиг.11(А) и Фиг.11(В) - схемы для разъяснения операции, выполняемой во время регулирования, при этом на Фиг.11(А) представлен схематический вид в плане, а на Фиг.11(В) вид в поперечном сечении по линии а-а.
Фиг.12 - боковой вид в поперечном сечении устройства для крепления заготовки, демонстрирующий второй вариант осуществления настоящего изобретения.
Фиг.13 - боковой вид в поперечном сечении устройства для крепления заготовки, демонстрирующий третий вариант осуществления настоящего изобретения.
Фиг.14 - схематический разнесенный вид устройства для крепления заготовки.
Фиг.15 - схематический вид спереди устройства для крепления заготовки, демонстрирующий четвертый вариант осуществления настоящего изобретения.
Фиг.16 - схематический вид спереди устройства для крепления заготовки, демонстрирующий пятый вариант осуществления настоящего изобретения.
Фиг.17 - вид спереди устройства с наклонным основанием, демонстрирующий шестой вариант осуществления настоящего изобретения.
Фиг.18 - вид устройства с наклонным основанием в поперечном сечении.
Далее различные варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны на основании фигур. На Фиг. 1-11 представлен первый вариант осуществления настоящего изобретения, примененного к вертикальному плоскошлифовальному станку, используемому в том случае, когда осуществляют изменение и преобразование ориентации кристаллического материала, например кристаллической пластины, а фактически примененного к устройству для крепления заготовки системы для регулирования угла наклона.
Вертикальный плоскошлифовальный станок обеспечен следующим: шлифовальным кругом 2, прикрепленным в нижнем конце вала 1; устройством 3 для крепления заготовки, которое устанавливают под шлифовальным кругом 2 и которое может совершать перемещения назад и вперед в левом и правом направлениях, представляющих собой направление радиуса шлифовального круга 2, как показано на Фиг.1-3. Вертикальный плоскошлифовальный станок сконструирован так, чтобы шлифовать поверхность (врезное шлифование) заготовки (кристаллического материала) W, закрепленной на поверхности 4 устройства 3 для крепления заготовки, посредством шлифовального круга 2 под углом наклона, заданного для ориентации кристалла заготовки W.
Шлифовальный круг 2 имеет фактически горизонтальную поверхность 2а с нижней конечной стороны, поднимается и опускается с помощью вала 1 в направлении вертикальной оси посредством привода, состоящего из подъемного приводного средства и вращательного приводного средства, которые не показаны, и вращается вокруг вертикальной оси. Устройство 3 для крепления заготовки может регулировать угол наклона поверхности 4 для крепления заготовки и фазовый угол направления наклона, чтобы задать ориентацию кристалла заготовки W, и перемещается назад и вперед между положением шлифования с нижней стороны шлифовального круга 2 и положением крепления и отделения заготовки с наружной стороне от шлифовального круга 2 путем приведения в действие средства приведения в движение, которое не показано.
Как показано на Фиг.1-3, устройство 3 для крепления заготовки обеспечено следующим: подвижной платформой 5, имеющей возможность перемещения между положением для шлифования и положением для крепления и отсоединения заготовки; неподвижно закрепленной осью 6, проходящей в вертикальном направлении, которая расположена стоя на подвижной платформе 5 и которая фактически параллельна валу 1 шлифовального круга; поворотной корпусной частью (опорой) 7, установленной вокруг внешней периферии неподвижно закрепленной оси 6 с возможностью вращения вокруг вертикальной оси; корпусной частью 10 для регулирования угла наклона, расположенной на поворотной корпусной части 7 с возможностью относительного вращения посредством поверхностей 8 и 9, служащих для регулирования угла наклона; поворотным столом 13, расположенным с возможностью относительного вращения на корпусной части 10 посредством поверхностей 11 и 12 для регулирования фазового угла; сферическим соединительным средством 14 для соединения поворотной корпусной части 7 и корпусной части 10 для регулирования угла наклона, а также корпусной части 10 для регулирования угла наклона и поворотного стола 13 вокруг сферического центра 38 на оси поворотной корпусной части 7 вдоль поверхностей 8 и 9 для регулирования угла наклона и поверхностей 11 и 12 для регулирования фазового угла способом, позволяющим обеспечить соответствующее вращение и регулирование; первым разъединительным средством 15 для регулирования угла наклона, служащим для разъединения соединения между поворотной корпусной частью 7 и корпусной частью 10 для регулирования угла наклона с помощью давления текучей среды; вторым разъединительным средством 16 для регулирования фазового угла, служащим для разъединения соединения между корпусной частью 10 для регулирования угла наклона и поворотным столом 13 с помощью давления текучей среды; средством 17 приведения во вращение для приведения во вращение поворотной корпусной части 7 вокруг неподвижно закрепленной оси 6; первым средством обнаружения 18 для обнаружения исходного положения поворотной корпусной части 7; вторым средством обнаружения 19 для обнаружения исходного положения корпусной части 10 для регулирования угла наклона; третьим средством обнаружения 20 для обнаружения исходного положения поворотного стола 13; первым регулировочным средством 21 для регулирования угла наклона, служащим для регулирования поворота корпусной части 10 для регулирования угла наклона посредство зацепления, предусматривающего возможность разъединения, с корпусной частью 10; вторым регулировочным средством 22 для регулирования фазового угла, служащим для регулирования поворота поворотного стола 13 посредство зацепления, предусматривающего возможность разъединения, с поворотным столом 13. Кроме того, в первом варианте осуществления изобретения посредством корпусной части 10 для регулирования угла наклона и поворотного стола 13 скомпонована корпусная часть (подвижная корпусная часть) 24 для крепления заготовки, имеющая поверхность 4 для крепления заготовки.
Неподвижно закрепленная ось 6 выполнена цилиндрической и расположена фактически концентрично внутри поворотной корпусной части 7, при этом она имеет фланцевый участок 23 с ее нижней конечной стороны, закрепленный посредством болта и т.д. на подвижной платформе 5. Подшипник 27 устанавливают вокруг внешней периферии неподвижно закрепленной оси 6 между ступенчатым участком 25 с его нижней стороны и фиксирующей гайкой 26 с верхней конечной стороны, при этом с помощью подшипника 27 поворотную корпусную часть 7 удерживают с возможностью вращения посредством неподвижно закрепленной оси 6 с внутренней периферийной стороны. Кроме того, устанавливают один или большое количество подшипников 27, например два, в направлении вверх и вниз, при этом используют угловой контактный шариковый подшипник и т.д.
Поворотная корпусная часть 7 выполнена кольцеобразной или трубчатой, при этом поверхность 8 для регулирования угла наклона расположена фактически концентрично со стороны верхней поверхности этой части, а кольцеобразное уплотнение 29, которое также служит в качестве крышки подшипника, фактически концентрично неподвижно закреплено у нижнего конца посредством болта и т.д. Поверхность 8 для регулирования угла наклона косо наклонена под углом α относительно горизонтальной поверхности Н, фактически перпендикулярной к оси Х неподвижно закрепленной оси 6 (то есть, наклонена к вращательному корпусу 7) (под углом 90-α относительно оси Х), как показано на Фиг.1 и Фиг.4. Уплотнение 29 с возможностью скольжения установлено вокруг внешней периферии неподвижно закрепленной оси 6 в окружном направлении и уплотняет зазор между поворотной корпусной частью 7 и неподвижно закрепленной осью 6 ниже подшипника 27. Кроме того, уплотнение 29 может быть неподвижно закреплено у внешней периферии неподвижно закрепленной оси 6, так чтобы изнутри оно было подогнано с возможностью скольжения к внутренней периферии поворотной корпусной части 7.
Со своей стороны, поворотную корпусную часть 7 приводят в движение способом, позволяющим обеспечить обычное или обратное вращение посредством передаточного механизма 31 с помощью средства 17 приведения во вращение, неподвижно закрепленного на подвижной платформе 5. Средство 17 приведения во вращение создано в виде приводного электродвигателя 30, например серводвигателя, при этом приводной электродвигатель 30 крепят на подвижной платформе 5 через платформу 32, составляющую оснастку. Передаточный механизм 31, сконструированный в виде намоточного передаточного механизма, включает в себя: ведущий шкив 33 со стороны приводного электродвигателя 30; ведомый шкив 34, жестко, фактически концентрично закрепленный на внешней периферии поворотной корпусной части 7; передаточный ремень 35, например, синхронизирующий ремень, движущийся между этими шкивами 33 и 34 с наматыванием на них. Кроме того, передаточный механизм 31 может использовать любой механизм, отличающийся от передаточного механизма с зубчатым зацеплением, а также другие намоточные передаточные механизмы.
Корпусная часть 10 для регулирования угла наклона выполнена плоской и кольцеобразной. На нижней поверхности корпусной части 10 фактически концентрично с ней расположена поверхность 9 для регулирования угла наклона, а на ее верхней поверхности фактически концентрично с ней расположены поверхность 11 для регулирования фазового угла и трубчатый круговой выступ 37 для регулирования фазового угла, выступающий вверх от внутренней периферийной стороны поверхности 11. Поверхность 9 для регулирования угла наклона с возможностью скольжения входит в контакт в окружном направлении с находящейся выше поверхностью 8 поворотной корпусной части 7, служащей для регулирования угла наклона. Поверхность 11 для регулирования фазового угла фактически параллельна поверхности 4 для крепления заготовки, как показано на Фиг.4, при этом угол, образованный между поверхностью 11 (то есть поверхностью 4 для крепления заготовки) и поверхностью 9 для регулирования угла наклона, фактически идентичен углу наклона α поверхности 8 поворотной корпусной части 7, служащей для регулирования угла наклона. Круговой выступ 37 для регулирования фазового угла выступает по отношению к стороне поворотного стола 13, проходя фактически по вертикали к поверхности 11 для регулирования фазового угла, как показано на Фиг.4.
Кроме того, верхний конец корпусной части 10 для регулирования угла наклона незначительно выше, чем верхний конец неподвижно закрепленной оси 6, причем он может быть расположен фактически равным верхнему концу неподвижно закрепленной оси 6, либо может быть незначительно ниже него. На внутренней периферийной стороне верхнего конца поворотной корпусной части 7 корпусная часть 10 для регулирования угла наклона может совершать вращательное перемещение во время регулирования угла наклона относительно поворотной корпусной части 7 вокруг сферического центра 38 сферического соединительного средства 14 вдоль поверхностей 8 и 9 для регулирования угла наклона, при этом установочная стенка 36 расположена с заданным люфтом по отношению к внутренней периферии корпусной части 10 для регулирования угла наклона.
Угол наклона каждой из поверхностей 8 или 9 для регулирования угла наклона и угол, образованный между поверхностью 11 для регулирования фазового угла и поверхностью 9 для регулирования угла наклона, может составлять ½ (например, угол наклона в градусах порядка 0,3) максимального угла наклона в градусах, либо может быть равен или может составлять более ½ своего максимального угла наклона в градусах, когда угол наклона θ поверхности 4 для крепления заготовки на поворотном столе 13, например, регулируют бесступенчатым способом в диапазоне от горизонтали (угол наклона в градусах составляет 0) до максимального угла наклона (например, до угла наклона порядка 0,6). Кроме того, в случае равенства величине, большей ½ максимального угла наклона, чем ближе к ½, тем выше дискретность.
Поворотный стол 13 представляет собой круглую плиту, почти полностью покрывающую сверху внутренний механизм, включающий в себя корпусную часть 10 для регулирования угла наклона и неподвижно закрепленную ось 6 с внутренней периферийной стороны, и т.д. На нижней поверхности поворотного стола 13 фактически концентрично расположены внутренняя периферийная полость 13а, поверхность 12 для регулирования фазового угла, расположенная с наружной стороны от внутренней периферийной полости 13а, и выступающий шток 42, расположенный по центру с внутренней стороны от внутренней периферийной полости 13а.
Внутренняя периферийная полость 13а фактически параллельна круговому выступу 37 для регулирования фазового угла, как показано на Фиг.4, при этом круговой выступ 37 с возможностью скольжения устанавливают во внутреннюю периферийную полость 13а. Поверхность 12 для регулирования фазового угла фактически параллельна поверхности 4 для крепления заготовки и фактически перпендикулярна по отношению к круговому выступу 37 для регулирования фазового угла, как показано на Фиг.4, при этом она со скольжением входит в контакт со служащей для регулирования фазового угла поверхностью 11 корпусной части 10. Таким образом, поверхность 12 для регулирования фазового угла поворотного стола 13 входит в поверхностный контакт с поверхностью 11, служащей для регулирования фазового угла, корпусной части 10 и поворотный стол 13 свободно совершает относительное вращение вокруг кругового выступа 37 для регулирования фазового угла вдоль поверхностей 11 и 12, служащих для регулирования фазового угла.
Выступающий шток 42 фактически параллелен круговому выступу 37 для регулирования фазового угла, как показано на Фиг.4, при этом он выступает вниз вдоль осевого направления внутрь к неподвижно закрепленной оси 6 по осевой линии поворотного стола 13. Кроме того, круговой выступ 37 для регулирования фазового угла может быть расположен на нижней поверхности поворотного стола 13, а внутренняя периферийная полость 13а соответственно может быть расположена в корпусной части 10 для регулирования угла наклона.
На поворотном столе 13 фактически концентрично расположен участок 39 для крепления заготовки. Участок 39 имеет на его верхней поверхности поверхность 4 для крепления заготовки, параллельную поверхностям 11 и 12 для регулирования фазового угла, и позволяет крепить заготовку W на поверхности 4 с возможностью ее отделения. Участок 39 для крепления заготовки представляет собой участок адсорбционного типа, в случае которого заготовка W будет адсорбирована на поверхности 4, служащей для ее крепления. Участок 39 выполнен из пористого материала, обладающего стойкостью к износу, например из керамического материала, и жестко закреплен с возможностью отделения на поворотном столе 13 посредством наружного периферийного стопорного кольца 41, при этом он сконструирован таким образом, чтобы адсорбировать заготовку W посредством ее притягивания с помощью вакуума, создаваемого источником отрицательного давления, например вакуумным насосом, который не показан.
Участок 39 для крепления заготовки имеет обеспечивающий позиционирование участок 40 со стороны поверхности 4 для крепления заготовки, и определяет базовый участок W1 заготовки W для участка 40 позиционирования, чтобы закрепить заготовку W на поверхности 4, предназначенной для ее крепления. Поверхность 4 формирует заданный участок регулирования, находящийся по другую сторону от поверхности 9 для регулирования угла наклона корпусной части 10, служащей для регулирования угла наклона, и не параллельна поверхностям 8 и 9, служащим для регулирования угла наклона, поворотной корпусной части 7 и корпусной части 10. Кроме того, поверхность 4 для крепления заготовки может не быть параллельной, по меньшей мере, поверхности 8, служащей для регулирования угла наклона, поворотной корпусной части 7. Участок 39 для крепления заготовки может быть изменен должным образом согласно заготовке W, являющейся объектом, подлежащим обработке, и может представлять собой участок любого иного типа, помимо адсорбционного типа.
Выступающий шток 42 имеет длину, достигающую сторону нижнего участка неподвижно закрепленной оси 6, и имеет сферическое соединительное средство 14, расположенное между выступающим штоком 42 и неподвижно закрепленной осью 6, причем, кроме того, установлено поворотное соединение 43 с возможностью относительного вращения вокруг внешней периферии нижней стороны сферического соединительного средства 14. Помимо этого, выступающий шток 42 необязательно должен проходить по вертикали к поверхности 4 крепления заготовки и к поверхности 12 для регулирования фазового угла, и может быть расположен с незначительным наклоном.
Сферическое соединительное средство 14 обеспечено следующим: сферическим участком 45 в виде шайбы, который расположен между неподвижно закрепленной осью 6 и выступающим штоком 42, и который установлен с возможностью скольжения вокруг выступающего штока 42; смещающим средством 46, установленным вокруг выступающего штока 42, для смещения в осевом направлении поворотного стола 13 в сторону поворотной корпусной части 7, чтобы соединить корпусную часть 7, корпусную часть 10 для регулирования угла наклона и поворотный стол 13 друг с другом для желаемого вращения посредством силы трения поверхностей 8 и 9, служащих для регулирования угла наклона, и поверхностей 11 и 12, служащих для регулирования фазового угла; упорным подшипником 47, расположенным между сферическим участком 45 в виде шайбы и смещающим средством 46.
Упорный подшипник 47 служит для удерживания выступающего штока 42 с возможностью вращения относительно неподвижно закрепленной оси 6 и сконструирован, например, в виде шарикового упорного подшипника, обеспеченного кольцами 48 и 49 на его верхнем и нижнем участках. На верхней стороне упорного подшипника 47 расположен сферический участок 45 в виде шайбы, а на нижней стороне соответственно расположено смещающее средство 46. Эти компоненты расположены между ступенчатым участком 50 у верхней внутренней периферии неподвижно закрепленной оси 6 и регулировочной гайкой 51, навинченной на нижнюю внешнюю периферию выступающего штока 42.
Сферический участок 45 в виде шайбы имеет центр 38 на пересечении осевой линии неподвижно закрепленной оси 6 (то есть поворотной корпусной части 7) и осевой линии кругового выступа 37 для регулирования фазового угла (то есть выступающего штока 42), удерживает поворотную корпусную часть 7 и корпусную часть 10 вдоль поверхностей 8 и 9, служащих для регулирования угла наклона, во время регулирования угла наклона, и сторону корпусной части 10 для регулирования угла наклона, включая поворотную корпусную часть 7 и поворотный стол 13, вдоль поверхностей 11 и 12, служащих для регулирования фазового угла, во время регулирования фазового угла, способом, обеспечивающим возможность относительного вращения соответственно вокруг сферического центра 38, а также удерживает поворотный стол 13 и корпусную часть 10 для регулирования угла наклона, совместно подсоединенные к поворотной корпусной части 7, во время шлифования заготовки W, причем способом, обеспечивающим возможность вращения вокруг осевой линии неподвижно закрепленной оси 6.
Участок 45 выполнен со сферической шайбой 52, образованной совместно с верхней поверхностью кольца 48 подшипника 47, а на верхней стороне сферической шайбы 52 расположено сферическое седло 53. Сферическое седло 53 удерживают посредством ступенчатого участка 50 у внутренней периферии неподвижно закрепленной оси 6. Кроме того, упорный подшипник 47 и участок 45 со сферической шайбой могут быть расположены по отдельности.
Смещающее средство 46 выполнено в виде дисковой пружины 46а, при этом силу смещения регулируют посредством регулировочной гайки 51. Кроме того, в качестве смещающего средства 46 может быть использовано упругое тело, отличающееся от дисковой пружины 46а, например, цилиндрическая пружина, а также пневматический цилиндр и т.д.
Первое разъединительное средство 15 впрыскивает сжатый воздух (текучую среду под давлением) из сопла 55 между поверхностями 8 и 9 для регулирования угла наклона с целью разъединения соединения между поворотной корпусной частью 7 и корпусной частью 10 для регулирования угла наклона с противодействием силе смещения, создаваемой смещающим средством 46. Большое количество сопел 55 расположено фактически через равные интервалы в окружном направлении со стороны поверхности 8 поворотной корпусной части 7 и соединено с источником подачи сжатого воздуха (источником подачи текучей среды под давлением), который не показан, по каналу 56, сформированному через поворотную корпусную часть 7, уплотнение 29, неподвижно закрепленную ось 6 и фланцевый участок 23.
Подобно первому разъединительному средству 15, второе разъединительное средство 16 впрыскивает сжатый воздух (текучую среду под давлением) из сопла 57 между поверхностями 11 и 12 для регулирования фазового угла с целью разъединения соединения между корпусной частью 10 для регулирования угла наклона и поворотным столом 13 противоположно действию смещающего средства 46. Большое количество сопел 57 расположено фактически через равные интервалы в окружном направлении со стороны поверхности 12 поворотного стола 13, предназначенной для регулирования фазового угла, при этом они подсоединены к источнику подачи сжатого воздуха (источнику подачи текучей среды под давлением), который не показан, через поворотный стол 13, канал 58, образованный в выступающем штоке 42, поворотное соединение 43 у нижнего конца выступающего штока 42, патрубок 59 и т.д.
Кроме того, с открытой конечной стороны каждого сопла 55 или 57 образованы квадратные или круглые карманы 55а и 57а, имеющие весьма малую глубину, при этом сопла 55 и 57 выходят внутрь карманов 55а и 57а. Таким образом, когда карманы 55а и 57а обеспечены для каждого сопла 55 или 57, несущая способность становится значительной и давление при подаче сжатого воздуха может быть понижено. Когда обеспечены карманы 55а и 57а, глубина должна быть как можно меньше, так что весьма малые колебания могут быть предотвращены. Безусловно, можно обойтись без карманов 55а и 57а.
Поворотное соединение 43 может совершать свободное относительное скольжение в окружном направлении у внешней периферии выступающего штока 42, и будет застопорено для препятствования вращению посредством одного или большого количества противодействующих вращению выступов 60, выходящих со стороны фланцевого участка 23. Выступ 60 будет зацеплен снизу с поворотным соединением 43, при этом оба компонента способны выполнять относительное плавающее движение посредством упругого элемента и т.д., так что поворотное соединение 43 может отслеживать выступающий шток 42 во время вращения поворотной корпусной части 7 и во время регулирования угла наклона.
Поворотный стол 13 и выступающий шток 42 образованы с каналом 62, сообщающимся с нижней поверхностью участка 39 для крепления заготовки. Канал 62 соединен с источником отрицательного давления, который не показан, через патрубок 63, подсоединенный таким образом, чтобы обеспечить возможность относительного вращения, например, нижнего конца выступающего штока 42. Кроме того, патрубки 59 и 63 выведены через вырезанный участок, образованный на нижней поверхности и т.д. фланцевого участка 23, от внутренней периферийной стороны наружу.
Первое средство обнаружения 18, второе средство обнаружения 19, третье средство обнаружения 20, первое регулировочное средство 21 и второе регулировочное средство 22 расположены радиально через заданные интервалы в окружном направлении на внешней периферийной стороне поворотной корпусной части 7, корпусной части 10 для регулирования угла наклона и поворотного стола 13, и т.д. Каждое из средств обнаружения 18-20 оснащено элементами обнаружения соответственно 65-67, закрепленными на внешней периферии поворотной корпусной части 7, корпусной части 10 для регулирования угла наклона и поворотного стола 13, а также переключателями обнаружения 68-70 для обнаружения этих элементов 65-67. Переключатели обнаружения 68-70 установлены на подвижной платформе 5 посредством опорных элементов 71-73. Кроме того, в качестве переключателей обнаружения 68-70 используют, например, бесконтактный переключатель и т.д., но также можно использовать переключатель контактного типа. Когда в качестве приводного электродвигателя 30 используют серводвигатель, управляющее устройство может хранить координаты поворотной корпусной части 7, корпусной части 10 для регулирования угла наклона и поворотного стола 13, и, следовательно, средства обнаружения 18-20 можно не использовать.
Каждое регулировочное средство 21 или 22 обеспечено следующим: зацепными участками 75 и 76, жестко прикрепленными к внешним перифериям корпусной части 10 для регулирования угла наклона и поворотного стола 13; зацепными инструментами 77 и 78, которые с возможностью расцепления входят в зацепление с зацепными участками 75 и 76; средствами 79 и 80 приведения в зацепление для приведения в движение зацепных инструментов 77 и 78, чтобы выдвигать их к зацепным участкам 75 и 76, и отводить их от этих участков в направлении зацепления и расцепления. Средства 79 и 80 приведения в зацепление жестко крепят к подвижной платформе 5 с помощью опорных элементов 81 и 82.
Зацепные участки 75 и 76 выступают наружу в радиальном направлении, при этом их дальние концы выполнены сферическими. Средства 79 и 80 приведения в зацепление выполнены в виде пневматического цилиндра и т.д., при этом их штоки проникают через опорные элементы 81 и 82, так чтобы они были выдвинуты или отведены в радиальном направлении. Дальние конечные стороны зацепных инструментов 77 и 78 образованы в перевернутой V-образной форме на виде в плоскости для соответствия зацепным участкам 75 и 76, при этом зацепные инструменты 77 и 78 расположены у дальних концов штоков средств 79 и 80 приведения в зацепление.
Когда ориентация кристалла заготовки W, например, кристаллической пластины и т.д. изменена и подвергнута обработке этим вертикальным плоскошлифовальным станком, переходят к нижеследующим операциям. Например, в том случае, если углы наклона поверхностей 8 и 9, служащих для регулирования угла наклона, между поворотной корпусной частью 7 и корпусной частью 10 для регулирования угла наклона устройства 3 для крепления заготовки составляют 0,3 градуса, когда корпусную часть 10 поворачивают вокруг сферического центра 38 относительно поворотной корпусной части 7 вдоль поверхностей 8 и 9, служащих для регулирования угла наклона, в диапазоне 0-180 градусов, как показано на Фиг.5, так чтобы изменить угол кручения δ, угол наклона θ поверхности 4 для крепления заготовки может быть произвольно отрегулирован в диапазоне 0-0,6 градуса.
Следовательно, как показано на Фиг.6(А) и 6(В), когда ориентация кристалла изменена и преобразована по отношению к заготовке W с наклоном под углом 0,5 градуса относительно направления, в котором ориентация кристалла формирует прямой угол с базовым участком W1, поверхность 4 для крепления заготовки будет отрегулирована для обеспечения угла наклона θ=0,5 градуса. Затем направление наклона с углом наклона θ=0,5 градуса поверхности 4 для крепления заготовки задают для исходного положения поворотного стола 13, так чтобы отрегулировать фазу. Кроме того, в первом варианте осуществления изобретения в разъяснительных целях обеспечивающий позиционирование участок 40 поверхности 4 для крепления заготовки выполнен так, чтобы он соответствовал исходному положению поворотного стола 13.
Далее со ссылками с Фиг.7(А) и Фиг.7(В) по Фиг. 11(А) и Фиг.11(В) будет описан способ регулирования. Кроме того, на Фиг.7(А)-11(А) представлены схематические виды в плане устройства 3 для крепления заготовки, а на Фиг.7(В)-11(В) представлены виды в поперечном сечении по линии а-а на Фиг.7(А)-11(А).
В устройстве 3 для крепления заготовки, когда поворотная корпусная часть 7, корпусная часть 10 для регулирования угла наклона и поворотный стол 13 находятся в исходном положении, соответствующие оси совпадают с идентичными осями в вертикальном направлении, как показано на Фиг.7, и поверхность 4 для крепления заготовки на поворотном столе 13 находится в горизонтальном положении, то есть под углом наклона 0 градусов. В это время в поворотной корпусной части 7 и корпусной части 10 для регулирования угла наклона поверхности 8 и 9, служащие для регулирования угла наклона, входят в контакт, при этом у корпусной части 10 и поворотного стола 13 в контакт входят поверхности соответственно 11 и 12, служащие для регулирования фазового угла, что приводит к такому состоянию соединения, чтобы обеспечить желаемый поворот посредством силы трения при смещении дисковой пружины 46а смещающего средства 46. Поверхность 4 для крепления заготовки параллельна поверхности 2а шлифовального круга 2, а обеспечивающий позиционирование участок 40 соответствует исходному положению поворотного стола 13.
Во время регулирования угла наклона поверхности 4 для крепления заготовки вначале из сопла 55 первого разъединительного средства 15 впрыскивают сжатый воздух между поверхностями 8 и 9, служащими для регулирования угла наклона, и посредством получаемого в результате статического давления корпусная часть 10 для регулирования угла наклона всплывает в направлении стрелки с противоположно действию дисковой пружины 46а, разъединяя соединение между поворотной корпусной частью 7 и корпусной частью 10 для регулирования угла наклона, как показано на Фиг.8. При этом независимо от смещающей силы дисковой пружины 46а, обычно прилагаемой к корпусной части 10 для регулирования угла наклона через выступающий шток 42 и поворотный стол 13, соединение между поворотной корпусной частью 7 и корпусной частью 10 может быть легко разъединено с помощью первого разъединительного средства 15.
Далее, одновременно с разъединением соединения между поворотной корпусной частью 7 и корпусной частью 10 для регулирования угла наклона, либо после этого, зацепной инструмент 77 первого регулировочного средства 21 перемещают вперед в направлении стрелки d, так чтобы он был введен в зацепление с зацепным участком 75 корпусной части 10, управляя вращением корпусной части 10. В этом случае, поскольку дальнему концу зацепного инструмента 77 придана V-образная форма, а зацепной участок 75 выполнен сферическим, то если зацепной инструмент 77 сохраняет движение вперед в сторону корпусной части 10 для регулирования угла наклона с помощью средства 79 приведения в зацепление, зацепной инструмент 77 может быть легко и надежно введен в зацепление с зацепным участком 75.
В состоянии, в котором поворот корпусной части 10 для регулирования угла наклона отрегулирован, поворотную корпусную часть 7 приводят в движение посредством приводного электродвигателя 30 вокруг оси через ведущий шкив 33, передаточный ремень 35 и ведомый шкив 34, так чтобы повернуть поворотную корпусную часть 7 вокруг неподвижно закрепленной оси 6 на 113 градусов под углом наклона в направлении стрелки е [см. Фиг.8(В)]. Далее, поскольку корпусная часть 10 для регулирования угла наклона отрегулирована с помощью первого регулировочного средства 21, поворотная корпусная часть 7 и корпусная часть 10 совершают относительный поворот вокруг сферического центра 38 вдоль поверхностей 8 и 9, служащих для регулирования угла наклона, совместно с ними, при этом поверхность 4 для крепления заготовки на поворотном столе 13 будет постепенно отклоняться от угла, составляющего 0 градусов.
Кроме того, поворотная корпусная часть 7 и корпусная часть 10 для регулирования угла наклона совершают относительный поворот вдоль поверхностей 8 и 9, служащих для регулирования угла наклона. Однако между обеими поверхностями 8 и 9 находится воздушный слой, образованный сжатым воздухом, впрыснутым из сопла 55, и посредством воздушного слоя корпусная часть 10 для регулирования угла наклона всплывает. Таким образом, хотя корпусную часть 10 поворачивают и толкают вверх противоположно действию смещающей силы дисковой пружины 46а посредством поверхностей 8 и 9 для регулирования угла наклона, поворотная корпусная часть 7 может быть повернута легко и плавно.
Далее, когда корпусная часть 10 для регулирования угла наклона повернута вокруг сферического центра 38 относительно вращения поворотной корпусной части 7, наружный периферийный участок корпусной части 10 совершает перемещение вверх и вниз. Однако зацепной участок 75 выполнен сферическим, а дальнему концу зацепного инструмента 77 придана V-образная форма на виде в плоскости, и, следовательно, первое регулировочное средство 21 не препятствует движению корпусной части 10 для регулирования угла наклона.
Угол поворота (угол кручения δ) поворотной корпусной части 7 можно оценить посредством импульсного расчета величины вращения приводного электродвигателя 30. Когда поворотная корпусная часть 7 повернута на 113 градусов, угол наклона θ поверхности 4 для крепления заготовки поворотного стола 13 составит 0,5 градуса, как показано на Фиг.5, и, следовательно, поворот поворотной корпусной части 7 будет прекращен.
Когда впрыск сжатого воздуха из сопла 55 первого разъединительного средства 15 будет прекращен, корпусная часть 10 для регулирования угла наклона будет опущена в направлении стрелки f посредством смещающей силы дисковой пружины 46а, как показано на Фиг.9, что приводит к контакту между поворотной корпусной частью 7 и корпусной частью 10 посредством поверхностей 8 и 9, служащих для регулирования угла наклона. Таким образом, посредством взаимной силы трения поверхностей 8 и 9 поворотная корпусная часть 7 и корпусная часть 10 могут быть легко соединены. Кроме того, зацепной инструмент 77 будет отделен от зацепного участка 75 и, следовательно, регулирование корпусной части 10, служащей для регулирования угла наклона, с помощью первого регулировочного средства 21 будет прекращено. В результате угол наклона поверхности 4 для крепления заготовки достигает 0,5 градуса.
Однако в этом состоянии, как показано на Фиг.9, имеется верхняя часть 83 наклона и нижняя часть 84 наклона поверхности 4 для крепления заготовки в направлении 64 угла кручения δ=113 градусов, при этом поворотный стол 13 наклонен в направлении угла кручения δ=113 градусов. Таким образом, далее необходимо задать фазу направления наклона 64 с углом наклона θ=0,5 градуса к исходному положению поворотного стола 13.
Во время задания фазы сжатый воздух для статического давления вначале впрыскивают из сопла 57 второго разъединительного средства 16 между поверхностями 11 и 12, служащими для регулирования фазового угла, и посредством статического давления поворотный стол 13 всплывает в направлении стрелки g, как показано на Фиг.10, противоположно действию дисковой пружины 46а, разъединяя при этом соединение между корпусной частью 10 для регулирования угла наклона и поворотным столом 13. Одновременно с этим или после этого зацепной инструмент 78 второго регулировочного средства 22 перемещается вперед в направлении стрелки h, так чтобы обеспечить зацепление с зацепным участком 76 поворотного стола 13, регулируя при этом поворот поворотного стола 13.
Также в этом случае, поскольку второе разъединительное средство 16 представляет собой средство такого типа, которое действует при впрыске сжатого воздуха, соединение между корпусной частью 10 для регулирования угла наклона и поворотным столом 13 может быть легко разъединено, а поскольку второе регулировочное средство 22 выполнено со сферическим зацепным участком 76 и V-образным зацепным инструментом 78, зацепление между обоими компонентами также может быть обеспечено легко и надежно.
После этого поворотная корпусная часть 7 будет повернута в обратном направлении посредством приводного электродвигателя 30 в направлении стрелки i вокруг неподвижно закрепленного вала 6 с помощью ведущего шкива 33, передаточного ремня 35 и ведомого шкива 34. Далее, поскольку корпусная часть 10 для регулирования угла наклона соединена с поворотной корпусной частью 7 посредством прижима статическим давлением сжатого воздуха поверхностей 11 и 12, служащих для регулирования фазового угла, а поворотный стол 13 отрегулирован с помощью второго регулировочного средства 22, поворотная корпусная часть 7 и корпусная часть 10 для регулирования угла наклона будут совместно повернуты вокруг оси неподвижно закрепленной оси 6, проходящей через сферический центр 38, при этом корпусная часть 10 и поворотный стол 13 совершают относительный поворот вокруг оси кругового выступа 37 для регулирования фазового угла и выступающего штока 42 вдоль поверхностей 11 и 12, служащих для регулирования фазового угла. После этого совместно с поворотом корпусной части 10, служащей для регулирования угла наклона, нижняя часть 84 наклона корпусной части 10 будет перемещена в сторону обеспечивающего позиционирование участка 40 участка 39 для крепления заготовки на поворотном столе 13 в исходном положении.
Также в этом случае между служащими для регулирования фазового угла поверхностями 11 и 12 корпусной части 10 поворотного стола 13, подобно тому, когда выполняют регулирование угла наклона, имеется воздушный слой, образованный сжатым воздухом, впрыскиваемым из сопла 57, и посредством воздушного слоя поворотный стол 13 всплывает. Таким образом, корпусная часть 10 для регулирования угла наклона и поворотный стол 13 могут быть повернуты легко и плавно.
Углы поворота поворотной корпусной части 7 и корпусной части 10 для регулирования угла наклона определяют посредством импульсного расчета величины вращения приводного электродвигателя 30. Когда корпус 10 для регулирования угла наклона поворачивается в направлении стрелки i, и направление 64 наклона согласуется со стороной участка 40, обеспечивающего позиционирование, участка 39 для крепления заготовки, поворотная корпусная часть 7 будет застопорена, как показано на Фиг.11, а также впрыск сжатого воздуха из сопла 57 второго разъединительного средства 16 будет прекращен и поворотный стол 13 опустится в направлении стрелки j под действием смещающей силы дисковой пружины 46а, так чтобы соединиться с корпусной частью 10 для регулирования угла наклона, при этом также будет прекращено регулирование поворотного стола 13 с помощью второго регулировочного средства 22. В результате фаза угла наклона θ=0,5 градуса поверхности 4 для крепления заготовки может быть задана к направлению исходного положения поворотного стола 13.
Таким образом, настраивают угол наклона поверхности 4 для крепления заготовки и задают фазу направления 64 наклона. После этого заготовку W подают к поверхности 4 для ее крепления на участке 39 с установкой по отношению к участку 40, обеспечивающему позиционирование, и посредством приводного электродвигателя 30 выполняют поворот как одного целого поворотной корпусной части 7, корпусной части 10 для регулирования угла наклона и поворотного стола 13 вокруг осевой линии неподвижно закрепленной оси 6, проходящей через сферический центр 38, при этом заготовка W будет подвергнута врезному шлифованию посредством шлифовального круга 2. Кроме того, когда верхняя и нижняя поверхности заготовки W будут отшлифованы, ориентация кристалла может быть изменена с таким преобразованием, что ориентация кристалла заготовки W фактически будет параллельна верхней и нижней поверхностям.
Когда разъединительные средства 15 и 16, и регулировочные средства 21 и 22 последовательно приводят в действие для приведения в движение поворотной корпусной части 7 посредством одного электродвигателя 30, угол наклона и фаза могут быть установлены при повороте каждой из поворотной корпусной части 7 и корпусной части 10 для регулирования угла наклона, а также корпусной части 10 и поворотного стола 13. Таким образом, работа при регулировании угла наклона и фазы поверхности 4 для крепления заготовки выполняется просто и, следовательно, легко может быть обеспечена автоматизация. Кроме того, приводной электродвигатель 30 для приведения во вращение поворотной корпусной части 7 может быть использован как таковой во время шлифования и, следовательно, может быть обеспечено упрощение конструкции, что позволяет получить выгоду.
Кроме того, угол наклона настраивают посредством относительного вращения поворотной корпусной части 7 и корпусной части 10 для регулирования угла наклона, которые соответствующим образом входят в контакт по поверхностям 8 и 9, предназначенным для регулирования угла наклона, при этом можно в весьма значительной степени обеспечить угол относительного поворота между поворотной корпусной частью 7 и корпусной частью 10 по отношению к допустимому регулированию угла наклона и, следовательно, дискретность будет значительно повышена, так что можно безошибочно, с высокой точностью установить весьма малый угол наклона.
Далее, поворотная корпусная часть 7 и корпусная часть 10 для регулирования угла наклона входят в контакт по поверхностям 8 и 9, предназначенным для регулирования угла наклона, а корпусная часть 10 и поворотный стол 13 входят в контакт по поверхностям соответственно 11 и 12, предназначенным для регулирования фазового угла, при этом жесткость посредством силы трения взаимно соединенных участков поворотной корпусной части 7, корпусной части 10 для регулирования угла наклона и поворотного стола 13 может быть увеличена. Таким образом, можно легко обеспечить высокую жесткость.
Далее, поворотная корпусная часть 7, корпусная часть 10 для регулирования угла наклона и поворотный стол 13 находятся с наружной стороны, а с внутренней стороны от них размещены неподвижно закрепленная ось 6, сферическое соединительное средство 14, подшипник 27, выступающий шток 42 и т.д. Таким образом, может быть обеспечена оптимальная стойкость к воздействию воды и к воздействию масла, и даже в состоянии, в котором используют шлифовальную текучую среду, охлаждающую текучую среду и т.д., может быть гарантирована достаточная долговечность.
Поворотный стол 13 установлен совместно с выступающим штоком 42, а между выступающим штоком 42 и неподвижно закрепленной осью 6 расположены участок 45 в виде сферической шайбы, смещающее средство 46 и упорный подшипник 47, при этом с помощью смещающего средства 46 поворотный стол 13 будет смещен в сторону поворотной корпусной части 7 через выступающий шток 42. Таким образом, при одном смещающем средстве 46 можно обеспечить соединение между поворотной корпусной частью 7 и корпусной частью 10 для выполнения регулирования угла наклона, а также соединение между корпусной частью 10 и поворотным столом 13, и, следовательно, конструкция устройства в целом может быть упрощена.
На работу сферического соединительного средства 14 влияет упорный подшипник 47, находящийся между участком 45 в виде сферической шайбы и смещающим средством 46, и, следовательно, даже когда смещающая сила смещающего средства 46 обеспечена в достаточной степени и сила взаимного трения между поворотной корпусной частью 7 и корпусной частью 10 для регулирования угла наклона, а также между корпусной частью 10 и поворотным столом 13 увеличена, поворот корпусной части 10 вокруг сферического центра 38 будет плавным.
Кроме того, поворотная корпусная часть 7 и корпусная часть 10 для регулирования угла наклона совершают относительный поворот вокруг сферического центра 38 сферического соединительного средства 14, при этом корпусная часть 10 и поворотный стол 13 совершают относительный поворот вокруг оси выступающего штока 42 и кругового выступа 37, служащего для регулирования фазового угла и проходящего через сферический центр 38. Таким образом, сферический центр 38 сферического соединительного средства 14 может быть выбран в произвольном положении на оси поворотной корпусной части 7 и сферическое соединительное средство 14 может быть сконструировано с учетом сборки всего устройства.
Что касается участка 39 для крепления заготовки, то для него используют пористый материал, при этом участок 39 посредством вакуума адсорбирует заготовку W, подаваемую на поверхность 4, предназначенную для ее крепления, с целью фиксации. Таким образом, может быть легко выполнено крепление и отделение заготовки W.
В первом варианте осуществления изобретения описано согласование обеспечивающего позиционирование участка 40 участка 39 для крепления заготовки с направлением наклона поверхности 4 для крепления заготовки. Однако когда фаза направления наклона при ориентации кристалла отличается от базового участка W1 в окружном направлении, фаза может быть настроена в положении крепления и отсоединения заготовки, так что направление ориентации кристалла заготовки W согласуется с направлением наклона поверхности 4 для крепления заготовки.
Когда участок 39 для крепления заготовки не имеет участка 40, обеспечивающего позиционирование, и заготовку W все время подают к участку 39 для крепления заготовки посредством загрузочного устройства под определенным углом, угол наклона настраивают, например, на заданный угол и после этого совместно с поворотной корпусной частью 7 и корпусной частью 10 для регулирования угла наклона поворотный стол 13 может быть повернут и оставлен застопоренным, так чтобы ориентация поданного кристалла и направление наклона поверхности 4 для крепления заготовки совпали.
На Фиг.12 представлен второй вариант осуществления настоящего изобретения. Во втором варианте на верхней поверхности поворотной корпусной части 7 находится поверхность 8 для регулирования угла наклона. Участок, соответствующий установочной стенке 36 первого варианта изобретения, в этот вариант не включен. Во время регулирования угла наклона поворотная корпусная часть 7 и корпусная часть 10 для регулирования угла наклона совершают относительный поворот вокруг сферического центра 38 и, следовательно, в установочной стенке 36 первого варианта изобретения нет необходимости. Смещающее средство 46 может представлять собой цилиндрическую пружину 46b.
На Фиг.13 и Фиг.14 представлен третий вариант осуществления настоящего изобретения. В устройстве 3 для крепления заготовки согласно третьему варианту корпусная часть 24 для крепления заготовки сконструирована в виде поворотного стола 13, который также служит в качестве корпусной части 10 для регулирования угла наклона, при этом на нижней поверхности поворотного стола 13 не только расположен выступающий шток 42, но и находится поверхность 9 для регулирования угла наклона. Поворотный стол 13 включает в себя поверхность 9, предназначенную для регулирования угла наклона, которая с возможностью скольжения входит в контакт с поверхностью 8, предназначенной для регулирования угла наклона. Кроме того, за исключением второго разъединительного средства 16, второго регулировочного средства 22, третьего средства обнаружения 20 и сопутствующих им компонентов, остальная часть компоновки такая же, что и в первом варианте осуществления изобретения.
Помимо этого, в сконструированном таким образом устройстве 3 для крепления заготовки, когда поворотная корпусная часть 7 и поворотный стол 13 настроены в отношении угла поворота, угол наклона поверхности 4 для крепления заготовки может быть установлен произвольным образом. Однако в этом случае в отличие от первого варианта фазовый угол не может быть настроен посредством поворотного стола 13. Следовательно, когда необходимо регулирование фазового угла, поворотная корпусная часть 7 и поворотный стол 13 могут быть повернуты совместно после регулирования угла наклона и оставлены в застопоренном состоянии, так чтобы ориентация кристалла поданной заготовки W и направление наклона поверхности 4 для крепления заготовки были согласованы.
На Фиг.15 представлен четвертый вариант осуществления настоящего изобретения, а на Фиг.16 соответственно представлен пятый вариант осуществления настоящего изобретения. В первом варианте представлен случай, когда поверхность 9 для регулирования угла наклона наклонена относительно центральной линии корпусной части 10 для регулирования угла наклона, а в третьем варианте представлен случай, когда поверхность 9 для регулирования угла наклона наклонена относительно оси Z поворотного стола 13. Однако на Фиг.15 предназначенная для регулирования угла наклона поверхность 9 корпусной части 10 расположена фактически перпендикулярно к центральной линии Y, а на Фиг.16 поверхность 9 поворотного стола 13 расположена фактически перпендикулярно к центральной линии Z.
При этом поверхность 9 для регулирования угла наклона может не быть параллельной поверхности 4 для крепления заготовки, а будет проходить под наклоном к этой поверхности 4. Кроме того, поверхности 11 и 12 для регулирования фазового угла могут быть фактически параллельными поверхности 4 для крепления заготовки и необязательно, чтобы они были фактически перпендикулярны к центральной линии Z корпусной части 10 для регулирования угла наклона и поворотного стола 13.
На Фиг.17 и на Фиг.18 представлен шестой вариант осуществления настоящего изобретения. Шестой вариант применен к устройству 85 с наклонным основанием переносного типа. Устройство 85 с наклонным основанием служит для удерживания снизу большой нагрузки и т.д. посредством одной детали или большого количества деталей, и оснащено следующим: основанием (опорой) 86, имеющим установочный участок с его нижней стороны; приемную платформу (подвижную часть) 88, имеющую приемную поверхность (заданный участок регулирования) 87 на ее верхней поверхности и расположенную на основании 86; корпусную часть 10 для регулирования угла наклона, установленную с возможностью поворота между основанием 86 и приемной платформой 88. Основание 86, приемная платформа 88 и корпусная часть 10 для регулирования угла наклона соединены таким образом, чтобы обеспечить взаимный поворот и регулирование вокруг сферического центра 38 сферического соединительного средства 14.
Основание 86 выполнено трубчатым и имеет посадочный участок 89 в его нижней части, при этом оно сконструировано таким образом, чтобы его можно было соответствующим образом устанавливать в требуемых местах. Кроме того, основание 86 имеет на своей верхней поверхности косо наклонную поверхность 8 для регулирования угла наклона. Корпусная часть 10 для регулирования угла наклона имеет на своей нижней поверхности поверхность 9, предназначенную для регулирования угла наклона, которая входит в контакт с поверхностью 8 для регулирования угла наклона, и имеет на своей верхней поверхности поверхность 11 для регулирования фазового угла и круговой выступ 37 для регулирования фазового угла, фактически перпендикулярный к поверхности 11. На нижней поверхности приемной платформы 88 фактически концентрично обеспечены: поверхность 12 для регулирования фазового угла, фактически параллельная приемной поверхности 87 на верхней поверхности и находящаяся в контакте с поверхностью 11 для регулирования фазового угла на корпусной части 10; полость 88а на внутренней периферии с установленным в ней круговым выступом 37 для регулирования фазового угла; выступающий шток 42, который выступает фактически перпендикулярно к поверхности 12 для регулирования фазового угла.
Сферическое соединительное средство 14 расположено между ступенчатым участком 50 у верхнего конца внутренней периферийной стороны основания 86 и регулировочной гайкой 51 у нижнего конца выступающего штока 42, и, подобно Фиг.1, обеспечено участком 45 в виде сферической шайбы, смещающим средством 46 и упорным подшипником 47. Смещающее средство 46 имеет дисковую пружину 46а и т.д., и настроено на силу смещения, достаточную для относительного поворота и работы основания 86, корпусной части 10 для регулирования угла наклона и приемной платформы 88 противоположно силе трения при работе вручную или работе простым инструментом.
У внешних периферий основания 86 и корпусной части 10 для регулирования угла наклона шкала 90 в угловых градусах, указывающая угол наклона, маркирована в окружном направлении с одной стороны, а участок 91, указывающий угол, маркирован соответственно с другой стороны. Шкала 90 в градусах находится в диапазоне, приблизительно составляющем 180 градусов, от горизонтального состояния до максимального угла наклона приемной поверхности 87, либо в диапазоне требуемых настроек. Например, когда участок 91, указывающий угол, установлен на «0» шкалы углов 90, приемная поверхность 87 может быть горизонтальной, а когда он установлен на угол «θ» шкалы 90, приемная поверхность 87 может находиться под наклоном на угол θ.
Когда используют устройство 85 с наклонным основанием во время удерживания снизу большой нагрузки или других объектов, то если корпусная часть 10 для регулирования угла наклона повернута относительно основания 86 вокруг сферического центра 38 вдоль поверхностей 8 и 9 для регулирования угла наклона, так чтобы установить участок 91, указывающий угол, на заданный угол шкалы 90, угол наклона приемной поверхности 87 может быть настроен произвольным образом в пределах максимального диапазона регулирования.
Следовательно, удобно, когда нужно задавать угол наклона на стороне приемной поверхности 87, устанавливаемой по месту удерживания тяжелой нагрузки, и т.д. Кроме того, когда необходимо настраивать фазовый угол в направлении наклона, корпусная часть 10 для регулирования угла наклона может быть неподвижно закреплена и приемная платформа 88 может быть повернута вокруг сферического центра 38, задавая при этом фазу направления наклона приемной платформы 88.
Таким образом, подробно раскрыт каждый из вариантов осуществления настоящего изобретения, при этом изобретение не ограничено приведенными вариантами и может быть изменено в разных формах без отклонения от объема изобретения. Например, поворотную корпусную часть 7 удерживают посредством неподвижно закрепленной оси 6 через подшипник 27 с ее внутренней периферийной стороны, однако поворотная часть 7 также может быть удержана с ее внешней периферийной стороны посредством неподвижно закрепленной оси 6. Далее, поворотная корпусная часть 7 может быть расположена на дальнем конце вращательного вала, а вращательный вал может быть удержан буксой, и т.д.
В первом варианте осуществления изобретения выступающий шток 42 расположен на поворотном столе 13, при этом сферическое соединительное средство 14, включающее в себя участок 45 в виде сферической шайбы, смещающее средство 46 и упорный подшипник 47, расположено между выступающим штоком 42 и неподвижно закрепленной осью 6. Однако выступающий шток 42 может быть расположен с нижней стороны корпусной части 10 для регулирования угла наклона, а между корпусной частью 10 и поворотным столом 13 по отдельности могут быть расположены упорный подшипник 47 и смещающее средство 46 для смещения поворотного стола 13 в сторону корпусной части 10 для регулирования угла наклона. То есть, поворотный стол 13 и корпусная часть 10 для регулирования угла наклона необязательно должны быть повернуты вокруг сферического центра 38 и, следовательно, смещающее средство для смещения корпусной части 10, предназначенной для регулирования угла наклона, в сторону поворотной корпусной части 7 и смещающее средство для смещения поворотного стола 13 в сторону корпусной части 10 могут быть расположены по отдельности.
Путем использования сферического соединительного средства 14 вся конструкция может быть упрощена. Поворотный корпус 7 и корпусная часть 10 для регулирования угла наклона могут быть соединены с помощью первого соединительного средства с возможностью их разъединения, а корпусная часть 10 и поворотный стол 13 могут быть соответствующим образом соединены с помощью второго соединительного средства с возможностью их разъединения. При этом кроме сферического соединительного средства 14 в качестве соединительного средства могут быть использованы другие средства.
В вариантах осуществления изобретения с первого по пятый представлено устройство 3 для крепления заготовки, предназначенное для вертикального плоскошлифовального станка, при этом устройство 3 может быть применено для горизонтального плоскошлифовального станка посредством расположения с возможностью вращения поворотной корпусной части 7, поворотного стола 13 и т.д. вокруг горизонтального вала. Кроме того, устройство 3 для крепления заготовки также может быть применено к устройству, предназначенному для механической обработки заготовки W, посредство его вращения вокруг оси поворотной корпусной части 7. Следовательно, устройство 3 для крепления заготовки не ограничено его использованием применительно к плоскошлифовальному станку.
Участок 39 для крепления заготовки будет приемлем, если он представляет собой участок адсорбционного типа, когда заготовка W имеет адсорбируемую поверхность, однако когда объектом обработки является заготовка W без адсорбируемой поверхности, может быть использован любой другой участок 39 для крепления заготовки, не являющийся участком адсорбционного типа. Следовательно, участок 39 для крепления заготовки может быть надлежащим образом изменен в соответствии с заготовкой W, которая является объектом обработки.
Когда угол наклона заданного участка регулирования отрегулирован между состоянием, при котором заданный участок регулирования, такой как поверхность 4 для крепления заготовки и приемная поверхность 87, фактически перпендикулярен по отношению к оси поворотной корпусной части 7, и состоянием, при котором он наклонен под максимальным углом, угол, образованный между заданным участком регулирования и поверхностью 9 для регулирования угла наклона, фактически должен быть идентичен углу поверхности 8 поворотной корпусной части 7. Однако когда угол наклона заданного участка регулирования установлен между минимальным углом наклона и максимальным углом наклона, угол, образованный между заданным участком регулирования и поверхностью 9 для регулирования угла наклона, не должен быть фактически идентичным углу поверхности 8 поворотной корпусной части 7.
Каждое из разъединительных средств 15 и 16 обладает преимуществом, которое заключается в том, что когда соединение разъединено посредством впрыска сжатого воздуха между верхней и нижней поверхностями 8 и 9, предназначенными для регулирования угла наклона, и между поверхностями 11 и 12, предназначенными для регулирования фазового угла, конструкция становится весьма простой и, кроме того, последующий относительный поворот между поворотной корпусной частью 7 и корпусной частью 10 для регулирования угла наклона, и относительный поворот между корпусной частью 10 и поворотным столом 13 может быть выполнен плавно. Если может быть обеспечен взаимный относительный поворот, разъединение может быть выполнено посредством использования других механических опор.
На одной или на обеих из обращенных друг к другу поверхностей 8 и 9 для регулирования угла наклона, а также поверхностей 11 и 12 для регулирования фазового угла может быть образована периферийная канавка, а из сопел 55 и 57 текучая среда под давлением может быть впрыснута к периферийной канавке. Текучая среда под давлением, впрыснутая из сопел 55 и 57, обычно представляет собой сжатый воздух, но могут быть использованы и другие газы, а также другие жидкости, например, может быть использовано масло.
Каждое из регулировочных средств 21 и 22 может представлять собой любое средство, которое соединено с корпусной частью 10 для регулирования угла наклона и с поворотным столом 13 путем зацепления, предполагающего возможность расцепления, так чтобы отрегулировать их поворот, при этом, например, средство зацепления может быть установлено таким образом, чтобы зацепление и расцепление с ним происходило снизу в направлении вверх и вниз.
В различных вариантах осуществления изобретения соответственно в качестве устройства для регулирования угла наклона представлены устройство 3 для крепления заготовки и устройство 85 с наклонным основанием, в качестве его опоры изображены поворотная корпусная часть 7 и основание 86, в качестве подвижной корпусной части показаны поворотный стол 13 и приемная платформа 88, в качестве заданного участка регулирования показаны поверхность 4 для крепления заготовки и приемная поверхность 87. Устройство для регулирования угла наклона не ограничено устройством 3 для крепления заготовки и устройством 85 с наклонным основанием, при этом оно также может иметь широкое применение для различных типов механических устройств.
Кроме того, в этом описании соответственно термин «фактически горизонтальный» означает «горизонтальный», «фактически вертикальный» означает «вертикальный», «фактически параллельный» означает «параллельный», «фактически концентричный» означает «концентричный» и «фактически идентичный» означает «идентичный».
Реферат
Изобретение позволяет обеспечить высокую надежность и жесткость всего устройства при точном регулировании углов наклона и поворота закрепленной на устройстве заготовке. Устройство содержит корпусную деталь для крепления заготовки, имеющую поверхность для крепления заготовки, а также поворотную корпусную деталь, имеющую поверхность для регулирования угла наклона, наклоненную относительно оси поворотной корпусной детали. Корпусная деталь для крепления заготовки имеет противоположную поверхности для крепления заготовки поверхность для регулирования угла наклона, которая наклонена относительно поверхности для крепления заготовки, и контактирует с предназначенной для регулирования угла наклона поверхностью поворотной корпусной детали. Устройство содержит также соединительное средство, которое служит для соединения с возможностью регулируемого вращения корпусной детали для крепления заготовки и поворотной корпусной детали. Таким образом, поворотная корпусная деталь и корпусная деталь для крепления заготовки имеют возможность относительного поворота вдоль обеих поверхностей для регулирования угла наклона, для выполнения регулируемого угла наклона поверхности для крепления заготовки. 9 з.п. ф-лы, 18 ил.
