[發(fā)明專利]用于測(cè)量和控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具的處理單元和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810595976.6
• 申請(qǐng)日: 2018-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN109032068B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N·莫斯奇;B·里特;S·海菲爾;G·梅爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 德國波龍科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/401
• 分類號(hào): G05B19/401
• 代理公司: 北京華睿卓成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11436
• 代理人: 程淼

本發(fā)明公開了用于測(cè)量和控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具的處理單元，其中，該處理單元可連接到光柵布置，所述光柵布置包括光發(fā)射單元和光接收單元，其中，所述處理單元被構(gòu)造為從所述光接收單元接收信號(hào)，所述信號(hào)與在第一測(cè)量位置處由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具和/或旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具的至少一個(gè)切削刃所產(chǎn)生的遮蔽至少近似成比例。所述處理單元還被構(gòu)造為評(píng)估接收到的信號(hào)并將控制信號(hào)發(fā)送到所述光柵布置，其中，對(duì)所述處理單元接收到的信號(hào)的評(píng)估包括如下步驟：確定接收到的信號(hào)的干擾信號(hào)分量和/或有效信號(hào)分量；以及提供與所述有效信號(hào)分量、所述干擾信號(hào)分量和/或所述接收到的信號(hào)相關(guān)的信息，以用于轉(zhuǎn)發(fā)到機(jī)床的數(shù)字控制器。

背景技術(shù)

背景

機(jī)床中使用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具經(jīng)常出現(xiàn)同心度誤差或損傷，其甚至可能在機(jī)床中使用之前已經(jīng)存在或可能在其后由于機(jī)床的磨損而出現(xiàn)。

對(duì)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具的同心度誤差或損傷可以導(dǎo)致工具中的應(yīng)力，這些應(yīng)力可以在機(jī)加工過程中導(dǎo)致工具的損傷或損毀。在具有較小公差的機(jī)加工過程中，小于0.01mm的同心度誤差可以導(dǎo)致制造過程中的缺陷機(jī)加工，并因而導(dǎo)致被棄用(rejects)。

為了識(shí)別對(duì)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具的潛在同心度誤差或損傷，一種可能的方案是將夾持在機(jī)床中的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具設(shè)定為旋轉(zhuǎn)，并使用光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)(例如，激光光柵的形式)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。在此過程中，通過由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具在激光光柵的激光束中引起的遮蔽而產(chǎn)生信號(hào)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理以確定參數(shù)(例如，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具的半徑)，并將其與基準(zhǔn)半徑(reference?radius)進(jìn)行比較。可以基于該比較來檢測(cè)潛在的同心度誤差。

此方案假定由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具在激光束中產(chǎn)生的遮蔽僅由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具產(chǎn)生。這具有如下缺點(diǎn)：首先當(dāng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具被使用時(shí)，例如碎屑、清潔流體和/或冷卻劑可以對(duì)所產(chǎn)生的激光束的遮蔽造成影響，使得得到的信號(hào)再現(xiàn)例如錯(cuò)誤的半徑。由機(jī)床的運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)是另一影響因素，其可以導(dǎo)致失真的信號(hào)。可能過度偏離基準(zhǔn)半徑的結(jié)果是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)工具將被更換或停止使用，從而導(dǎo)致機(jī)床停機(jī)。機(jī)床停機(jī)的后果是更低的生產(chǎn)效率。

現(xiàn)有技術(shù)

在K.Rill等人于ZWF?93，1998年，卷4，第127-130頁發(fā)表的“在HSC銑床中旋轉(zhuǎn)工具的測(cè)量”(Measurement?of?rotary?tools?in?HSC?milling?machines)中，描述了使用激光光柵確定工具的等效輪廓的方法。在該方法中，該工具旋轉(zhuǎn)并相對(duì)于激光光柵的測(cè)量光束橫向移動(dòng)。將指示工具進(jìn)入和離開光束的位置確定為測(cè)量位置。根據(jù)這些測(cè)量位置的差值來確定工具的等效直徑。在工具的每次軸向位移之后重復(fù)該過程，直到已知感興趣的完整等效輪廓。

DE?42?38?504?A1示出了用于測(cè)量機(jī)床的轉(zhuǎn)軸中的工具的方法，其中該工具通過支持轉(zhuǎn)軸(spindle)的轉(zhuǎn)軸架(spindle?stock)與工件臺(tái)之間的相對(duì)移動(dòng)來進(jìn)行進(jìn)給。由位置測(cè)量系統(tǒng)來確定轉(zhuǎn)軸架相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)(reference?point)的相對(duì)位置，其中，工具沿其坐標(biāo)之一的方向向光學(xué)測(cè)量平面進(jìn)給，并配有相關(guān)的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，基本上橫向于該坐標(biāo)運(yùn)行。測(cè)量系統(tǒng)發(fā)射測(cè)量信號(hào)，參照該測(cè)量信號(hào)判斷工具是否切入該測(cè)量平面。在測(cè)量平面被工具切入時(shí)，將轉(zhuǎn)軸架的相對(duì)位置測(cè)量作為位置測(cè)量值，并且根據(jù)該位置測(cè)量值以及測(cè)量平面的相對(duì)位置來計(jì)算工具的尺寸。

在這些已知裝置/方法的情況下，將夾持在機(jī)床的工具轉(zhuǎn)軸中的旋轉(zhuǎn)或靜止工具沿著縱向或橫向方向?qū)бM(jìn)入激光束中或離開激光束。

這里，工具和激光束相當(dāng)于彼此移動(dòng)。測(cè)量由工具引起的光束遮蔽，并在界定了遮蔽的情況下輸出切換信號(hào)。在該切換信號(hào)時(shí)，測(cè)量各個(gè)機(jī)床軸的位置。測(cè)量值對(duì)應(yīng)于例如最大工具半徑或最大工具長度。由于在使用旋轉(zhuǎn)工具的該類型的測(cè)量中，進(jìn)給和速度之間的比率指示了可實(shí)現(xiàn)的精度，工具必須以相對(duì)于激光束非常小的進(jìn)給速率進(jìn)行移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。例如，在首次記錄到指示工具半徑的切換信號(hào)之后，通常重復(fù)測(cè)量一次或更多次以確認(rèn)信號(hào)或形成平均值。因此，工具的測(cè)量過程整體需要相對(duì)大量的時(shí)間。