專(zhuān)利名稱(chēng)：斷裂工具探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在輻射光束中探測(cè)工具等物體。特別是本發(fā)明涉及在斷裂切削工具探測(cè)器所發(fā)射的光路中探測(cè)切削工具，當(dāng)然不限于此。
利用已知的工具探測(cè)器能夠探測(cè)切削工具或者是否有這樣的工具(即斷裂的工具或缺少的工具)。在我們以前的專(zhuān)利申請(qǐng)EP 1050368中示出了這樣一種裝置。一般來(lái)講一個(gè)工件加工周期包括一個(gè)或多個(gè)工具探測(cè)程序以避免做無(wú)用功。程序可以包括觸發(fā)斷裂工具探測(cè)器；等待探測(cè)器的“找到工具”信號(hào)；執(zhí)行加工周期或如果沒(méi)有信號(hào)出現(xiàn)則停止周期。
當(dāng)在機(jī)床環(huán)境中使用“中斷光束”型工具探測(cè)器時(shí)上述程序有一個(gè)缺點(diǎn)。在程序中金屬屑和冷卻劑能夠中斷光束并且提供錯(cuò)誤的“找到工具”信號(hào)。因此即使實(shí)際上沒(méi)有工具時(shí)探測(cè)器也會(huì)報(bào)告一切正常。當(dāng)然為了確認(rèn)可以一次或多次重復(fù)程序，但是這增加了周期的時(shí)間，所以并不理想。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種操作中斷光束工具探測(cè)器的方法，探測(cè)器具有產(chǎn)生輻射光束的輻射發(fā)射器、探測(cè)輻射的輻射傳感器和一個(gè)輸出，該方法包括以下步驟觸發(fā)發(fā)射器以發(fā)射輻射；以預(yù)定的時(shí)間周期在傳感器處監(jiān)測(cè)輻射；和只有在預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)傳感器探測(cè)到發(fā)射的輻射才改變探測(cè)器的輸出。
因此本發(fā)明的實(shí)施例可以給出任何“沒(méi)有找到工具”(即傳感器處的光)信號(hào)使得探測(cè)器的輸出鎖住，這在加工周期中被探測(cè)為“M”編碼。這種探測(cè)程序不會(huì)受到阻擋光束的金屬屑和冷卻劑的影響，即由于瞬時(shí)的“找到工具”(即光束中斷)信號(hào)被忽略而導(dǎo)致的影響，相反，任何“沒(méi)有找到工具”信號(hào)會(huì)使得輸出鎖住。如果在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有探測(cè)到光那么將由工具探測(cè)器發(fā)出“工具完好”信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種中斷光束工具探測(cè)器，探測(cè)器包括產(chǎn)生輻射光束的輻射發(fā)射器、探測(cè)輻射的輻射傳感器和一個(gè)輸出，其中可以操作探測(cè)器，使得在觸發(fā)發(fā)射器后只有在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)傳感器探測(cè)到發(fā)射的輻射才改變探測(cè)器的輸出。
根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明擴(kuò)展到一種在機(jī)床上執(zhí)行程序的方法，該機(jī)床適于固定一個(gè)物品并且包括一個(gè)物品探測(cè)器，物品探測(cè)器具有產(chǎn)生輻射光束的輻射發(fā)射器、探測(cè)輻射的輻射傳感器和一個(gè)輸出，該方法包括以任何適當(dāng)順序排列的下述步驟把物品移動(dòng)到輻射光束的光路中；觸發(fā)物品探測(cè)器的輻射發(fā)射器以產(chǎn)生輻射光束；在傳感器處探測(cè)是否存在輻射；如果在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)在傳感器處探測(cè)到輻射就改變探測(cè)器的輸出；和在預(yù)定時(shí)間周期后響應(yīng)輸出。
根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明擴(kuò)展到一種機(jī)床，包括一個(gè)物品夾具、一個(gè)物品探測(cè)器，其具有一個(gè)產(chǎn)生輻射光束的輻射發(fā)射器、一個(gè)探測(cè)輻射的輻射傳感器和一個(gè)輸出；其中可以操作機(jī)器把工具移動(dòng)到輻射光束的光路中，其中可以操作探測(cè)器以觸發(fā)輻射發(fā)射器來(lái)產(chǎn)生輻射光束，其中可以操作探測(cè)器在傳感器處探測(cè)是否存在輻射；其中只有在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)在傳感器處探測(cè)到輻射才改變探測(cè)器的輸出。
下面將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1示出了一種中斷光束型斷裂工具探測(cè)裝置；圖2示出了描述工具斷裂探測(cè)方法的流程圖；和圖3a、b和c示出了探測(cè)器輸出和光束阻礙之間的圖形關(guān)系。
圖1示出了一種中斷光束型探測(cè)器5，在我們以前的專(zhuān)利申請(qǐng)EP1050368中曾描述過(guò)它的一個(gè)例子。探測(cè)器5具有輻射發(fā)射器10，在這里它是一個(gè)激光源12，用來(lái)發(fā)射光束20，探測(cè)器5還具有一個(gè)光傳感器30，用來(lái)探測(cè)是否存在所有或部分光束。發(fā)射器和傳感器安裝在支撐結(jié)構(gòu)40上。一個(gè)自動(dòng)工具更換裝置54可以機(jī)械地更換工具夾具52中的工具。當(dāng)工具夾具52夾緊的工具50通過(guò)光束20時(shí)，傳感器30中的電路32就會(huì)使得探測(cè)器的輸出變化。
圖2示出了機(jī)床控制器(圖1的56)控制的機(jī)床所執(zhí)行的步驟。控制器56具有探測(cè)工具狀態(tài)的加工程序。通常在首次把工具自動(dòng)裝入工具夾具52中時(shí)執(zhí)行這個(gè)程序。這樣可以避免在工具斷裂的時(shí)候執(zhí)行加工周期。與上述類(lèi)似地或者作為另一種方法，也可以在加工周期的結(jié)束時(shí)刻用特殊的工具執(zhí)行這個(gè)程序。在任何一種情況下，只要指示出最后加工的工件和工具出現(xiàn)了問(wèn)題，操作者就因此作出干預(yù)。
具體的程序在圖2的流程圖中給出并且在下面更詳細(xì)地描述它。
移動(dòng)工具使得它的中心大致與光束20共線(xiàn)。在這個(gè)例子中，光束比工具窄從而當(dāng)工具位于適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)，只要工具是完好無(wú)損或沒(méi)有斷裂的，它能夠把光束完全擋住。理想的情況是工具的端部而不是它的基部與光束接觸，這是因?yàn)樵谶@種情況下如果工具的基部完好無(wú)損而只是其端部斷裂的話(huà)，探測(cè)器能夠探測(cè)出這種情況。
如果工具阻擋住光束的話(huà)，就觸發(fā)了工具探測(cè)器。機(jī)床控制器程序在給定的預(yù)定時(shí)間內(nèi)觸發(fā)工具探測(cè)器。在觸發(fā)時(shí)探測(cè)器5的電路32在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)傳感器30的光水平。經(jīng)過(guò)這個(gè)時(shí)間后輸出鎖在高態(tài)或低態(tài)，即直流+24伏或直流0伏。在時(shí)間周期結(jié)束時(shí)輸出饋送到控制器的輸入口以通知在控制器內(nèi)運(yùn)行的程序。時(shí)間周期由機(jī)床控制器確定并且可以將之設(shè)定為任何長(zhǎng)度，這主要取決于在周期中所需要的冷卻劑量，例如時(shí)間周期可以從10毫秒到10秒。
如果輸出為高那么就認(rèn)為工具是好的，并且繼續(xù)執(zhí)行程序，如繼續(xù)切削。如果輸出為低那么就中斷程序并且給出故障標(biāo)志。另外如果輸出為低還可以用備用工具來(lái)替換現(xiàn)在使用的工具。
圖3示出了被阻擋或沒(méi)有被阻擋的光束路徑20和探測(cè)器5的輸出之間的關(guān)系。在圖3a、b和c的每張圖中，上部區(qū)域表示光束被阻擋的程度，下部區(qū)域表示傳感器電路32的輸出。
在圖3a中示出了當(dāng)探測(cè)到工具是完好時(shí)探測(cè)器的輸出。上面那條線(xiàn)的第一部分用虛線(xiàn)表示，表示其為那條線(xiàn)的虛構(gòu)部分，即這時(shí)還沒(méi)有進(jìn)行探測(cè)，例如由于還沒(méi)有打開(kāi)光束所以沒(méi)有可被阻擋的光束，虛線(xiàn)示出了如果有光束的話(huà)會(huì)發(fā)生什么樣的情形。
當(dāng)工具位于光束路徑的中心時(shí)，觸發(fā)探測(cè)器并且傳感器電路32在時(shí)間T內(nèi)探測(cè)是否有來(lái)自光束的光。在圖3a中沒(méi)有探測(cè)到光，所以輸出立刻變?yōu)楦邞B(tài)并且在機(jī)床控制器程序讀取輸出(這個(gè)例子中是電壓)前一直保持在高態(tài)。程序得出工具完好的結(jié)果并且繼續(xù)進(jìn)行。
圖3b示出了與圖3a所示一樣的關(guān)系，但是這次工具斷裂了。由于光束沒(méi)有受到阻礙，在時(shí)間T內(nèi)傳感器電路至少探測(cè)到一些光束，輸出是低態(tài)并且保持在低態(tài)。當(dāng)機(jī)床程序讀取輸出后，很明顯出現(xiàn)了故障并且要采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)，如停止加工或更換工具。
圖3c示出了機(jī)床環(huán)境中更為實(shí)際的情形。這種情形中工具斷裂了，同時(shí)還出現(xiàn)了金屬屑和冷卻劑形式的污物。因此對(duì)光束的阻擋是抖動(dòng)的，即污物使得有時(shí)光束不被阻擋而有時(shí)光束被部分阻擋或完全擋住。當(dāng)探測(cè)器電路32在時(shí)間T內(nèi)在第一時(shí)刻(在點(diǎn)T1)探測(cè)到光時(shí)，輸出鎖在低態(tài)。很明顯在這種情況下當(dāng)機(jī)床讀取輸出時(shí)又發(fā)現(xiàn)了故障。
所以在使用上述系統(tǒng)監(jiān)測(cè)工具斷裂時(shí)無(wú)需清潔的環(huán)境。
很顯然，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講可以對(duì)前述的實(shí)施例進(jìn)行許多改進(jìn)和改變。已經(jīng)描述了本發(fā)明可以用于機(jī)床，但是本發(fā)明也可以用于其它類(lèi)似的機(jī)械中，如需要確認(rèn)是否已經(jīng)拾取一件物品的機(jī)器人裝置中。已經(jīng)描述了本發(fā)明能夠用于探測(cè)是否有工具出現(xiàn)的情況，但是也可以探測(cè)其它的物品，如零件標(biāo)記或焊條等。當(dāng)用它來(lái)探測(cè)工具等時(shí)，工具無(wú)需放在工具夾具52中，例如，在探測(cè)時(shí)工具可以放在工具傳送帶或其它不在機(jī)器上的工具夾具裝置中。
更特殊的是在所使用的機(jī)床控制器方法中，把工具置于光束路徑20的中心后觸發(fā)探測(cè)器5。但是，可以在對(duì)中工具前就打開(kāi)探測(cè)器和使用光束。這時(shí)在時(shí)間周期T內(nèi)直到探測(cè)到光后才鎖住傳感器電路32，而時(shí)間周期則由機(jī)床控制器啟動(dòng)。盡管探測(cè)光束20使用激光，也可以使用其它形式的電磁輻射，如紅外或r.f輻射。只要所要探測(cè)的物品能夠阻擋光束的大部分輻射(如超過(guò)一半)，光束可以比工具寬。
可以通過(guò)機(jī)床控制器用激光的光脈沖來(lái)提供預(yù)定的時(shí)間周期T，在周期T中觸發(fā)傳感器，這就像一個(gè)光束快門(mén)系統(tǒng)，或者優(yōu)選使用在電路32處的探測(cè)器內(nèi)部的定時(shí)器來(lái)提供預(yù)定的時(shí)間周期T。
示出的實(shí)施例示出了對(duì)齊的輻射發(fā)射器和輻射傳感器，從而當(dāng)在光束中探測(cè)到物品時(shí)切斷了發(fā)射器和傳感器之間的輻射光束。但是本發(fā)明可以使用一種探測(cè)器，其中發(fā)射器和傳感器相鄰，利用從物品上反射到傳感器上的光束來(lái)進(jìn)行探測(cè)。
在描述本發(fā)明時(shí)輸出是0或24伏直流電壓?？梢允褂闷渌碾妷狠敵雠c機(jī)床控制器的輸入匹配。因此電壓可以在0到50伏特之間。另外一些控制器需要電路是開(kāi)路或者閉路而不是電壓信號(hào)，所以可以把輸出饋送到繼電器等設(shè)備從而繼電器鎖在常開(kāi)或常關(guān)狀態(tài)。這時(shí)輸出具有變化的電阻。
權(quán)利要求
1.一種操作中斷光束工具探測(cè)器的方法，該探測(cè)器具有產(chǎn)生輻射光束的輻射發(fā)射器、探測(cè)輻射的輻射傳感器和一個(gè)輸出，該方法包括以下步驟觸發(fā)發(fā)射器以發(fā)射輻射；以預(yù)定的時(shí)間周期在傳感器處監(jiān)測(cè)輻射；和只有在該預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)傳感器探測(cè)到發(fā)射的輻射才改變探測(cè)器的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作中斷光束工具探測(cè)器的方法，其中輸出的改變包括鎖住輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作中斷光束工具探測(cè)器的方法，其中輻射是來(lái)自激光裝置的光束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的操作中斷光束工具探測(cè)器的方法，其中輸出是0到50伏特之間的恒定直流電壓。
5.根據(jù)前面權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操作中斷光束工具探測(cè)器的方法，其中輸出具有電阻并且改變的輸出是該電阻的改變。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的操作中斷光束工具探測(cè)器的方法，其中輸出進(jìn)一步包括一個(gè)提供該電阻的繼電器，并且改變的輸出是該繼電器狀態(tài)的改變。
7.根據(jù)前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的操作中斷光束工具探測(cè)器的方法，其中預(yù)定時(shí)間周期是可調(diào)節(jié)的。
8.一種中斷光束工具探測(cè)器，該探測(cè)器包括產(chǎn)生輻射光束的輻射發(fā)射器、探測(cè)輻射的輻射傳感器和一個(gè)輸出，其中可以操作探測(cè)器使得在觸發(fā)發(fā)射器后，只有在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)傳感器探測(cè)到發(fā)射的輻射時(shí)才改變探測(cè)器的輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的中斷光束工具探測(cè)器，其中輸出的改變包括鎖住輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的中斷光束工具探測(cè)器，其中輻射是來(lái)自激光裝置的光束。
11.根據(jù)前面權(quán)利要求8到10中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的中斷光束工具探測(cè)器，其中輸出是0到50伏特之間的恒定直流電壓。
12.根據(jù)前面權(quán)利要求8到10中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的中斷光束工具探測(cè)器，其中輸出具有電阻并且改變的輸出是該電阻的改變。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的中斷光束工具探測(cè)器，其中輸出進(jìn)一步包括一個(gè)提供該電阻的繼電器，并且改變的輸出是該繼電器狀態(tài)的改變。
14.根據(jù)前面權(quán)利要求8到13中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的中斷光束工具探測(cè)器，其中預(yù)定時(shí)間周期是可調(diào)節(jié)的。
15.一種在機(jī)床上執(zhí)行程序的方法，該機(jī)床適于固定一個(gè)物品并且包括一個(gè)物品探測(cè)器，該物品探測(cè)器具有產(chǎn)生輻射光束的輻射發(fā)射器、探測(cè)輻射的輻射傳感器、和一個(gè)輸出，該方法包括以任何適當(dāng)順序排列的下述步驟把物品移動(dòng)到輻射光束的光路中；觸發(fā)物品探測(cè)器的輻射發(fā)射器以產(chǎn)生輻射光束；在傳感器處探測(cè)是否存在輻射；如果在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)在傳感器處探測(cè)到輻射就改變探測(cè)器的輸出；和在預(yù)定時(shí)間周期后響應(yīng)該輸出。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的在機(jī)床上執(zhí)行程序的方法，其中輸出的改變包括鎖住輸出。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的在機(jī)床上執(zhí)行程序的方法，其中在預(yù)定時(shí)間周期后響應(yīng)輸出的步驟包括或者繼續(xù)進(jìn)行機(jī)床的操作，停止機(jī)床的操作或者更換機(jī)床的物品。
18.根據(jù)前面權(quán)利要求15到17中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的在機(jī)床上執(zhí)行程序的方法，其中輻射是來(lái)自激光裝置的光束。
19.根據(jù)前面權(quán)利要求15到18中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的在機(jī)床上執(zhí)行程序的方法，其中輸出是0到50伏特之間的恒定直流電壓。
20.根據(jù)前面權(quán)利要求15到18中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的在機(jī)床上執(zhí)行程序的方法，其中輸出具有電阻并且改變的輸出是該電阻的改變。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的在機(jī)床上執(zhí)行程序的方法，其中輸出進(jìn)一步包括一個(gè)提供該電阻的繼電器，并且改變的輸出是繼電器狀態(tài)的改變。
22.根據(jù)前面權(quán)利要求15到21中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的在機(jī)床上執(zhí)行程序的方法，其中預(yù)定時(shí)間周期是可調(diào)節(jié)的。
23.一種機(jī)床，包括一個(gè)物品夾具、一個(gè)物品探測(cè)器，該物品探測(cè)器具有一個(gè)產(chǎn)生輻射光束的輻射發(fā)射器、一個(gè)探測(cè)輻射的輻射傳感器和一個(gè)輸出；其中可以操作機(jī)床移動(dòng)物品夾具，使得物品位于輻射光束的光路中；其中可以操作探測(cè)器以觸發(fā)輻射發(fā)射器來(lái)產(chǎn)生輻射光束，其中可以操作探測(cè)器在傳感器處探測(cè)是否存在輻射；其中只有在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)如果在傳感器處探測(cè)到輻射才改變探測(cè)器的輸出。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的機(jī)床，其中輸出的改變包括鎖住輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用探測(cè)器(5)對(duì)機(jī)器上使用的工具(50)和其它物品的探測(cè)。當(dāng)工具定位在光束中時(shí)，發(fā)射器(10)發(fā)射激光光束(20)，使用傳感器(30)確定是否存在工具(50)。如果在預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)在傳感器(30)處探測(cè)到光，那么工具一定是斷裂了，并且鎖住探測(cè)器的輸出。因此如果有斷裂的工具并且污物阻擋了光束，那么只要探測(cè)到一些光也將忽略這種影響。
文檔編號(hào)B23Q17/09GK1649694SQ03810017
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2003年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月3日
發(fā)明者科林·蒂莫西·貝爾, 維克托·戈登·斯廷普森 申請(qǐng)人:瑞尼斯豪公司