專利名稱：碰撞感測(cè)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碰撞感測(cè)設(shè)備，該設(shè)備適于檢測(cè)兩個(gè)或多個(gè)物體之 間的碰撞。本發(fā)明還涉及一種包括所述碰撞感測(cè)設(shè)備的機(jī)加工用裝備。
背景技術(shù)：
在很多情況中，需要檢測(cè)物體間的碰撞。其中一個(gè)目的是可以避免 碰撞?；旧希景l(fā)明旨在檢測(cè)機(jī)加工過(guò)程中工具與工件中的障礙物之 間的碰撞。此處，機(jī)加工意在具體包括所有類型的切割加工，例如水射 流切割、氣割、等離子切割、激光切割等。 一方面，在這種機(jī)加工過(guò)程 中，可能希望保護(hù)諸如某種噴嘴這樣的工具以免因與工件中的諸如不均 勻部的障礙物的碰撞而損壞。另一方面，可能希望保護(hù)工件的部件以免 因與工具碰撞而損壞。本發(fā)明還可以用在其它情況中，例如用在車輛中， 特別是與泊車有關(guān)的情況中。
保護(hù)物體的傳統(tǒng)方式是為它們?cè)O(shè)置由撓性材料制成的減震保護(hù)裝置。
US5366156A中描述了怎樣通過(guò)由噴嘴202引向物體表面的氣霧劑 來(lái)清潔物體。噴嘴設(shè)有保護(hù)涂層265 (圖8)，以保護(hù)物體以免因與噴嘴 意外接觸而損壞。這種涂層僅能提供有限的保護(hù)。萬(wàn)一噴嘴受到大力引 導(dǎo)，則存在噴嘴因與物體碰撞而彎折的風(fēng)險(xiǎn)。物體也會(huì)被損壞。此外， US5366156A沒(méi)有提供對(duì)碰撞的檢測(cè)。
在諸如汽車等車輛上，保險(xiǎn)杠提供了相應(yīng)的保護(hù)。就車輛而言，還 可以通過(guò)諸如稱為倒車傳感器的更復(fù)雜的裝備來(lái)避免撞擊，當(dāng)接近障礙 物時(shí)這些裝備就發(fā)出警報(bào)。此處，使用了碰到障礙物則反射的超聲波。 這類技術(shù)相對(duì)昂貴。而且，為了全方位地保護(hù)物體，必須安裝多個(gè)傳感 器。另外，這些傳感器對(duì)灰塵、潮濕和機(jī)械影響很敏感。在機(jī)加工中，用信號(hào)通告碰撞的結(jié)合有碰撞感測(cè)設(shè)備的電氣開(kāi)關(guān)已 經(jīng)投入使用。但是，這種解決方案未取得令人滿意的效果。部分因?yàn)檫@ 些碰撞感測(cè)設(shè)備通常已經(jīng)因機(jī)械影響而損壞，部分因?yàn)橄鄬?duì)復(fù)雜的設(shè)計(jì) 構(gòu)造導(dǎo)致它們一直較為昂貴。
因此，需要這樣的碰撞感測(cè)設(shè)備，其可靠、構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單、能夠耐 受灰塵和機(jī)械影響，并且不受到障礙物形式的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種碰撞感測(cè)設(shè)備，優(yōu)選適用于水射流切割裝備，其能 夠檢測(cè)到兩個(gè)或多個(gè)物體之間的碰撞。所述碰撞感測(cè)設(shè)備包括限定出一 定空間的可變形構(gòu)件，能夠給所述空間分配一定的壓力。在第一狀態(tài)下， 所述可變形構(gòu)件未變形，因此所述空間配有第一壓力。在第二狀態(tài)下， 所述可變形構(gòu)件變形，因此所述空間配有第二壓力。當(dāng)所述可變形構(gòu)件 與物體碰撞時(shí)，其變形成處于第二狀態(tài)，因此所述空間中的壓力從所述 第 一壓力變至所述第二壓力。碰撞感測(cè)設(shè)備進(jìn)一步包括用于檢測(cè)所述壓 力變化的裝置。所述第一壓力優(yōu)選為超壓。從而防止灰塵和其它雜質(zhì)進(jìn) 入所述空間。所述第二壓力低于所述第一壓力。所述碰撞感測(cè)設(shè)備還可 以包括經(jīng)所述空間的邊界表面中的孔口使所述空間具有所述超壓的裝 置。
在所述第一狀態(tài)下，即當(dāng)所述可變形構(gòu)件未變形時(shí)，優(yōu)選所述空間 閉合。當(dāng)所述可變形構(gòu)件變形之后，即變成所述第二狀態(tài)之后，優(yōu)選所 述空間不閉合。因此，所述第二壓力要比所述第一壓力更接近環(huán)境壓力。
優(yōu)選所述可變形構(gòu)件為具有圓形橫截面的截錐體形式的防濺革。該 推體設(shè)置成以其寬端朝向工件。因而獲得相對(duì)較大的檢測(cè)區(qū)域或感測(cè)區(qū) 域，能夠檢測(cè)到在所述區(qū)域內(nèi)與一個(gè)或多個(gè)物體的碰撞。防濺罩還可以 采取其它形式。防濺軍可以例如具有矩形橫截面或者可以例如是管狀 的。配有壓力的所述空間由防賊軍的上側(cè)面、包圍防賊罩上側(cè)面的凸起、 以及緊靠凸起密封設(shè)置的支撐板所限定。通過(guò)這種方式，獲得具有簡(jiǎn)單 構(gòu)造的碰撞感測(cè)設(shè)備。
本發(fā)明還涉及一種用于機(jī)加工的裝備，該裝備包括所述碰撞感測(cè)設(shè) 備。所述機(jī)加工優(yōu)選地為水射流切割。


圖l示出了本發(fā)明的示意性立體圖。
圖2示出了防濺軍和用于調(diào)節(jié)高度的臂。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的防濺革和支撐板的橫截面。
具體實(shí)施例方式
以下，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。該實(shí)施方式僅作本發(fā)明 的應(yīng)用示例，而并非意在限制請(qǐng)求保護(hù)的范圍，該范圍由獨(dú)立權(quán)利要求 限定。
圖l示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其中，碰撞感測(cè)設(shè)備適用于水 射流切割。在這種用于水射流切割的設(shè)備中，防濺罩5用作可變形構(gòu)件， 其包圍用于水射流切割的噴嘴6。防濺革5包括側(cè)壁和上部。防濺罩5 的側(cè)壁形成為截錐體，還可見(jiàn)于圖2和圖3。該圓錐體具有寬端和窄端。 圖中朝下的該寬端是敞開(kāi)的，并且在機(jī)加工過(guò)程中位于工件2的表面的 正上方。寬端的邊緣11定位成比噴嘴6的端部更靠近工件2的表面， 或者定位成與噴嘴6的端部離工件2的表面的距離相同。窄端即圖中朝 上的防濺罩的上部20除中央孔口 IO之外都是閉合的，該中央孔口用于 水射流切割噴嘴6 (以下稱作"噴嘴")。
在水射流切割過(guò)程中，防濺革5圍繞噴嘴6設(shè)置并以適當(dāng)?shù)姆绞奖?持，例如通過(guò)壓配合保持。因此，中央孔口 10的直徑制得略小于噴嘴 6的直徑。防濺革的主要任務(wù)是阻止機(jī)加工過(guò)程所產(chǎn)生的物料和水的濺 射。防濺軍由諸如橡膠等柔軟的撓性材料制成，橡膠的肖氏硬度在75-95 的范圍內(nèi)，優(yōu)選地其肖氏硬度在85-95的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地其肖氏硬度 大約為90。
圖2示出了從工件2的角度觀察的防濺罩5的立體圖。防濺罩5在 側(cè)壁21上具有的切口 8，用于調(diào)節(jié)高度的臂9延伸穿過(guò)該切口 8。在操 作過(guò)程中，用于調(diào)節(jié)高度的臂9把持未示出的測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置測(cè) 量從噴嘴到工件2的距離。本發(fā)明還可以在分別沒(méi)有所述切口 8和用于 調(diào)節(jié)高度的所述臂9的情況系發(fā)揮功能。防濺罩5的上側(cè)面16即圓錐的閉合且背離工件2的端部由凸緣或 凸起12包圍，具體見(jiàn)圖3。緊靠凸起12設(shè)置有大體圓形的支撐板7， 因而支撐板7的下側(cè)面19頂住凸起12的上側(cè)面。因?yàn)榉罏R罩5由柔軟 的撓性材料制成，所以凸起12密封性地抵靠支撐板7。支撐板優(yōu)選由 諸如金屬或塑料的成形穩(wěn)定的材料制成。支撐板的形式和大小應(yīng)當(dāng)為如 此其在防濺罩未變形的情況中緊靠凸起密封。
噴嘴6穿過(guò)支撐板7和防濺革5。位于防濺軍5的上部20中的噴 嘴6經(jīng)其穿過(guò)的中央孔口 10的直徑略小于噴嘴6的直徑，因此防濺罩5 緊靠噴嘴6密封。支撐板7也設(shè)有中央孔口 14，噴嘴6穿過(guò)該中央孔口 。 該孔口 14根據(jù)噴嘴6的直徑來(lái)調(diào)節(jié)，例如以一個(gè)或多個(gè)O形環(huán)(未示 出)的形式在支撐板7的中央孔口 14與噴嘴6之間設(shè)置適當(dāng)?shù)拿芊庋b 置也是可行的。因此，由防濺罩5的上側(cè)面16、防濺革的凸起12的內(nèi) 側(cè)、支撐板7的下側(cè)面19、以及噴嘴6和圍繞噴嘴6設(shè)置的任何密封裝 置所形成的邊界表面限定出基本閉合的空間15。
支撐板優(yōu)選地固定于防濺罩，防濺軍又固定于噴嘴5。圖3示意性 地示出了支撐板7是如何通過(guò)附連裝置18固定于防濺罩5的，該附連 裝置18延伸穿過(guò)防濺軍的上部20并伸進(jìn)入支撐板上的孔口 17中。附 連裝置18可以是例如螺釘或螺栓，在這種情況下，孔口 17設(shè)有內(nèi)螺紋。 為了確保凸起12以沿凸起的整個(gè)圓周都均勻的接觸壓力密封性地頂住 支撐板的下側(cè)面19,如在平行于防濺罩上部20的平面中可見(jiàn)的，優(yōu)選 設(shè)有多個(gè)附連裝置18。附連裝置18優(yōu)選沿防濺罩和支撐板的圓周以等 間隔設(shè)置。例如，可以采用在平行于防濺革上部20的平面中互相間隔 120°的三個(gè)附連裝置18。為了在凸起12與支撐板下側(cè)面19之間獲得 更加均勻的接觸壓力，可以使用更多的附連裝置18。
為了以下將更加清晰的原因，這種附連裝置18不應(yīng)設(shè)置在防濺罩5 的上部20的太靠外的圓周上。這樣放置附連裝置18會(huì)妨礙防濺罩5變 形。
可替代地，支撐板7可以通過(guò)未示出的固定裝置附連于噴嘴6。這 種固定裝置包括例如粘合劑或螺紋連接裝置。
為了獲得上述的基本閉合的空間，可以想到防濺罩和支撐板的其它 設(shè)計(jì)。例如，防濺板的上側(cè)面可以是平的，而可以在支撐板上形成面對(duì)防濺革的凸起。可替代地，可以在支撐板與防濺罩上側(cè)面之間設(shè)置諸如
o形環(huán)或墊圍的單獨(dú)的密封元件。
在圖1中以整體示出了具有碰撞感測(cè)設(shè)備的用于水射流切割的設(shè)
備。支撐板7包括用于供氣的孔口 13。該孔口 13可以例如形成為內(nèi)螺 紋孔。孔口 13上連接有管道4，通過(guò)管道4向所述空間供氣，優(yōu)選供給 空氣。如圖1中箭頭1所指示的，空氣由未示出的諸如壓縮機(jī)的壓力發(fā) 生裝置供給。管道4中的壓力由壓力監(jiān)控裝置3監(jiān)控。通過(guò)這種方式， 可以為防濺革5和支撐板7所限定的空間15分配受到監(jiān)控的靜超壓， 即超過(guò)環(huán)境壓力的壓力。因此該超壓對(duì)應(yīng)于管道4中的壓力。當(dāng)正常工 作時(shí)，通過(guò)管道4為空間15供給空氣，因此空間15中存在第一壓力 Pl。所以該壓力Pl超過(guò)環(huán)境壓力?？臻g15中的超壓Pl在O.l巴至2巴 的范圍內(nèi)，優(yōu)選地，該超壓P1在0.2巴至1.5巴的范圍內(nèi)，最優(yōu)選的 是0.3巴至0.8巴的超壓。
可替代地，壓力發(fā)生裝置和壓力監(jiān)控裝置可以經(jīng)由獨(dú)立的管道或軟 管連接至支撐板7。于是支撐板7變型成包括用于供給空氣或其它氣體 的孔口和測(cè)量壓力用的孔口 。壓力測(cè)量裝置也可以直接設(shè)置在支撐板7 上而不是通過(guò)管道進(jìn)行連接。
在水噴射切割過(guò)程中，沿待機(jī)加工的工件2驅(qū)動(dòng)配有防濺罩5的噴 嘴6，或者工件2移動(dòng)而噴嘴6及其防濺革5保持靜止。噴嘴6或工件 2的這種移動(dòng)在正常情況下以機(jī)械的方式沿程序化的路線進(jìn)行。在從工
定路線的情況下，由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)，防濺罩5會(huì)碰到該物體。然后，由于 相對(duì)運(yùn)動(dòng)，防濺軍5會(huì)彈性變形。通常，這種變形意味著將防濺罩5的 側(cè)壁21沿大體垂直于噴嘴6的縱軸線的方向朝截錐體中央推進(jìn)。這種 壓痕將導(dǎo)致防濺軍的凸起12移位，從而斷開(kāi)與支撐板7的密封接觸。 通常凸起12向圖1中的下方移位，即朝工件2的表面移位。由于凸起 12不再頂住支撐板7，所以空間15不再閉合。這時(shí)，經(jīng)由管道4供至 空間5的空氣能夠經(jīng)防濺軍5變形時(shí)形成在空間15的邊界表面上的開(kāi) 口流出，于是空間15中的壓力降至第二壓力P2。因此壓力P2低于壓 力P1，更確切地，如下面進(jìn)行說(shuō)明的那樣，壓力P2介于環(huán)境壓力與壓 力P1之間，取決于防'減罩5與物體碰撞時(shí)的變形大小。優(yōu)選地，超壓 P2的值大約為超壓Pl的一半。壓力測(cè)量裝置3能夠檢測(cè)到所述空間內(nèi)的壓力變化。優(yōu)選地，壓力測(cè)量裝置3能夠據(jù)此發(fā)送停止信號(hào)，從而中 斷噴嘴6或工件2的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。通過(guò)這種方式，避免噴嘴6與物體之間 發(fā)生碰撞。
取決于運(yùn)動(dòng)被中斷的快慢以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度，防濺軍5的與障礙 物的接觸部變形到不同的程度。當(dāng)與障礙物碰撞時(shí)，如果相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 即切割速度低且運(yùn)動(dòng)在空間15內(nèi)的壓力Pl變化最小的情況下立即被中 斷，則防濺軍5的凸起12將僅從支撐板7移開(kāi)很短的距離。在這種情 況中，僅允許防濺罩5有較小的變形，從而確保噴嘴6與障礙物之間保 持相對(duì)較大間距。這時(shí)，第二壓力P2將相對(duì)接近第一壓力Pl。通過(guò)預(yù) 先限定壓力測(cè)量裝置發(fā)射停止信號(hào)所需的壓力變化，可以預(yù)先設(shè)定噴嘴 6將停止在距離假想障礙物多遠(yuǎn)的位置處。
因此，通過(guò)可變形構(gòu)件5的這種設(shè)置，可以適當(dāng)?shù)脑谝Ｗo(hù)的物體 一一此處為噴嘴6— —與障礙物碰撞之前就檢測(cè)到與障礙物之間的這種 碰撞或接觸。換句話說(shuō)，承受碰撞的是可變形構(gòu)件5。
由于當(dāng)防濺革5與物體碰撞時(shí)壓力測(cè)量裝置3檢測(cè)到從Pl至P2的 壓力變化，所以空間15無(wú)需是完全氣密的?？梢詮膲毫Πl(fā)生裝置向空 間15連續(xù)地供給空氣或其它氣體。如果空間15不是完全氣密的，而是 在邊界表面上包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口，那么供給的空氣將不斷漏出.即便 如此，當(dāng)防濺罩5變形進(jìn)而凸起12從支撐板7移開(kāi)時(shí)所述空間中存在 的第一壓力Pl仍然會(huì)降至第二壓力P2。
優(yōu)選地，如上所述，所述壓力發(fā)生裝置在空間15中產(chǎn)生超壓P1。 在空間15中保持超壓的優(yōu)點(diǎn)在于灰塵或其它雜質(zhì)不能夠進(jìn)入空間15或 壓力發(fā)生裝置或壓力測(cè)量裝置3。然而，如果壓力發(fā)生裝置產(chǎn)生負(fù)壓， 本發(fā)明同樣能夠發(fā)揮功能。當(dāng)碰撞進(jìn)而發(fā)生到第二壓力P2的轉(zhuǎn)變時(shí)， 外界空氣會(huì)流入空間15，因此第二壓力P2將高于第一壓力Pl。給空間 15分配負(fù)壓的優(yōu)點(diǎn)在于負(fù)壓有助于使空間15保持氣密，因?yàn)樨?fù)壓作用 在彈性防濺革上從而使凸起12緊壓支撐板7。
本發(fā)明的以下原理可以應(yīng)用于很多情形給基本閉合的空間分配一 定的壓力，該壓力受到監(jiān)控，并當(dāng)在彈性構(gòu)件因兩個(gè)物體之間的觸碰而 變形的情況下所述空間的邊界表面開(kāi)口時(shí)發(fā)生變化。例如，所述空間可 通過(guò)相對(duì)柔軟的彈性部件對(duì)置車輛保險(xiǎn)杠來(lái)限定。當(dāng)與其它物體碰撞時(shí)可以這種方式通報(bào)駕駛員。
當(dāng)選擇用于可變形構(gòu)件的材料時(shí)，必須仔細(xì)考慮碰撞力和構(gòu)件尺寸， 使得所述材料充分柔順，以便使閉合的加壓空間在碰撞時(shí)能夠打開(kāi)，但同
時(shí)又足夠剛硬，以防止^Mt過(guò)程因其它M而打開(kāi)。當(dāng)碰撞感測(cè)設(shè)備用在 水射流切割上時(shí)，這些^lt的示例有切割^變化時(shí)的加iUL、工件表面 上的諸如沙粒等散粒體的存在、所述空間內(nèi)的超壓、切割束所產(chǎn)生的氣壓、 由切割過(guò)程產(chǎn)生的材料和水的濺射等。
權(quán)利要求
1.一種碰撞感測(cè)設(shè)備，優(yōu)選用于水射流設(shè)備，其適于檢測(cè)兩個(gè)或多個(gè)物體之間的碰撞，其中，所述碰撞感測(cè)設(shè)備包括由可彈性變形的材料制成的可變形構(gòu)件(5)，其限定出能夠分配一定壓力的空間(15)，在第一狀態(tài)下，所述可變形構(gòu)件(5)未變形，因此所述空間(15)分配有第一壓力(P1)，而在第二狀態(tài)下，所述可變形構(gòu)件(5)變形，因此所述空間(15)分配有第二壓力(P2)，其中，當(dāng)所述可變形構(gòu)件(5)與物體碰撞時(shí)，所述可變性構(gòu)件(5)變形成處于所述第二狀態(tài)，因此所述空間(15)中的壓力從所述第一(P1)壓力變至所述第二壓力(P2)；以及用于檢測(cè)所述壓力變化的裝置(3)。
2. 如權(quán)利要求1所述的碰撞感測(cè)設(shè)備，其中，在所述第一狀態(tài)下，在所述空間(15)中分配的壓力是超壓(Pl)，當(dāng)變至所述第二狀態(tài)時(shí)，所述壓力降低。
3. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的碰撞感測(cè)設(shè)備，其中，所述空間(15)的邊界表面包括孔口 (13)，經(jīng)所述孔口 (13)為所述空間(15)分配所述第一壓力(Pl)。
4. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的碰撞感測(cè)設(shè)備，其中，所述設(shè)備還包括用于為所述空間(15)分配超壓的裝置。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的碰撞感測(cè)設(shè)備，其中，在所述第一狀態(tài)下，所述空間(5)閉合，而在所述第二狀態(tài)下，所述空間(15)不閉合。
6. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的碰撞感測(cè)設(shè)備，其中，所述可變形構(gòu)件(5)由肖氏M在75至95的范圍內(nèi)的彈性材料制成，優(yōu)選地所述彈性材料的肖氏》itl在85至95的范圍內(nèi)。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的碰撞感測(cè)設(shè)備，其中，所述可變形構(gòu)件(5)是截錐體形式的防濺軍。
8. 如權(quán)利要求7所述的碰撞感測(cè)設(shè)備，其中，所述空間(15)由所述 防濺軍(5)的上側(cè)面(16)、包圍所述防濺罩(5)的上側(cè)面(16)的凸起(12)、以及緊靠所述凸起(12)密封設(shè)置的支撐板(7)所限定。
9. 一種用于機(jī)加工的裝備，其特征在于，所述裝備包括如權(quán)利要求l 所述的碰撞感測(cè)設(shè)備。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝備，其中，所述;M^工為水射流切割。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碰撞感測(cè)設(shè)備，其能夠檢測(cè)到兩個(gè)或多個(gè)物體之間的碰撞。該碰撞感測(cè)設(shè)備包括限定出空間(15)的可變形構(gòu)件(5)，可以給空間(15)分配一定的壓力。在第一狀態(tài)下，可變形構(gòu)件未變形，因此空間(15)分配有第一壓力(P1)。在第二狀態(tài)下，可變形構(gòu)件(5)變形，因此空間(15)分配有第二壓力(P2)。所述空間中的壓力受到監(jiān)控。當(dāng)所述空間中的壓力從第一壓力變化到第二壓力時(shí)，則檢測(cè)到與物體的碰撞。本發(fā)明例如可應(yīng)用于諸如水射流切割等機(jī)加工，但還能夠想到其它許多應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B26D7/22GK101652230SQ200880009228
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2008年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月20日
發(fā)明者揚(yáng)·呂德 申請(qǐng)人:瑞典沃爾特杰特公司