专利名称：高速立式加工机的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于对制品进行高速加工的装置，更加具体地，涉及一种包括一个提盖装置的改进型立轴式加工机。
背景技术：
这些年来，已经开发出用于对制品的表面进行加工的不同工艺和机器。一些加工机器使用离心力，结合研磨介质，对制品进行精加工，其中所述离心力由旋转的罐体传给。上述机器中的有些机器使用复杂的齿轮传动装置而使物件经受离心力和旋转力的共同作用。这些类型的机器受限于公转速度相对于自转速度的一个特定比率。另外，这些现有机器构造复杂，需要许多可移动的零件，并且一般噪音极大。其他类型的机器通过绕轴转动罐体产生离心力，并使用缠绕着轴和罐体外部的传动带而产生旋转力。在此类设计中，传动带速度与轴的速度相关。因而，过大的速度可能会导致机器过热。
许多现有的机器的严重缺陷中的其中一个缺陷在于旋转部件由轴承支承。因而，这些机器的速度和使用寿命受限于轴承的最大性能。另外，轴承具有不能非常良好地承受振动的倾向。因而，利用轴承来支撑旋转容器的机器运转相当缓慢。
在授予给Hoffman的美国专利第5,355,638号中，揭示了一种通过简单设计同时使用离心力和旋转力的成功机器，该机器没有齿轮传动系统并且能以非常高的速度进行操作，该专利的全部内容引用如此，以作参考。如在第5,355,638号专利中所揭示，立式离心精加工机(或叫抛光机)具有一个可旋转的外罐体以及至少一个内罐体，其中所述内罐体绕着可旋转的外罐体的轴线转动并且绕着其自身轴线旋转。在外罐体的内表面和内罐体的外表面之间具有一个牵引表面。当内罐体经受离心力时，所述牵引面使得外罐体能够抑制内罐体。该机器同步利用由速度产生的动量以及内外罐体之间的潜在的方向差异，使内罐体产生转动(revolution)。
第5,355,638号专利还揭示了一种装置，其中，可使用一中心驱动来旋转外罐体和内罐体。
在授予给Hoffman的美国专利第5,848,929号，揭示了同时使用离心力和旋转力的另一种成功的机器，该专利的全部内容引用如此，以作参考。第5,848,929号专利揭示了一种具有一个固定的外罐体的立式离心精加工机，该精加工机使得在不需要将额外的能量和力应用在机组上的情况下，能够对大得多的物件进行精加工。另外，第5,848,929号专利许可将内罐体拆下，从而在不需要改变外罐体的情况下，可在机组中使用具有不同直径的罐体。
尽管在旋转式加工的领域中，第5,355,638号和第5,848,929号专利具有显著的进步，但是这些机器并未描述任何用于使桶体或罐体的打开和闭合形成自动化、以易于对制品和介质进行装载和卸载的机构。
因此，存在对这么一种改进型立式加工机的需求，其中所述立式加工机包括一个便于进入到加工容器的内部的自动式盖系统。
发明内容
本发明涉及一种改进型立式加工机，该加工机用于通过使零件与研磨介质一同经受旋转和离心运动而对零件进行加工。所述立式加工机包括一个外筒体以及数个内容器，其中所述外筒体具有一个内表面，而所述内容器则位于所述外筒体之内并且适于由离心运动驱动以与外筒体的内表面接合。内容器和外筒体之间的所述接合使容器产生了旋转运动。每一容器具有一个敞开的顶部。
设置有一个驱动系统，用于离心式逆着筒体驱动内容器。该驱动系统还可用来旋转外筒体，由此，进一步加强容器的运动。
每一容器包括一个适于可移除地与容器接合、以闭合容器的盖子。盖子连接到提升机构上，其中所述提升机构设计用于提起盖子，使盖子脱离容器。
根据以下示出在附图中的优选实施方式的详细描述部分，本发明的上述特征、其他特征以及优点将变得更加显而易见。如将能认识到，本发明能够在多个方面进行修改，这些修改均都不会偏离本发明。因此，附图和描述部分实质上为示例性的，而非限制性的。
为了以视图方式说明本发明，附图示出了本发明目前优选的一种形式。然而，应可理解，本发明并未受限于显示在附图中的具体装置和机构。
图1为依据本发明的立式加工机的等距视图；图2为图1所示的立式加工机的等距视图，图中移除了外框架盖以示出框架结构体；图3为图1所示的立式加工机的等距视图，图中移除了框架结构体和筒体以清楚地示出加工机的盖机构和驱动系统；图4为所述加工机沿着图1中的4-4方向的侧视剖面图；图5为所述加工机沿着图1中5-5方向的俯视剖面图；
图6A为容器的侧视图，图中示出了盖装置的一部分；图6B为图6A所示的容器的侧视图，其中所述盖子处于其打开位置。
具体实施例方式
现在参看附图，其中在全部几幅视图中，相同的附图标号表示相应或类似的元件，图1和2为依据本发明其中一个实施方式的立式加工机10的等距视图。立式加工机10包括一个形成加工机支撑结构以及安全壳体的框架装置12。框架装置12包括安装到框架结构体16上的框架盖14。一个或多个盖子可从框架结构体上拆下，以方便接近加工机。在所示出的实施方式中，框架装置12形成一个加工装置18位于其内的罩体。盖子限制接近加工装置18，从而阻止外物进入到加工装置18中。
优选地，框架结构体16由管状钢或其他高强度部件制成。如图2所示，框架结构体包括立柱20和横梁22。柱20包括底座24，优选地，将所述底座24设计成紧固到地面上。底座24可包括防振器，比如橡胶，以最小化或减弱振动从框架结构体16转移到地面。使用任何常规的方式，比如焊接，将梁22接附到柱20上。优选地，梁22聚成一组，从而形成如图2所示的箱结构。此类设置方式提供了坚固的支撑作用，以抵抗通由加工机施加在框架结构体16上的不同载荷。
现参看图3，图中显示了加工装置18的等距视图。如将在以下进行更加详细地描述，加工装置18包括一个旋转式加工机26，一个驱动机构28和一个盖装置30。出于清楚目的，外圆环或筒体未显示在图3中。如下所述，筒体形成了旋转式加工机26的一部分。优选地，框架结构体16支撑每一个上述部件，因而得到一种设备齐全的独立装置。
图3和4更加详细地示出了旋转式加工机。旋转式加工机26包括一个外圆环或筒体32。为了简洁，环或筒体将被称作外筒体。尽管所示出的实施方式包括一个圆柱形筒体，但是可使用任何形状的筒体。如美国专利第5,355,638号和第5,848,929号所详细描述的，外筒体设置有加工容器可沿其滚动的表面，上述专利所揭示的全部内容引用如此，以作参考。外筒体32固定到，或更加优选地，可旋转地安装到框架结构体16上，或者由所述框架结构体16支撑。数个内加工容器或器皿34位于外筒体32之内。以这样的方式安装内容器34，使得所述内容器34能够独立于外筒体32而得到驱动，如将在以下进行更加详细地描述。在所示出的实施方式中，外筒体32的内表面在形状上为圆柱形。由此，绕着外筒体32的内圆周驱动同样优选为圆柱形的内容器34(即沿着所述内表面滚动)，从而使所述内容器34绕着外筒体的中心轴线旋转。
优选地，外筒体32绕着中心驱动轴36布置。通过一个或多个轴承38将驱动轴36安装到框架结构体16上，由此，所述驱动轴36可绕着其直立轴线相对于框架结构体旋转。筒体轴40绕着驱动轴36的一部分布置。筒体轴40由安装到梁上的两个轴承42支撑。筒体轴40相对于驱动轴36以及框架结构体16自由旋转。筒体32通过筒体安装件42接附到筒体轴36上。筒体安装件42安装到筒体轴40以及筒体31上，这样，筒体32和筒体轴40彼此结合旋转。
一个或多个滚轮44(如图3中所示)安装到框架结构体16上，并且以这样的方式定位，使得所述滚轮44接触到筒体32的外表面。滚轮44为筒体提供了横向支撑，同时允许筒体绕着中心轴线旋转。
优选地，外筒体和筒体轴由可承受高离心载荷的高强度材料制成，比如钢材。
现参看图5，图中示出了旋转式加工机26的俯视图，其中示出了内容器34的转塔式安装布置。更加具体地，中心盘46通过容器安装件48安装到驱动轴36上，这样，中心盘46以及驱动轴36彼此结合旋转。
容器34绕着中心盘46的周围安装。该安装设置方式类似于美国专利第5,355,638号所示的安装设置方式，然而，本发明结合有枢轴连接。更加具体地，数个U形安装件50以周向间隔开的方式安装到中心盘46上。如图所示，每一U形安装件50结合一个容器34。显而易见，优选地，将U形安装件50和容器34设置成绕着驱动轴36大体呈均衡对称。每一U形安装件50包括两个间隔开的支腿52。将支腿52设计成可围绕提升臂54延伸，如图5和6A所示。
栓销56延伸穿过每一支腿和提升臂54，由此，在提升臂54和U形安装件50之间提供一种可枢转连接或铰链连接。因而，提升臂可绕着延伸穿过所述栓销的中心的轴线枢转，在所示出的实施方式中，所述栓销是水平的。通过任何常规的紧固机构，比如螺栓，将提升臂54接附到轴承座58上。
内容器34类似于美国专利第5,355,638号描述的容器。因而，无需再对容器的具体细节进行论述。安装销或轴60安装到容器34的底部上，并且从所述容器34的底部向下延伸，大体上位于所述容器34的底部的中心。将轴60设计成可滑入至少一个、优选为两个的轴承61内，所述轴承形成在轴承座58的孔内。
将轴承61设计成可提供容器34的初始定位以及使容器34能相对于筒体进行对准。更加具体地，轴60和轴承61的目的在于提供容器的直立轴线和筒体的直立轴线之间的平行性，这样，容器34和筒体32之间的接触大体上是沿着直立的接触线。这使得在操作过程中提供最为有效的载荷传递机构。
本发明主要好处中的其中一个在于，主要(优选为几乎完全)通过内容器34和筒体32之间的相互接触来提供离心载荷的反作用。此种类型的支撑大体上将所有载荷从支撑容器的轴承上移除，因而，与采用其他方式能够承受的载荷对比，该支撑方式使得容器能够承受大得多的载荷。
通过在直立轴线之间提供初始平行，轴承只在离心载荷小于源自容器(和内容物)的重量载荷时，才提供支撑作用。一旦离心载荷大于这些容器载荷，则容器的支撑转移到筒体上。然而，如果容器轴线和筒体轴线没有对准，则会由于存在微小的压力角而有一些残余载荷作用在轴承上。本发明利用轴承61和轴60来提供容器34相对于筒体32的初始对准。
现在参看图3、4、6A和6B，以这样的方式设计盖装置30，使得容器34能够自动打开和闭合。盖装置包括数个盖子62，将所述盖子62设计成与容器34的敞开顶部配合并且大体上密封住所述容器34的敞开顶部。每一个盖子62包括一个盖板64和一个大体上锥形的密封件66。密封件66的锥形体有助于在容器34和盖子62之间提供良好的密封表面。尽管可以使用其它类型的密封材料，但是优选地，密封件66由弹性材料制成，比如弹性体(即橡胶)、聚氨脂(urethane)或泡沫。已经发现使用更加柔软的橡胶，比如70硬度计/95硬度计(70 durometer versus 95durometer)，在提供紧密的密封性方面起到很好的作用，并且允许采用精度相当高的轴承61。这使得系统的静音效果得到显著加强。
盖子62通过螺栓或其他常规的紧固件安装到提升座68上。止推轴承69安装在提升座68内并收容紧固件。止推轴承69被设计成可使盖子62保持在提升座68上。
提升座68通过铰链安装到提升臂54的上端。由此，盖子62可从容器34的顶部上枢转开，如图6B所示，从而使得可进入到容器34的内部。盖子从容器34上枢转开还使得容器34能够相当容易地被拆下和更换。本发明中盖装置的另一个好处在于，提升座68被设计成可在操作期间将盖子62推挤在容器34上。更加具体地，通过将提升座68上的铰链定位在所述提升座68的平面下面的一个点上，操作期间施加在提升座68上的离心力或回旋力将会把提升座向下推压到容器上。这提供了显著的安全优点，原因在于，操作期间万一盖子或铰链断裂，盖子也不会飞出。而是停留在原处，直到关掉机器。
一拉柄70形成在提升座68上。如图所示，气弹簧72通过栓销连接在拉柄70的一端上。气弹簧72的相对端则通过栓销连接在提升板74上。优选地，气弹簧72为MCM9416K14，并且被设计成当盖子62闭合时，通过允许所想要数量的预载荷施加到应用部件上，而使盖子62能够为容器34提供适当的密封。所述预载荷迫使锥形密封件66坐落在容器上。另外，由于气弹簧相对于容器34的角度定向以及容器34被铰接到其支撑体上的事实，因此，气弹簧72迫使容器34与筒体32的内表面接触。因而，一旦闭合容器34，容器34即会与筒体处于接触状态，因此，机器的操作使容器内的零件随即产生长幅旋轮线运动(prolate cycloidic motion)，维持零件远离容器34的壁。
优选地，提升板74绕着驱动轴36的上部分布置。在所示出的实施方式中，花键轴76安装到驱动轴的上端并且向上延伸穿过提升板74。提升板74安装到花键轴76上，这样，提升板74和驱动轴36彼此结合旋转。更加具体地，一花键直线轴承78用来将提升板74安装到花键轴76上。直线轴承78允许提升板74能够相对于花键轴76直立移动，同时还将旋转运动从花键轴76传送到提升板74。
一提升安装件80安装到提升板74上。至少一个、更加优选为数个杆82在一端安装到提升安装件80上。杆82在其相对端则安装到上提升板84上，接着，所述上提升板84安装到线性致动器86上。线性致动器86由框架结构体16支撑。
在操作中，响应来自控制器的命令，线性致动器86的启动向上及向下驱动杆82进而驱动提升板74。致动器的向上运动促使提升板74枢转提升座78，从而抬起盖子62使其离开容器34。相反，致动器的向下移动向下驱动提升板74和提升座68，促使盖子62闭合。
参看图3和4，现在将对驱动装置进行描述。驱动装置28包括马达90，所述马达90可旋转地驱动一个或多个链轮92、94，其中优选为通过减速器96进行驱动。在所示出的实施方式中，马达90驱动两个链轮。第一链轮92用来旋转外筒体32，而第二链轮90则用来旋转容器34。如果不需要驱动外筒体32，则不需要使用第一链轮。
显而易见，有多种用于将扭矩从马达轴传送到驱动轴的装置和系统，比如，齿轮、链条驱动和滑轮。因而，所揭示的链轮系统只是可用在本发明中的一种构造而已。
驱动系统包括一个绕着第一链轮92以及筒体链轮100布置的第一传动带98。筒体链轮100通过花键或以其他方式安装到筒体轴40的下端上，这样，筒体链轮100和筒体轴40彼此结合旋转。传动带张紧器102邻接传动带98安置。传动带张紧器在本领域中众所周知，用以在传动带驱动系统中提供张力。
第二传动带104绕着第二链轮94以及容器链轮106布置。容器链轮106通过花键或以其他方式安装到驱动轴36的下端上，这样，容器链轮106和驱动轴36彼此结合旋转。一传动带张紧器108同样邻接传动带104安置。
以类似于美国专利第5,355,638号和第5,848,929号所述的方式对驱动系统进行控制。因而，无需进行进一步论述。以这样的方式选择链轮的尺寸，使得能够提供外筒体和容器之间所想要的相对速度。
一控制器200(如图1所示)用来控制马达的速度和旋转方向、以及用于提升盖装置的线性致动器的启动，所述控制器200如信号处理器、电子或数字控制器或者其他类型的控制系统。控制器对本领域的技术人员来说众所周知，因此，无需进行进一步论述。
如上所述以及如美国专利第5,355,638号中的描述，优选地，在容器34的一部分和外筒体32的内表面之间设置有牵引界面(tractioninterface)。所述牵引界面促使容器沿着筒体的内表面滚动，从而将旋转运动传递给容器。相对于造成内容器转动的旋转运动，当外筒体以不同的旋转速度以及在可能的情况下以不同的方向进行旋转时，牵引面还将动量从旋转的外筒体传送到容器上。
牵引表面消除了对复杂传动系统或者为每一容器配置一个单独传动带的需要，因此，相对于现有技术，能够得到一种养护要求较低的更加简单的装置。牵引面的使用还大大地降低总振动，使得相对于许多现有技术的机器，在操作时更加静音并且更加低温。
在所示出的实施方式中，将牵引表面150制成环体，其中所述环体由静摩擦系数大的弹性以及相当柔软的材料制成，比如橡胶或聚氨脂(urethane)。牵引面可具有一定范围的压缩率，从柔软到坚硬，取决于应用情况。牵引面在美国专利第5,355,638号和第5,848,929号中有详细描述。因而无需进行进一步论述。
本发明被设计成在放置在容器内的物件上产生大的离心力和旋转力。为了经受随着本发明所带来的高载荷，容器和筒体应当由高强度材料制成，比如钢材。框架结构体和驱动系统也必须被设计成可经受预期的高载荷。本领域的技术人员将能够容易地选择出支持与本发明相关的预期速度和载荷的适宜材料。
通过使用本发明而产生在物件上的大的离心力和旋转力可用来进行快速及精确加工，包括精加工，从而能够得到性能增强的优等制品。本发明能够在容纳在容器内的研磨介质和制品上产生高速度，该高速度使得被加工的产品的表面上发生冷塑性变形。可使用本发明对不同物件进行加工，包括，但不限于，在美国专利第5,355,638号和第5,848,929号中指明的任何产品。
在不偏离本发明的精神和本质属性的情况下，本发明能够以其他具体的方式加以实施，因而，在表示本发明的范围时，应当参考权利要求书而不是上述的说明部分。
权利要求
1.一种立式加工机，包括具有内表面的外筒体；数个内容器，其中所述内容器安置在外筒体之内并且适于由离心运动驱动，以与外筒体的内表面接合，每一容器具有一个敞开的顶部；驱动系统，用于离心式驱动筒体之内的内容器；盖子，所述盖子适于可移除地与每一容器接合，以闭合该容器；提升机构，所述提升机构连接到每一盖子上，并且适于提起盖子，使盖子脱离容器。
全文摘要
一种用于通过使零件与研磨介质一同经受旋转和离心运动而对零件进行加工的立式加工机(10)。该加工机包括一个外筒体(32)以及数个安置在外筒体之内的内容器(34)。内容器由离心运动驱动，以与外筒体的内表面接合。每一容器具有一个敞开的顶部。驱动系统离心式驱动外筒体之内的内容器。盖子(62)可移除地与每一容器接合以封闭所述容器。提升机构连接到每一盖子上，用于提起盖子，使盖子脱离容器。
文档编号B24B31/00GK1826209SQ03827025
公开日2006年8月30日 申请日期2003年7月7日 优先权日2003年7月7日
发明者史蒂夫·E·霍夫曼 申请人:麦克罗耐特科技集团有限公司