專利名稱：自動化的鉆頭重新磨銳和檢驗裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的涉及用于重新磨銳機械工具的裝置，更詳細地說，涉及一種完全自動化的裝置，該裝置可以用來檢驗鉆頭的同一性和幾何形狀，將鉆頭磨銳到限定的高精度公差范圍內，檢驗重新磨銳后的鉆頭的公差；調整配置在重新磨銳后的鉆頭的柄部上的定位環(huán)的位置；清洗重新磨銳后的鉆頭以及隨后把鉆頭包裝起來。
背景技術：
近些年來，印刷電路板的制造已經經過了重大的改進。在化學，機械和材料方面的技術進步已經形成了能夠在高效率基礎上穩(wěn)定地生產具有高密度電路的大容量印刷電路板的能力。一個具體的進步領域已經在與印刷電路板相聯(lián)系的鉆孔工藝中產生。一塊單獨的電路板通常包括成千上萬個小直徑孔，這些小孔可以用來通過容納元件的引線或管腳而把各種元件連接在電路板上，可以連接一層到另一層的電路圖，可以為后面的加工提供參考點，以及可以有助于把完工的電路板安裝在其最后的機座上。在目前已知的一種電路板的加工工藝中，多塊電路板可以通過使電路板保持一種相鄰的重疊取向而同時鉆孔。在目前已知的另外一種加工技術中，幾塊電路板都放置在一塊底板上進行加工，通常使一塊底板包括成千上萬個鉆孔。
可以認識到，由于通常在印刷電路板中鉆出的孔的直徑特別小，因而相關的鉆頭也被制成具有很小直徑的切削部分并且由一種特別硬的耐磨材料諸如碳化鎢制成。雖然這種材料是耐磨的，但是在一定次數(shù)的鉆孔(“沖擊”)以后，通常鉆頭也將磨損，從而不再銳利到足以對以后的孔加工能保持直徑和公差的要求。根據經驗，電路板制造業(yè)已經估計出一個鉆頭變鈍的速度。根據這個磨損速度，鉆頭通常在一定次數(shù)的沖擊以后就應該更換。
在印刷電路板的制造過程中，鉆頭的切削部分穿透(即插入)電路板的深度也必須受到嚴密的控制。在這方面，用來進行鉆孔工序的鉆頭通常設置有一個配置在其柄部周圍的定位環(huán)，該環(huán)用來作為精確地定位鉆頭，夾頭件或者轉動的鉆孔裝置的刀桿的止檔。由于鉆頭的切削部分在電路板中的穿透深度的重要性，從而使切削部分與定位環(huán)分開的距離本身必須受到嚴密地控制，因此，需要把定位環(huán)精確地定位在鉆頭的柄部。
鑒于與小直徑切削部分的硬質合金鉆頭制造有關的困難和費用負擔，一旦鉆頭的切削部分變鈍，通常寧可將它重新磨銳而不愿意廢棄。可以認識到，由于把電路板中的所有鉆孔都加工到限定的高精度公差范圍內的重要性，鉆頭的切削部分的重新磨銳必須以嚴格的高度精確的方式完成。此外，由于重新磨銳常常會使鉆頭的切削部分區(qū)域的長度稍有減少，因此使切削部分和定位環(huán)分開的距離也必須保持在某一個嚴密控制的范圍內。在這方面，由于重新磨銳工序而產生的鉆頭的縮短，需要調整定位環(huán)在柄部的位置，以便在定位環(huán)與磨銳的切削部分之間的距離再次達到規(guī)定值。
定位環(huán)在鉆頭柄部上的重新定位通?？梢匀斯さ赝ㄟ^利用常規(guī)的測量技術和裝置(諸如卡規(guī))來完成。此外，對鉆頭的切削部分的重新磨銳以及為了確保符合公差要求而隨后對其進行的測量常常也由人工來完成。但是，可以認識到，這種由人工進行的重新定位和重新磨銳工藝是非常費時間的，因而也是很昂貴的，并且時常不能完成定位環(huán)相對于切削部分的定位和/或切削部分的重新磨銳具有為了保證后面的鉆孔工序能夠正確地進行所必須的精度。
在現(xiàn)有技術中至今還有待研制出一種能用來完成對各種鉆頭的同一性和不同幾何形狀的檢驗以及上述重新磨銳和重新定位功能的完全自動化的裝置。使重新磨銳工藝自動化的困難之一是鉆頭的切削部分的尺寸和狀況經常變化。在這方面，切削部分的狀況可以是臟的，受磨損的，直徑和/或長度過小的，有缺口的或者是破裂的。此外，鉆頭通常是大量地被送出去重新磨銳的，在這些鉆頭中包括那些來自不同的制造商、具有不同的最初生產日期的鉆頭，具有不同的形式和/或系列的鉆頭，或者受到過最初或后來的重新磨銳工序的鉆頭。
本發(fā)明通過提供一種完全自動化的裝置來逐一地改正上述缺陷和障礙，該裝置可以自動地檢驗鉆頭的同一性和幾何形狀，使鉆頭的切削部分重新磨銳到限定的高精度范圍以內，以及可以在鉆頭的切削部分重新磨銳以后，精確地調整定位環(huán)在鉆頭上的位置。
發(fā)明簡介根據本發(fā)明，提供了一種用于檢驗鉆頭的同一性和幾何形狀以及重新磨銳鉆頭的自動化設備，該鉆頭具有一個包括一個定位于其上的定位環(huán)的柄部和一個限定了鉆頭的切削部分的有溝部分。除了能重新磨銳鉆頭的切削部分以外，本發(fā)明的自動化設備還能在重新磨銳切削部分以后，調整定位環(huán)相對于切削部分的位置。
在一個最佳實施例中，該自動化設備包括一個具有至少一個、最好一對盒式淺盤連接于其上的機座或底座臺，每個盒式淺盤的尺寸和構形能夠容納多個鉆頭貯存箱。每個鉆頭貯存箱包括多個貯存于其中的鉆頭。一對磨削組件和一對觀測或光學組件也連接在機座上，每個磨削組件用來磨削鉆頭的切削部分，每個光學組件用來在對其進行磨削以前初步檢驗鉆頭的同一性和幾何形狀以及初步檢查鉆頭的切削部分，并且在對其進行磨削以后最后檢查切削部分。除了磨削和光學組件以外，一對第一清洗組件和一對第二清洗組件也連接在機座上，每個第一清洗組件用來在對其進行初步檢查以前清洗鉆頭的切削部分，每個第二清洗組件用來在最后檢查以前清洗鉆頭的切削部分。一對倒置組件和至少一個碰撞組件也連接在機座上，倒置組件用來有選擇地使鉆頭的柄部和有溝部分中的一個的朝向大體上垂直地向上，碰撞組件用來在對切削部分進行最后檢查以后，調整鉆頭的定位環(huán)相對于其切削部分的位置。
本發(fā)明的自動化設備還包括一對工作臺組件，該組件中的每一個都可動地連接在機座上，并且用來有選擇地在相應的光學，磨削和第二清洗組件之間運輸一個鉆頭。該自動化設備的一個自動的裝載組件也可移動和轉動地連接在機座上，該組件用來在需要對鉆頭貯存箱內的鉆頭確定取向時，有選擇地把鉆頭從盒式淺盤運輸?shù)较鄳牡怪媒M件中，用來把鉆頭從盒式淺盤或倒置組件運輸?shù)较鄳牡谝磺逑唇M件中，從第一清洗組件運輸?shù)较鄳牡怪媒M件中，從倒置組件運輸?shù)较鄳墓ぷ髋_組件中，從工作臺組件運輸?shù)脚鲎步M件中，以及從碰撞組件返回到相應的盒式組件中。
在本發(fā)明的自動化設備中，一個程序控制裝置用電氣方法與磨削，光學，第二清洗，倒置，碰撞，工作臺，以及裝載組件相連接，以便該控制裝置以一種允許切削刀頭重新磨銳和定位環(huán)重新定位的工藝可以在至少兩個鉆頭上同時進行的方式來控制和協(xié)調這些組件的工作。在這方面，控制裝置可以使裝載組件從每個鉆頭貯存箱中一次一個地取出鉆頭，以及在切削部分的最后檢查或者定位環(huán)的重新定位以后使每個鉆頭返回到它從其中取出的那個鉆頭貯存箱中。
在該最佳實施例中，該自動化設備的裝載組件包括一個自動臂，該臂可以圍繞大體上平行的第一，第二，第三裝載軸線轉動，并且可以沿著第三裝載軸線直線地(即，向上或向下)移動。一個夾具與自動臂相連接，該夾具適合用來容納和可松開地固定一個或二個鉆頭，并且可樞轉地相對于第三軸線運動。夾具本身包括一對軸件，該軸件可樞轉地連接在自動臂上。每個軸件具有一個穿過其中延伸的孔，該孔的尺寸和構形可以容納鉆頭的柄部。夾具還包括一個轉動的驅動件，該驅動件與自動臂相連接，并且以一種可以使致動器的移動將導致軸件相對于自動臂同時進行樞轉運動的方式機械地連接在軸件上。除了軸件和樞動件以外，夾具還包括一個長真空管，該真空管流體地與孔相連接，用來有選擇地在該孔中產生負壓。在鉆頭的柄部由孔接受以后，孔中真空的產生有助于鉆頭在裝載組件的夾具內的固定。
該自動化設備的每個光學組件包括一個頂部照相機，該照相機用來產生檢驗鉆頭的同一性和幾何形狀以及測量鉆頭的全長并且調整切削部分相對于一個第一參考位置的直線取向的圖像。除了頂部照相機以外，每個光學組件還包括一個前部照相機，該照相機用來產生調整切削部分相對于一個第二參考位置的角度取向并且檢查其幾何形狀的圖像。每個光學組件還包括一個用來照明有溝部分和切削部分的照明陣列。在本發(fā)明的自動設備中，控制裝置可用來加工和判讀由每個光學組件的頂部和前部照相機所產生的圖像，并且可以根據它來調整相關的工作臺組件的移動。
該自動化設備的每個第一清洗組件包括一個其中配置有一些清洗油灰的槽。鉆頭的切削部分可以通過裝載組件插入每個第一清洗組件的清洗油灰中并且可以從其中取出。此外，每個第二清洗組件包括一個具有一個可動地連接于其上的運輸件的底座件。該運輸件相對于該底座件可選擇地在伸出與退回位置之間移動并且包括配置于其上的一些清洗油灰。除了底座件和運輸件以外，每個第二清洗組件還包括一個與底座件相連接的分度件，當分度件從伸出位置移動到退回位置時，該分度件可使運輸件移動一個規(guī)定增量的距離。鉆頭的切削部分通過相應的一個工作臺組件可以插入到相應的一個第二清洗組件的清洗油灰中，并且使這種插入在通過一個相應的光學組件對切削部分進行最后檢查以前立即發(fā)生。
該自動化設備的每個工作臺組件包括一個底座件，該底座件可以相對于機座沿著第一軸線作往復地移動。一個旋轉件可轉動地與底座件相連接，該旋轉件可圍繞一條大體上垂直于第一軸線延伸的第二軸線轉動。一個可動地與旋轉件相連接的夾頭件，該夾頭件適合于容納和可松開地固定鉆頭的柄部。夾頭件可以沿著一條第三軸線往復地移動并且也可以圍繞該軸線轉動，該第三軸線大體上沿著垂直于第二軸線的方向延伸。通過裝載組件可以將鉆頭插入夾頭件中并且也可以從件夾頭內將它取出。每個工作臺組件還包括一個與底座件相連接的支承件，當切削部分通過相應的一個磨削組件進行磨削時，該支承件容納和支承著一部分夾頭件。
該自動化設備的碰撞組件包括一個與機座相連接的鉆頭座，該鉆頭座用來可滑動地容納鉆頭的柄部。除了鉆頭座以外，碰撞組件還包括一個與機座相連接的調整機構，該調整機構用來把切削部分定位在離開鉆頭座一個規(guī)定的間隔距離上，以及一個可動地與機座相連接的往復式撞頭組件，該撞頭組件用來在柄部被插入鉆頭座內并且切削部分被定位在離開鉆頭座一個規(guī)定的間隔距離上以后，碰撞定位環(huán)使它與鉆頭座形成對接接觸。鉆頭可以通過裝載組件插入鉆頭座中，并且也可以從鉆頭座內取出。
該自動化設備的每個倒置組件包括一個底座件和一個可轉動的倒置臂，該倒置臂連接在底座件上并且適合用來容納一個鉆頭。除了底座件和倒置臂外，每個倒置組件還包括一個用來把鉆頭保持在倒置臂中的鎖緊銷，該鎖緊銷與底座件相連接。另一個與底座件相連接的是倒置組件的氣流發(fā)生器，該發(fā)生器用來從倒置臂內的鉆頭的切削部分除去剩余的清洗油灰。鉆頭可以通過裝載組件插入鉆頭座中，并且也可以從鉆頭座內取出。
此外，根據本發(fā)明，提供了一種自動化的重新磨銳鉆頭的方法，該鉆頭具有一個包括一個定位于其上的定位環(huán)的柄部和一個限定了切削部分的有溝部分。該方法使用了一種自動化的重新磨銳設備，該設備包括一對盒式淺盤，一對磨削組件，一對光學組件，一對第一清洗組件，一對第二清洗組件，一對工作臺組件以及一個裝載組件。除了重新磨銳鉆頭的切削部分以外，如果通過重新磨削切削部分以后有需要的話，該方法還可以實現(xiàn)定位環(huán)相對于切削部分的重新定位。
本發(fā)明方法包括一個最初的步驟，即把至少一個、最好多個鉆頭貯存箱定位在相應的盒式淺盤中，并且使每個鉆頭貯存箱包括有多個鉆頭貯存于其中。然后，通過裝載組件從每個鉆頭貯存箱中一次一個地把鉆頭取出。這種取出方法可以通過使裝載組件在鉆頭的柄部上前進并且與定位在其柄部上的定位環(huán)相接觸。然后，使裝載組件的內部產生一個足以將鉆頭固定于其中的負壓等級。
在每個鉆頭貯存箱中，可以這樣來確定鉆頭的取向，使得不是柄部就是有溝部分的朝向大體上垂直地向上。如果在從一個相應的鉆頭貯存箱內取出一個鉆頭時，使裝載組件在有溝部分上進給，然后鉆頭就通過裝載組件這樣地插入一個相應的倒置組件的倒置臂中，使得有溝部分的朝向大體上垂直地向上。然后，使裝載組件內的壓力均衡，然后再使裝載組件從鉆頭退回。然后使倒置臂這樣地轉動，使得柄部的朝向大體上垂直地向上。在鉆頭這樣“倒轉”以后，使裝載組件在鉆頭的柄部上進給并且與定位在其上的定位環(huán)相接觸。然后再在裝載組件內部產生一個足以將鉆頭固定于其中的負壓等級。然后將鉆頭通過裝載組件從倒置臂中取出。
在通過裝載組件以上述方式將鉆頭倒置并且重新握緊以后，鉆頭的有溝部分就從裝載中伸出。然后，通過裝載組件將鉆頭的切削部分插入一個第一清洗組件的一些清洗油灰中并且再從其中取出。如果在鉆頭從一個相應的鉆頭貯存箱內取出時，裝載組件在鉆頭的柄部而不是其有溝部分前進，那么鉆頭在通過一個相應的第一清洗組件清洗其切削部分以前，就不需要被倒置，因為有溝部分已經從裝載伸出。相反，在鉆頭從一個相應的鉆頭貯存箱內取出以后，可通過裝載組件將其切削部分插入一個第一清洗組件的一些清洗油灰中并且再從其中取出。
在通過一個第一清洗組件清洗以后，通過裝載組件將鉆頭這樣地插入一個相應的倒置組件的可轉動的臂中，使得其柄部的朝向大體上垂直地向上。然后使裝載組件內的壓力均衡，然后使裝載組件從鉆頭上退回。然后使用氣流發(fā)生器把空氣吹在鉆頭的切削部分上，以便從其中把剩余的清洗油灰除去。然后使倒置臂這樣地轉動，使得鉆頭的有溝部分的朝向大體上垂直地向上。然后使裝載組件在鉆頭的有溝部分上進給并且與定位在其柄部上的定位環(huán)相接觸。然后再次在裝載內產生一個足以使鉆頭固定于其中的負壓等級，然后通過裝載組件將鉆頭從倒置臂中取出。
在從倒置臂中取出以后，將鉆頭從裝載組件運輸?shù)较鄳囊粋€工作臺組件。更詳細地說，通過裝載組件將鉆頭的柄部插入到一個相應的工作臺組件內。在可松開地固定在一個相應的工作臺組件內以后，將每個鉆頭插入一個相應的光學組件的內部。在一個相應的光學組件內，對鉆頭的全長進行測量，并且使切削部分通過工作臺組件轉動到一個第一參考位置。然后通過工作臺組件調整切削部分相對于一個第二參考位置的角度取向以及有溝部分相對于第一參考位置的角度取向，然后將鉆頭通過工作臺組件從光學組件內取出。
在通過一個相應的光學組件完成對每個鉆頭的有溝部分和切削部分的初步評定以后，將每個鉆頭的切削部分通過相應的一個磨削組件進行磨削。具體地說，通過工作臺組件(鉆頭在其中被可松開地固定著)使每個鉆頭的切削部分移動到與一個相應的磨削組件相接觸的位置。在其最初移入磨削組件以后，使鉆頭的切削部分通過工作臺組件從此處倒退然后轉動大約180°。在完成了該轉動以后，將切削部分移回與磨削組件相接觸并且以后再從此處退回。重要的是，通過一個相應的磨削組件對鉆頭的切削部分所進行的磨削工序取決于通過相應的光學組件對鉆頭的有溝部分和切削部分所做出的初步評定。此外，當每個鉆頭的切削部分移動到與相應的一個磨削組件相接觸時，相關的工作臺組件的夾頭件的一部分前移穿過并且支承在工作臺的一個支承件上，以便減少在磨削過程中切削部分的振動。
在磨削以后，鉆頭由工作臺組件(鉆頭在其中被可松開地固定著)運送到相應的第二清洗組件。當工作臺組件接近一個相應的第二清洗組件時，將該第二清洗組件的運輸件驅動到其伸出位置，從而使配置于其上的一部分清洗油灰處于與鉆頭的切削部分水平對準的位置。然后將第二清洗組件的運輸件送回其退回位置。重要的是，運輸件退回到其退回位置將使連接在第二清洗組件的底座件上的分度件將運輸件移動一個規(guī)定的增量的距離。運輸件的這種移動將使其后清洗的鉆頭的切削部分插入配置于運輸件上的清洗油灰的不同部分內。
在通過相應的第二清洗組件清洗以后，鉆頭可通過工作臺組件再次插入相應的光學組件中。在每個光學組件內，進行著對鉆頭的最后評定，其中對有溝部分的長度進行測量，也對由其限定的切削部分的幾何形狀進行測量。在完成這些測量以后，鉆頭通過工作臺組件(鉆頭在其中被可松開地固定)從光學組件中取出。每個鉆頭的最后評定包括確定鉆頭的定位環(huán)相對于其切削部分是否處于正確的位置。
如果確定定位環(huán)相對于切削部分的位置必須進行調整，就通過裝載組件將鉆頭從其相關的工作臺組件運輸?shù)脚鲎步M件。詳細地說，將鉆頭的柄部插入碰撞組件的鉆頭座中，然后使切削部分位于離開鉆頭座一個規(guī)定的間隔距離處。然后碰撞定位環(huán)使之與鉆頭座對接接觸。在完成碰撞工序以后，通過裝載組件將鉆頭從碰撞組件送回一個相應的盒式淺盤內。更詳細地說，鉆頭由裝載組件返回到鉆頭貯存箱內的一個精確的位置(鉆頭最初由該位置取出)?？梢哉J識到，如果鉆頭的最后評定確定，定位環(huán)的位置不需要調整，那么鉆頭就通過裝載組件直接從工作臺組件運輸?shù)竭m當?shù)暮惺綔\盤中。此外，如果鉆頭的最后評定確定，其切削部分的幾何形狀存在著缺陷，鉆頭將不運輸?shù)脚鲎步M件或者某個盒式淺盤的鉆頭貯存箱內，而是通過裝載組件廢棄在一個單獨的位置。
在本發(fā)明方法的上述步驟中，其中裝載組件是用來在工作臺組件與碰撞組件之間以及在碰撞組件與相應的盒式淺盤之間運輸鉆頭，這種運輸是以與前面所述的關于通過裝載組件把鉆頭從一個盒式淺盤中取出，關于在鉆頭的切削部分進行初步清洗以前或以后通過裝載組件把鉆頭插入一個相應的倒置組件中并且從該組件中取出，以及關于鉆頭從裝載組件運輸?shù)揭粋€相應的工作臺組件中的方式完全相同的方式實現(xiàn)的。更詳細地說，最初使裝載組件在鉆頭的有溝部分進給并且與定位在柄部上的定位環(huán)相接觸。然后使裝載組件的內部產生一個足以將鉆頭固定于其中的負壓等級。在鉆頭的柄部無論是插入一個工作臺組件中，碰撞組件的鉆頭座中，或者是插入鉆頭貯存器中以后，在裝載組件內部的壓力都將達到均衡，然后使裝載組件從鉆頭返回。
對于每一個需要插入一個倒置組件的倒置臂中，碰撞組件的鉆頭座中以及鉆頭貯存器中并且還要從這些組件中取出的鉆頭來說，該鉆頭必須通過裝載組件保持一個大體上垂直的取向。然而，對于一個需要插入每個工作臺組件中并且從該組件中取出的鉆頭來說，該鉆頭必須通過裝載組件保持一個大體上水平的取向。因此，裝載組件應當適合于在樞軸上轉動，以便根據需要實現(xiàn)鉆頭在垂直或者水平方向的伸出。
附圖簡介本發(fā)明的上述和其他的特征通過參看附圖將一清二楚，其中

圖1是與本發(fā)明的重新磨銳設備一起使用的一個鉆頭貯存箱的透視圖，圖中示出了許多鉆頭貯存在該箱中的樣式；圖2是本發(fā)明的重新磨銳設備的前透視圖；圖2a是本發(fā)明的重新磨銳設備的盒式淺盤中的一個淺盤的透視圖，圖中示出了許多鉆頭貯存箱放置于其上的樣式；圖3是本發(fā)明的重新磨銳設備的頂視圖；圖4是本發(fā)明的重新磨銳設備的裝載組件的夾具的軸件中的一個軸件的局部剖視圖；圖4a是裝載組件的夾具的側立視圖，圖中示出了該夾具相對于裝載組件的自動臂作樞轉運動的樣式；圖4b是裝載組件的夾具的透視圖；圖5是本發(fā)明的重新磨銳設備的倒置組件中的一個組件的透視圖，圖中示出了一個鉆頭保持于其中的樣式；圖6是本發(fā)明的重新磨銳設備的工作臺組件中的一個組件的透視圖；圖6a是示于圖6中的工作臺組件的夾頭件的局部的側立視圖；圖7是本發(fā)明的重新磨銳設備的光學組件中的一個組件的局部剖開的透視圖，圖中示出了一個鉆頭通過一個工作臺組件插入其內部的樣式；圖7a-7d是通過本發(fā)明的重新磨銳設備的每個光學組件對一個鉆頭所作的初步評定程序的步驟圖；圖8是本發(fā)明的重新磨銳設備的磨削組件中的一個組件的前透視圖8a是本發(fā)明的重新磨銳設備的第二清洗組件中的一個組件的透視圖；圖9是本發(fā)明的重新磨銳設備的碰撞組件的局部的剖面圖；圖10a-10c是通過本發(fā)明的重新磨銳設備的每個光學組件對一個鉆頭所作的最后檢測程序的步驟圖；圖11a-11n是通過本發(fā)明的重新磨銳設備所進行的最佳的工作程序的步驟圖。
最佳實施例的詳述現(xiàn)在參看附圖，這些附圖僅僅是用來對本發(fā)明的最佳實施例進行圖解說明，而不是用來對本發(fā)明做出任何的限制，圖2和3示出了根據本發(fā)明所制造的全自動化的鉆頭檢驗和重新磨銳設備。如下面我們還將進行詳細介紹的那樣，設備10是用來自動檢驗鉆頭16的同一性和幾何形狀并且重新磨銳包括在鉆頭16(見圖1)的有溝部分14的末端上的切削部分12。該鉆頭還包括一個從錐形區(qū)18過渡到有溝部分的圓柱形的柄部18。設置在柄部18上的是一個環(huán)形的定位或止動環(huán)22。沿著柄部18設置在一個標準位置上以備連續(xù)使用的定位環(huán)22通常位于距離柄部18的末端約0.8英寸的位置處，它是用摩擦力保持在柄部18的位置上的。
如前面所述，鉆頭16通常是用硬質合金或碳化鎢硬質合金制成的，并且在有關印刷電路板的制造中使用。鉆頭16、特別是其有溝部分16，可用來制作在單塊電路板或多塊重疊的電路板中的多個小直徑孔，這些小孔是用來容納隨后將面接在電路板上的電子元件的管腳或導線的。除了在電路板中的小孔直徑必須保持緊公差以外，鉆頭16的切削部分12穿入(即伸入)電路板的深度也必須進行精密地控制，以便保證適當?shù)你@孔公差。這種深度控制通常是通過用摩擦力安裝在柄部18上的定位環(huán)22的軸向定位來完成的。在這方面，柄部18伸入鉆孔設備(未示出)的夾頭件或刀桿中的尺寸受到緊靠于其上的定位環(huán)22的支撐面的限制。由于定位環(huán)22用來作為控制從刀桿伸出的鉆頭16的長度的“止擋”，使切削部分12與定位環(huán)22分開的距離D1就必須保持在一定的緊公差范圍內，以便保證電路板的正確的鉆孔尺寸。
由于與制造鉆頭16相關的經濟費用的負擔，在長期使用以后，最好將切削部分12重新摩銳而不是把鉆頭16報廢。切削部分12的重新摩銳通常將造成有溝部分14的長度的減少，從而使把切削部分12與定位環(huán)22分開的距離D1減少。因此，在重新摩銳的程序完成以后，對定位環(huán)22在柄部18上的位置必須進行調整，以便重新獲得把切削部分12與定位環(huán)22分開的正確的距離D1。如前面所述，在現(xiàn)有技術中，切削部分12的重新摩銳以及定位環(huán)22在柄部18上的重新定位通常是用人工或半人工通過使用各種單獨的常規(guī)的磨削和測量系統(tǒng)和技術來完成的。但是，這些現(xiàn)有技術的使用，除了費時和價格昂貴以外，就切削部分12的最后構形和把切削部分12與定位環(huán)22分開的距離D1而論，還常常不容易滿足所需要的精度等級。
鉆頭貯存箱如同在圖1中還可以看到的那樣，為了利用本發(fā)明設備10進行加工，鉆頭16(包括設置于其上的定位環(huán)22)最好貯存在一個鉆頭貯存箱26內。鉆頭貯存箱26包括一個具有一個通過一對鉸鏈32可樞轉地連接于其上的蓋30的底座28。為了把蓋30固定在底座28上，蓋30的第一接頭34與底座28的第二接頭36相嚙合。因此，鉆頭貯存箱26可以采取打開位置和關閉位置這兩個位置中的任何一個位置，圖1中所示的的貯存箱處于其打開位置。
鉆頭貯存箱26的底座28限定了一個具有多個鉆頭容納孔40設置于其中的大致上平的頂面38。這些鉆頭容納孔40準確地配置在頂面38中，并且被配置成交替地偏置的各排，以便減少鉆頭貯存箱26的外形尺寸。每個鉆頭容納孔40都具有一個足夠大的直徑以便允許鉆頭16的柄部18從其中通過。但是，每個鉆頭容納孔40的直徑應小于定位環(huán)22的直徑。因此，柄部18沿軸向一個相應的孔40中的插入受到與底座28的頂面38相靠緊的定位環(huán)22的下表面的支撐的限制。因此，大部分柄部18留在頂面38以下，而有溝部分14則由該頂面大體上垂直地向上伸出。雖然此處示出的具體的貯存箱26是由加利福尼亞州圣安那市的Tycom公司所生產的，但是，本專利申請的代理人，那些在本技術領領域的一般技術人員將會認識到，由其他公司所生產的其他貯存箱26也可以在本發(fā)明中使用，并且顯然在此處會被預料到。
根據用戶的需要，與設備10一同使用的鉆頭貯存箱26可以是一個標準的結構或者是任何專用的結構。此外，鉆頭16也可以不需要這樣來插入容納孔40的相對應的孔中，使得其有溝部分14從頂面38大體上垂直地向上伸出。相反地，如從圖1中還可以看到的那樣，每個鉆頭16的有溝部分可以沿軸向插入一個相對應的孔40中，使得這種插入受到靠緊在底座38的頂面38上的定位環(huán)22的上表面的支撐所限制。這樣，鉆頭16的柄部18將由該頂面38大體上垂直地向上伸出。
設備的機座現(xiàn)在參看圖2和3，本發(fā)明的設備10包括一個底座臺或機座42，該機座限定了一個大體上矩形的頂平面44。連接在機座42的前端的是一對控制臺42，該控制臺內安裝有一個程序控制裝置，該裝置的使用將在下面做出更詳細的介紹。連接在頂面44上的是兩對大體上矩形的支座48。支承板50的一對對置的側面分別緊靠在相應的一對支座48上，并且使剩下的一對對置的側面基本上分別與機座42的相應的縱向側面中的一個側面齊平。支座48和支承板50各自都限定了大體上平的頂面。
盒式淺盤現(xiàn)在參看圖2,2a和3，本發(fā)明的設備10包括一對大體上矩形的長盒式淺盤54，這些盒式淺盤連接在相應的支座48的大體上平的頂面上。如同在圖2和3中所見到的，同樣形狀的盒式淺盤54的寬度尺寸基本上與那些它們連接于其上的支座48的寬度尺寸是相同的。在這方面，每個盒式淺盤54的縱向的和橫向的側面則基本上與它們連接于其上的支座48的相應的側面齊平。
在設備10中，每個盒式淺盤54是一個在其中加工有多個大體上同樣尺寸的矩形孔56的框架。每個孔56都由從一個底板60向上伸出的框架壁58所限定。重要的是，每個孔56都具有一個與鉆頭貯存器26的底座28的形狀成對配用的形狀。在這方面，如在圖2a中所看到的，每個孔56的尺寸應做成能部分地容納鉆頭貯存箱26的底座28并且把它固定在一個給定位置。在圖2a中還可以看到，鉆頭貯存箱26還可以以這樣一種型式放在孔56中，其中一個與各個鉆頭貯存箱26的底座28相鄰的孔，在鉆頭貯存箱26處于打開狀態(tài)時，可以用來容納蓋30。但是，那些在本技術領領域的一般技術人員將會認識到，只要把蓋30從其上卸下，多個鉆頭貯存箱26的底座28可以同時插入到所有的孔56中。
裝載組件現(xiàn)在參看圖2,3,4,4a和4b，本發(fā)明設備10包括一個自動的裝載組件62，該組件可移動或轉動地連接在支承板50上，它可以用來從放在盒式淺盤54上的鉆頭貯存箱26內把鉆頭16一次一個地取出，并且在鉆頭的切削部分12經過重新摩銳和其定位環(huán)22經過重新定位以后，再把每個鉆頭16放回到它從其中取出的鉆頭貯存箱26內的某個精確的位置。裝載組件62還可以用來運輸在設備10的各種組件之間的鉆頭16，這在下面還要詳細介紹。
裝載組件62包括一個具有一個大體上L形的第一臂段64，該臂段可轉動地連接在裝載組件62的底座件65上。底座件65自身連接在緊靠其后緣的支承板50的頂面上。在圖2中可以看到，第一臂段64可以圍繞一條第一裝載軸線LA1相對于底座件65轉動，該軸線沿著與支承板50的頂面大體上相垂直方向的延伸。除了第一臂段64以外，自動臂還包括一個第二臂段66，該臂段可轉動地連接在第一臂段64的水平延伸部分的末端并且可以相對于該末端圍繞第二裝載軸線LA2轉動。在圖2中還可以看到，第二裝載軸線LA2大體上沿著與第一裝載軸線LA1相平行的方向延伸。
除了第一和第二臂段64,66以外，裝載組件62的自動臂還包括一個第三臂段67，該臂段可轉動地連接在第二臂段66的末端，該末端與第二臂段連接在第一臂段64上的那個末端相對置。第三臂段67可以相對于第二臂段66圍繞第三裝載軸線LA3轉動。第三裝載軸線LA3自身沿著大體上與第一和第二裝載軸線LA1,LA2相平行的方向延伸。除了可以圍繞第三裝載軸線LA3轉動以外，自動臂的第三臂段67還可以沿著該軸線作直線或垂直(即向上和向下)運動。雖然圖中沒有示出，裝載組件62的自動臂還包括若干個內部機件，它們分別可以使第一臂段64圍繞第一裝載軸線LA1轉動，使第二臂段66圍繞第二裝載軸線LA2轉動，使第三臂段67圍繞第三裝載軸線LA3轉動或者沿著該軸線移動。
除了自動臂以外，裝載組件62還包括一個與自動臂的第三臂段67的下端相連接的夾具70。夾具70包括一個具有一對夾具臂71b的夾具外殼71a，該對夾具臂相互之間相距一定間隔并且可以大體上平行地從該外殼向下延伸。夾具70還包括一對可樞轉地分別連接在夾具臂71b中的一個相應的臂上的軸件72。更詳細地說，軸件72中的每一件都部分地在一對由相應的夾具臂71所限定的互相隔開的凸緣部分之間延伸。通過每個軸件72沿縱向延伸的是一個孔74，該孔的至少一部分上的直徑要比鉆頭16的柄部18的直徑稍大。裝載組件62的一個長柔性真空管76通過流體與每個孔74相連接，該真空管還與它的一個真空泵相連接。當該真空泵被驅動時，它就會在每個孔74中產生真空，為了某些原因這將在下面做出更詳細的介紹。
除了軸件72以外，夾具70還包括一個驅動件78，該驅動件用來實現(xiàn)軸件72相對于第三裝載軸線LA3的往復的回轉運動。驅動件78最好包括一個氣缸，該氣缸的氣缸體可樞轉地與夾具臂71b中的一個夾具臂相連接。從氣缸體沿軸向延伸的是一個活塞桿，該活塞桿的末端用機械方法與樞軸相連接，該樞軸用來可樞轉地把軸件72連接到夾具臂71b上并且實現(xiàn)軸件的互相連接。
如同在圖4和4a中所看到的，夾具70的軸件72除了借助于夾具70與第三臂段67的連接而具有圍繞第三裝載軸線LA3轉動和沿著該軸線垂直地移動的能力以外，該軸件還可以通過驅動件78樞轉大約90°而處于水平方向，從而可以沿著一條大體上垂直于第三裝載軸線LA3的夾具軸線GX延伸。在這方面，驅動件78的活塞桿從其本體的前移將促使軸件72進行從沿著第三裝載軸線LA3的垂直方向延伸(如圖4和4b中所示)到沿著夾具軸線GX的水平方向延伸(如圖4a中所示)的向上的回轉運動。相反地，活塞桿返回氣缸內的退回將促使軸件72進行向下的回轉運動，并且使該軸件返回到沿著第三裝載軸線LA3延伸。使軸件72(特別是其孔74)沿著夾具軸線GX延伸的能力的重要性將在下面作更詳細的介紹。
根據對裝載組件62的上述說明顯然可知的是，實際上自動臂可以把夾具70的軸件72調運到一個高于機座42的頂面44的任何位置上。重要的是，盒式淺盤54的構形及其與支座48的連接應使配置在貯存于盒式淺盤54的任何孔56中的鉆頭貯存箱26的任何鉆頭容納孔40內的一個鉆頭16可以由裝載組件62的夾具70所接近，特別是可以由軸件72中的任何一個軸件所接近的。
如同在圖4中還可以看到的那樣，當鉆頭16處于垂直方向并且其有溝部分14向上伸出時，使用裝載組件62來“握緊”鉆頭16可以通過如下的方式實現(xiàn)，首先通過自動臂這樣來調運一個軸件72，使得穿過該軸件延伸的孔74與鉆頭16的有溝部分14共軸地對準。然后，使軸件72沿著第三裝載軸線LA3垂直地向下移動，并且在鉆頭16的有溝部分14和錐形區(qū)20上進給，當軸件72與鉆頭16的定位環(huán)22發(fā)生接觸時，才使該向下的前移終止。然后，驅動裝載組件62的真空泵，以便在孔74內產生負壓。這種負壓將使鉆頭16在軸件72通過自動臂的第三臂段67而沿著第三裝載軸線LA3向上移動或者圍繞該軸線轉動時，保持在軸件72內不動?？梢哉J識到，當不驅動真空泵時，孔74內所產生的壓力平衡將使鉆頭16立即從軸件72中被釋放出來。
當鉆頭16處于垂直方向并且其柄部18向上伸出時，使用裝載組件62來“握緊”鉆頭16也可以通過上述方式實現(xiàn)。在這方面，首先應對夾具70的軸件72中的一個軸件進行這樣的調運，使得穿過該軸件延伸的孔74與鉆頭16的柄部18共軸地對準。然后，使軸件72沿著第三裝載軸線LA3垂直地向下移動，并且在柄部18上進給，當軸件72與鉆頭16的定位環(huán)22發(fā)生接觸時，才使該向下的前移終止。再一次驅動裝載組件62的真空泵，以便在孔74內產生負壓，這種負壓將使鉆頭16保持在軸件72內不動。由于不驅動真空泵而引起的孔74內的壓力平衡將使鉆頭16立即從軸件72中釋放出來。
從圖4a中可以清楚地看到，當鉆頭16處于水平方向時，使用裝載組件62來“握緊”鉆頭16可以通過如下方式實現(xiàn)，首先通過自動臂這樣來調運一個軸件72，使得當軸件72通過驅動件78向上樞轉時，夾具的軸線GX與鉆頭16、特別是其有溝部分14共軸地對準。然后，使軸件72水平地移動，并且在鉆頭16的有溝部分14和錐形區(qū)20上進給，當軸件72與鉆頭16的定位環(huán)22發(fā)生接觸時，才使該水平的前移終止。然后，驅動裝載組件62的真空泵，從而以前面所述的方式將鉆頭16保持在軸件72內不動。
第一清洗組件現(xiàn)在參看圖2和3，本發(fā)明設備10還包括一對相同構形的第一清洗組件80，其中的每一個清洗組件都可以用來在對鉆頭16的切削部分12進行磨削或重新磨銳以前，先對它們進行清洗。雖然沒有受到限制，在該最佳實施例中，每個第一清洗組件80都包括一個與一個對應的支座48相連接的矩形的槽或容器82，更詳細地說，該槽的縱向的側面與支承板50相鄰接。每個槽82中都含有大量的清洗油灰84。
在設備10中，如果一個鉆頭16最初已經通過軸件72的前移而由該軸件握緊在柄部18上，在鉆頭16從鉆頭貯存箱26中移出以后就可以立即對鉆頭16的切削部分12進行清洗。這種清洗可以通過如下方式實現(xiàn)，首先這樣來調運裝載組件62，使得軸件72(更詳細地說是從其中伸出的鉆頭16的有溝部分14)垂直地與一個第一清洗組件80的清洗油灰84相對準。然后，通過自動臂的第三臂段67使軸件72沿著第三裝載軸線LA3向下移動，以便把鉆頭16的切削部分12插入到大量的清洗油灰84中。然后，再通過自動臂的第三臂段67使軸件72沿著第三裝載軸線LA3向上移動，以便把鉆頭16的切削部分12從清洗油灰84中移出。那些在本技術領領域的一般技術人員將會認識到，其他的清洗系統(tǒng)諸如激光系統(tǒng)，二氧化碳系統(tǒng)，液槽系統(tǒng)等顯然也都在本文的考慮之中。
可以認識到，如果鉆頭16已經由夾具70的一個軸件72以圖4中所示的方式握緊(即，使軸部72在鉆頭16的有溝部分14上進給)，此時必須把鉆頭16倒置過來，以便通過一個第一清洗組件80對其切削部分12進行清洗。這種倒置可以通過使用設備10的一個倒置組件來實現(xiàn)，該倒置組件在下面還將詳細地介紹。
倒置組件現(xiàn)在參看圖2,3和5，本發(fā)明設備10還包括一對相同構形的倒置組件85，該組件(下面還將作詳細介紹)中的每個組件都可以用來實現(xiàn)對鉆頭16的選定的倒置或翻轉。每個倒置組件85包括一個連接在支承板50的頂面上的底座件86。一個大體上沿著水平方向延伸的倒置臂87可轉動地連接在底座件86上。倒置臂87通過一個設置于其內的轉動的驅動器(末示出)可以相對于底座件86轉動。連接在倒置臂87末端上的是一個具有一個穿過其中延伸的孔的固定座88，該固定座的尺寸應制成具有一個比設置在鉆頭16上的定位環(huán)22的直徑稍大的直徑。
每個倒置組件85還包括一個長鎖銷89，該鎖銷可動地連接在底座件86上并且限定了一個末端，該末端可以往復地從該穿過固定座88延伸的孔中移進和移出。一個氣流發(fā)生器90也連接在底座件86上，該發(fā)生器用來導入一個股高壓氣流頂緊在鉆頭16的切削部分12上，為了某些原因我們將在下面對此進行詳細討論。
如上所述，如果最初夾具70的軸件72已經在鉆頭16的有溝部分14上進給并且與定位部分22相接觸，此時必須把鉆頭16通過一個倒置組件倒置過來，以便通過一個第一清洗組件80對其切削部分12進行最初清洗。這種倒置可以通過如下方式實現(xiàn)，首先通過裝載組件62的自動臂來這樣調運軸件72，使得從其中伸出的鉆頭16的柄部18與穿過一個倒置組件85的固定座88延伸的孔共軸地對準。然后，通過自動臂的第三臂段67使軸件72沿著第三裝載軸線LA3向下移動，以便把柄部18插入到固定座88的孔中。
在鉆頭16被插入到固定座88內以后，通過驅動鎖銷89使該銷往里移動而與鉆頭16的柄部18相嚙合，倒置組件85的工作就由此開始。可以認識到，鎖銷89的末端與柄部18的嚙合將把鉆頭16有效地鎖定在固定座88內。在鎖銷89與鉆頭16的柄部18嚙合以后，就出現(xiàn)了軸件72內的壓力級的平衡和該軸件從鉆頭16上退回(即，軸件72沿著第三裝載軸線LA3的向上移動)。
可以認識到，在鉆頭16在固定座88內鎖定并且夾具70從其上退回以后，鉆頭16的有溝部分14大體上垂直地向上伸出。然后，通過轉動的驅動器將倒置組件85的倒置87臂近似轉動180°，以便使鉆頭16的柄部18大體上垂直地朝上。在進行了上述倒置以后，裝載組件62的自動臂可用來這樣地調運夾具70的一個軸件72，使得其上的孔74與鉆頭16的柄部18共軸地對準。然后，通過第三臂段67使軸件72沿著第三裝載軸線LA3向下移動并且在鉆頭16的柄部18上進給。當在孔74內產生的真空足以把鉆頭16保持在孔內時，使倒置組件85的鎖銷89退回，以便將該鎖銷的末端從其與柄部18相嚙合的位置移開。這種脫離將使鉆頭16能夠通過沿著第三裝載軸線LA3的向上移動而從固定座88內移出。可以認識到，當鉆頭16從固定座88內移出時，鉆頭16的有溝部分14將從軸件72中伸出，由此可以使切削部分12能夠通過一個第一清洗組件80以上述方式進行清洗。
在本發(fā)明設備10中，每個鉆頭16在其切削部分通過一個第一清洗組件80以上述方式進行清洗以后，必須通過一個倒置組件85進行倒置。在這方面，當切削部分12經過最初的清洗以后，鉆頭16必須由裝載組件62的夾具這樣地握緊，使得柄部18而不是有溝部分14從一個軸件72中伸出。
接在切削部分12的最初的清洗后面的倒置過程可以通過如下方式實現(xiàn)，首先這樣來調運其中裝有剛被清洗過的鉆頭16的軸件72，使得鉆頭16的有溝部分14與穿過一個倒置組件85的固定座88延伸的的孔共軸地對準。然后，使軸件72通過自動臂的第三臂段沿著第三裝載軸線LA3向下移動，以便將有溝部分14插入固定座88的孔內。在有溝部分14前移通過固定座88的孔以后，驅動鎖銷89，以便使該鎖銷的末端延伸到與鉆頭的柄部18相嚙合的位置。如上所述，鎖銷89的末端與柄部18的嚙合將有效地將鉆頭16鎖定在固定座88內。然后，使軸件72通過第三臂段67沿著第三裝載軸線LA3向上移動，以便軸件72從鉆頭16上退回。
可以認識到，當鉆頭16在固定座88內鎖定并且裝載組件62的夾具70從其上退回以后，此時柄部18大體上垂直地向上，而有溝部分14則大體上垂直地向下。然后，將氣流發(fā)生器90驅動，并且使該發(fā)生器引導一股高壓氣流以圖5中所示的方式沖擊在鉆頭16的切削部分12上。重要的是，氣流沖擊在切削部分12上所產生的作用將可從其上有效地清除任何殘留的清洗油灰。然后，使倒置組件85的倒置臂87近似地轉動180°，以便使有溝部分14大體上垂直地向上。
在鉆頭16倒置以后，將夾具70的一個軸件72這樣來調運，使得其中的孔74與有溝部分14同軸地對準。然后，通過自動臂的第三臂段67使該軸件72沿著第三裝載軸線LA3向下移動并且在有溝部分14上進給。然后使孔74內產生的真空達到一個足以使鉆頭16保持在其中的真空度。然后，將倒置組件85的鎖銷89從柄部18處退回或者與其脫離，從而通過自動臂的第三臂段67使軸件72沿著第三裝載軸線LA3的向上移動，同時也使鉆頭16從固定座88內移出?？梢哉J識到，當鉆頭16從倒置組件85中移出時，其柄部18也從夾具70的一個軸件72中伸出。
工作臺組件現(xiàn)在參看圖2,3,6和6a，設備10還包括一對同樣構形的工作臺組件96，每個工作臺組件可用來在設備10的其他組件之間運輸一個鉆頭16，這將在下面進行詳細介紹。每個工作臺組件96包括一個大體上矩形的底座件98，該底座件可以沿著一條底座件軸線BX(如圖3中所示)作往復運動。工作臺組件96的底座件軸線BX處于同一平面并且相互平行。
底座件98沿著其底座件軸線BX的移動通過工作臺組件的一個致動器100進行。在圖2中可以清楚地看到，每個工作臺組件96的致動器100最好包括一個氣缸，該氣缸的缸體與機座42的頂面44相連接并且配置在一個相應的盒式淺盤54的下面。從該缸體沿軸向延伸的是一個長活塞桿，該桿的末端與底座件98相連接。可以認識到，致動器100的活塞桿在其缸體內部的前移將導致底座件99沿著其底座件軸線BX向離開盒式淺盤54的方向移動。相反，致動器100的活塞桿在其缸體內的退回將導致底座件99沿著其底座件軸線BX朝著盒式淺盤54的方向移動。本技術領域的一般技術人員可以認識到，用來使底座件98沿著其底座件軸線BX移動的致動器100也可以包括氣缸以外的其他裝置。
除了底座件98和致動器100以外，每個工作臺組件96還包括一個旋轉件102，該旋轉件具有一個通過軸承101可轉動地連接在底座件98上的旋轉件外殼103。旋轉件102可以圍繞一條旋轉件軸線轉動，該軸線沿著大體上與底座件軸線BX相垂直的方向延伸，也就是沿著大體上與第一，第二和第三裝載軸線LA1,LA2,LA3相平行的方向延伸。旋轉件102相對于底座件98的轉動可以通過其第一步進電機104的選擇性的驅動來實現(xiàn)，該電機從旋轉件外殼103中伸出。旋轉件102相對于底座件98的轉動也可以通過使用一個氣缸而不是該第一步進電機來實現(xiàn)。
每個工作臺組件96還包括一個與旋轉件102相連接的夾頭件106。夾頭件106包括一個夾頭件外殼107，該外殼具有一個從其中伸出的圓柱形夾頭軸108。一個容納有一個套筒夾110的鎖緊套筒111與夾頭軸108的末端相連接。在工作臺組件96內，夾頭軸108因而套筒夾110可以沿著夾頭軸線CX(在圖6中示出)相對于夾頭件外殼107作往復移動。除了可以沿著夾頭軸線CX移動以外，夾頭軸108還可以圍繞該軸線轉動。夾頭軸108沿著或者圍繞著夾頭軸線CX的運動可以通過夾頭件106從其夾頭件外殼107伸出的一個第二步進電機112來實現(xiàn)。在旋轉件102轉動期間，夾頭軸線CX大體上平行的沿著相對于殼體42的頂面44的平面延伸。第一和第二步進電機104,112可以包括伺服電機，或線性伺服電機。由于第二步進電機112可使夾頭軸108圍繞夾頭軸線CX轉動，該電機就提供了鉆頭16的切削部分12的一個規(guī)定的轉動位置，這在下面還要作詳細介紹。
現(xiàn)在參看圖4,4a,6和6a，在設備10中，通過裝載組件62可以把一個鉆頭16插入每個工作臺組件96的套筒夾110中或者從該套筒夾內部取出。在這方面，套筒夾110的尺寸和構形應該能夠可滑動地容納鉆頭16的柄部18，并且使得該柄部18進入套筒夾110內的移動受到套筒夾110內的一個擋鐵的限制，該擋鐵的位置應這樣調整，使得只有約八分之一英寸的鉆頭16的柄部18能夠插入并且鎖緊在套筒夾110內。由于夾頭軸線CX是沿水平方向延伸的，因此，以上述方式垂直地固定在夾具70的一個軸件72內的鉆頭16，在插入到套筒夾110中以前必須先進行樞轉，以便沿著夾具軸線GX(如圖4中所示)延伸。軸件72除了要通過驅動件78進行樞轉，以便鉆頭16沿著夾具軸線GX延伸以外，軸件72還必須通過裝載組件62這樣來調運，使得夾具軸線GX與夾頭軸線CX共軸地對準，以便柄部18能插入套筒夾110中。夾具軸線GX還必須與夾頭軸線CX共軸地對準，以便軸件72能在鉆頭16的有溝部分14前進并且與定位環(huán)22相接觸，從而使鉆頭16可從套筒夾110內移出。
在圖6中可以清楚地看到，每個工作臺組件96還包括一個與底座件98相連接的長支承件114?？?16緊靠著長支承件114的頂端從該支承件中穿過，該孔的尺寸和構形應能可滑動地容納鎖緊套筒111。如同下面將要詳細介紹的那樣，作為重新磨銳鉆頭16的切削部分12的過程的一部分，鎖緊套筒111是可滑動地前移到孔116中的，以便使支承件114能夠引導和防止在重新磨銳的過程中，鉆頭16在套筒夾110內產生過大的振動。
光學組件現(xiàn)在參看圖2,3和7，設備10還包括一對觀測或光學組件，每個光學組件用來產生圖像(最好是數(shù)字圖像)，這些圖像用來檢驗鉆頭的同一性和幾何形狀以及對于插入在該組件內的鉆頭16的切削部分和有溝部分14進行初步和最后的檢查或評定。每個光學組件118與機座42的頂面44相連接并且被配置在相應的一個盒式淺盤54的下面。
在圖7中可以清楚地看到，每個光學組件118包括一個具有一個圓形孔122的光學外殼120，該孔配置在光學外殼的一個側壁上?？?22的尺寸和構形應能容納一個工作臺組件96的鎖緊套筒111。當光學組件118被安裝在機座42上時，每個光學外殼120的孔122與機座42的頂面44的分開距離應使一個工作臺組件96的夾頭軸線CX能夠與孔122共軸地對準。這種對準是必須的，以便使固定在一個工作臺組件96的套筒夾110內的一個鉆頭16，在工作臺組件96的底座件98沿著底座件軸線BX移動時，能通過孔122插入光學外殼20的內部。
配置在光學外殼120的內部的是一個與孔122共軸地對準的圓形的照明環(huán)或陣列124。照明陣列是124最好包括發(fā)射紅光的發(fā)光二極管的一個序列環(huán)。連接在光學外殼120的一個側壁上的是一個光學組件118的前照相機126，該側壁的對面包括一個設置在該外殼上的孔122。前部照相機126伸進光學外殼120的內部，并且包括一個共軸地與孔22和照明陣列124都對準的圓形的透鏡。除了前部照相機126以外，每個光學組件118還包括一個頂部照相機128，該照相機連接在光學外殼120的頂部。與前部照相機126相類似，頂部照相機128也伸進光學外殼120的內部并且包括一個圓形的透鏡，當鉆頭16通過工作臺組件96插入光學外殼120的內部時，該透鏡相對于夾頭軸線CX大體上垂直地延伸。雖然各種光學系統(tǒng)在本設備中都可以考慮使用，但最好是用加利福尼亞州圣地亞哥市Volution公司制造的產品。
磨削組件現(xiàn)在參看圖2,3和8，設備10還包括一對與機座42的頂面44相連接的磨削組件130。每個磨削組件130包括一個具有大體上U形的砂輪支架132。第一和第二砂輪電機134,136可動地連接在砂輪支架132上并且配置在由該支架所限定的耳部之間。第一圓形磨頭138可轉動地連接在第一砂輪電機134上，而第二圓形磨頭140可轉動地連接在第二砂輪電機136上。
在設備10中，第一和第二磨頭138,140的磨削面通常不是相對于機座42的頂面44垂直地延伸，而是相對于該頂面成某個角度的偏置。在每個磨削組件130中，第一和第二磨頭138,140的磨削面相對于頂面44的角度取向是可以有選擇地調整的。在這方面，砂輪支架132包括一對分別配置在由該支架所限定的耳部中的相對應的一個耳部內的弧形槽142。第一和第二砂輪電機134,136在砂輪支架132上的連接由于安裝軸的容納方法而變得更方便了，該安裝軸從第一和第二砂輪電機134,136中的每個電機延伸到一個相應的槽142內。配置在至少一個安裝軸的末端的夾緊件144的擰緊可使安裝軸保持在槽142內的一個所需的位置上?？梢哉J識到，夾緊件144的松開可以使安裝軸在槽142內的位置根據需要得到有選擇的調整，以便改變第一和第二磨頭138,140的磨削面相對于機座42的頂面44的角度取向。在每個磨削組件130內，第一和第二砂輪電機134,136是互相連接的，因而當?shù)谝缓偷诙拜喣ヮ^138,140的磨削面以上述方法進行調整時，它們可以完全一致地運動。
第二清洗組件現(xiàn)在參看圖2,3和8a，設備10還包括一對第二清洗組件180，它們與相應的盒式淺盤54的朝外的機座42的頂面44相連接。在通過一個光學組件118對鉆頭16的切削部分12進行最后檢查以前，第二清洗組件180可用來進行對該部分的清洗，這在下面還要進行詳細介紹。
每個第二清洗組件180包括一個與機座42的頂面相連接的底座件182。一根長運輸桿184可動地與底座件182相連接，該運輸桿包括一對在緊靠其對置端的相應的端部處可轉動地與其共同的側面相連接的運輸機托輥186。與一個運輸機托輥186相連接的是一個分度輪188，而圍繞運輸機托輥186延伸的是一條連續(xù)的運輸帶190。此外，一個朝著分度輪188向外延伸的分度件192與底座件182相連接。在圖8a中可以看出，運輸帶190上設置有一些清洗油灰194，并使每個這樣數(shù)量的清洗油灰配置于在運輸帶上形成的一對相應的凸條之間。
在每個第二清洗組件180中，可以操縱底座件182以便有選擇地在圖8中所示的一個退回位置與在圖8的幻像中所示的一個伸出位置之間驅動運輸桿184，由此也就驅動了運輸帶190。當運輸帶190處于伸出位置上時，一個配置在其上的這樣數(shù)量的清洗油灰194通常與相應的一個光學組件118的孔122的軸線沿水平對準。當運輸帶190處于其退回位置時，配置于其上的這樣數(shù)量的清洗油灰194的取向基本上在孔122的軸線的下面。重要的是，運輸帶190從其伸出位置到其退回位置的移動將導致分度件192的末端與分度輪188的嚙合以運輸帶190移動一個規(guī)定增量的距離的方式進行。當清洗油灰194處于與相關的光學組件118的孔122共軸地對準時，運輸帶190的這種移動將有效地把一些清洗油灰連續(xù)地放在與夾頭軸線CX水平對準的位置。
碰撞組件現(xiàn)在參看圖2,3和9，設備10還包括一個碰撞組件146，該組件大體上在盒式淺盤54的中間位置與機座42的頂面44相連接。在鉆頭16的切削部分12完成重新磨銳以后，如果需要的話，可以使用碰撞組件來使定位環(huán)22在鉆頭16上的位置重新定位。碰撞組件146的完整的結構和工作方式已經在1995年12月5日公布的題為“用于已經重新磨銳的鉆頭的定位環(huán)的定位設備”的美國專利5472298中作了介紹，該文件的全部公開內容通過引用結合在本文中。
碰撞組件146通常包括一個連接在機座42的頂面44上的一個鉆頭座或基座148。一個用來可滑動地容納鉆頭16的柄部18的孔150穿過鉆頭座148沿軸向延伸。孔150的直徑應稍大于柄部18的直徑，從而有助于柄部18滑動地插入其中。除了鉆頭座148以外，碰撞組件146具有一個往復式撞頭或錘組件，該組件包括一個擴大的工具頭152。工具頭152限定了一個從穿過其中沿軸向延伸的中心孔154，該孔的直徑稍大于穿過鉆頭座148沿軸向延伸的孔150的直徑。工具頭152的中心孔154與孔150共軸地對準，因而也就與插入鉆頭座148中的鉆頭16的縱向軸線共軸地對準。
在圖9中可以看到，中心孔154的末端尺寸被擴大了，以便部分地容納定位在鉆頭16上的定位環(huán)22。在這方面，該擴大部分的直徑稍大于定位環(huán)22的直徑，并且該擴大部分的深度D2也稍小于定位環(huán)22的寬度W1。在圖9中還可以看到，中心孔154的末端部分的擴大有助于環(huán)形碰撞面156的形成，該碰撞面圍繞著中心孔154的直徑減少部分并且可用來與定位環(huán)22相接觸。如下面將要詳細介紹的那樣，當鉆頭16插入鉆頭座148中并且撞頭組件受到驅動使得工具頭152向下移動時，有溝部分14，錐形區(qū)20和鉆頭16的柄部18的上端都容納在中心孔54內，通過使定位環(huán)22受到碰撞面156的“碰撞”，迫使定位環(huán)與鉆頭座148對接接觸。
碰撞組件146還包括一個調整機構，該機構用來把插入鉆頭座148中的鉆頭16的切削部分12定位在與鉆頭座148的頂面158分開一個規(guī)定的間隔距離SD的位置上。該調整機構包括一個用來產生一個激光束L的光學參考系統(tǒng)，該激光束相對于鉆頭16的縱向軸線垂直地移動，并且與鉆頭座148的頂面158間隔一個距離SD。除了光學參考系統(tǒng)以外，該調整機構還包括一個可逆的線性致動器或步進電機，該電機配置在機座42的內部并且包括一個可選擇地從步進電機伸出或收縮的長導螺桿160。一個限定了一個鈍頭末端的長圓柱形銷部162從導螺桿160的頂端沿軸向延伸。銷部62的直徑稍小于孔150的直徑，由此可使銷部162滑動地伸入孔150中并且可在其中垂直地移動。
在設備10中，碰撞組件146通過裝載組件62可用來最初把鉆頭的16的柄部18插入鉆頭座148的孔150中。柄部18在孔150中的插入受到其端部24的支撐的限制，該端部靠緊在銷部162的末端，如上所述，該銷部存在于孔150內。
在鉆頭16插入鉆頭座148中以后，就水平地、更詳細地說是相對于插入鉆頭座148中的鉆頭16的縱向軸線垂直地發(fā)射激光束L。激光束L應取向為可使與鉆頭座148的頂面158隔開一個間隔距離SD,SD最好是距離D1與定位環(huán)22的寬度W1之和。當鉆頭16最初插入鉆頭座148中時，切削部分12通常設置在激光束L的高度的上方。這樣，由于切削部分12必須在碰撞定位環(huán)22以前被定位在該間隔距離SD處，通常鉆頭16必須在鉆頭座148中放到更低的位置，以便在激光束L內精確地定位切削部分12。
在鉆頭座148中降低鉆頭16的位置可以通過以下述方式驅動步進電機來實現(xiàn)，即，使導螺桿160沿著垂直方向向下移動，而這又會使銷部162的末端在孔150內向下移動。當鉆頭16最初插入鉆頭座148中時，由于柄部18的下端24頂靠在銷部162上，因此銷部162的向下移動將使柄部8退入鉆頭座148中，從而降低了切削部分12的高度。
導螺桿160的垂直向下的移動的持續(xù)時間應該與切削部分12配置在激光束下面的時間相同。當確定切削部分已經配置在激光束L的高度下面(即，可發(fā)射一個連續(xù)的不受切削部分12間斷的激光束L)以后，就停止驅動步進電機，從而使導螺桿160的垂直向下的移動停止。然后，使步進電機以一種能使導螺桿160及其銷部162的垂直向上的移動得以實現(xiàn)的方式重新供電。導螺桿160的向上移動使切削部分12朝向激光束L的同步的向上移動也得以實現(xiàn)。在某個精確的時刻，使切削部分12間斷激光束L，使步進電機斷電，從而導致切削部分12與鉆頭座148隔開一個間隔距離SD。
當切削部分12被設置在激光束L內并且與頂面158隔開該間隔距離SD以后，通常有一個小間隙將限定在定位環(huán)22與鉆頭座148的頂面158之間。然后，驅動撞頭組件，使工具頭152實現(xiàn)快速的向下移動。如前所述，工具頭152的向下移動將導致與定位環(huán)22接觸或“碰撞”在圍繞中心孔154限定的碰撞面156上。重要的是，通過工具頭152碰撞定位環(huán)22克服了定位環(huán)22在鉆頭16的柄部18上的摩擦或壓力配合的嚙合并且迫使定位環(huán)22向下與鉆頭座148的頂面158實現(xiàn)對接接觸。當定位環(huán)22靠緊在頂面158上時，與切削部分12的間隔就是規(guī)定的距離D1。定位環(huán)22最好由工具頭152碰撞兩次，第一次碰撞用來迫使定位環(huán)與頂面158實現(xiàn)對接接觸，第二次碰撞用來從定位環(huán)22上拋下任何殘留的毛邊或碎片。
在圖2和3中可以看到，碰撞組件146的撞頭組件可移動地安裝在碰撞組件146的基架164上，并且可以相對于鉆頭座148在伸出與退回位置之間線性地移動。當撞頭組件處于其伸出位置時，工具頭152的中心孔154與鉆頭座148的孔150共軸地對準。相反，當撞頭組件被驅動到其退回位置(如圖2和3中所示)時，該組件沿水平方向與鉆頭座148隔開一個距離，從而提供了通向孔150的入口，使得裝載組件62能把鉆頭16以上述方式插入該孔中。
設備的操作在介紹了設備10的各種組件以后，下面將參照圖11a-11n來說明該設備的操作。在設備10中，設置在兩個控制臺46或兩者中的任何一個控制臺內的，或者設置在機座42內的程序控制裝置起著控制和協(xié)調裝載組件62，倒置組件85，工作臺組件96，光學組件118，磨削組件130，第二清洗組件180和碰撞組件146的動作的作用。在這方面，該控制裝置使用了電氣方法與這些組件的各種元件(例如第一和第二步進電機104,112，前部和頂部照相機126,128，第一和第二砂輪電機134,136)以及與輔助的控制裝置諸如電磁閥，氣缸和真空泵相連接，這些輔助的控制裝置的使用有助于對這些組件的其他元件的控制。
在下面的有關設備10的操作的討論中，將介紹與鉆頭16的切削部分12的重新磨銳以及與鉆頭16的定位環(huán)22的重新定位有關的操作步驟的順序，這些操作是通過使用一個盒式淺盤54，一個裝載組件62，一個夾具70的軸件72，一個第一清洗組件80，一個倒置組件85，一個工作臺組件96，一個光學組件118，一個磨削組件130，一個第二清洗組件180以及一個碰撞組件146而完成的。但是，那些在本技術領域的一般技術人員將會認識到，由于設備10包括成對的第一清洗組件，工作臺組件，光學組件，磨削組件和第二清洗組件以及一對在夾具70上的軸件72和一對盒式淺盤54，因此，借助于可用來逐一地控制和協(xié)調這些同時進行的操作的控制裝置，切削部分的重新磨銳和定位環(huán)的重新定位的過程(如后面將要介紹的)是可以至少在兩個鉆頭16上同時進行的。
在使用設備10時，一個包括有許多鉆頭16貯存于其中的鉆頭貯存箱26被設置在一個盒式淺盤54的孔56內，將鉆頭貯存箱26的蓋30移動到其打開位置或者從底座28上取下，由此就使鉆頭16的有溝部分14暴露出來(圖11a)。然后，通過裝載組件62，特別是夾具70的一個軸件72，把一個鉆頭16提出鉆頭貯存箱26(圖11b)。關于裝載組件62實現(xiàn)其握緊和釋放一個鉆頭16的作用的方式已經在上面的其標題為裝載組件的部分介紹過了?？梢哉J識到，設備10的控制裝置是以這樣的方式編制程序的，它可以使該控制裝置把夾具70的一個軸件72調運到與貯存在一個盒式淺盤54的任何一個孔56中的鉆頭貯存箱26中的任何鉆頭16沿軸向對準。
當需要時，在從鉆頭貯存箱26中提出以后，鉆頭16可以由裝載組件62運輸?shù)揭粋€倒置組件85處并且通過裝載組件62這樣地插入到倒置臂87的固定座88中，使得有溝部分14的朝向大體上垂直地向上(圖11c)。把鉆頭16插入到固定座88中是以在前面的題為倒置組件的部分中介紹過的方式實現(xiàn)的。在鉆頭16已經插入到固定座88中，而且鎖緊銷89已經伸出以便與柄部18嚙合并且把鉆頭鎖定在固定座88內以后，倒置臂87這樣地近似轉動180°，使得鉆頭16的柄部18的朝向大體上垂直地向上。然后，借助于裝載組件62把鉆頭16以已在前面的題為倒置組件的部分中介紹過的方式從固定座88內取出。
在鉆頭16已經從倒置組件85的固定座88內取出以后，將該鉆頭通過裝載組件62運輸?shù)揭粋€第一清洗組件80處，然后將切削部分12通過裝載組件62插入清洗油灰中并且再從其中取出，以便對該部分以已經在前面的題為第一清洗組件的部分中介紹過的方式完成清洗。然后把該鉆頭送回一個倒置組件85處并且通過裝載組件62這樣地插入固定座88中，使得柄部18的朝向大體上垂直地向上。再一次把鉆頭16插入到固定座88中，這是以在前面的題為倒置組件的部分中介紹過的方式實現(xiàn)的。在鉆頭16已經插入到固定座88中，而且鎖緊銷89已經伸出以便與柄部18嚙合并且把鉆頭鎖定在固定座88內以后，將倒置臂87這樣地近似轉動180°，使得有溝部分14的朝向大體上垂直地向上。然后將鉆頭16由裝載組件62重新握緊并且以已經在前面的題為倒置組件的部分中介紹過的方式把它從倒置組件85的固定座88內取出(圖11e)。
如前所述，如果鉆頭16最初在鉆頭貯存箱26中是這樣取向的，使得柄部18而不是其有溝部分14的朝向大體上垂直地向上，那么在對其切削部分12進行初步清洗(如在與圖11c有關的圖示和介紹的那樣)以前，倒置或倒轉鉆頭16的步驟就可以取消，因為有溝部分14(它與柄部18相對置)已經從軸件72中伸出了。在這方面，設備10的操作順序可以直接由從鉆頭貯存箱26內取出鉆頭16(如在與圖11b有關的圖示和介紹的那樣)進行到以在與圖11d有關的圖示和介紹的方式清洗切削部分12。在切削部分12的初步清洗以后進行的倒置步驟(如在與圖11e有關的圖示和介紹的那樣)則永遠必須完成而與鉆頭16在鉆頭箱26中的最初取向無關。
在鉆頭16已從固定座88中取出以后，將夾具70的驅動件78驅動，以便以一種能引起鉆頭16沿著夾具軸線GX延伸的方式使軸件72向上回轉(圖4a和11f)。然后調運裝載組件62以便使夾具軸線GX與工作臺組件96的夾頭軸線CX沿軸向對準。在這樣對準以后，使鉆頭16的柄部18水平地前移到夾頭件的套筒夾110內并且將它在其中鎖定(圖11g)。
當鉆頭16最初插入套筒夾110內時，旋轉件102和工作臺組件96的夾頭件106應這樣地取向，使得夾頭軸線CX與在一個光學組件118的光學外殼120內的孔122共軸地對準。然后，驅動工作臺組件96的致動器100，使活塞桿退回缸體內，從而導致工作臺組件96的底座件98沿著底座件軸線BX朝著光學組件118移動。這種移動的持續(xù)時間與鉆頭16的有溝部分和切削部分12都被正確地定位在光學組件118的光學外殼120的內部的時間相同(圖7和11h)。
現(xiàn)在參看圖7a-7d，鉆頭16進入光學組件118的移動將使控制裝置通過光學組件118起動鉆頭的同一性，幾何形狀的檢驗性能以及對有溝部分14和切削部分12的初步檢查或評定。更具體地說，頂部照相機128將產生用來測量鉆頭16的全長并且將切削部分12轉位到第一參考位置的圖像(圖7a)。然后，前部照相機126將產生用來測量鉆頭16的有溝部分14的直徑的圖像(圖7b)。如果發(fā)現(xiàn)鉆頭16的直徑或全長超出規(guī)定的公差，該鉆頭此時將被排除而不再做進一步的加工。由前部照相機126所產生的圖像還可以用來測量有溝部分14的邊緣狀況(圖7d)。在有溝部分14的直徑和邊緣情況都由前部照相機126測量完成以后，然后可以使用該照相機產生用來調整切削部分12相對于一個第二參考位置(圖7b)的角度取向。對于切削部分12的角度取向的調整可以通過工作臺組件96的夾頭軸108使它經過一個初步的轉動而實現(xiàn)，隨后立即再通過夾頭軸108使它作一個精確的轉動。重要的是，工作臺組件96，更詳細地說是其第二步進電機112可用來為切削部分12的角度取向提供不超出約0.000005英寸的位置精度。在設定了切削部分12相對于第二參考位置的角度取向以后，頂部照相機128就產生用來調整有溝部分14相對于第一參考位置(圖7c)的取向。
重要的是，該控制裝置可用來對由前部和頂部照相機126,128所產生的圖像進行加工和判讀，并且當需要完成與圖7a-7d有關的轉位和調整步驟時，可根據其結果來調節(jié)工作臺組件96的移動(即，底座件98沿著底座件軸線BX的移動和/或相關的夾頭軸108圍繞夾頭軸線CX的轉動)。從鉆頭16的初步測定所獲得的數(shù)據貯存在該控制裝置中，以便用來作為將來的參考以及用來不斷改進控制裝置的人工智能?？梢哉J識到，在初步評定期間，鉆頭16的有溝部分14和切削部分12通過光學組件118的照明陣列124都被以良好的方式照明。
在完成對鉆頭16的初步評定以后，通過工作臺組件96使鉆頭退出光學組件118并且將它輸送到一個附近的磨削組件130處。把鉆頭16輸送到磨削組件130處的過程是這樣完成的驅動致動器100，使得活塞桿從缸體中伸出或前移，從而導致工作臺組件96的底座件98沿著底座件軸線BX向離開光學組件118的方向移動。然后，通過驅動第一步進電機104，使工作臺組件96的旋轉件102轉動，以便根據對鉆頭的初步評定，使鉆頭16的切削部分12相對于磨削組件130的第一磨頭138的磨削面，位于一個正確的角度取向的位置。然后，通過驅動第二步進電機112，使工作臺組件96的夾頭件106的夾頭軸108朝著磨削組件130的方向轉位。使夾頭件106的運動受到控制，以便使鉆頭16的切削部分12處于與第一磨頭138的轉動的磨削面相接觸的位置(圖11i)。重要的是，如上所述，當鉆頭16的切削部分12向著磨頭138前移時，鎖緊套筒111被容納在工作臺組件96的支承件114的孔或支承襯套116內。當鉆頭被磨削時，這種容納方法將防止套筒夾110以及鉆頭16的切削部分12的過度的振動或移動。
在切削部分12位于與第一磨頭138的磨削面相接觸的位置以后，第二步進電機112就被驅動，以便使夾具軸108退回到夾頭件內一個很小的距離，其目的在于在切削部分12與磨削面之間產生一個很小的間隙。然后，驅動第二步進電機112，以便使夾頭軸108將鉆頭16轉動大約180°。在上述轉動以后，再驅動第二步進電機112，使夾頭軸108再次從彈性套筒外殼107中前移，并且使鉆頭16的切削部分返回到與磨削面相接觸的位置。可以認識到，這個步驟必須接著進行，以便使切削部分12的兩側都獲得磨銳的刃溝。
在切削部分12的兩側的刃溝都已經通過第一磨頭138的磨削面重新磨銳以后，上述的同樣過程將在第二磨頭140的磨削面上重復進行。在這方面，鉆頭16的切削部分12通過一個工作臺組件96被前移到與第二磨頭140的轉動的磨削面相接觸的位置，然后再從該位置退回并且轉動大約180°，接著再返回到與第二磨頭140的磨削面相接觸的位置。在這個完整的磨削過程中，切削部分12的磨削先通過第一磨頭138的磨削面完成一次“粗磨”，緊接著又使切削部分12的磨削通過第二磨頭140的磨削面完成一次“精磨”。
在切削部分12已經通過磨削組件130重新磨銳以后，將鉆頭16通過工作臺組件96這樣地調運，使得夾頭軸線CX與一個光學組件118的光學外殼120內的孔122共軸地對準。然后，把第二清洗組件180的運輸桿184從其退回位置驅動到其伸出位置，從而導致在運輸帶190上的一些清洗油灰194配置在與鉆頭16的切削部分12水平對準的位置。然后，驅動工作臺組件96的致動器100，以便使活塞桿退回缸體內，由此導致工作臺組件96的底座件98沿著底座件軸線BX朝著光學組件118移動。這種移動是持續(xù)進行的，直到切削部分12插入到第二清洗組件180的運輸帶190上的一些清洗油灰194中為止(圖11j)。在上述插入以后，將運輸桿184驅動至其退回位置，由此導致切削部分12從一些清洗油灰194中移出。
如同前面在題為第二清洗組件這部分中所說明的，運輸桿184返回其退回位置將導致運輸帶190轉動一個規(guī)定增量的距離的位置，這樣可保證其后的已經清洗的鉆頭16不會再被插入前面的已經清洗的鉆頭16所插入過的同樣部分的清洗油灰194中。在鉆頭16的切削部分12重新清洗以后，將鉆頭16重新插入光學組件118中(圖11k)，這種插入是以前面介紹過的與圖11h的有關的相同方式完成的。
現(xiàn)在參看圖10a-10c，鉆頭16重新插入光學部分118中將使控制裝置起動切削部分12及其有溝部分14的最后檢查或評定性能。具體地說，頂部照相機將產生用來測量鉆頭長度的圖像，以便確定有多少有溝部分14已經通過磨削過程被磨掉了(圖10a)。然后，前部照相機126將產生用來測量有溝部分14的直徑以及檢查切削部分12的幾何形狀(圖10b)和有溝部分14的邊緣狀況(圖10c)的圖像。再一次使用控制裝置來加工和判讀由前部和頂部照相機126,128所產生的圖像，并且把來自最后評定的數(shù)據貯存起來，以便用于公差的檢驗和將來的參考以及用于控制裝置的人工智能的不斷改進。如果通過這次最后檢查確定該鉆頭16已經超出加工公差，那么該鉆頭此時將被廢棄而不再做進一步的加工，或者重新評定以便用于另外的重新磨銳步驟。作為最后評定的一部分，還應該通過控制裝置做出一個決定，即關于定位環(huán)22在柄部18上的位置是否因為由磨削過程所造成的有溝部分14的縮短而必須進行調整。如上所述，切削部分12的重新磨銳(即，磨削過程)通常需要將定位環(huán)22在鉆頭16的柄部18上的位置重新定位。
在完成最后評定以后，鉆頭16將從工作臺組件96返回到裝載組件62上(圖111)可以認識到，該過程是以前面所述的與圖11g有關的方式相反的方式進行的。由于夾具70包括一對軸件72，因而一個鉆頭16可以從一個工作臺組件96內移出，另一個鉆頭16(即，該鉆頭配置在剩余的軸件72內)可以被插入該工作臺組件中而無需使夾具70調回到一個盒式淺盤54處。如果，在鉆頭的16的最后評定時確定，切削部分12已經有缺陷或者發(fā)生損壞，在鉆頭16送回裝載組件62后，就立即由裝載組件62把它運送到一個廢品箱或者類似的場所中去。如果切削部分12沒有缺陷而定位環(huán)必須重新定位，然后就由裝載組件62把鉆頭16送到碰撞組件146處，并且把鉆頭16的柄部18插入碰撞組件146的鉆頭座148內(圖11m)。鉆頭16的定位環(huán)22的重新定位可以通過碰撞組件146以已經在前面的題為碰撞組件的部分中介紹過的方式完成。
在定位環(huán)22已經通過碰撞組件146重新定位以后，鉆頭16就由裝載組件62送回到盒式組件54內。重要的是，裝載組件62是由控制裝置所操縱的，以便將鉆頭16返回到最初由裝載組件62把它從其中取出的那個鉆頭貯存箱26內的一個精確的鉆頭容納孔40中(圖11n)，然后重新包裝在該貯存器26內的鉆頭16。
對于那些在本技術領域內的一般技術人員來說，可以對本發(fā)明進行其他的更改和改進是顯然的。因此，本文中所介紹和圖示的零件和步驟的具體組合只是用來表示本發(fā)明的一個實施例，而決不是用來作為對在本發(fā)明的精神和范圍內的其他設備的限制。
權利要求
1．一種用于重新磨銳一個鉆頭的自動化設備，該鉆頭具有一個柄部和一個限定了一個切削部分的有溝部分，該設備包括一個機座；至少一個與機座相連接的盒式淺盤，鉆頭被定位在盒式淺盤上；至少一個與機座相連接的磨削組件，該組件用來磨削切削部分；至少一個與機座相連接的光學組件，該組件用來在鉆頭磨削以前對其切削部分進行一次初步檢查以及在鉆頭磨削以后對其切削部分進行一次最后檢查；至少一個與機座相連接的清洗組件，該組件用來在對切削部分進行初步和最后檢查以前，先對切削部分進行清洗；至少一個可動地與機座相連接的工作臺組件，該組件用來有選擇地在光學與磨削組件之間運輸鉆頭；以及一個可動地與機座相連接的裝載組件，該組件用來有選擇地在盒式淺盤，清洗組件與工作臺組件之間運輸鉆頭。
2．權利要求1所述的設備，還包括至少一個與機座相連接的倒置組件，該組件用來有選擇地使鉆頭的柄部和有溝部分中的一個通常垂直地向上取向，以便使裝載組件能夠在其上進給；裝載組件有選擇地在盒式淺盤，倒置組件，清洗組件與工作臺組件之間運輸鉆頭。
3．權利要求2所述的設備，其中清洗組件包括至少一個第一清洗組件，該組件用來在對切削部分進行初步檢查以前清洗切削部分；以及至少一個第二清洗組件，該組件用來在對切削部分進行最后檢查以前清洗切削部分；裝載組件有選擇地在盒式淺盤，倒置組件，第一清洗組件與工作臺組件之間運輸鉆頭，而工作臺組件有選擇地在光學，磨削與第二清洗組件之間運輸鉆頭，
4．權利要求3所述的設備，其中鉆頭包括一個定位在其柄部上的定位環(huán)，并且該設備還包括至少一個與機座相連接的碰撞組件，該組件用來在對切削部分的最后檢查以后，調整定位環(huán)相對于切削部分的位置；裝載組件有選擇地在盒式淺盤，倒置組件，第一清洗組件，工作臺組件與碰撞組件之間運輸鉆頭。
5．權利要求4所述的設備，還包括一個程序控制裝置，該程序控制裝置用電氣方法與磨削，光學，第二清洗，倒置，碰撞，工作臺和裝載組件相連接，用來控制和協(xié)調它們的動作。
6．權利要求5所述的設備，其中盒式淺盤的尺寸和構形能容納多個鉆頭貯存器，每個貯存器包括多個貯存于其中的鉆頭；以及控制裝置可以用來使裝載組件從每個鉆頭貯存器中一次一個地取出鉆頭，并且可以在其切削部分經最后檢查以后，將每個鉆頭返回它從中取出的那個鉆頭貯存器內。
7．權利要求6所述的設備，其中一對盒式淺盤連接在機座上；控制裝置可以用來使裝載組件從設置在其中一個相應的盒式淺盤上的每個鉆頭貯存器中一次一個地取出鉆頭，并且可以在其切削部分經最后檢查以后，將每個鉆頭返回它從中取出的那個鉆頭貯存器內。
8．權利要求5所述的設備，其中光學組件包括一個頂部照相機，該照相機用來產生測量鉆頭的全長并且調整切削部分相對于一個第一參考位置的直線取向的圖像；一個前部照相機，該照相機用來產生調整切削部分相對于一個第二參考位置的角度取向并且檢查其幾何形狀的圖像；以及一個照明陣列，該照明陣列用來照明有溝部分和切削部分；控制裝置可用來處理和判讀由頂部和前部照相機所產生的圖像，并且可以響應它來調節(jié)工作臺組件的運動。
9．權利要求5所述的設備，其中第一清洗組件包括一個其中配置有一些清洗油灰的槽；鉆頭的切削部分可以通過裝載組件插入清洗油灰中并且可以從其中取出。
10．權利要求5所述的設備，其中第二清洗組件包括一個底座件；一個運輸件，該運輸件可動地連接在底座件上，并且相對于該底座件可選擇地在伸出與退回位置之間移動，該運輸件包括配置于其上的一些清洗油灰；以及一個與底座件相連接的分度件，當運輸件從伸出位置移動到退回位置時，該分度件可使運輸件移動一個規(guī)定增量的距離。
11．權利要求5所述的設備，其中工作臺組件包括一個可以沿著一個第一軸線往復地移動的底座件；一個可轉動地與底座件相連接的旋轉件，該旋轉件可圍繞著一條大體上垂直于第一軸線延伸的第二軸線轉動；以及一個可動地與旋轉件相連接的夾頭件，該夾頭件適合于容納和可松開地保持鉆頭的柄部，所述夾頭件可以沿著一條第三軸線往復地移動并且也可以圍繞該軸線轉動，該第三軸線大體上沿著垂直于第二軸線的方向延伸；通過裝載組件可以將鉆頭插入夾頭件中并且也可以從夾頭件內將它取出。
12．權利要求11所述的設備，其中工作臺組件還包括一個與底座件相連接的支承件，當切削部分通過磨削組件進行磨削時，該支承件容納和支承著夾頭件的一部分。
13．權利要求5所述的設備，其中裝載組件包括一個自動臂，該臂可以圍繞大體上平行的第一，第二和第三裝載軸線轉動，并且也可以沿著第三裝載軸線移動；以及一個與自動臂相連接的夾具，該夾具適合于容納和可松開地保持鉆頭，并且可以相對于第三裝載軸線樞轉地運動。
14．權利要求13所述的設備，其中夾具包括一個軸件，該軸件可樞轉地連接在自動臂上并且具有一個穿過其中延伸的孔，該孔的尺寸和構形能夠容納鉆頭的軸部；一個與自動臂相連接的驅動件，該件以一種可以使驅動器的移動將導致軸件相對于自動臂的樞轉運動的方式機械地連接在軸件上；以及一個流體地與該孔相連接的細長真空管，該真空管用來有選擇地在該孔中產生負壓；在鉆頭的柄部由孔接納以后，孔中真空的產生有助于鉆頭在裝載組件的夾具內的固定。
15．權利要求14所述的設備，其中夾具包括一對樞轉地連接在自動臂上，并且通過驅動件可同時進行樞轉運動的軸件，真空管流體地與軸件的每個孔相連接。
16．權利要求5所述的設備，其中倒置組件包括一個底座件；一個可轉動的倒置臂，該臂連接在底座件上并且適合用來容納該鉆頭；一個用來把鉆頭保持在倒置臂中的鎖緊銷，該銷與底座件相連接；以及一個與底座件相連接的氣流發(fā)生器，該發(fā)生器用來從倒置臂內的鉆頭的切削部分除去剩余的清洗油灰。
17．權利要求5所述的設備，其中碰撞組件包括一個與機座相連接的鉆頭座，該鉆頭座用來可滑動地容納鉆頭的柄部；一個與機座相連接的調整機構，該機構用來把切削部分定位在距鉆頭座一個規(guī)定的間隔距離上；以及一個與機座相連接的往復式撞頭，該撞頭用來在柄部被插入鉆頭座內并且切削部分被定位在距鉆頭座一個規(guī)定的間隔距離上以后，有選擇地碰撞定位環(huán)使它與鉆頭座形成對接接觸；鉆頭可以通過裝載組件插入鉆頭座中，并且從鉆頭座內取出。
18．權利要求5所述的設備，包括一對連接在機座上的磨削組件；連接在機座上的光學組件對；一對連接在機座上的第一清洗組件；一對連接在機座上的第二清洗組件；一對連接在機座上的工作臺組件；以及一對連接在機座上的倒置組件；控制裝置以一種允許切削刀頭重新磨銳和定位環(huán)重新定位的過程可以在至少兩個鉆頭上同時進行的方式來控制和協(xié)調磨削，光學，第二清洗，倒置，碰撞，工作臺裝載組件的操作。
19．一種自動化的重新磨銳鉆頭的方法，該鉆頭具有一個柄部和一個限定了切削部分的有溝部分，該方法使用了一種自動化的重新磨銳設備，該設備包括至少一個盒式淺盤，至少一個磨削組件，至少一個光學組件，至少一個第一清洗組件，至少一個第二清洗組件，至少一個工作臺組件以及一個裝載組件，該方法包括以下步驟(a)在盒式淺盤上定位至少一個鉆頭；(b)通過裝載組件把鉆頭從盒式淺盤中取出；(c)通過第一清洗組件清洗切削部分；(d)把鉆頭從裝載組件運輸?shù)焦ぷ髋_組件；(e)通過光學組件檢查鉆頭的有溝部分和切削部分；(f)通過磨削組件磨削切削部分；(g)通過第二清洗組件清洗切削部分；(h)通過光學組件檢查有溝部分和切削部分；以及(i)通過裝載組件把鉆頭從工作臺組件運輸?shù)胶惺綔\盤中。
20．權利要求19所述的方法，其中鉆頭包括一個定位在其柄部上的定位環(huán)，該自動化的重新磨銳設備還包括至少一個碰撞組件，并且步驟(i)包括以下步驟(1)通過裝載組件把鉆頭從工作臺組件運輸?shù)脚鲎步M件；(2)通過碰撞組件把定位環(huán)碰撞到一個相對于切削部分的規(guī)定位置；以及(3)通過裝載組件把鉆頭從碰撞組件運輸?shù)胶惺綔\盤。
21．權利要求20所述的方法，其中步驟(2)包括(ⅰ)把鉆頭的柄部插入碰撞組件的一個鉆頭座內；(ⅱ)把切削部分定位在距鉆頭座一個規(guī)定的間隔距離處；以及(ⅲ)碰撞定位環(huán)使之與鉆頭座貼靠接觸。
22．權利要求20所述的方法，其中步驟(ⅰ),(1),和(3)各包括；(ⅰ)使裝載組件在鉆頭的有溝部分上進給并且與定位在柄部上的定位環(huán)相接觸；(ⅱ)在裝載組件內部產生足以將鉆頭保持于其中的負壓等級；(ⅲ)使裝載組件內的壓力均衡；以及(ⅳ)使裝載組件從鉆頭退回。
23．權利要求20所述的方法，其中步驟(a)包括在盒式淺盤上定位至少一個具有多個鉆頭貯存于其中的鉆頭貯存箱；步驟(b)包括通過裝載組件從鉆頭貯存箱中一次一個地取出鉆頭；以及步驟(3)包括使每個鉆頭返回它最初從其中取出的那個鉆頭貯存箱中的位置。
24．權利要求20所述的方法，其中步驟(b)包括(1)使裝載組件在鉆頭上進給并且與定位在柄部上的定位環(huán)相接觸；(2)在裝載組件內部產生一個足以將鉆頭保持于其中的負壓等級。
25．權利要求24所述的方法，其中在步驟(1)中使裝載組件在鉆頭的有溝部分上進給，自動化的重新磨銳設備還包括至少一個倒置組件，以及步驟(c)包括以下步驟(1)通過裝載組件把鉆頭這樣地插入倒置組件的一個可轉動的倒置臂中，使得有溝部分大體上垂直地向上指向；(2)使裝載組件內的壓力均衡；(3)使裝載組件從鉆頭上退回；(4)轉動倒置臂，使得鉆頭的柄部大體上垂直地向上指向；(5)使裝載組件在鉆頭的柄部上進給并且與定位在其上的定位環(huán)相接觸；(6)在裝載組件內部產生一個足以將鉆頭保持于其中的負壓等級；(7)通過裝載組件將鉆頭從倒置臂內取出；以及(8)通過裝載組件將鉆頭的切削部分插入第一清洗組件的一些清洗油灰中。
26．權利要求24所述的方法，其中在步驟(1)中使裝載組件在鉆頭的柄部上進給，并且步驟(c)包括通過裝載組件把鉆頭的切削部分插入第一清洗組件的一些清洗油灰中。
27．權利要求24所述的方法，其中自動化的重新磨銳設備還包括至少一個倒置組件并且步驟(d)包括以下步驟(1)通過裝載組件把鉆頭這樣地插入倒置組件的一個可轉動的倒置臂中，使得柄部大體上垂直地向上指向；(2)使裝載組件內的壓力均衡；(3)使裝載組件從鉆頭退回；(4)轉動倒置臂，使得鉆頭的有溝部分大體上垂直地向上指向；(5)使裝載組件在鉆頭的有溝部分上進給并且與定位在其柄部上的定位環(huán)相接觸；(6)在裝載組件內部產生一個足以將鉆頭保持于其中的負壓等級；(7)通過裝載組件將鉆頭從倒置臂內取出；以及(8)通過裝載組件將鉆頭的柄部插入工作臺組件中。
28．權利要求19所述的方法，其中步驟(e)包括(1)通過工作臺組件將鉆頭插入光學組件中；(2)測量鉆頭的全長；(3)通過工作臺組件使切削部分分度換位到一個第一參考位置；(4)通過工作臺組件調整切削部分相對于第二參考位置的角度取向；(5)通過工作臺組件調整有溝部分相對于第一參考位置的取向；以及(6)通過工作臺組件將鉆頭從光學組件內取出。
29．權利要求19所述的方法，其中步驟(f)包括(1)通過工作臺組件將切削部分移動到與磨削組件相接觸；(2)通過工作臺組件使切削部分離開磨削組件；(3)通過工作臺組件使切削部分轉動約180°；(4)通過工作臺組件使切削部分與磨削組件相接觸；以及(5)通過工作臺組件使切削部分離開磨削組件。
30．權利要求29所述的方法，其中步驟(1)和(4)各包括使鉆頭通過工作臺組件的一個支承件進給，以便減少切削部分在受磨削時的振動。
31．權利要求19所述的方法，其中步驟(g)包括通過工作臺組件將鉆頭的切削部分插入第二清洗組件的一些清洗油灰中。
32．權利要求19所述的方法，其中步驟(h)包括(1)通過工作臺組件將鉆頭插入光學組件；(2)測量有溝部分的長度；(3)測量切削部分的幾何形狀；以及(4)通過工作臺組件把鉆頭從光學組件內取出。
33．一種自動化的重新磨銳鉆頭的方法，該鉆頭具有一個柄部和一個限定了切削部分的有溝部分，該方法使用了一種自動化的重新磨銳設備，該設備包括一對盒式淺盤，一對磨削組件，一對光學組件，一對第一清洗組件，一對第二清洗組件，一對工作臺組件以及一個裝載組件，該方法包括以下步驟(a)在相應的盒式淺盤上定位多個鉆頭；(b)通過裝載組件把鉆頭從每個盒式淺盤中取出；(c)通過相應的第一清洗組件清洗切削部分；(d)把鉆頭從裝載組件運輸?shù)较鄳墓ぷ髋_組件；(e)通過相應的光學組件檢查鉆頭的有溝部分和切削部分；(f)通過相應的磨削組件磨削切削部分；(g)通過相應的第二清洗組件清洗切削部分；(h)通過相應的光學組件檢查有溝部分和切削部分；以及(i)通過裝載組件把鉆頭從工作臺組件運輸?shù)较鄳暮惺綔\盤中。
34．權利要求33所述的方法，其中每個鉆頭都包括一個定位在其柄部的定位環(huán)，自動化的重新磨銳設備還包括至少一個碰撞組件，以及步驟(i)包括以下步驟(1)通過裝載組件把鉆頭一次一個地從工作臺組件運輸?shù)脚鲎步M件；(2)通過碰撞組件把每個鉆頭的定位環(huán)碰撞到一個相對于切削部分的規(guī)定位置；以及(3)通過裝載組件把每個鉆頭從碰撞組件運輸?shù)胶惺綔\盤中。
35．權利要求34所述的方法，其中自動化的重新磨銳設備還包括一對倒置組件，并且步驟(c)包括以下步驟(1)通過裝載組件把鉆頭這樣地插入相應的倒置組件的一個可轉動的倒置臂中，使得有溝部分大體上垂直地向上指向；(2)如此轉動倒置臂，使得鉆頭的柄部大體上垂直地向上指向；(3)通過裝載組件將鉆頭從倒置臂內取出；以及(4)通過裝載組件將鉆頭的切削部分插入相應的第一清洗組件中的一些清洗油灰中。
36．權利要求34所述的方法，其中自動化的重新磨銳設備還包括一對倒置組件，并且步驟(d)包括以下步驟(1)通過裝載組件把鉆頭這樣地插入相應的倒置組件的一個可轉動的倒置臂中，使得柄部大體上垂直地向上指向；(2)如此轉動倒置臂，使得鉆頭的有溝部分大體上垂直地向上指向；(3)通過裝載組件將鉆頭從倒置臂中取出；以及(4)通過裝載組件將鉆頭的柄部插入相應工作臺組件中。
37．權利要求34所述的方法，其中步驟(g)包括通過相應的工作臺組件將鉆頭的切削部分插入相應的第二清洗組件的一些清洗油灰中。
38．權利要求34所述的方法，其中步驟(a)包括在相應的盒式淺盤上定位多個鉆頭貯存箱，每個鉆頭貯存箱包括多個貯存于其中的鉆頭；步驟(b)包括通過裝載組件從每個鉆頭貯存箱中一次一個地取出鉆頭；以及步驟(3)包括使每個鉆頭返回它最初從其中取出的那個鉆頭貯存箱中的位置。
39．一種自動化的重新磨銳鉆頭的方法，該鉆頭具有一個包括一個定位環(huán)定位于其上的柄部和一個限定了切削部分的有溝部分，該方法使用了一種自動化的重新磨銳設備，該設備包括至少一個盒式淺盤，至少一個光學組件和至少一個磨削組件，該方法包括以下步驟(a)通過光學組件對有溝部分和切削部分進行初步評定；(b)根據初步評定通過磨削組件對該切削部分進行磨削；以及(c)通過光學組件對有溝部分和切削部分進行最后評定。
40．權利要求39所述的方法，其中自動化的重新磨銳設備還包括至少一個碰撞組件并且該方法還包括以下步驟(d)根據光學組件進行的最后評定，通過碰撞組件對在鉆頭的柄部上的定位環(huán)進行重新定位。
41．權利要求40所述的方法，其中自動化的重新磨銳設備包括一對盒式淺盤，一對光學組件和一對磨削組件，并且步驟(a)-(c)在至少兩個鉆頭上同時進行。
42．權利要求40所述的方法，其中步驟(a)包括使多個鉆頭定位在盒式淺盤上以及把這些鉆頭一次一個地運輸?shù)焦鈱W組件；步驟(b)包括把每個鉆頭從光學組件運輸?shù)侥ハ鹘M件；步驟(c)包括把每個鉆頭從磨削組件運輸?shù)焦鈱W組件；以及步驟(d)包括把每個鉆頭從光學組件運輸?shù)脚鲎步M件以及從碰撞組件返回到盒式淺盤中。
全文摘要
一種完全自動化的設備,該設備用于檢驗鉆頭的同一性和幾何形狀,重新磨削鉆頭(16)的切削部分(12),以及在對鉆頭的切削部分進行重新磨銳以后,對在鉆頭的柄部上的定位環(huán)(22)重新定位。該設備包括連接于其上的一個具有一對盒式淺盤(54)的機座(42),一對磨削組件(130),一對光學組件(118),一對第一清洗組件(18),一對第二清洗組件(180),一對倒置組件(85),一對工作臺組件(96),一個碰撞組件(146),以及一個裝載組件(62)。工作臺組件(96)和裝載組件(62)用來在盒式淺盤組件(54)與其他組件之間按照選定的順序運輸鉆頭(16),該順序通過一個程序控制裝置(46)來控制和協(xié)調?？刂蒲b置(46)用電氣方法與每個組件相連接,并且可以使切削部分的重新磨銳和定位環(huán)的重新定位在兩個鉆頭上同時進行。
文檔編號G05B19/00GK1309595SQ99808507
公開日2001年8月22日 申請日期1999年3月19日 優(yōu)先權日1998年5月21日
發(fā)明者P·莫特爾, C·K·霍安格, D·M·姆策羅內, G·P·埃彭貝克, 小W·J·弗蘭德森, C·S·斯勒蒙 申請人:泰科姆公司