挠曲安装运动连接器及其方法技术

一种新颖的挠曲安装运动连接装置和技术，其中，一对表面相互并相对于其间的一个中间平面以可再现的位置精度确定地运动连接，并以导向顺从性设有挠曲，滚动或滑动轴承件，以允许沿垂直于平面的法向线性夹紧，使得表面接触而在表面之间没有位置错误运动。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及以精确的再现性使部件或表面相互引导配合，更具体地说，涉及提供确定的运动连接机器和技术及其改进，从而一旦部件或表面沿一平面连接，使得可沿垂直于连接平面的方向相互引导成接触。在许多系统中，两部分或表面必须以非常高的平面再现性配合，同时允许部件表面紧密接触。这在通常是由两个销子分别与一个圆形孔和一个槽配合而实现。但是广泛应用这种方法的问题是在销子和其插入的槽之间必须有一些间隙，这在实际上导致大约20微米级的再现性误差。早已知道运动连接器可提供次微米级的再现性，因为它们使用固定在一个部件或表面上的球形表面(例如，半球形)与位于其它部件或表面中的三个朝向中心的槽配合。这在理论上和实际上提供6个接触点，确定地限定了一个部件或表面相对于另一个的限定位置和方向所需的6级自由度。几乎没有涉及运动连接器的新的用途的专利。运动连接器已广泛地用于许多应用中，以使两个零件相互以6自由度精确和可再现地定位。我们没有发现任何与机构本身成整体的运动连接机构在球位于槽中以初步建立一个物体相对于另一个体的位置关系之后具有沿各运动支腿的轴线调节位置的能力的现有技术(特别是在连接器和光学安装领域)。本专利技术具有这种调节能力，因而完全区别于任何现有技术。一个早期的现有技术的例子是849，514(Tabor和Lewis)，它示出一种用于型箱的三腿支承。在该专利中，下部结构的三个支承表面接受上部结构的球形件并保持它们对齐。然而，在实际的方法中上部结构的球形件“座入”到下部结构的接受面上属于装置的完全分开的部分(弹簧加载中心柱)。所有接下来的使用运动学以将一个物体放到另一个物体的专利技术在连接器自身没有能力沿一条轴线运动以将球(或槽)及其连接的结构拉入槽(或球)中这一点上是相似的。本专利技术的特征使其成为可能。另一个更近一点的现有技术的例子是转让给联邦产品公司的美国专利US4,574,625，它示出一种用于将一种测量探针安装到一支承件上的运动连接器，它使用磁体预加载并将连接器支承在一起。这样具有很高的刚性，但让连接器释放探针必须冲击探针。这样防止损害探针。然而，该专利不允许探针在连接器中的软性接合，也不允许一个物体在运动接合后沿一方向继续移动。这种球和槽运动连接器已用于两个机械件必须以高精度和可再现性连接的无数应用中。例如，在共同申请人A.H.Slocum的“精密机器设计”(Prentice Hall，EnglewoodCliffs.NJ，1992)和“三槽运动连接器的设计”(“精密机器”，Vol.14，No.2，April 1992，pp67-76)中所描述的。这些连接器确定配合部件在等于所限制的自由度的多个点处接触。为了在三维空间中约束两个配合部件或表面，例如需要6个接触点以限定三个线性运动自由度和三个转动自由度。分别位于一个槽中的三个球将完成这种任务，因为，对于每个球或槽存在两个接触点。然而，应注意这种设计不允许部件或表面相互朝向对方移动并在它们之间获得所需的紧密接触，例如，在真空腔的密封应用中使平板与腔配合，或使模版框架与焊剂分配机器配合等。因此，需要一种新的方法，它允许运动连接器建立，例如，三个自由度X，Y，和偏动，同时允许三个自由度不受限制，即Z，纵倾和侧滚；或三个自由度的变化。因此，本专利技术就是为了解决该问题。的确，本专利技术提供了高度平面位置再现性，同时通过使用在垂直于连接平面的方向具有导向的确定的运动连接器允许垂直于再现平面的运动。这一点通过在一个机器部件或表面上有一组三个球形件，并且各球形件在两点与另一个机器部件或表面中的槽配合而实现，其中槽或球形件或其结合连接到挠曲轴承以允许相邻部件或表面沿垂直于连接平面的方向运动。该设计的关键是导向挠曲件的位置，以使得连接器的力以这样的方式作用在挠曲件上，从而只有纯线性运动而没有附加的错误运动。在本专利技术的一个相似的实施例中，运动连接器的槽固定，而球形件位于一限定运动范围的压配合模组套筒中，从而也允许垂直于连接平面的运动，同时允许更大的运动范围和更高的传输载荷。因此，本专利技术的目的是提供一种运动连接装置和方法，用于确定地和可再现地使两个零件，物体，部件或表面(以下称为“表面”)一个相对于另一个在一个平面中定位，但保持一定的距离，然后通过施加线性导向夹紧力允许表面相互接触同时保持相互之间的精确的相对平面位置。本专利技术的再一个目的是提供精确的线性夹紧或运动，没有横向或倾斜误差，从而首先使两个表面相互在其间的一个平面定位，然后允许表面紧密接触。本专利技术的再一个目的是允许两个表面沿一中间平面相互精确定位，然后紧密接触并夹紧，同时即使夹紧力可能导致零件相互偏移也能保持在精确的位置。本专利技术的再一个目的是使用挠曲或滚动或滑动轴承件以允许一组这种精确运动连接件线性运动，这种连接件允许一表面相对于另一表面定位，然后允许表面紧密接触，而不在两个表面之间产生误运动。本专利技术的其它目的将在下面描述并更完全地叙述于所附的权利要求中。总之，本专利技术提供了用于精确和可重复地使一对表面相互相邻并相对于一分开该对表面的中间连接平面定位的运动连接装置，该装置具有分别由相邻表面支承的相配合的球和槽，用于精确地和可重复地以预定的相对位置沿所述穿过球和槽之间的足够的接触点的平面使该对表面运动连接，以将表面限定在所述平面中的X和Y方向，并且表面在Z方向相互分离；一个表面纯粹在Z方向线性和受引导移动，提供了一个挠曲件，滚动和滑动支承件适于根据在Z方向的支承控制线性运动使得表面夹紧为相互紧密接触，同时保持表面的X，Y定位没有在表面之间的位置的和附加的错误运动。因而，本专利技术涉及使用一种运动连接器精确地和可再现地使一个零件表面相对于另一个零件表面定位，表面间由一小的距离分开，然后，通过应用预加载力以纯线性运动压缩一组运动连接件(例如，槽或与槽配合的球)，以允许零件表面相互紧密接触，同时在两个零件表面之间仍精确地保持其它5个位置自由度。下面描述最佳实施例。如上所述，本专利技术的目的是通过运动连接器在两个相邻配合表面建立相对位置，同时由例如挠曲轴承或线性轴承线性引导依序运动连接件而实现的。适当设计的具有内在的或附加的弹簧件的挠曲，滚动件或滑动件轴承允许所需的纯线性运动并在其它不需要运动的5个自由度保持高的刚性。然后施加一外部预加载力压缩弹簧件并给弹簧件预加载直到配合部件的两个表面相互接触，在该点上预加载力传到表面的交界面，同时两个表面之间的相对位置仍非常精确地保持着。附图说明图1示出一挠曲安装槽1，它与一球形件22配合，三对这种配合组件用于形成一种独特的运动连接器，限定两个零件相互的相对位置关系。然而，在这种情况下，首先需要在表面之间建立平面位置(X，Y)和侧滑(绕垂直轴线Z转动)，然后使它们紧密接触而形成一密封或面型接触。例如，如图5中所示，一盖31具有三个这种球形运动连接件20d，20e和20f，它们与基底30上的挠曲安装槽1a，1b和1c配合。在盖31通过球形件20d，20e和20f与槽件1a，1b和1c接触而相对于基底30定位之后，可用图中示意地用C表示的众所周知的夹紧装置向下拉盖31以使盖与基底30中的密封件99接触。然后可在腔内抽真空。精确控制盖相对于基底的位置的原因是盖上可设有精密仪器和传感器，它们在盖打开再重新关闭后必须可重复地本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于精确和可重复地使一对表面相互相邻并相对于一分开该对表面的中间连接平面定位的运动连接装置，该装置具有分别由相邻表面支承的相配合的球和槽，用于精确地和可重复地以预定的相对位置沿所述穿过球和槽之间足够的接触点的平面使该对表面运动连接，以将表面限定在所述平面中的Ｘ和Ｙ方向，并且表面在Ｚ方向相互分离；一个表面纯粹在Ｚ方向线性和受引导移动，提供了一个挠曲件，滚动和滑动支承件适于根据在Ｚ方向的支承控制线性运动使得表面夹紧为相互紧密接触，同时保持表面的Ｘ，Ｙ定位没有在表面之间的位置的和附加的错误运动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大H斯洛科姆，路易斯马勒，丹尼尔布朗斯坦，
申请(专利权)人：高级工程系统运营及产品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]