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      針尖接觸式探測(cè)系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號(hào):93008閱讀:353來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:針尖接觸式探測(cè)系統(tǒng)的制作方法
      本應(yīng)用是同互有聯(lián)系的應(yīng)用系列NO.-(G.E.DOCKET21-NU-3405)有關(guān)的,它的題目為“工具接觸探測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)參考”,填上了姓名R.K.-,他被指定為發(fā)明的受托人。
      總的來(lái)說(shuō),本發(fā)明是關(guān)于閉路數(shù)字控制的機(jī)械加工系統(tǒng),特別是關(guān)于接觸式探測(cè)系統(tǒng)和量測(cè)技術(shù)。
      有關(guān)自動(dòng)精密機(jī)械加工的技術(shù)發(fā)展得很快。完全由手動(dòng)操作的系統(tǒng)已大大地被新技術(shù)裝備起來(lái)了,因而,零件的加工是用一種通用的,數(shù)字控制的機(jī)器系統(tǒng)來(lái)完成的。盡管切削或別的除掉材料的方法在這種系統(tǒng)中是自動(dòng)的,但仍需要大量的手工操作,主要是測(cè)量加工的尺寸并且用普通的數(shù)字控制切削機(jī)偏差作切削的調(diào)整等。這些切削工具的人工測(cè)量和調(diào)整要考慮大量的變量,如切削工具的磨損;切削工具的重定位及/或更換;以及切削工具尺寸的變化,還有由于受熱、加負(fù)載后的變形等加工設(shè)備本身及工件所受的影響等。
      用一個(gè)例子,若用一臺(tái)數(shù)控(NC)機(jī)床如車床來(lái)完成一典型的操作時(shí),某些調(diào)整,如工具偏差的調(diào)整,必須由操作人員把機(jī)器調(diào)到加工該特定的工件或部件后才能實(shí)現(xiàn)。在開始加工之前,操作員必須把切削工具引向工具夾住的表面并由手工測(cè)量工具同參考表面之間的間隔來(lái)決定工具的位置。這通常用填塞片或類似的東西來(lái)做的,且這種測(cè)量形成了手工工具偏差測(cè)量的基礎(chǔ)。車床上有工具夾持裝置如多位工具轉(zhuǎn)塔,這種操作必須對(duì)每個(gè)工具分別地完成以及對(duì)機(jī)器的每個(gè)運(yùn)動(dòng)軸都需要單獨(dú)地來(lái)完成。在對(duì)某一特定工作的表面作最后的精加工之前,要用手拿的量具測(cè)量半成品工件表面的各種尺寸。這就使操作人員可決定在精加工時(shí)所需的切割工具的偏差,在精加工之后,再次用手拿量具檢驗(yàn)工件,以便測(cè)定精加工表面所要求的尺寸同實(shí)際尺寸之間的一致性。
      上述手工操作每次都是很費(fèi)時(shí)的,為了把一特定工件加工至所需的尺寸總是要耽擱許多時(shí)間。這就限制了機(jī)械工具的加工能力??紤]到目前車床或銑床(加工中心)的價(jià)格,機(jī)械工具的任何加工能力的降低都是一個(gè)重大的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。而且,所有這種手工操作都為制造過(guò)程中人為的誤差開了綠燈。
      作為一般的認(rèn)識(shí),前面這一問(wèn)題的解答是把切削工具的手工測(cè)量和手工調(diào)整自動(dòng)化,例如采用計(jì)算機(jī)操作的數(shù)字控制系統(tǒng),在這種系統(tǒng)里,計(jì)算機(jī)可以安裝在遠(yuǎn)離數(shù)字控制機(jī)床處或可結(jié)合在其中,如微處理機(jī)即可裝在機(jī)床上?;蛘?,可由數(shù)字控制單元遠(yuǎn)程提供計(jì)算功能,或也可裝在一起,不采用普通的數(shù)控系統(tǒng)那樣,把存儲(chǔ)在帶上或其它類似介質(zhì)上的成批數(shù)據(jù)逐一送出,計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)能存儲(chǔ)整個(gè)程序并按所需的順序調(diào)用它們,并可增加或刪除一些模塊來(lái)進(jìn)行程序編輯,并實(shí)現(xiàn)偏差及類似數(shù)據(jù)的計(jì)算。
      盡管全自動(dòng)系統(tǒng)在精密加工發(fā)展的這一階段還未被廣泛采用,但至今已進(jìn)行了大量的開發(fā)工作,多數(shù)是屬于專門目的,重復(fù)完成單一的機(jī)械加工操作。大家也知道要在加工設(shè)備的床上或可以搖擺的樞軸的臂上安裝一種觸碰探測(cè)式的傳感器。記下工具接觸上探針時(shí)的位置來(lái)定出切削工具相對(duì)于探針的位置。從觀察到的所要求的位置和實(shí)際位置之間的偏差可決定一補(bǔ)償偏差,并把它存儲(chǔ)在有關(guān)的計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的存儲(chǔ)器里,該偏差補(bǔ)償了給定的接觸位置同實(shí)際接觸位置之間的差。
      具有上述特點(diǎn)的一種系統(tǒng)和方法發(fā)表在美國(guó)專利NO.4382215題目為“精密機(jī)械加工的系統(tǒng)和方法”中,這是在1983年5月3日頒發(fā)給ALLAN RoBARLOW和WILLIAM AoHUNTER的專利權(quán)并作目前應(yīng)用分配給受讓人。就如在本專利中所說(shuō),一種稱為“RENISHAW一三維觸碰探針”的觸碰探針裝在夾具上。上述的探針先是對(duì)數(shù)據(jù)或參考表面標(biāo)定,然后用來(lái)標(biāo)定工具傳感器探針。剩下只是用工具傳感器探針接觸來(lái)對(duì)選定的工具的切削刃進(jìn)行標(biāo)定。由這些操作結(jié)果得出的初始工具偏差存放在數(shù)字控制裝置里,在機(jī)械加工之后,部件敏感元件探針再次標(biāo)定并再用來(lái)探測(cè)工件的加工表面,所獲得的信息決定了所需的精加工的最后偏差。隨后,加工完的表面可以進(jìn)行檢測(cè)以測(cè)定其與所需尺寸的一致程度。盡管在結(jié)構(gòu)上很簡(jiǎn)單,對(duì)某一類要測(cè)的參考數(shù)來(lái)說(shuō)觸碰探針必經(jīng)專門設(shè)計(jì),可從銷售商那里購(gòu)得商業(yè)產(chǎn)品的探針,不僅貴且易損壞而且不能滿足所有的切削形狀。
      另一接觸探測(cè)的例子見(jiàn)美國(guó)專利4,195,250題目為“數(shù)字控制機(jī)械工具的自動(dòng)測(cè)量和工具位置補(bǔ)償系統(tǒng)”一文,它是在1980年3月25日頒發(fā)給T.YAMAMATO的。在這份專利中,一針尖在數(shù)字控制下的移動(dòng)交替地同工件相接觸,采用了數(shù)字式測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生一連串測(cè)量脈沖,代表了針尖移動(dòng)量,當(dāng)針尖接觸工件,電壓就變化了,因而就啟動(dòng)脈沖的產(chǎn)生,如此,以針尖接觸工件來(lái)使脈沖串開始及結(jié)束,脈沖的計(jì)數(shù)值就轉(zhuǎn)換為所需尺寸的測(cè)量值。若系統(tǒng)中采用了美國(guó)專利4,195,250中所發(fā)表的裝置,則總的系統(tǒng)的復(fù)雜性就增加了,因而隨著不利的影響的到來(lái)系統(tǒng)的可靠性將減少。在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中價(jià)格也是一個(gè)主要問(wèn)題。
      因此,本發(fā)明的目的是為了在機(jī)械部件的測(cè)量方面提供一種改進(jìn)。
      本發(fā)明還有一個(gè)目的是改進(jìn)用在閉路數(shù)控機(jī)械加工系統(tǒng)中的觸碰探針系統(tǒng)。
      本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種新的改進(jìn)的能自動(dòng)精密加工工件的系統(tǒng),它利用了結(jié)構(gòu)上相當(dāng)簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)的裝置。
      簡(jiǎn)單地說(shuō),上述和其它的目的是由非切削工具或針尖來(lái)實(shí)現(xiàn)的,該非切削工具或針尖是裝在數(shù)控機(jī)械加工系統(tǒng)如車床的轉(zhuǎn)塔上的。針尖包括位于一桿的一精密硬質(zhì)合金小株所組成,該桿卡緊在象工具夾持器那樣的部件上。當(dāng)針尖上導(dǎo)珠同轉(zhuǎn)動(dòng)著的工件摩擦?xí)r,裝在轉(zhuǎn)塔上的加速度計(jì)就測(cè)出“摩擦”振動(dòng),加速度計(jì)的輸出信號(hào)由一旋轉(zhuǎn)的藕合器加至一信號(hào)整形器上,然后加至數(shù)字控制裝置上并利用這信號(hào)。例如,把針尖放在二個(gè)位于機(jī)床中心線兩邊的對(duì)著的接觸點(diǎn)然后把此兩測(cè)量值相減而得所要的測(cè)量值來(lái)測(cè)量工件的直徑的。
      對(duì)某一類切削來(lái)說(shuō),針尖可能會(huì)無(wú)意地觸碰溝槽邊緣,故應(yīng)當(dāng)用特殊形狀的針尖。
      各圖的簡(jiǎn)介本發(fā)明已在所附的詳細(xì)說(shuō)明并成為它的一部分的申請(qǐng)專利范圍中所規(guī)定好了。當(dāng)參考下面的圖一起來(lái)看時(shí)就會(huì)有一個(gè)更好的了解。
      圖1是已經(jīng)加進(jìn)了本發(fā)明特點(diǎn)的水平六角車床的簡(jiǎn)化正視圖;
      圖2是圖1所示的六角車床的簡(jiǎn)單頂視圖;
      圖3為有助于理解本發(fā)明的特性曲線;
      圖4為用于圖2中轉(zhuǎn)塔上的一種針尖的具體形式的部份透視圖;
      圖5是一簡(jiǎn)圖,它畫出了按本發(fā)明所做的直徑測(cè)量的方式;及圖6為一電路方塊圖,畫出了圖1和圖2中所示的裝在轉(zhuǎn)塔上加速度計(jì)與圖1中數(shù)控裝置之間的電信號(hào)通路。
      現(xiàn)在來(lái)參考圖,特別是圖1和圖2,圖中表示水平六角車床機(jī)械系統(tǒng)的簡(jiǎn)化圖。典型的六角車床的操作是沿互相垂直的二個(gè)軸,X軸和Z軸進(jìn)行的,X軸指向橫跨機(jī)床床身的軸,而Z軸則沿床身的長(zhǎng)度,如圖中所畫,車床床身包括框架10,上有二根導(dǎo)軌12和13,它沿Z軸延伸,并行于Z軸的是中心線或車床主軸16的旋轉(zhuǎn)軸14。一滑板或橫向橫塊18可滑動(dòng)地安裝在導(dǎo)軌12和13上,且能沿Z軸以正向(向著工件,-Z)或反向(離開工件,+Z)來(lái)定位?;?8沿Z軸的定位是由一導(dǎo)向螺絲實(shí)現(xiàn)的,它在圖中未畫出,但可由普通的直流定位電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
      而且,滑板18還帶有一對(duì)橫向滑道21和22,在滑道上裝有一十字形滑塊24,它可自由滑動(dòng),故能沿X軸定位。十字滑塊24在X軸上的定位也是用導(dǎo)向螺絲來(lái)實(shí)現(xiàn)的,導(dǎo)向螺絲由直流定位馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。每個(gè)電機(jī)或?qū)蚵萁z上都有普通的解算器或編碼器,以便用來(lái)提供反饋信號(hào),指示相應(yīng)部件的旋轉(zhuǎn)位置,這些反饋信號(hào)代表了滑板18及十字滑板24分別沿它們本身的軸的直線位置,或者可用適當(dāng)?shù)碾娮踊蚬怆娋幋a裝置,來(lái)提供表示滑板18和滑板24的線性位置。
      轉(zhuǎn)塔26裝在十字滑塊24上,它具有多個(gè)安裝工具的位置28,每個(gè)位置上都可以安裝工具夾具或觸碰探針的夾具。在圖中所表明的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),在工具位置28上,總共可安裝8個(gè)獨(dú)立的切削工具或觸碰探針。采用一種指示的辦法來(lái)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)塔26,就可如圖中那樣把每個(gè)工具或探針轉(zhuǎn)到操作位置。在圖1和圖2的具體實(shí)現(xiàn)中,圖2所畫的是簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)塔圖,上帶一簡(jiǎn)單的工具夾30,其上有切削工具29及二個(gè)針尖夾具31,夾具31中裝有二種針尖探針32,這在下面還要再介紹。
      圖1中所示的機(jī)床床身上還有主軸驅(qū)動(dòng)裝置及齒輪箱34,它們裝在床身的一端。旋轉(zhuǎn)的主軸16伸出在驅(qū)動(dòng)裝置及齒輪箱組合件34之外并帶有一卡盤36,它有一組夾片38以便夾住工件41。主軸16還包括一主軸突起或表面40,它貼近卡盤36。表面40的平面與主軸的軸線14的交點(diǎn)規(guī)定為原始“0”位置或原點(diǎn),從該點(diǎn)特定的機(jī)器工具的制造商建立了機(jī)器零件和切削工具的位置的指標(biāo)以便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程。當(dāng)所有的程序位置都參照原點(diǎn)而定標(biāo)時(shí),機(jī)器工具的測(cè)量系統(tǒng)本身總是從相對(duì)于發(fā)源地算起或量起。后者的位置通常遠(yuǎn)離主軸突起和曲線,因?yàn)榛?8及十字滑塊24是能動(dòng)的。
      卡盤36,同已有的工藝技術(shù)一起,其結(jié)構(gòu)包括一基準(zhǔn)環(huán),至少有一對(duì)基準(zhǔn)面或參考面的位置,它們分別垂直于X和Z軸。每一這樣的表面定位在已知的標(biāo)定好的離“0”位的一距離處。如圖所示,卡盤36的外圓柱面42構(gòu)成了一個(gè)參考面,而卡盤面44則為另一個(gè)參考面,當(dāng)需要一專門的基準(zhǔn)時(shí),可以用上述作為參考的有關(guān)應(yīng)用。美國(guó)系列號(hào)NO.-(G.E.DOCKET 21-NU-3405)中所披露的柱22。
      在圖1中數(shù)控(NC)單元46在系統(tǒng)中是用電氣藕合到許多不同的部件如直流定位馬達(dá)、解算器、聲傳感器等上的,數(shù)控單元46包括一磁帶機(jī)48,它適于存儲(chǔ)為加工工件用的工件本身的參數(shù)及機(jī)器控制信號(hào)。如,可編一段程序用來(lái)給出轉(zhuǎn)塔的位置,在加工時(shí)打開冷卻液;使主軸按選定的方向和選定的速度旋轉(zhuǎn);為了標(biāo)定和測(cè)量而規(guī)定一順序或步驟來(lái)移動(dòng)探針或工具,以便用滑板18及十字滑塊24的定位進(jìn)行切削;還有各種其它目的。磁帶上還可以包括各種數(shù)據(jù)如所需的要加工的特定表面的尺寸及每個(gè)尺寸所允許的加工誤差,還有某些有關(guān)工件尺寸的參數(shù),這些部件是要加工并要用特殊工具的。
      數(shù)控單元46中可加一計(jì)算機(jī),如微處理機(jī),它可響應(yīng)磁帶上的存儲(chǔ)碼字,這樣處理機(jī)就可產(chǎn)生適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào),并把該信號(hào)送至如直流定位電機(jī),它將對(duì)磁帶命令產(chǎn)生效果。微處理機(jī)也對(duì)由各種探針操作所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并計(jì)算偏差,由這種偏差可得出由加工程序所實(shí)現(xiàn)的切削操作的修改量。所有這些功能,如需要的話都可由一遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)來(lái)完成,譬如說(shuō)有一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)的分布式控制系統(tǒng),故被處理的數(shù)據(jù)送入單元46,然后它產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào),正常情況下,計(jì)算能力保持在數(shù)控單元46中。
      探針操作接收來(lái)的數(shù)據(jù)中,解算器來(lái)的反饋數(shù)據(jù)、及通過(guò)程序本身裝入的數(shù)據(jù)都由微處理機(jī)來(lái)計(jì)算前述的偏差。由處理的數(shù)據(jù)所得出的馬達(dá)控制信號(hào)同從各馬達(dá)解算器或從其它位置反饋裝置來(lái)的位置反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。建立了一閉路系統(tǒng),它根據(jù)對(duì)二信號(hào)的比較而得出差值來(lái)控制工具的切削刃的位置或測(cè)量探針的位置。數(shù)據(jù)單元46也可用來(lái)計(jì)算、顯示并打印出工件的具體尺寸及從程序來(lái)的值計(jì)算偏差并顯示適當(dāng)?shù)乃试S的加工誤差。在一較好的具體實(shí)現(xiàn)中,數(shù)控單元46是用G。E公司的產(chǎn)品來(lái)組成的叫做2000計(jì)算機(jī)數(shù)字控制。
      若需要圖1所示加工系統(tǒng)的全面操作的更為廣泛的資料及所用的軟件的資料,大家可參考上述BARLOW及今作者的美國(guó)專利4,382,215。
      在上面所談到的有關(guān)應(yīng)用系列號(hào)NO.-(G.E.DOCKET 21-NU-3405)題目為“工具觸碰探針系統(tǒng)的參考數(shù)據(jù)”,其中切削工具本身用來(lái)作測(cè)量,即用切削工具通過(guò)加速度計(jì)振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)觸碰旋轉(zhuǎn)的工件。而該系統(tǒng)已按原想法操作,某些熟練的人員不愿意利用工具觸碰探針技術(shù),因?yàn)樗麄冇X(jué)得若用工具作量規(guī),可能仍會(huì)損傷工件。
      另一方面,目前的發(fā)明提供了一套量測(cè)技術(shù),它利用了在轉(zhuǎn)塔上的非切削工具來(lái)作為上述工具量測(cè)技術(shù)的補(bǔ)充測(cè)量方法,轉(zhuǎn)塔上一般裝有切削工具。非切削工具僅用來(lái)觸碰旋轉(zhuǎn)著的工件。二種接觸之間的區(qū)別可由幅值的差來(lái)測(cè)得,其譜特性可從圖3中的特性曲線看得很清楚。簡(jiǎn)單參考圖3,可以看出低幅度的噪聲是作為隨機(jī)噪聲背景存在的,而工件產(chǎn)生的振動(dòng)是摩擦針?biāo)a(chǎn)生的結(jié)果,它包括在噪聲之上的固定幅度的信號(hào),而工件的切削或測(cè)量結(jié)果是幅度相當(dāng)高的,且為變化的信號(hào)。于是,一非切削工具,最好是如圖4中所示的針尖形成,包括一精密的硬質(zhì)合金珠50,其直徑為3/16吋,埋入直徑為0.125吋,金屬桿52的一端,它裝在夾持元件30上,它適配于圖1中工具位置28中的一個(gè)位置上。進(jìn)一步的情況見(jiàn)圖4,桿52在夾持器30一邊突出在孔54之外,且由金屬螺絲56固定住,螺絲56在由端面60形成的螺栓孔58內(nèi)。這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)可用圖5中橫向指向工件41的表面或指向中心線來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件41的“摩擦”接觸。若需要的話,桿和珠的組合件可入端面60之中以形成一平行于機(jī)器中心線14的探針。這兩種結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2,它們都位于靠近工具轉(zhuǎn)塔26處。
      參看圖6,用裝在工具轉(zhuǎn)塔頂上的加速度計(jì)62來(lái)拾取接觸信號(hào)作為摩擦信號(hào),該信號(hào)通過(guò)一旋轉(zhuǎn)藕合器、信號(hào)整形電路66及接口電路68加至數(shù)控單元46上,加速度計(jì)62可選用任一種商品裝置。例如,VIBRA-METRIES公司生產(chǎn)的型號(hào)為NO.1018的加速度計(jì)是可很好滿足本發(fā)明的。信號(hào)整形電路包括放大、帶通濾波器和
      別器,以消被假信號(hào)。信號(hào)處理器電路68為連接至數(shù)控單元46的接口。要注意,加速度計(jì)62不需要用任何專門的藕合電路而連到針尖32上。加速度計(jì)62簡(jiǎn)單地裝在轉(zhuǎn)塔26上,它同旋轉(zhuǎn)工件或基準(zhǔn)表面接觸而在針尖32上感覺(jué)一摩擦振動(dòng)信號(hào)。而且,在某些應(yīng)用里,特別是非車床的那一類加工中心上,針尖62可以旋轉(zhuǎn)而工件則保持靜止。此時(shí),針尖62的旋轉(zhuǎn)是類似于使用眾所周知的“直線工具”。重要之點(diǎn)是在針尖62同接觸表面之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)故產(chǎn)生了“摩擦振動(dòng)”。裝在工具轉(zhuǎn)塔上的摩擦針尖式的設(shè)備是一種直接測(cè)量工件直徑的裝置,而不是限于測(cè)量半徑,直接測(cè)量直徑的不穩(wěn)定性是那種用基準(zhǔn)面及一普通切削工具作為探針的觸碰探針?lè)椒ǖ膰?yán)重缺點(diǎn)。
      用針尖型探針來(lái)測(cè)直徑時(shí),小珠在中心線14的二邊與工件40相摩擦接觸,如圖5中所畫的外形圖,當(dāng)與工件的每邊接觸上后,在車床座標(biāo)系統(tǒng)中就建立了每個(gè)接觸位置(例如工件表面)。把二個(gè)探針的位置相減而得所測(cè)的直徑,在數(shù)控單元46中進(jìn)行了計(jì)算。這比把所測(cè)得的半徑乘2要來(lái)得準(zhǔn)確,因?yàn)樗恍枰獙?duì)由于溫度所引起的變化進(jìn)行補(bǔ)償。這種定位的技術(shù)也不再要求測(cè)得切削工具的偏差或不要提供別的如參考基準(zhǔn)面的方法。本發(fā)明盡管提出了一種機(jī)械工具量規(guī)系統(tǒng),它也可以測(cè)半徑,如果需要的話,如,可首先把針尖同某一基準(zhǔn)面(基準(zhǔn)面42用來(lái)測(cè)半徑,基準(zhǔn)面44用來(lái)測(cè)長(zhǎng)度,)接觸以建立針尖表面的第一個(gè)位置而測(cè)得工件的半徑(或其它尺寸)。因?yàn)樵跈C(jī)器參考座標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的基準(zhǔn)表面的位置是嚴(yán)格已知的,故它可用來(lái)作為針尖位置的標(biāo)定。一俟標(biāo)定好,針尖就重新移到測(cè)半徑時(shí)的旋轉(zhuǎn)工件的表面處。記下接觸點(diǎn)的針尖位置取該二次位置的差,可決定半徑。通過(guò)針尖的摩擦振動(dòng),加速度計(jì)62(聲傳感器)測(cè)出探針在二位置處的摩擦接觸。
      當(dāng)已經(jīng)表明并敘述了目前所考慮到的本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn),各種變型是很容易有的。例如,對(duì)某些溝槽的切削來(lái)說(shuō),可能需要摩擦探針的針尖具有一種專門形狀。因此,并不要求本發(fā)明限于這里所講的專門的實(shí)現(xiàn),而是想包括所有的改型,變型及各種變化,只要其精神和范圍落在所附的申請(qǐng)專利范圍所規(guī)定之中即可。
      權(quán)利要求
      1.機(jī)械系統(tǒng)中一種對(duì)工件量測(cè)的方法,包括的步驟為使工件繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng);用非切削工具同基準(zhǔn)表面接觸來(lái)決定工具對(duì)該機(jī)械加工系統(tǒng)的機(jī)器軸線的位置;移動(dòng)該非切削工具使之與旋轉(zhuǎn)工作進(jìn)行預(yù)定接觸;用該工件來(lái)敏感該接觸情況并產(chǎn)生一指示接觸的電信號(hào);對(duì)該電信號(hào)整形并送至測(cè)量尺寸的設(shè)備;及決定該工件表面相對(duì)于基準(zhǔn)面表面在接觸點(diǎn)處的尺寸。
      2.按申請(qǐng)專利范圍1的方法,該預(yù)定的觸碰包括摩擦接觸。
      3.按申請(qǐng)專利范圍2所述的方法,還包括下列步驟敏感在該工件的旋轉(zhuǎn)軸二邊的摩擦接觸并產(chǎn)生各自的電信號(hào);把該二個(gè)信號(hào)整形并送到該尺寸測(cè)定裝置里去;及響應(yīng)了該二個(gè)電信號(hào)后,測(cè)定在該二個(gè)接觸點(diǎn)處該工件的直徑尺寸。
      4.按申請(qǐng)專利范圍3中的方法,敏感摩擦接觸的步驟包括敏感從該工件上由加速度計(jì)發(fā)出的摩擦振動(dòng)。
      5.按申請(qǐng)專利范圍3所述,該非切削工具包括一針尖。
      6.按申請(qǐng)專利范圍3中的方法,該非切削工具包括一具有圓頭的針尖,位于一桿的末端,該桿的另一端固定在工具夾持器里。
      7.按申請(qǐng)專利范圍6中的方法,該工具夾持器是裝在一數(shù)控機(jī)械加工系統(tǒng)的轉(zhuǎn)塔之上的。
      8.按申請(qǐng)專利范圍7中所述的方法,測(cè)定的步驟包括用該機(jī)械加工系統(tǒng)的數(shù)控單元來(lái)測(cè)定直徑的尺寸。
      9.按申請(qǐng)專利范圍8中所述,該機(jī)械加工系統(tǒng)包括一車床。
      10.在機(jī)械工具中為機(jī)械加工用的測(cè)量工件尺寸的裝置,包括裝在機(jī)床上的工具夾持機(jī)構(gòu)上的針尖探針。該針尖有一表面為同其它表面接觸用,那一表面是位于機(jī)床參考座標(biāo)系統(tǒng)的;控制參考座標(biāo)系統(tǒng)中工具夾持機(jī)構(gòu)位置的裝置,并給出該位置的指示信號(hào);還裝有敏感器,以便敏感該針尖上的振動(dòng)信號(hào),當(dāng)該機(jī)構(gòu)的位置定在該針尖探針的表面與參考座標(biāo)系統(tǒng)中的其它表面接觸時(shí),在針尖表面同該別的表面之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)存在給出一接觸指示信號(hào)。及接收該位置指示信號(hào)及該觸碰指示信號(hào)的裝置,以便決定在參考座標(biāo)系統(tǒng)中該別的表面的相對(duì)位置,工件表面上的相對(duì)位置是工件尺寸的指示。
      11.按申請(qǐng)專利范圍10中的裝置,該敏感元件包括一加速度計(jì)。
      12.按申請(qǐng)專利范圍11中的裝置,該針尖探針包括一長(zhǎng)桿,其一端可裝在工具夾持機(jī)構(gòu)中,其另一端有一小珠,小珠的外表面是接觸參考座標(biāo)系統(tǒng)中別的表面的表面。
      13.測(cè)定裝在機(jī)床上工件尺寸的方法,包括的步驟為A)在機(jī)床的工具夾持位置裝一針尖探針;B)移動(dòng)該裝好的針尖探針的實(shí)現(xiàn),針尖同位于機(jī)床參考座標(biāo)系統(tǒng)中第一表面上的點(diǎn)之間的觸碰,以便在參考座標(biāo)系統(tǒng)中建立針尖的第一個(gè)位置,在針尖同第一表面之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),故可由該針尖傳遞的摩擦振動(dòng)測(cè)出觸碰;C)移動(dòng)裝好的針尖探針的實(shí)現(xiàn)在針尖同工件上要測(cè)尺寸的那一點(diǎn)之間的觸碰,以建立針尖在參考座標(biāo)系統(tǒng)中的第二個(gè)位置,在針尖同工件之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)故如同B,那樣測(cè)得了觸碰;D)比較針尖的第一和第二位置,以便建立工件在該位置處的尺寸。
      14.按申請(qǐng)專利范圍13的方法,該第一表面為基準(zhǔn)面,在參考座標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)它具有一已知的、固定的位置。
      15.按申請(qǐng)專利范圍14所述的方法,該第一表面是在工件的某一點(diǎn)上而不是在C)步驟的點(diǎn)上,對(duì)第一位置和第二位置進(jìn)行比較將建立在這些點(diǎn)之間的工件尺寸。
      16.按申請(qǐng)專利范圍15所述的方法,步驟B)和C)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將表現(xiàn)為工件繞某一軸旋轉(zhuǎn)。
      17.按申請(qǐng)專利范圍15所述的方法,工件在參考座標(biāo)系統(tǒng)中保持靜止,而針尖探針則旋轉(zhuǎn)。
      專利摘要
      一非切削工具或針尖(32)安裝在某一位置,該位置是數(shù)控機(jī)械加工系統(tǒng)的轉(zhuǎn)塔(26),一般情況下,工具裝于其上,針尖對(duì)于旋轉(zhuǎn)的工件(41)有摩擦。從工件(41)發(fā)出的摩擦振動(dòng)用一加速度計(jì)(62)作為觸碰信號(hào)而測(cè)出,加速度計(jì)的輸出信號(hào)經(jīng)整形送至數(shù)控裝置(46)。例如,直徑的測(cè)量是這樣進(jìn)行的直接觸碰在機(jī)床中心線(14)二側(cè)的工件上相對(duì)的二個(gè)點(diǎn)并計(jì)算其差以得出直徑的測(cè)量值。
      文檔編號(hào)G05B19/42GK85105480SQ85105480
      公開日1987年1月14日 申請(qǐng)日期1985年7月17日
      發(fā)明者戴維斯, 麥克奈特 申請(qǐng)人:通用電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
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