[发明专利]对物体执行多个制造操作的方法和设备

说明书

一种多工具定位和制造系统使工件在例如砂轮的许多工具当中移动，每个工具对所述工件执行制造操作。所述系统在无任何人工干预的情况下使所述工件在所述工具当中自动、快速、可重复并精确地移动。其可执行与许多单独的工具相同的制造操作，例如研磨锥形滚子轴承锥的内径、外径和肋片。由于机械师不必为了不同的操作而在机器之间移动所述工件，因此总制造过程可比使用单独的工具更快且产率更高。所述系统还可使单个修整机在所述工具当中移动以进行修整和整形，从而由于不再需要单独工具的单独修整机而进一步提高制造效率。

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求于2018年6月12日提交的标题为“用于对物体执行多个制造操作的机制(Mechanism for performing multiple manufacturingoperations on an object)”的第62/683,921号美国申请的优先权权益，所述申请以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

背景技术

通常，制造例如轴承等零件涉及多个机械加工和/或制造操作。每个操作都使用不同工具执行，因此零件从机器移动到机器。当移动到一个机器时，零件通常由操作机器的机械师精确地定位，使得机器可精确地执行制造操作。当此操作完成时，机械师从蹄片(shoe)或夹头(chuck)等工装移除零件，并跨越车间将零件移动到下一机器，其中机械师将零件定位在与所述下一机器相关的另一工装中。这种定位和重新定位过程尤其对于复杂的零件来说昂贵又耗时。另外，每个机器都需要其自身的精密定位系统、用于以高速旋转砂轮的研磨主轴以及砂轮修整系统和工装。

例如，考虑像图1所示那样的机械加工锥形滚子轴承100。当组装时，锥形滚子轴承100具有锥形滚动元件106，所述锥形滚动元件由保持架108保持在也称为杯或外圈的外环102与也称为锥或内圈的内环104之间。为了执行制造此锥形滚子轴承100的锥104所需的精密研磨操作，需要三个单独的研磨机器：一个用以研磨内部直径/内径(ID)，一个用以研磨外部直径/外径(OD)，还有一个用以研磨肋片。类似地，三个单独的机器用于精密研磨内燃发动机的燃料喷射器：一个用以研磨入口孔，一个用以研磨止回阀座，还有一个用以研磨出口孔。

发明内容

本发明的精密定位和制造系统可对单个零件执行许多制造操作，而不需要在操作之间手动调整零件。所述系统还消除了对用于多台机器的单独精密定位系统和砂轮修整系统以及工装的需要。替代地，其可使用单个精密定位系统和单个砂轮修整机执行许多不同的研磨操作。例如，本发明的精密定位和制造系统可用三个砂轮和仅一个精密定位系统、仅一个砂轮修整系统以及仅一组工装执行三个不同的研磨操作(例如，研磨锥形滚子轴承的ID、OD和肋片)。这大大降低了生产所述零件所需的资本设备的成本。除了降低资本成本外，其还通过在同一工装上执行所有操作来提高质量。而且，其通过消除在三个不同的研磨机器之间移动零件的需要来降低与制作所述零件相关联的传输时间和成本。

一种用于执行多个制造步骤的系统可包含工件头座、第一工具、第二工具和支撑所述工件头座的定位系统。在操作中，所述工件头座保持工件，所述第一工具对所述工件执行第一机械加工操作，所述第二工具对所述工件执行第二机械加工操作，并且所述定位系统使所述工件头座和所述工件在与所述第一工具和所述第二工具相交的平面中以线性方式移动。所述定位系统还使所述工件头座和所述工件围绕垂直于与所述第一工具和所述第二工具相交的平面的轴线旋转。

所述第一和第二工具可分别是第一和第二砂轮。所述系统还可包含安装于所述定位系统上的砂轮修整机。所述定位系统使所述砂轮修整机在与所述第一砂轮和所述第二砂轮相交的平面内移动。并且所述砂轮修整机修整所述第一砂轮和所述第二砂轮。

所述定位系统可在所述工件处于所述工件头座上时将所述工件从所述第一工具移动到所述第二工具，所述工件头座可使所述工件围绕所述工件的对称轴线旋转。