(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ステーションから出し入れ可能なワークピースを移動するインデックス可能なダイヤルシステムであって、
回転軸を有するダイヤルと、
前記回転軸の周囲に前記ダイヤルを選択的にインデックスするモータと、
前記ダイヤルの表面に取り付けられた少なくとも１つのエア軸受と、
前記モータを前記ダイヤルに機械的に接続する屈曲部と、を備え、
前記屈曲部は、前記回転軸周囲において、本質的にねじれに非適合であるが、前記回転軸に沿って適合であり、
前記屈曲部は、前記モータの出力部材に取り付けられる実質的に円形の中心部を含む板状構造と、前記中心部の周囲に配置される複数の屈曲アームと、を備え、
前記複数の屈曲アームのそれぞれは、前記ダイヤルに取り付けられることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記少なくとも１つのエア軸受は、前記回転軸の周囲に等間隔に位置する複数のエア軸受を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記モータを支持すると共に前記ダイヤルに対向するフレームを更に備え、
ここで、前記複数のエア軸受のそれぞれは前記フレームに搭載されたプレートに取り付けられることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記プレートは、前記ダイヤルに対向するその表面に複数の凹面を備え、
前記システムは、前記複数の凹面のそれぞれと結合すると共に、前記プレートの外部から前記プレートを介して延長する少なくとも１つの負気圧導管と、前記プレートを介して前記表面に延長すると共に、前記プレートから外部へ延長する少なくとも１つの経路を有する複数の正気圧導管と、を更に含むことを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ダイヤルは、その表面に複数の凹面と、前記表面から反対面まで延長する複数の軸受インレットと、を備え、
前記システムは、前記複数の凹面と、凹面のそれぞれと結合する少なくとも１つの真空ラインを更に含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記屈曲部の中心部における開口部を介して、前記ダイヤルの前記反対面に延長するスリップリングマニホールド構造を更に備えることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記ダイヤルに対向する表面と、前記屈曲部の周辺に中心開口部と、を有するプレートを更に備え、
前記エア軸受のそれぞれは、前記ダイヤルと前記プレートの前記表面との間に結合されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記モータは、前記中心開口部を介して延長することを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレーザードリルステーションなどの、処理ステーションの内外のワークピースのために固定具を正確にインデックス（index）する、より詳細には面外逸脱（out-of-plane excursions）に対してダイヤルを保護すると同時に、ダイヤルインデックスモータと関連する軸受の性能仕様を緩和する、一般的に「ダイヤル」と呼ばれる支持部に関連する、ダイヤルサポートシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばレーザードリルステーションなどの、処理ステーションの内外におけるワークピースのインデックスするために回転式ダイヤルを使うことは、知られている。ここで、ワークピースの位置に対する精密な制御が要求される。ダイヤルは、典型的には円形であると共に、中心垂直回転軸（central, vertical axis of rotation）を有し、Ｚ軸と称される。モータは、コマンドによってワークピースを支持するテーブルをインデックスするために取り付けられる。フレームは、典型的には、テーブルより下方の寸法安定性のある表面を含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
従来の回転式インデクサー（indexer）において、ダイヤルの質量は、インデックサーモータの軸受によって支持される。大きく、高価で高精密なインデックサーモータの軸受は、面外逸脱に対するダイヤルの保護を要求される。つまり、ダイヤルは、スラスト方向（thrust direction）、すなわち、回転軸に沿って、遊びを最小化するよう取り付けられ、および、径方向遊びの結果として、傾き（tipping）または傾斜（tilting）を最小化するよう取り付けられる。例えば１メートルかそれ以上の直径の大きなダイヤルの場合、垂直な力がダイヤルの外端近傍に印加された場合、傾きや傾斜を阻止するために高額な措置が取られていた。この措置には、インデクサースラスト軸受のサイズを大きくすること、および、インデックス位置にいる場合にダイヤルに係合（outrigger）構造を付加することが含まれる。より大きなスラスト軸受および係合構造は、コストを増大させ、係合構造は処理時間を浪費すると共に、位置決めエラーの原因になり得る。
【０００４】
その一方、本発明の実施形態は、より大きなインデクサースラスト軸受による費用および選択的に係合可能な張り出しによって発生する問題なしに、インデックス可能なダイヤルの高度な安定性および面外逸脱に対する保護を提供する。端的に、本発明は、モータとスラスト軸受を備え、インデクサーからダイヤルの質量を支持するタスクを取り除く。
【０００５】
一般に、これは、第１にインデクサーとダイヤルを機械的に相互接続する屈曲要素の使用を介し、そして第２にダイヤルを支持するエア軸受システムにより、達成される。屈曲要素は、ねじれに非適合であると同時に、Ｚ軸に沿ってテーブルをインデクサーから本質的に切り離す。エア軸受システムは、ダイヤル質量を支持すると共に、より小さく廉価なインデクサーが使用されることを許容する。
【０００６】
後述の通り、エア軸受の配置は、いくつかの形態をとれると共に、真空の先行負荷を組み込むことができ、同様にダイヤル構造に部分的に統合し得る。本発明の完全な理解のために、下記本発明の具体的実施形態の説明において、符号が付される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
なお、以下の説明において参照する各図では、他の図と同等の構成要素は同一符号によって示されている：
【０００８】
【図１】本発明の実施形態を組み込んだレーザードリルシステムの斜視図である；
【０００９】
【図２】図１のドリルシステムのための第１のダイヤルサポートシステムの斜視図である；
【００１０】
【図３】図２の第１のダイヤルサポートシステムの別角度からの斜視図である；
【００１１】
【図４】図１のダイヤルのための代替的なサポートシステムの概略断面図である；
【００１２】
【図５】第２の代替的なサポートシステムの概略断面図である；
【００１３】
【図６】模範的エア軸受導入の部分的概略横面図である；
【００１４】
【図７】反転したダイヤルの実施形態の部分的概略横面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１によれば、スチールプレート１４を支持するフレーム１２を備えるレーザードリルシステム１０が示されており、その頂面は水平である。プレート１４の上方で支持されるインデックス可能なダイヤル１６は、後述の通り説明されるエア軸受２８のシステムにより支持される。ダイヤル１６は、ワークピースを固定具１７で受容するようにデザインされており、例えばリアルタイムコンピュータ２０の制御のもとにあるレーザーシステム１８により実行されるレーザードリルなどのステップを処理するために、ワークピースは精密に位置され得る。ダイヤル１６が位置に着くやいなや、アライメントを検証するコマンドおよびワークピースをレーザー加工するコマンドが与えられる。プログラムステーション１９が提供される。システム１０のバランスは、動力、気温制御、エア処理およびレーザーシステム１８のためにその他ニーズ（other needs）を提供するサブシステムのためのハウジング２２を備える。このようなシステムコンポーネント（system components）の詳細は、本願出願人の同時係属である、２００９年０２月２７日に出願され、エレクトロサイエンティフィックインダストリーズ社（Electro Scientific Industries, Inc.）が譲受人の米国特許出願番号１２／３９４，９６６号にて見つかるかもしれない。
【００１６】
図２、図３、図６を参照し、ダイヤル１６の第１のサポートシステムが説明される。ダイヤル１６は、円形のものとして示されると共に、フレーム１２に固定されたインデックスモータ２４により垂直Ｚ軸の周囲にて回転するよう取り付けられている。図２および図３は、４つの円周方向にかつ径方向に等間隔離れたエア軸受２８により、ペンシルベニア州フィラデルフィア市のニューウェイエアベアリングズ社（New Way Air Bearings of Philadelphia, PA）から入手可能なタイプ、支持されているダイヤル１６を示す。この会社の製品パンフレットによれば、それら軸受は、ベアリング内の多孔質カーボンディフューザ（porous carbon diffuser）を介して正圧下において空気の流れを供給することで達成される流体膜を生成する。ニューウェイエアベアリングズ社は、正空気圧および真空先行負荷（vacuum preloading）を提供する吸引口の両方を用いる、正エアフロー／真空モードのコンビネーションにおいて使用するには感受性が高い。その特徴は、軸受２８に剛性を加えつつ本発明において利点をもたらすために使用され得る。図６は、軸受２８がスタンドオフ３０と細かいピッチネジを有する球形ジョイント３１とを使ってプレート１４にどのように取り付けられているかを示す。スタンドオフ３０は、プレート１４に取り付けられ、また、ジョイント３１は、軸受２８に取り付けられる。
【００１７】
図２および図３は、直径１メートルまでか直径１メートル以上であろう、ダイヤル１６がどのように、低カーボンスチールの板状構造からなる屈曲部材２６を介してモータ２４の出力軸Ｓに機械的に相互接続するかを示す。屈曲部材２６は、モータ２４の出力部材、例えば出力軸Ｓ、に２本のネジで直接取り付けられる実質的に円形の中心部４２と、ダイヤル１６の底にネジで取り付けられる４つの屈曲アーム４４と、を有し、図２に関係を示す（図４も参照）。屈曲部材２６の構造は、例えば捩れに硬く（stiff in torsion）、すなわち、高度に非適合的な方法でモータ２４からダイヤル１６へトルクを伝達する。しかしながら、屈曲アーム４４は、モータ出力軸ＳのＺ軸に沿った逸脱がダイヤル１６に伝達されることから阻止するように、Ｚ軸に沿って実質的適合性を許容する。端的に言えば、屈曲部材２６は、Ｚ軸に沿ってモータ２４からダイヤル１６を選択的に分離する。
【００１８】
エア軸受２８は、図２および図３に示す回転構造の中心から約１２から１５インチ半径方向外側に位置し、したがって、エア供給源から正圧が供給された場合にダイヤル１６への実質的サポートを提供する。また上述したように、エア軸受２８は、真空供給源へ接続され、これにより真空先行負荷を提供することによってデュアルモードで動作し得る。これは、エア軸受２８の硬度を増すと共に、モードの速やかな切り替えを可能にする。このモードにおいて、真空先行負荷は、例えばレーザードリル処理などの間に位置安定性のために、軸受２８の上面上に効果的に吸引するダイヤル１６の底面を支配すると共に効果的に吸引する。４つの軸受が示されているが、当然のことながら、より多くのまたはより少ない数の軸受を使用でき、より精密な軸受（discreet bearing）の場合では３つが最少となる。
【００１９】
図４を参照し、本発明の第１の別の実施形態が示される。図４にて、モータ２４’は、モータ２４’の出力部材であるスペーサー２７を介して屈曲部材２６に機械的に接続される。屈曲部材２６の屈曲アーム４４は、ダイヤル１６’の下側に順に締結される。ダイヤル１６’は、プレート１４の頂面隣に近接して配置されるよう示されている。プレート１４は、図１に示すように、フレーム１２により支持される。真空および圧縮空気スリップリングマニホールド構造４６は、ダイヤル１６’の下側からの開口部として存在する軸受インレット３６に圧縮空気を供給して、エア軸受２８のリフティング側面（lifting aspects）を提供する。円形凹部または凹面４０は、ダイヤル１６’の下側の中に圧延される（milled）と共に、スリップリングマニホールド構造４６を介して真空供給源に真空ライン３８により接続され、上述の真空先行負荷を提供する。軸受インレット３６への正気圧は、遮断が可能で、これにより先述の通り、ダイヤル１６’の下方をプレート１４の頂面に引き付ける真空を生成する。
【００２０】
軸受インレット３６と、凹面４０を有する真空ライン３８と、により提供されるエア軸受２８が、ダイヤル１６’の安定性を維持する一方、屈曲部材２６は、インデックス作業中または作業間において、Ｚ軸逸脱がモータ２４’からダイヤル１６’を通過することを阻止する。屈曲部材２６もまた、上述の通りプレート表面に対してダイヤル１６’が降下することを許容する。
【００２１】
図５は、例えば図４の実施形態のようなダイヤル１６”を通り抜けるよりも、正気圧導管および負気圧（すなわち、真空）導管３６’および３８’が、それぞれ、プレート１４’を通り抜ける、または、プレート１４’の下方を通る、本発明の更なる実施形態を示す。この実施形態は、したがって、ダイヤル１６”へのエア供給のための、例えばスリップリングマニホールド構造４６のような、回転結合の必要性を排除する。図５において、プレート１４’の外部からの圧縮空気は、外部真空供給源に導管３８’が接続されるプレート１４’内の圧延凹面４１内に真空を引き込む間、ダイヤル１６”の下方のプレート１４’の開口部へ導管３６’を経由して流れる。制御が、互いに独立して流れる正負圧力を調整するために、与えられる。
【００２２】
本発明は、ダイヤルが軸受上に位置するいくつかの実施形態に基づいて説明されてきたが、ダイヤル１６を重力に逆らって保持するように真空システムを位置付け、その大きさにすることは発明の範囲内であり、これにより、要望に応じて逆転した様式で部品が処理されることを許容する。このような実施形態は、図７に示され、ダイヤル１６’ ’ ’がプレート１４”の下方にある。気圧導管３６”および３８”は、図５に示すそれと同様であるが、しかし、導管３８”を経由する吸引が重力に逆らってダイヤル１６’ ’ ’を保持する。インデックスモータ２４は、セパレータ２７と出力軸Ｓにより表され、ダイヤル１６’ ’ ’の下方にある。しかしながら、インデックスモータ２４は、ダイヤル１６’ ’ ’の上方にあっても良い。
【００２３】
本発明は、いくつかの実施形態に関連して説明されてきたが、開示された実施形態に限定されることなく、それどころか、添付の請求の範囲内を含むさまざまな改良品および同等のアレンジを含めることを意図しており、その範囲は、法が許す中で全ての変更や均等構造を含有するよう最も広い解釈に応じるものである、と解することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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