紧凑型材料去除机

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年9月7日提交的标题为“COMPACT MATERIAL REMOVALMACHINES[紧凑型材料去除机]”的美国临时专利申请序列号62/728,552和于2019年8月13日提交的标题为“COMPACT MATERIAL REMOVAL MACHINES[紧凑型材料去除机]”的美国专利申请序列号16/538,994的优先权和权益。美国临时专利申请序列号62/728,552和美国专利申请序列号16/538,994的全部内容通过援引并入本文。

技术领域

本公开内容总体上涉及材料去除机，更具体地涉及紧凑型材料去除机。

背景技术

常规的材料去除机(例如，锯、研磨机和/或抛光机)是静止的或被配置为由人的手移动和/或操纵。一些更现代的材料去除系统具有被配置为经由机器组件移动的材料去除机。然而，材料去除机的操作所需的许多部件保持分离和/或静止。这可能会造成笨拙和/或低效的系统，其中所需的部件必须适应材料去除机的移动而不能自行移动。

通过将这类系统与在本申请的其余部分参照附图阐述的本公开内容相比较，常规方法和传统方法的局限性和缺点对本领域技术人员而言将变得显而易见。

发明内容

本公开内容涉及例如基本上如至少一个附图所示的和/或结合至少一个附图所描述的并且如权利要求中更完整地阐述的紧凑型材料去除机。

从以下描述和附图，将更加充分地理解本公开内容的这些和其他优点、方面和新颖特征以及本公开内容的所展示示例的细节。

附图说明

图1是根据本公开内容的各方面的示例材料去除系统的立体图。

图2a是根据本公开内容的各方面的图1的材料去除系统的示例材料去除组件的后视立体图。

图2b是根据本公开内容的各方面的图2a的示例材料去除组件以及图1的材料去除系统的工作台的前视图。

图3a是根据本公开内容的各方面的图2a的材料去除组件的示例材料去除机的放大的后视立体图。

图3b是根据本公开内容的各方面的图3a的示例材料去除机的侧视图。

图3c是根据本公开内容的各方面的图3a的示例材料去除机的相反侧视图。

图3d是根据本公开内容的各方面的图3a的示例材料去除机的一部分沿图3c中的线3d-3d截取的横截面视图。

图4至图6展示了根据本公开内容的各方面的图3的材料去除机的旋转运动。

附图不一定按比例绘制。在适当情况下，相同或相似的附图标记用于在附图中指代相似或相同的要素。例如，利用字母的附图标记(例如，上支撑轨道202a、下支撑轨道202b)表示没有该字母的相同附图标记(例如，支撑轨道202)的实例。

具体实施方式

下文可以参照附图描述本公开内容的优选示例。在以下描述中，没有详细描述众所周知的功能或构造，因为众所周知的功能或构造可能以不必要的细节混淆本公开内容。对于本公开内容，以下术语和定义将适用。

如本文所使用的，术语“大约”和/或“近似”当用于修饰或描述某一值(或值的范围)、位置、取向、和/或动作时意指相当接近这个值、值的范围、位置、取向、和/或动作。因此，本文所描述的示例不限于仅列举的值、值的范围、位置、取向、和/或动作，而是应当包括合理可行的偏差。

如本文所使用的，术语“联接”、“联接至”和/或“与……联接”分别是指结构连接和/或电连接，不管是附接、附着、连接、结合、紧固、联系和/或还是以其他方式固定。术语“附接”是指附着、联接、连接、结合、紧固、联系和/或以其他方式固定。术语“连接”是指附接、附着、联接、结合、紧固、联系和/或以其他方式固定。

如本文所使用的，“和/或”是指列表中由“和/或”连接的多个项中的任何一项或多项。例如，“x和/或y”是指三元素集合{(x),(y),(x,y)}中的任何元素。换言之，“x和/或y”是指“x和y中的一个或两个”。作为另一个示例，“x、y和/或z”是指七元素集合{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任何元素。换言之，“x、y和/或z”是指“x、y和z中的一个或多个”。

如本文所使用的，术语“例如(e.g.)”和“例如(for example)”引出一个或多个非限制性示例、实例或图示的列表。

如本文所使用的，术语“电路”和“电路系统”是指物理电子部件(即，硬件)以及可以配置硬件、由硬件执行、和/或以其他方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。如本文所使用的，例如，特定的处理器和存储器在执行第一一行或多行代码时可以构成第一“电路”，而在执行第二一行或多行代码时可以构成第二“电路”。如本文所使用的，当电路系统包括执行某项功能所必需的硬件和/或代码(如果有必要)时，电路系统“可操作”和/或“被配置”用于执行该功能，而不管该功能的执行是被禁用还是被启用(例如，通过用户可配置的设置，出厂调整等)。

如本文所使用的，控制电路和/或控制器可以包括数字和/或模拟电路系统、分立和/或集成电路系统、微处理器、DSP等，位于形成控制器的一部分或全部的一个或多个板上和/或用于控制材料去除组件的软件、硬件和/或固件。

为了方便起见，贯穿本说明书使用术语“电力”，但是“电力”也包括相关的量度，比如能量、电流、电压和/或焓。例如，测量和/或控制“电力”可以涉及测量和/或控制电压、电流、能量和/或焓。

本公开内容的一些示例涉及一种材料去除设备，该材料去除设备包括材料去除工具、被配置为联接至运动组件的支撑件、以及由该支撑件固位的工具致动器，该工具致动器被配置为致动材料去除工具。

在一些示例中，材料去除工具包括切割、研磨或抛光盘，并且工具致动器包括马达。在一些示例中，工具致动器被包围在支撑件的致动器壳体内。在一些示例中，工具致动器通过机械联动装置连接到材料去除工具，机械联动装置由支撑件固位。在一些示例中，材料去除工具固定在由支撑件固位的主轴上，工具致动器被配置为通过转动主轴来致动材料去除工具。在一些示例中，工具致动器通过由支撑件固位的机械联动装置连接至主轴。在一些示例中，机械联动装置包括联接至主轴的主轴带轮、联接至工具致动器的致动器带轮、以及将主轴带轮连接至致动器带轮的带。在一些示例中，带、主轴带轮和致动器带轮被包围在支撑件的臂内。在一些示例中，支撑件包括被配置为联接至运动组件的螺母或套筒。在一些示例中，支撑件进一步包括第二套筒，该第二套筒被配置为接纳运动组件的引导轴。

本公开内容的一些示例涉及一种材料去除系统，该材料去除系统包括运动组件和被配置为经由运动组件运动的材料去除机，该材料去除机包括材料去除工具和被配置为致动材料去除工具的工具致动器。

在一些示例中，材料去除工具包括切割、研磨或抛光盘，并且工具致动器包括马达。在一些示例中，材料去除机进一步包括具有致动器壳体的支撑件，工具致动器包围在致动器壳体内。在一些示例中，工具致动器通过机械联动装置连接到材料去除工具，机械联动装置由支撑件固位。在一些示例中，材料去除工具固定在主轴上，该主轴由支撑件固位，机械联动装置连接到主轴。在一些示例中，机械联动装置包括联接至主轴的主轴带轮、联接至工具致动器的致动器带轮、以及连接主轴带轮和致动器带轮的带。在一些示例中，带、主轴带轮和致动器带轮被包围在支撑件的臂内。在一些示例中，材料去除机进一步包括联轴器，并且运动组件包括与联轴器机械连通的致动轴，该致动轴被配置为经由联轴器使材料去除机运动。在一些示例中，材料去除机进一步包括被配置为接纳运动组件的支撑轨道的套筒。在一些示例中，运动组件进一步包括第一端板、第二端板和板致动器，该板致动器被配置为移动第一端板和第二端板，支撑轨道在第一端板与第二端板之间延伸并且由第一端板和第二端板固位。

在常规的材料去除系统中，材料去除工具经由某个运动组件移动、并且经由工具致动器来致动，该工具致动器通过机械联动装置(例如，各种齿轮、带轮、带等)连接到材料去除工具。然而，常规上，出于各种原因，比如例如尺寸和/或功率要求，工具致动器和/或机械联动装置是分离的和/或静止的。这种分离使得需要工具致动器和/或机械联动装置，以能够适应材料去除工具的移动而不移动自身。所产生的布置笨拙、复杂和/或低效。

本公开内容的一些示例涉及更紧凑和/或高效的材料去除系统，比如例如锯、研磨机、抛光机和/或更一般的材料制备和/或测试系统。在一些示例中，材料去除系统包括被配置为经由材料去除组件移动的材料去除机。在一些示例中，材料去除机包括由工具致动器致动的材料去除工具，该工具致动器通过机械联动装置连接至材料去除工具。工具致动器连同机械联动装置被集成到材料去除机中，使得工具致动器和机械联动装置与材料去除机一起移动。

图1示出了示例材料去除系统100的简化图示。如图所示，材料去除系统100包括材料去除组件200和基本上封围在箱体104(和/或壳体)内的工作台102。工作台102被配置为固位材料样本(未示出)，材料去除组件200可以对该材料样本进行操作。在图1的示例中，材料去除组件200进一步包括用户界面(UI)106、控制电路系统109和电源108。尽管在图1中示出在箱体外部，但是在一些示例中，UI 106、控制电路系统109和/或电源108可以定位在箱体104内，和/或可以是材料去除组件200的一部分。

在一些示例中，UI 106可以包括用户可访问的输入和/或输出。例如，UI 106可以包括一个或多个视觉输出(例如，触摸显示屏、视频监测器、发光二极管、白炽灯和/或其他灯等)和/或一个或多个音频输出(例如，音频扬声器)。在一些示例中，UI 106可以进一步包括一个或多个视觉输入(例如，触摸显示屏、按钮、旋钮、开关等)和/或一个或多个音频输入(例如，麦克风)。在一些示例中，UI 106可以进一步包括一个或多个输入和/或输出端口和/或装置(例如，通用串行总线(USB)端口、音频端口、HDMI端口、网络端口、磁盘驱动器、光盘驱动器、数字视频盘驱动器等)。在一些示例中，UI 106可以进一步包括一个或多个无线通信装置(例如，短距离通信装置、无线电装置、无线网络装置等)，这些无线通信装置被配置为启用第三方装置与用户界面106之间的无线通信。

在一些示例中，控制电路系统109连接到UI 106(和/或与其电通信)。在一些示例中，控制电路系统109进一步连接至材料去除组件200的各种致动器和/或控制器(和/或与之电通信)，如下文进一步讨论的。在一些示例中，控制电路系统被配置为从材料去除组件200的UI 106和/或各种致动器和/或控制器接收一个或多个输入信号。在一些示例中，控制电路系统被进一步配置为向材料去除组件200的UI 106和/或各种致动器和/或控制器输出一个或多个控制(和/或命令)信号。

在一些示例中，电源108可以被配置为向材料去除组件200的UI 106、控制电路系统109和/或各种致动器和/或控制器提供电力，如下文进一步讨论的。在一些示例中，材料去除组件200的UI 106、控制电路系统109和/或各种致动器和/或控制器可以包括被配置为向自身提供电力的一个或多个电源。在一些示例中，材料去除组件200的控制器可以将电力引导至材料去除组件200的一个或多个致动器。

图2a和图2b分别示出了示例材料去除组件200的后视立体图和前视图。如图所示，材料去除组件200包括材料去除机300，该材料去除机被固位在第一端板204a与第二端板204b之间的上支撑轨道202a和下支撑轨道202b上。在图2b的示例中，工作台102也定位在第一端板204a与第二端板204b之间。支撑轨道202延伸穿过材料去除机300，并且由端板204固位。更具体地，支撑轨道202延伸穿过材料去除机的套筒308，例如，如图2a至图3a所示。

在图2a和图2b的示例中，致动轴206在端板204之间延伸并且延伸穿过材料去除机300。更具体地，致动轴206延伸穿过材料去除机300的螺母302(例如，参见图3b)。尽管未示出，但是致动轴206可以包括接合特征，比如例如螺纹。接合特征可以与材料去除机300的螺母302的互补接合特征(例如，螺纹凹槽)接合。如图所示，致动轴206竖直地定位在支撑轨道202之间并且可旋转地附接到第二端板204b。更具体地，致动轴206在轴承208处附接到第二端板204b。轴承208被配置为将致动轴206的一端固位到第二端板204b，同时允许致动轴206在轴承208内旋转。致动轴206的另一端可旋转地附接到第一端板204a。

在图2a和图2b的示例中，致动壳体210也靠近致动轴206的附接点附接至第一端板204a。与致动轴206机械连通的轴致动器212(例如，马达)位于致动壳体210内。如图所示，轴致动器212与轴致动器控制器214电连通。轴致动器212被配置为响应于来自轴致动器控制器212的输入(例如，一个或多个控制信号)而转动致动轴206。当转动时，致动轴206的接合特征与螺母302的互补接合特征接合，以沿着支撑轨道202朝向和/或远离第一端板204a、第二端板204b和/或工作台102移动(例如，推动和/或拉动)材料去除机300。在一些示例中，材料去除机300的运动方向取决于致动轴206的旋转方向。支撑轨道202限定材料去除机300被配置为线性移动所沿着的轴线。在一些示例中，轴致动器212和/或轴致动器控制器212可以另外定位。

在图2a的示例中，材料去除组件200进一步包括被配置为使下支撑轨道202转动的轨道致动器单元216。如图所示，轨道致动器单元216包括轨道致动器218(例如，伺服马达和/或其他马达)和轨道致动器控制器220。轨道致动器218被配置为响应于来自轨道致动器控制器220的输入(例如，一个或多个控制信号)来转动下支撑轨道202。

在图2a的示例中，轨道致动器单元216是线性致动器。更具体地，轨道致动器单元216的轨道致动器218通过齿轮箱224与致动杆222机械连通，使得齿轮箱224将轨道致动器218的致动转换成致动杆222的线性(和/或线性往复)运动。致动杆222的一端附接到联接器224，该联接器联接到下支撑轨道202b的电枢226。联接器224和/或电枢226将致动杆222的线性运动转换成下支撑轨道202b的旋转运动。当下支撑轨道202b转动时，下支撑轨道202b使端板204绕下支撑轨道202b移动。端板204继而使上引导轨道202a和致动轴206绕下支撑轨道202b移动。上引导轨道202a的移动迫使材料去除机300也围绕下支撑轨道202b移动。因此，下支撑轨道202b的旋转引起材料去除机300绕下支撑轨道202b所限定的轴线旋转。

图4至图6从材料去除机300的侧视图展示了材料去除机300经由轨道致动器218的示例旋转运动。在图4的示例中，材料去除机300处于缩回位置，向后旋转。在图5的示例中，材料去除机300已经略微向前旋转到如图2a至图3d所示的位置。在图6的示例中，材料去除机300已经向前旋转得更远。

图3a至图3c示出了材料去除机300的各种视图。图3a是放大的后视立体图，而图3b和图3c是材料去除机300的侧视图，为了清楚起见，去除了材料去除组件200的一些其他元件。如图所示，材料去除机300包括联接到支撑件306的材料去除工具304(例如，锯片、研磨锯、研磨机、抛光机等)。在图3a至图3d的示例中，材料去除工具304是盘。

在图3a的示例中，支撑件306包括两个基本上平行的支撑板307：第一支撑板307a和第二支撑板307b。支撑板307通过套筒308(上套筒308a和下套筒308b)、主轴壳体330和工具致动器壳体322连接。工具致动器壳体322封围工具致动器320和/或工具致动器控制器324，如下文进一步讨论的。主轴壳体330封围主轴310的至少一部分，材料去除工具300固定在主轴上。套筒308附接到支撑板307和/或延伸穿过支撑板。套筒308进一步环绕支撑轨道202的各部分。这使得当致动轴206线性地移动材料去除机时，套筒308沿着支撑轨道202引导材料去除机300，并且当支撑轨道202可旋转地移动时，进一步将材料去除机300固位在支撑轨道上。

在图3a至图3d的示例中，材料去除机300进一步包括连接至支撑板307a的护罩332。护罩332部分地封围(和/或包围)材料去除工具300。冷却剂歧管334附接到护罩332的上部部分。如图所示，冷却剂歧管334包括与若干冷却剂出口338流体连通的冷却剂入口336。支撑板307a还包括螺母302。例如，如图3d所示，材料去除工具304经由主轴310联接至支撑件306。

如图3a至图3d的示例中所示，主轴310延伸穿过材料去除工具304的中心(和/或中心孔)。如图所示，主轴310是基本上圆柱形的和/或被包围在支撑件的臂340和基本上圆柱形的主轴壳体330内。主轴壳体330在支撑板307之间延伸和/或附接到支撑板。附接到主轴310的一端的紧固件312将材料去除工具304固定在主轴310上。如图所示，紧固件312是螺母，但是在其他示例中，紧固件312可以是螺母、螺栓、螺钉、钉子和/或任何其他类型的适当紧固件。在图3d的示例中，主轴310还从紧固件312延伸穿过主轴310的另一端处的主轴带轮314的中心(和/或中心孔)。当主轴带轮314转动时，主轴带轮314接合(和/或推动、移动、迫使、作用于等)主轴310，以使主轴310和材料去除工具304转动。

在图3b的示例中，致动器带轮316经由带318机械地连接至主轴带轮314，使得带318将致动器带轮316的旋转转换成主轴带轮314的旋转。如图所示，致动器带轮316机械地连接到被配置成使致动器带轮转动的工具致动器320(例如，电动马达)。在图3b的示例中，工具致动器320被包围在支撑件306的工具致动器壳体322中。在一些示例中，工具致动器320可以是伺服马达。如图所示，工具致动器控制器324也被包围在致动器壳体322内。在一些示例中，可以以其他方式定位工具致动器控制器324。工具致动器控制器324与工具致动器320电连通。工具致动器320被配置为响应于来自工具致动器控制器324的输入(例如，一个或多个控制信号)来转动致动器带轮316。当转动时，带318将致动器带轮316的旋转转换成主轴带轮314的旋转，并且主轴310将主轴带轮314的旋转转换成材料去除工具304的旋转。

在图3a至图3d的示例中，工具致动器320和工具致动器控制器324被包围在支撑件306内。将工具致动器320连接到主轴310的相关联的机械联动装置(例如，致动器带轮316、带318和/或主轴带轮314)被包围(和/或固位)在支撑件306的臂340内。在一些示例中，致动器带轮316可以被部分地包围(和/或固位)在附接到支撑件306的工具致动器壳体322内。因此，当材料去除机300经由轨道致动器218和/或轴致动器212移动时，工具致动器320和工具致动器控制器324连同相关联的机械联动装置一起移动，从而形成整齐、紧凑的系统，并且避免了常规系统的许多笨拙和/或低效的情况。

虽然已经参考某些实施方式描述了本发明的设备、系统、和/或方法，但是本领域的技术人员应当理解的是，在不脱离本发明的设备、系统、和/或方法的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以替换等效物。另外，在不脱离本公开内容范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应于本公开内容的教导。因此，本发明的设备、系统、和/或方法不旨在局限于所公开的特定实施方式，而是本发明的设备、系统、和/或方法将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施方式。