精密的定位装置 本发明涉及一种定位装置，特别是用以保证控制可动部件精密定位的定位装置。
现在用于刀具或切割器等部件定位的定位装置，一般包括一块滑板(往往通过滚珠轴承装置移动)和一个提供传力和定位的丝杠。这些滑板受三个方面因素的影响，其位移不能小于(0.001毫米)5/1,000,000英吋。这三个方面的因素是“粘附——打滑”(Stick-Slip)、“反冲”(backlash)和轴承表面的磨损。
“粘附——打滑”是由于相邻表面之间的摩擦，在静止状态时滑板的移动件有粘附或卡住的趋势。虽然这个问题通过采用滚珠轴承滑板在开始时有所克服，但是，由于磨损和污染，最终还是要产生“粘附——打滑”现象。补救这个问题的唯一方法是给滑板施加一外力或用小鎚轻轻敲打一下，直至其移动。当采用第一种方法时，产生的位移通常是猛冲一下或跳跃一下，可能为所要求位移的两倍或三倍。用小鎚轻轻敲打滑板的方法虽然很原始，但确有成效。不过，它却不能可靠地用于十分精确的定位。
“反冲”是在对滑板部件施加压力前丝杠产生自由位移的倾向。在要求反向位移的场合，例如当该部件向前移动太多和要求稍稍退回的时候，这种“反冲”倾向很有用。在理论上，“反冲”的出现是由于在丝杠和螺母之间要求有一间隙以防止丝杠卡住。但是，当丝杠反向转动时，它利用螺纹地背面。当丝杠从螺纹的前面到螺纹的背面通过间隙往复运动时，产生一个“游隙”或“反冲”。这种“反冲”看起来是无关紧要的，但是它妨碍了精密微调定位，而这种定位往往又是所需要的。
现在定位装置的第三个主要问题是滑板表面的摩损。如上所述，最初的结果是令人满意的，特别是用滚珠轴承的滑板。然而，由于表面之间的摩擦而产生的磨损，最终导致使滑板产生间隙，从而不可避免地产生定位误差。这个问题是由大量的切削加工产生的废屑所引起的。
此外，一些机床必须安装一个在给定点上能够将滑板牢固锁紧的装置。这种锁紧可以用不同的装置来实现。但是，这些装置通常会使滑板产生挠曲，从而足以使定位产生误差。
至今，为了使可移动部件能准确定位，已经有人推荐过不少方法和装置。这些方法和装置可以从下列美国专利中查到：
美国专利号 专利权人
1122713 (Fisher)菲休
1322352 (Schellenbach)斯克伦贝克
2065966 (Bruning)勃鲁宁
2370742 (Mercer)麦思
2377239 (Kasen)凯森
2391142 (Drake)扎克
2852966 (Olson)欧松
3361018 (Druchman)查克曼
菲休申请的美国专利1122713公开了一种车床的刀具调整装置。该专利公开了一种移动切削刀具的滑板。并且有一重物附在滑板上，以便对由丝杠进给系统传动的滑板添加一个轴向载荷。
斯克伦贝克申请的美国专利1322352公开了一种自动车床使用移动刀具，并且由丝杠进给系统传动的滑板。
勃鲁宁申请的美国专利2065966公开了一种切削刀具弹性夹具。该专利公开的刀具夹具中，如果刀具或工件有发生损坏或断裂的危险时，刀具能弹出退让。弹性部件由一块钢板弹簧或几块钢板弹簧叠加而成。
麦思申请的美国专利2370742公开了另一种刀具夹具，它能避免产生扭曲和断裂，它也是用钢板弹簧组成的。
凯森申请的美国专利2377239公开了一种安装和调整装置。凭藉这种装置，刀具在凸轮传动的滑板上移动，而凸轮靠丝杠来调节。另外，滑板还承受螺旋弹簧的轴向力。
扎克申请的美国专利2391142公开的一种刀具夹具，允许刀具离开工件。这种装置装有螺旋弹簧，其弹性率是可变的，因而产生不同的张力，以控制刀具动作。
欧松申请的美国专利2852966提供的刀具夹具能从切削表面退刀而不产生擦伤，并且可以进行细微的调节。该专利发明的刀具夹具沿着滑板移动，而滑板受螺旋弹簧力的作用。
查克曼申请的美国专利3361418公开的用于车床的刀具夹具，有一对平行的扁平弹簧片，弹簧片的下部边缘固定在车床上，上部安装刀具夹具。
正如下文要详细介绍的那样，本发明提供的定位装置，能够使部件重复精确定位，其精度可达5/1,000,000时(0.001毫米)。这一精度过去从来没有达到过。而且这种装置经济、可靠和耐用，不易受上述几个因素的影响，维修量很少，可以在加工条件极差的环境下连续使用。
此外，本发明的装置，由于安装了一台不受表面间摩擦作用的精密定位装置，而不同于以前的任何一种装置。本装置在定位前或退刀前，都不会产生自由位移，而且严格沿直线移动。
根据本发明，控制可动部件精密定位的装置包括一个底板、悬架在底板上的固定件、安装在底板上的至少两个以上的固定块以及挠曲件。挠曲件横向安装在固定件上，两端分别安装到两个固定块上。固定件能沿着悬架在底板上的轴前后移动，并且承受挠曲件的轴向力。
图1是连接精密定位装置的磨床主视图。该定位装置是根据本发明的原则制造的，与磨床连在一起。
图2是本发明的一个最佳精密定位装置实物的俯视图。图中表示了安装在该装置固定件一端的刀具。
图3是图2所示的装置的俯视平面图，图中所示装置处于静止状态。
图4是装置处于工作状态的俯视平面图。
图5是图3所示装置的并且沿着5-5线所的垂直剖面图。
图6是图3中沿6-6线所截的装置中固定块剖面图。
现在详细叙述附图，图1中的10是按照本发明的原理制造的很精密的定位装置。与该装置一起表示出来的砂轮12用于磨削安装在床身16上的工件14。
装置10安装在靠近床身16的支承座18上，或者床身的部件上，由丝杠进给传动装置20传动，丝杠进给传动装置包括马达或齿轮减速机22。
装置10包括一块底板24，其上安装有四个固定块31-34每一个固定块31-34都有一通孔41、42、43或44(图2)每一个通孔内安放一个销或键51、52、53或54(图2)，每一块固定块的下端固定在底板24上。
装置10还包括一个固定杆60，用以在底板24上的移动件的定位。固定杆有一个内端62，一个外端64和上侧面66。丝杠进给传动装置20作用在内端上，砂轮12安装在上侧面上。
固定杆60由挠曲件70支撑，以便能悬在底板24上移动。挠曲件包括两块细长的弯曲扁钢板弹簧72和74，弹簧的两端分别安装在固定块31、32、33和34上。固定杆60安装在扁钢弹簧72和74上，这在下面将要作更为详细的介绍。
图2所示的定位装置10带有刀具76，刀具装在固定杆60的外端64上，用于切削工件78。
外端64可以有一个用于调节或固定刀具76的专门结构。另外，固定杆60的上侧面66上有4个螺栓孔81-84，用于安装如图1所示的砂轮12之类的刀具。
如图3所示，固定杆60有两个平行槽孔86和88。扁钢弹簧72穿过槽孔86，而扁钢弹簧74穿过槽孔88。扁钢弹簧72和74用定位销90和92分别安装在固定杆60适当的位置上，并用夹持器(图中未示出)卡紧在固定杆60上。夹持器安放在端部固定块94和96中。端部固定块94和96在图3和图4中看得很清楚。
丝杠进给传动装置20通过端部固定块94移动固定杆60。这种移动使刀具76或砂轮12切入或离开待加工的工件14或78。由于固定杆60悬空安装在底板24上。因此，在两个部件之间无须润滑，而且固定杆60不会受待加工的工件14或78积累起来的油泥、灰尘和残留物等的影响。固定杆60的这种安装方法避免了前面所讲的“粘附——打滑”现象。
每一块固定块31-34都有一条槽101、102、103和104，从图6看得很清楚。图6是固定块31的剖面图，示出槽101。扁钢弹72的一端106安放在槽101中，并且用定位销108固定在适当的位置。定位销可以是图中所示的带螺纹的丝杠108。
正如图3和图4所示，用这种方法安装扁平挠曲弹簧72和74在朝固定杆60的内端方向上给固定杆施加一个轴向力是很理想的。这个轴向力通过选择合适弹性强度的弹簧72和74，并按一定要求安装来达到的。当将挠曲弹簧72和74安装到固定块31-34上时，要将弹簧的弓背朝固定杆60内端。这个轴向力能防止前面所述的丝杠进给传动装置20的后退现象。
扁平挠曲弹簧72和74可能是象用于机车吊挂系统的扁平弹簧片。
选择固定块31-34的枢轴安装方法和销子51的枢轴110和扁平弹簧72的平面112(实际上是槽101的中心平面)的距离D(图6)，以保证：(a)固定块31-34能够绕销子51-54自由旋转，并且允许丝杠进给传动装置克服扁平挠曲弹簧72和74产生的轴向方自由移动固定杆60；(b)当槽孔86和88分别和固定块槽孔101、102、103和104重合时，扁平弹簧72和74呈直线形状，没有皱折，如图4所示。
为了达到这个目的，槽孔101-104可以进一步远离各自的通过41-44，不要与通孔相通，如图3所示
在使用中，定位装置10靠近待加工的物体(工件14或78)放置。操纵丝杠进给传动装置对固定杆60的内端62施加一个驱动力，使固定杆60完全按直线移动，不产生任何侧向位移。当然，驱动力必须足以克服挠曲机构70产生的轴向力，移动刀具(砂轮12或刀具76)与待加工物体接触，并按技术要求进行加工。一旦达到这个技术条件，丝杠进给传动装置就反向退回。
试验业已表明，由于刀具(12或76)在装置10的连续压力或轴向力的作用下，刀具定位控制十分精确，其公差可达5/1,000,000时(0.001毫米)。
定位装置10与刀具76或砂轮12可以连接在一起使用。这一点可以这样理解，本发明的装置10同样适用于其它要求精确控制定位的可移动部件，例如科学仪器、制粒机叶片的固定装置等。
另外，装置10表明具有两片长方形扁平弹簧72和74时，应当理解为：只要挠曲弹簧起相同的作用，其数量和类型可以变化。
综上所述，很明显，本发明中的装置10具有许多优点，其中一些优点已在文中阐述，另外一些优点则是本发明所固有的。同样很显然，对装置10可以进行改进，但不能离开本发明的原理。因此，本发明的范围仅仅受附加的权利要求限制。