图案打磨机装置、系统和方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于将预定压痕打磨到工件中的装置。所述装置具有位于由打磨带形成的区域内侧的图案带。垫片位于由图案带形成的区域内侧。在图案带的外表面上形成凸出图案。在使用中，垫片接触图案带，从而迫使图案带的凸出图案接触打磨带。打磨带中接触图案带的部分被迫朝向工件，使得预定压痕被打磨到工件中。
【专利说明】图案打磨机装置、系统和方法[0001]本申请案要求2011年5月20日提交的美国临时申请案第61/488，436号的优先 权，所述申请案是以引用的方式全部并入该申请中。【技术领域】[0002]本发明涉及一种用于打磨物体的打磨机。更具体地说，本发明涉及一种用于将预 定压痕打磨到工件中的装置。【背景技术】[0003]仿古木制地板通常包括多块木板，其经仿古以使木板的外观和感觉如同年代久远 的木板。为了使木板外观独特又完美，可用手或机器仿古木板。然而，手动仿古木板可能是 耗时的劳动密集型工作，其中有经验的工匠使用多种工具以个别地仿古每块木板。因此，由 于手动仿古木板需要大量时间和技巧，所以手动仿古木板可能极为昂贵。[0004]在无需有经验的工匠的情况下可使用机器来打磨和/或刮削木板以尝试并复制 手动仿古外观且更快地仿古木板。然而，使用常规的仿古机器可形成重复记号，当将木板安 装成地板系统的部分时重复记号可能损害木板的美学价值。[0005]因此，相关领域中需要用于机器仿古木板且不会产生重复记号的方法、系统和装 置。本发明满足这些要求并提供如本文中描述的其它相关优点。
【发明内容】
[0006]本发明涉及用于将预定压痕打磨到工件中的方法和装置。在一个方案中，用于将 预定压痕打磨到工件中的装置可被构造为将形成于图案带上的图案打磨到工件的上表面 中。[0007]在一个方案中，用于打磨预定压痕的装置可包括打磨带、图案带和垫片。随着打 磨带和图案带绕多个辊旋转，垫片可凹陷到更接近工件的位置使得施加力于图案带的部分 上，从而施加力于打磨带的部分上。图案带的这个部分施加力于打磨带的部分上使得打磨 带将预定压痕打磨到工件中。[0008]在一个方案中，图案带可具有形成于图案带的外表面上的预定凸出图案。另一方 案中，可形成某种形状的凸出图案使得可在工件中形成预定压痕。例如，多个凸出脊部可位 于图案带的外表面上使得模拟仿古外观被打磨到多个木板中。希望凸出图案可由任何数目 种形状(诸如大体矩形、大体正方形、大体椭圆形、大体线形、弓形等)形成。[0009]一个方案中，垫片可包括多个个别垫片指状物。所述多个个别垫片指状物中的每 个垫片指状物可经个别控制使得垫片指状物可通过图案带同时施加不同大小的力并施加 于打磨带。[0010]一个方案中，用于打磨预定压痕的装置还可包括控制系统，其被构造为控制上面 有工件行进的进给带的速度、打磨带的速度、图案带的速度和由垫片施加的压力中的至少 一个。另一方面，控制系统可能是自动控制系统，其被构造为自动地调整进给带速度、打磨带速度、图案带速度和由垫片的位置中的至少一个，使得所述装置将预定压痕打磨到工件 中。[0011]为了使用所述装置，一方面，可将进给带速度、打磨带速度和图案带速度设置成期 望速度。垫片可位于期望位置中使得垫片施加期望压力于图案带上，从而迫使图案带朝向 打磨带。图案带的至少一部分(诸如凸出图案)可接触打磨带，且打磨带中接触图案带的至 少部分可被迫朝向并接触工件。打磨带中接触工件的部分可将预定压痕打磨到工件中。[0012]将在下列描述中部分提出且将根据所述描述部分明白或可以通过实践本发明学 习本发明的额外优点。将通过随附权利要求中特定指出的元件和组合实现并取得本发明的 优点。应了解，前文一般描述和下列详述均仅是示例性和解释性，且不会如所要求般限制本 发明。【专利附图】
【附图说明】[0013]在其中参考附图的详述中将更加明白本发明的优选实施方案的这些和其它特征， 其中:[0014]图1是根据一个方案用于将预定压痕打磨到工件中的装置的侧视图，其示出了凸 出位置中的装置的垫片。[0015]图2是图1的装置的侧视图，其示出了凹陷位置中的装置的垫片。[0016]图3是图2的装置沿线3-3取得的横截面视图。[0017]图4是根据一个方案的图1的装置的图案带的部分局部平面图。[0018]图5是图4的图案带沿线5-5取得的横截面视图。[0019]图6是根据一个方案的用于将预定压痕打磨到工件中的装置的侧视图，其示出了 装置的多个垫片。[0020]图7至图9是图1的装置的控制系统的接口的示例性视图。【具体实施方式】[0021]可通过参考下列详述、实例、附图和权利要求及其先前描述和下列描述更加容易 了解本发明。然而，在公开并描述本装置、系统和/或方法之前，应了解除非另有规定，否则 本发明不限于所公开的特定装置、系统和/或方法，因而当然可不断变化。应了解本文中使 用的术语仅是为了描述特定方面而不旨在限制。[0022]提供本发明的下列描述以在最佳当前已知实施方案中对本发明实现教导。为此， 本领域一般技术人员将意识到并明白，可对本文中描述的本发明的各个方面作出许多改 变，并仍得到本发明的有利结果。还应明白，可通过选择本发明的特征中的一些且不使用其 它特征得到本发明的期望优势中的一些。因此，本领域中一般技术人员将意识到，本发明的 许多修改和改编是可能的且在某些状况下甚至是所期望的且是本发明的部分。因此，提供 下列描述以说明本发明的原理且下列描述没有限制。[0023]如全文使用，除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所 述”包括多个参考物。因此，例如，除非上下文另有指示，否则对“面板”的引用可包括两个 或更多个这样的面板。[0024]范围在本文中可表达成从“大约” 一个特定值和/或到“大约”另一特定值。当表达这个范围时，另一方面包括从所述一个特定值和/或到所述另一特定值。类似地，当通过 使用先行词“大约”而将值表达成近似值时，应了解所述特定值形成另一方面。还应了解， 所述范围中的每个的终点显然均与另一终点相关，且独立于所述另一终点。[0025]如本文中使用，术语“选用”或“视情况”意指随后描述的事件或状况可能或不一 定发生，且所述描述包括其中所述事件或状况发生的实例和其中所述事件或状况未发生的 实例。[0026]如本文中使用，术语“工件”是指能够被磨削的任何物体。工件可实质上平坦，诸 如木地板、墙板、门、任何其它板材等。替代地,工件的至少一部分可弯曲。工件可由木材、 金属或聚合物材料(诸如(例如且不限于)硬质泡沫)形成。为方便并易于阅读，本文中将使 用术语“地板”或“木地板”，但是也会引用具有任何其它作用的工件(诸如墙板、门等)。[0027]本申请涉及用于将预定压痕打磨到工件中的方法和装置。一方面，如图1中示出， 用于打磨预定压痕的装置10可包括打磨带12、图案带14和垫片16。如下文将更完整地描 述，随着打磨带和图案带绕多个辊旋转，垫片可被构造来施加力于图案带14的部分上，从 而施加力于打磨带12的部分上使得打磨带将预定压痕打磨到工件中。[0028]一方面，打磨带12可能是在多个打磨带辊20周围运转的环状打磨带。打磨带辊 中的至少一个可选择性地由发动机或驱动机驱动，这造成打磨带以打磨带速度且在打磨带 旋转方向rs上绕打磨带棍20旋转。如本领域一般技术人员已知,打磨带的表面的至少一部 分可具有预定值的粗砂以将工件18打磨或磨削到期望光滑度。另一方面，打磨带12的至 少一部分22可实质上平行于上面有工件18行进的进给带24。例如且仍参考图1，打磨带 的下部部分22可在下部打磨带辊20a、20b周围运转使得打磨带的下部部分在打磨距离ds 内实质上平行于进给带24。如应明白，因为打磨带12是环状带，所以打磨带区域26可被打 磨带封闭。[0029]根据一方面，图案带14可能是位于打磨带区域26内的环状图案带。另一方面，图 案带可在多个图案带辊28周围运转。图案带辊中的至少一个可选择性地由发动机或驱动 机驱动，这造成图案带以图案带速度且在图案带旋转方向rP上绕图案带辊旋转。另一方面， 图案带14的至少一部分30可实质上平行于打磨带12和/或进给带24。再次参考图1，图 案带的下部部分30可在下部图案带辊28a、28b周围运转使得图案带的下部部分在图案距 离dP内实质上平行于打磨带。因为图案带14封闭在打磨带区域26内，所以图案距离dP可 小于打磨距离ds。如应明白，因为图案带14是环状带，所以图案带区域32可被图案带封闭。[0030]一方面，图案带14可具有位于和/或形成于图案带的外表面34的至少一部分上 的预定凸出图案36。例如且如图4和图5中示出，多个凸出脊部38可位于图案带的外表 面上。希望凸出图案可能具有任何数目种形状，诸如大体矩形、大体正方形、大体椭圆形、大 体线形、弓形等。在其它方面，希望凸出图案36可能具有将期望压痕打磨到工件18中所需 且在下文加以更完整地描述的任何形。参考图5，当以横截面观看时，图案带的凸出图案36 可包括多种形状。一方面，凸出图案的至少一种横截面形状可能是实质上抛物面。另一方 面，凸出图案36的至少一种横截面形状可形成正方形、矩形、梯形、圆形的部分或任何其它 形状。例如，凸出图案的横截面形状可形成正方形的部分，使得当在使用期间凸出图案36 磨削时凸出图案的面积不会改变。[0031]一方面，预定凸出图案36可由具有相对较低摩擦力系数的材料(诸如(例如且不限于)石墨)形成。在这方面，可使用黏着剂以按照要求将材料黏附到图案带14的外表面 34以形成预定凸出图案36。另一方面，凸出图案可具有从图案带14的外表面34测量的高 度,其大约是0.0l英寸、0.02英寸、0.03英寸、0.04英寸、0.05英寸、0.06英寸、0.07英寸、 0.08英寸、0.09英寸、0.10英寸、0.11英寸、0.12英寸、0.13英寸、0.14英寸、0.15英寸、 0.16英寸、0.17英寸、0.18英寸、0.19英寸、0.20英寸和大于大约0.20英寸。另一方面，凸 出图案的每个部分可具有实质上相同的高度。替代地，凸出图案的第一部分可具有第一图 案高度，且凸出图案的第二部分可具有第二图案高度。希望凸出图案的每个部分可具有不 同高度。例如，所述多个凸出脊部38中的第一凸出脊部可具有第一脊部高度，所述多个凸 出脊部的中的第二凸出脊部可具有第二脊部高度，以此类推。还希望可提供多个图案带使 得装置10的用户可快速地改变图案带和打磨到工件中的压痕。[0032]为了在图案带14上形成预定凸出图案36，一方面可在样板或模板中形成期望图 案。样板可选择性地位于图案带的至少一部分上，且可通过样板中的至少一个开口将黏着 剂涂敷到图案带。然后可将具有相对较低摩擦力系数的材料(诸如(例如且不限于)石墨)浇 灌或以涂敷到黏着剂，从而形成凸起图案。替代地，另一方面，可将黏着剂涂敷到图案带14 而不使用样本或模板(即，徒手地)，且然后可将石墨涂敷到黏着剂，从而形成凸起图案。必 要时可重复将黏着剂涂敷到图案带14和将石墨涂敷到黏着剂的步骤以增加凸出图案的高 度以达到期望图案高度。[0033]还希望一方面可通过将黏着剂与石墨的交替层增加到期望图案高度来形成图案 带14的预定凸出图案36。在这方面，当达到期望图案高度时，CNC或其它铣削装置可移除 石墨和/或黏着剂的选定部分使得由图案带上的剩余石墨和/或黏着剂形成凸出图案。[0034]垫片16可被构造来施加力于打磨带12和图案带14的部分上直到工件18中。一 方面，垫片可位于图案带区域32中。另一方面，垫片可耦接到能够使垫片选择性地绕凸出 位置(其中垫片距图案带14第一距离)和凹陷位置(其中垫片16距图案带小于第一距离的 第二距离)且在凸出位置与凹陷位置之间凸出和凹陷的装置。另一方面，随着垫片移动至凹 陷位置(凹陷位置在图2中加以示出)，可施加力于图案带、打磨带和工件中。能够使垫片16 选择性地凸出和凹陷的常规装置可能是(例如且不限于)气动装置、液压装置、电动机等。[0035]一方面，垫片可具有可实质上平行于上面有工件18行进的进给带24的打磨表面 40。另一方面，希望各自垫片的打磨表面可实质上平坦或经定位实质上平行于纵向或进给 带24的表面。视情况希望垫片的打磨表面可相对于纵向具有横截面形状，使得垫片的整个 下表面实质上不平坦，使得可按照要求集中经由垫片施加压力。因此，在这方面，希望垫片 的打磨表面的横截面形状的至少一部分可按照要求包括至少一个弓形表面、经定位与纵向 成平行或非平行关系的至少一个平坦表面，和/或其它几何形状。例如且无限制，垫片的打 磨表面的横截面形状可具有“V”型形状、凸形等。视情况，在其它方面，按照要求，打磨表面 的部分可能是凹面或凸面以将期望压痕打磨到工件中。[0036]一方面且如图3中示出，垫片可包括多个个别垫片指状物42。在这方面。所述多 个垫片指状物中的每个垫片指状物可经个别控制，使得各自垫片指状物42可同时选择性 地施加不同或相同大小的力于图案带14上。[0037]另一方面，垫片16可具有在纵向上(B卩，在图1中从左至右)延伸的垫片宽度。一 方面，较小的垫片宽度可造成在工件18中形成更清晰的图案。另一方面，因为垫片的打磨表面40较大，所以较大的垫片宽度可更加积极且更加快速地磨削工件。即，垫片的宽度可由装置的用户选择以平衡期望图案转移水平与将工件磨削到期望水平所需的时间量。一方面，垫片16可具有介于大约1/4英寸与8英寸之间的垫片宽度。另一方面，垫片可具有介于大约1/2英寸与6英寸之间的垫片宽度。另一方面,垫片可具有介于大约I英寸与4英寸之间的垫片宽度。
[0038]另一方面，在操作中，可选择性地按照要求更换垫片16以实现在底层图案带和打磨带上进行期望的压力施加。例如，可用具有较小垫片宽度的垫片更换具有较大垫片宽度的垫片16以允许生产经进一步设计的图案块。
[0039]视情况且参考图6, —方面,垫片16可包括多个垫片16a、16b、16c。(虽然图6不出了三个垫片，但是希望可提供任何数目的垫片)。在这方面，所述多个垫片中的每个垫片可选择性地绕凸出位置和凹陷位置且在凸出位置与凹陷位置之间凸出和凹陷而不考虑其它垫片的位置。因此，例如且无限制，第一垫片16a可在凸出位置中，第二垫片16b可在凹陷位置中，且第三垫片可位于凸出位置与凹陷位置之间。如应明白，改变所述多个垫片中的至少一个垫片的位置可更改磨削到工件18中的图像。另一方面，希望垫片16a、16b、16c中的每个可具有不同垫片宽度和/或几何横截面，这允许对已处理工件选择性地应用细节而无需对垫片16作出物理改变。
[0040]一方面，可选择性地调整进给带24的外表面与下部打磨带辊20a、20b和下部图案带辊28a、28b中的至少一个之间的距离。例如，如果将相对较薄的工件18进给到装置10，那么可降低下部打磨带辊和下部图案带辊中的至少一个之间的距离。在另一实例中，如果将相对较厚的工件进给到装置，那么可增加下部打磨带辊和下部图案带辊中的至少一个之间的距离。
[0041]根据一方面，用于打磨预定压痕的装置10还可包括真空系统44，其被构造为从工件18中移除已磨削材料的至少一部分。在这方面且参考图3，真空系统的至少一部分可与打磨带12相邻。当打磨带正在旋转时真空系统可连续进行操作,或替代地,当打磨带正在旋转时真空系统可在预定时段内进行操作。另一方面，用于打磨预定压痕的装置10还可包括至少一个皮带式鼓风机46。在这方面，皮带式鼓风机的至少一部分可与打磨带12相邻且可被构造为朝打磨带的至少一部分吹气以从工件、打磨带和/或图案带14中移除已磨削材料的至少一部分。当打磨带正在旋转时可连续启动皮带式鼓风机46,或替代地，当打磨带正在旋转时可在预定时段内启动皮带式鼓风机。替代地，当打磨带未旋转时可选择性地启动皮带式鼓风机46。
[0042]一方面，用于打磨预定压痕的装置10还可包括控制系统。另一方面，控制系统可包括处理器。本领域一般技术人员应明白，处理器可能是本领域中已知的任何处理元件，诸如(且不限于)个人计算机或服务器计算机。本领域一般技术人员还应明白，处理器可包括能够根据本发明的实施方案进行操作的多个处理装置、系统(等)中的任何一个。如本文中描述，希望处理器可与存储内容、数据(等)的存储器进行通信。存储器还可存储软件应用程序、指令(等)以使处理器执行与进给带24、打磨带12、图案带14和垫片16的控制相关联的步骤。一方面，控制系统可被构造来控制进给带的速度、打磨带的速度、图案带的速度和由垫片施加的压力大小中的至少一个。
[0043]还希望处理器可连接到至少一个接口或用于显示、传输和/或接收数据、内容(等)的其它工具。接口可包括至少一个通信接口或用于传输和/或接收数据、内容(等)的其它工具，和可包括显示器的至少一个用户接口和/或用户输入接口。用户输入接口又可包括允许处理器从用户接收数据的多个装置中的任何一个，诸如键盘、触控显示器、操纵杆或其它输入装置。
[0044]控制系统可稱接到打磨带12、图案带14、进给带24和垫片16中的至少一个。例如，控制系统可耦接到打磨带的传动辊、图案带的传动辊、进给带的传动辊和/或垫片。图7至图9示出了其中可显示并调整装置的运行参数的控制系统的接口的示例性视图。一方面，控制系统可包括手动调节系统，使得装置10的操作员可手动调整打磨带速度、图案带速度、进给带速度、由垫片施加于工件18上的力和垫片16与进给带之间的距离。另一方面，控制系统还可包括至少一个反馈环路，使得控制系统可自动控制打磨带12速度、图案带速度、进给带速度、由垫片施加于工件上的力和垫片16与进给带24之间的距离中的至少一个。在这方面，控制系统可基于(例如且不限于)图案带14所受的磨损量自动调整由垫片施加的力和/或皮带的速度。
[0045]一方面，控制系统的处理器可存储多个控制“配方”。每个控制配方可包括用于将预定压痕打磨到工件中的操作条件。例如，控制配方可包括进给带24的速度、打磨带12的速度、图案带14的速度、图案带的行进方向和/或由垫片16施加于工件上的压力，使得在工件中形成预定压痕。另一方面，控制系统可存储多个配方，例如且不限于至少2个配方、至少3个配方、至少4个配方、至少5个配方、至少6个配方、至少7个配方、至少8个配方、至少9个配方、至少10个配方、至少15个配方、至少20个配方、至少25个配方、至少30个配方等。另一方面，当垫片包括多个垫片指状物42时，每个配方可存储多个指状物控制步骤。例如，配方可存储由所述多个垫片指状物中的每个指状物施加于工件上的力。配方的使用允许使每个配方的期望操作参数输入处理器中仅一次。可按照要求撤消配方使得装置10将使期望压痕打磨到工件中。
[0046]视情况，可选择性地改变特定控制配方的参数中的任何一个使得在工件中形成定制压痕。例如且无限制，改变进给带24的速度、打磨带12的速度、图案带14的速度、图案带的行进方向和/或由垫片16施加于工件上的压力中的一个或多个可产生可按照要求存储的“定制”配方。
[0047]为了编程配方，一方面，可将其中图案带14将相对于进给带24 (顺着进给带或抵着进给带)行进的方向输入到处理器中。另一方面，可将图案带偏移速度百分比输入到处理器中。这个值表示图案带14相对于进给带的上限和下限。例如，如果图案带偏移速度百分比是10%，那么图案带14的速度可能在进给带24的速度的90%和110%内。另一方面，还可将偏移速度时间输入到处理器中。偏移速度时间表示图案带跨越从负偏移速度百分比到正偏移速度百分比并返回到负偏移速度百分比的速度范围所消耗的时间。例如，如果偏移速度时间是10秒钟，那么图案带14的速度从进给带速度的90%变化到进给带速度的110%并返回到进给带速度的90%将消耗10秒钟。应明白，如果操作员在装置10正在运行时改变进给带24的速度，那么图案带可对进给带速度的变化进行自动调整。
[0048]另一方面，可将垫片16或垫片的所述多个指状物42的压力参数输入到处理器中。在这方面，压力参数可包括压力偏移百分比和压力偏移时间。如上文关于图案带偏移速度百分比和偏移速度时间描述，压力偏移百分比和压力偏移时间可协作以控制由垫片16或垫片的所述多个指状物42施加的力。在这方面，压力偏移百分比可能是标准压力设置点的百分比，所以例如如果压力偏移百分比是10%，那么由垫片16或各自垫片指状物42施加的压力可能是标准压力设置点的±10%。
[0049]一方面，每个配方可存储用于控制垫片16的所述多个指状物中的哪些指状物42将在任何给定时间抵着图案带14施加力的多个不同步骤。另一方面，每个配方可存储将在任何给定配方步骤期间活动的多个指状物。连同为每个步骤选择活动的指状物，还可在每个配方步骤中编程各自指状物活动的持续时间。一旦配方步骤活动，立即在编程持续时间内致动选定指状物。当持续时间结束时，然后控制系统将运行配方中的下一个步骤。对于不需要的任何步骤(即，在配方需要可能25个步骤中的仅12个步骤的情况下)，控制系统可在使用配方的第一步骤再次开始配方之前跳至下一个步骤，直到配方结束为止。
[0050]一方面，可修改配方以允许配方的存储值随着配方中的每个编程步骤而改变。
[0051]为了使用装置10，可对图案带14的外表面34涂敷预定凸起图案36和/或在图案带14的外表面34上形成预定凸起图案36。例如，可将具有相对较低摩擦力系数的材料(诸如石墨)黏附到图案带使得可形成具有预定图案闻度的凸起图案。在一个实例中，可形成多个凸起脊部使得当正在使用装置时可将仿古外观打磨到工件18中。在其它实例中，凸起图案36可位于图案带上使得可将诸如数字、字母和/或其它形状打磨到工件中。图案带14可位于图案带棍28 (其位于打磨带区域26内)周围使得凸起图案面朝打磨带12。
[0052]一方面，装置10的操作员可将进给带设置成期望进给带速度，将打磨带12设置成期望打磨带速度并将图案带14设置成期望图案带速度。例如，可设置进给带的速度使得工件在预定时间量内位于垫片16下方。在另一实例中，可设置打磨带12的速度使得当工件位于垫片下方时将期望的打磨量打磨到工件中。在另一实例中，可设置图案带的速度使得图案带的凸起图案36在期望时间量内接触打磨带。一方面，图案带14的速度可实质上与打磨带12的速度相同。在其它方面，图案带的速度可小于或大于打磨带的速度。另一方面，打磨带12和图案带可在相同方向上旋转。替代地，打磨带12和图案带14可在相反方向上旋转。应明白，更改图案带和/或打磨带12的行进速度和/或方向可更改打磨到工件18的上表面中的压痕。
[0053]另一方面，装置10的操作员可将垫片16设置成期望压力使得通过图案带14和打磨带12施加预定大小的力于工件18。例如，可将压力设置成较高(即，当工件位于进给带上且位于垫片16下方时，垫片凹陷到更接近工件的位置)以施加更大的力于工件上，从而更多地磨除工件18的上表面。在另一实例中，可将垫片的压力设置成较低(即，当工件位于进给带24上且位于垫片下方时，垫片凹陷到更远离工件的位置)以施加更小的力于工件18上，从而更少地磨除工件18的上表面。如果垫片16包括多个垫片指状物42，那么可设置每个垫片指状物的压力以施加期望的力于图案带14的部分、打磨带12的部分和工件18的部分。
[0054]替代地，可将期望工件压痕输入到装置的控制系统中，且控制系统可自动地构造进给带速度、打磨带速度、图案带速度和/或垫片压力使得装置可自动地将期望工件压痕打磨到工件18中。
[0055]当按照要求设置装置10时，可在进给带24上放置将要被打磨的工件18，诸如(例如且不限于)木地板。进给带可以进给带速度将工件携带到打磨带的凹陷部分22下方。如图2中示出，垫片16可凹陷到某个位置使得垫片的打磨表面40接触图案带14。图案带可被迫朝向打磨带12,且图案带的至少凸起图案36可接触打磨带,从而造成打磨带中接触图案带14的至少一部分被迫朝向并接触工件18。在这个位置中，打磨带的所述至少一部分磨除工件的上表面的部分使得在工件的上表面中形成期望压痕。
[0056]在一个实例中，图案带14的外表面34的凸起图案36可包括如图4中示出的多个脊部38。由于垫片16位于凹陷位置中使得施加压力于图案带14，所以当凸起脊部之一旋转到垫片下方时，图案带的凸起脊部可接触打磨带12并迫使打磨带中与凸起脊部38接触的部分朝向工件18。打磨带的这个部分接触工件且可将凸起脊部形状打磨到工件中。
[0057]—方面,更改进给带24、打磨带12和/或图案带14的速度可更改打磨到工件18中的形状。在另一实例中，使用先前实例的相同图案带14，如果改变所述皮带中的任何一个的速度，那么将会改变打磨到工件中的压痕的形状。在另一实例中，再次参考具有多个凸起脊部38的图案带，由垫片16施加的压力可不断变化以改变打磨到工件中的压痕。然后应明白，可使用一个图案带以通过改变打磨带12和/或图案带14的速度和/或方向以及由垫片16施加于图案带上的压力大小而在工件中产生多个不同压痕。
[0058]在另一实例中，如果垫片16包括多个垫片指状物42，那么可个别控制并改变由每个垫片指状物施加的压力使得可将期望压痕打磨到工件中。在这个实例中，第一垫片指状物可位于凹陷位置中以使图案带14首次旋转，且位于凸起位置中以使图案带第二次旋转。相邻垫片指状物可在与第一垫片指状物相同的位置或不同的位置中。通过改变位置和每个垫片指状物42位于凹陷或凸起位置中的时间量，可将任何数目的不同压痕打磨到工件18中。
[0059]随着装置10运行，图案带14绕图案带辊28旋转。如上所述，当垫片16的打磨表面40接触正在旋转的图案带时，图案带被迫朝向打磨带12，且图案带14的至少一部分(诸如凸起图案36)可接触打磨带。应明白，凸起图案与打磨带之间的重复接触可造成图案磨损且可造成改变凸起图案的形状。一方面，随着凸起图案磨损或磨削，控制系统可调整进给带24的速度、打磨带12的速度、图案带14的速度和/或由垫片16施加的压力大小中的至少一个以补偿凸起图案36的磨损，使得打磨到工件18中的压痕不会由于图案带的状况而随时间变化。另一方面，可测量形成于工件中的压痕，且可由装置的用户手动调整进给带24的速度、打磨带12的速度、图案带14的速度和/或由垫片16施加的压力大小中的至少一个以补偿凸起图案36的磨损。
[0060]虽然前文说明书中已公开了本发明的多个实施方案，但是本领域一般技术人员应了解，在受益于前文描述和相关附图中呈现的教导之后，拥有本发明之人将会想到本发明的许多修改和其它实施方案。因此应了解，本发明不限于上文中已公开的特定实施方案，且许多修改和其它实施方案旨在包括在随附权利要求的范围内。此外，虽然本文中和下列权利要求中已采用特定术语，但是所述特定术语仅以通用和描述意义使用，且并非为了限制已描述发明，也不会限制下列权利要求。
【权利要求】
1.一种用于在工件中形成预定压痕的装置，其包括:打磨带，其具有被构造为磨削所述工件的至少一部分的粗砂，其中所述打磨带是可选择性地绕打磨带区域旋转的环状打磨带；位于所述打磨区域中的图案带，其中所述图案带具有形成于所述图案带的外表面的至少一部分上的预定凸出图案，且其中所述图案带是可选择性地绕图案带区域旋转的环状图案带；和位于所述图案带区域中的垫片，其中所述垫片是可选择性地绕凸出位置和凹陷位置移动并可选择性地在所述凸出位置与所述凹陷位置之间移动，在所述凸出位置中，所述垫片距所述图案带一第一距离，在所述凹陷位置中，所述垫片距所述图案带小于所述第一距离的一第二距离，其中在所述凹陷位置中，所述垫片的打磨表面施加力于所述图案带的部分上，从而迫使所述图案带的至少所述预定凸出图案接触所述打磨带的部分，且其中所述打磨带的所述部分接触所述工件并在其中磨削所述预定压痕。
2.根据权利要求1所述的用于形成预定压痕的装置，其还包括被构造来在预定时间量内相对于所述打磨带定位所述工件的进给带。
3.根据权利要求2所述的用于形成预定压痕的装置，其中所述打磨带的至少一部分在打磨距离内实质上平行于所述进给带的部分。
4.根据权利要求3所述的用于形成预定压痕的装置，其中所述图案带的至少一部分在图案距离内实质上平行于所述进给带的部分。
5.根据权利要求4所述的用于形成预定压痕的装置，其中所述图案距离小于所述打磨距离。
6.根据权利要求2所述的用于形成预定压痕的装置，其还包括控制系统，所述控制系统包括耦接到所述进给带、所述打磨带、所述图案带和所述垫片中的至少一个的处理器，其中所述控制系统被构造来控制所述进给带速度的速度、所述打磨带的速度、所述图案带的速度和所述垫片位置中的至少一个。
7.根据权利要求6所述的用于形成预定压痕的装置，其中所述控制系统包括至少一个反馈环路以基于所述图案带所受的磨损量自动地调整所述进给带速度、所述打磨带速度、 所述图案带速度和所述垫片位置中的至少一个。
8.根据权利要求6所述的用于形成预定压痕的装置，其中所述控制系统被构造来存储多个控制配方，且其中每个控制配方包括用于在所述工件中形成所述预定压痕的操作条件。
9.根据权利要求6所述的用于形成预定压痕的装置，其中所述控制系统控制所述图案带相对于所述进给带的旋转速度。
10.根据权利要求9所述的用于形成预定压痕的装置，其中所述图案带相对于所述进给带的所述旋转速度维持在偏移速度百分比内。
11.根据权利要求10所述的用于形成预定压痕的装置，其中所述图案带的所述偏移速度百分比是10%。
12.根据权利要求1所述`的用于形成预定压痕的装置，其中所述预定凸出图案包括多个凸出脊部。
13.根据权利要求12所述的用于形成预定压痕的装置，其中所述多个凸出脊部是由减小摩擦力的物质形成。
14.根据权利要求13所述的用于形成预定压痕的装置，其中所述减小摩擦力的物质是石墨。
15.根据权利要求1所述的用于形成预定压痕的装置，其还包括用于当所述预定凸出图案在使用期间磨削时维持所述预定凸出图案的实质上恒定面积的工具。
16.根据权利要求1所述的用于形成预定压痕的装置，其中所述垫片包括多个垫片指状物，且其中每个垫片指状物可个别选择性地绕所述凸出位置和所述凹陷位置移动且可个别选择性地在所述凸出位置与所述凹陷位置之间移动。
17.根据权利要求1所述的用于形成预定压痕的装置，其中所述图案带选择性地在与所述打磨带相同的方向上旋转。
18.一种用于在工件中形成预定压痕的方法，其包括:提供用于在工件中形成预定压痕的装置，其包括:打磨带，其具有被构造来磨削所述工件的至少一部分的粗砂，其中所述打磨带是可选择性地绕打磨带区域旋转的环状打磨带；位于所述打磨区域中的图案带，其中所述图案带具有形成于所述图案带的外表面的部分上的预定凸出图案，且其中所述图案带是可选择性地绕图案带区域旋转的环状图案带； 和 位于所述图案带区域中的垫片，其中所述垫片是可选择性地绕凸出位置和凹陷位置移动并可选择性地在所述凸出位置与所述凹陷位置之间移动，在所述凸出位置中，所述垫片距所述图案带一第一距离，在所述凹陷位置中，所述垫片距所述图案带小于所述第一距离的一第二距离；将所述工件定位在所述打磨带的部分附近；使所述图案带和所述打磨带旋转；和将所述垫片移动到所述凹陷位置，其中所述垫片的打磨表面施加力于所述图案带的部分上，从而迫使所述图案带的所述预定凸出图案接触所述打磨带的部分，且其中所述打磨带的所述部分接触所述工件并在其中磨削所述预定压痕。
【文档编号】B24B21/00GK103608148SQ201280024464
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2012年5月21日 优先权日:2011年5月20日
【发明者】罗伯特·布莱恩·博格斯, 约瑟夫·香农·米勒, 迈克尔·史考特·斯坦德里奇, 贾森·理查德·肖 申请人:肖氏工业集团公司