用于检查数控机床定位精度的方法和系统的制作方法_2

文档序号:9915656阅读:来源:国知局
br>[0039]将放置容器的位置的x-y坐标编程进数控机床;
[0040]使用机床工具头接近每个x-y坐标;
[0041 ]将容器安装在光发射器的光斑标识的机床工作台上的位置。
[0042]这种情况下,安装容器的位置以简单的方式标识。进一步的,容器位置的x-y坐标可只被编程一次并且,随后,可被用于安装容器和随后的多个容器中的一个的液体表面之上定位工具头和/或接近电解质溶液表面的步骤,从而,导致高效的过程。光发射器可为激光发射器。
[0043]通常来说,可使用任意数量的容器。已有的两个容器可确定工具容器位置间的z坐标的偏离或偏差。尤其是,当使用多于两个容器时,容器可以以一维或二维阵列的方式排列。尤其是,容器可被置于点阵的格点;例如,可使用矩形或正方形点阵。
[0044]原则上,容器可以以任何方式流体连接以形成连通容器系统。例如,容器可连接每个下一邻居。如果容器被排列在格点,每个容器可与邻居格点上的容器流体连接。流体连接可通过管来实现。管可为灵活的软管或刚性管。
[0045]所述方法可进一步包括补偿z方向上定位误差的步骤。
[0046]该种补偿可以以不同的方式获得。例如,补偿可能涉及机床的机械重排或重对齐。可替代的或其他的,软件补偿可在数控机床的控制中实现。不同的软件补偿的算法是已知。例如,可使用在邻居容器位置的误差或偏差中进行线性插值而产生的线性补偿。
[0047]本发明进一步提供了用于检查数控机床定位精度的装置,该装置包括相互流体连接以形成连通容器系统的多个容器,其中连通容器系统注满液体。液体可为电解质溶液,以及电极元件,称为容器电极,可与每个容器的电解质溶液相接触地放置。
[0048]该装置可实现上述方法的特性。
[0049]上述与方法关联的特征可在装置的环境中被提供。例如,每个容器电极可被放置在容器内或可为容器的部件;可为金属电极和/或容器可以以阵列的方式排列。
[0050]装置可包含支架,容器安装在支架上。通过该支架,在数控机床上安装或卸载装置,尤其是容器排列,被简化和加速。
[0051]本发明同样提供了一种检查定位精度的系统,该系统包括:
[0052]具有机床工具头和机床工作台的数控机床;
[0053]之前描述的用于检查定位精度的装置;
[0054]其中,距离传感器被安装到机床工具头。
[0055]数控机床可为龙门机床。
[0056]系统可被进一步配置以执行上述方法。尤其是,距离传感器包含电极元件,称为工具头电极,该工具头电极被安装在机床工具头,其中,工具头电极的材料与容器电极的材料不同,以及,系统进一步包含电势差测量设备,该设备被配置以测量容器电极与工具头电极间的电势差。工具头电极可为石墨电极。
[0057]在该系统中,数控机床可被编程以将机床工具头定位到垂直于容器中的一个的液体表面的位置,以及确定距离传感器接触液体表面的z坐标,或,对于机床工具头的预确定的z坐标,确定距离传感器和液体表面间的距离,其中,针对每个容器重复定位和确定步骤以确定相应的液体表面的z坐标。
[0058]在使用电极元件的情况下,数控机床可被编程以使用工具头电极接近容器中电解质溶液的表面并通过确定工具头电极与相应容器电极间的电势差来确定工具头电极接触溶液表面的z坐标,
[0059]其中,针对每个容器重复接近和确定步骤以确定相应的液体表面的z坐标。
[0060]使用电势差,系统允许快速和可靠的数控机床定位精度的检查。
[0061]CNC可被编程以补偿z方向上的定位误差。
[0062 ]参考附图来描述本发明的各个方面。
[0063]图1是龙门机床情况下的检查定位精度的系统的示意图;
[0064]图2示例性示出了用于检测定位精度的装置的一部分;以及
[0065]图3示例性示出了用于检测定位精度的装置。
[0066]图1是具有机床工具头2和机床工作台3的龙门机床I的示意图。移动横梁4停留在每一侧的轨道5上,这些轨道,理论上或理想情况下,是平行排列的。在龙门机床的建设阶段,所有机械元件都是精确对齐和水平的。
[0067]通常使用笛卡尔坐标系描述系统,其中,X和y坐标展开了一个与工作台3平行的面,而Z坐标与之垂直。在该示例中,横梁4在y方向上移动,工具头2沿着横梁4在X方向上移动。当车床工具头2处于特定z坐标的位置时,其在工作台3之上的高度应总是一样的,无需考虑x-y位置。
[0068]虽然,由于不同的误差源,如,负载承载结构件的偏差和或不对称,机床工具头2在工具台3之上的实际高度对于不同X-y位置是变化的。
[0069]为了确定偏差或(静态)误差,可在机床工作台3上提供用于检查定位精度的装置
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[0070]装置6包括排列在机床工作台3上的多个容器7。在示出的该实施例中,容器7以二维阵列的形式排列,尤其是在矩形点阵的格点。
[0071]每个无盖容器为圆柱形。例如,容器可高15厘米,内径I厘米。圆柱体壁可由透明树脂或玻璃制成。当然,也可能是其他几何形状,尺寸和材料。
[0072]如图2所示,每个容器注满了电解质溶液8。例如,可使用NaCl浓度在5 %到30 %之间的盐溶液。每个容器7与其邻居流体连接(沿着格点轴)以便形成连通容器系统。另一方面,每个容器中的电解质溶液的液体水平面具有相同高度;如果向一个容器内添加电解质溶液,所有容器的水平面都将抬升。
[0073]通过管9实现流体连接。这些管9可为灵活的软管或刚性管。
[0074]每个容器7中,电极10浸在电解质溶液8中。这些浸入的电极10可被称为容器电极。在机床工具头2上可安装电极U。电极11可被安装作为机床工具头2的主轴12的工具。安装到机床工具头的电极可被称为工具头电极。
[0075]容器电极10和工具头电极11可由不同材料制成。例如,容器电极10由铝制成,工具头电极11由石墨制成。也可使用其他材料。例如,容器电极10和工具头电极11均由金属制成;但是,是不同的金属。
[0076]工具头电极11朝向电解质溶液越来越窄。例如,在面向容器或工作台的一面(如,与工具头或主轴相对的面),工具头电极11为具有尖端的圆锥形。为了避免电解质溶液的液滴粘附在工具头电极11和/或为了避免任何当接近电解质溶液表面时的毛细效应,工具头电极可包含疏水或防水材料,至少在尖端处。在石墨电极的情况下,电极材料同样已经是疏水的了。当使用金属电极,至少尖端部分可被处理以达到预期的防水效果。
[0077]工具头电极11经由线缆14电连接到电势差测量设备13(如,电压表)。容器电极同样经由线缆连接到电势差测量设备。例如,这些线缆可被安排在管9中,例如,以使邻居容器内的容器电极互相电连接。在某一情况下,经由线缆,可向电压表提供容器系统外的电触点。在这种情况下,容器电极10与工具头电极11间的电势差可被测量。
[0078]作为将容器电极放入每个容器的替代方案,容器自身的部件可被用于形成容器电极。例如,容器的基座可由铝制成,玻璃或树脂制成的(圆柱形)壁被安装在该基座上。在这种情况下,容器基座作为容器电极并可通过线缆与外部电接触以提供与电势差测量设备间的电连接。如果容器基座构成容器电极,容器可被以确保与工作台电接地电接触的方式固定在工作台上。在这种情况下,可避免从容器电极到电势差测量设备的布线。
[0079]作为进一步的替代方案,容器电极可被内嵌到容器壁或可以液体无法透过的方式从外部刺入容器壁。
[0080]应当理解到的是,上述安排和过程并不限于用于龙门机床,可同样应用于其他数控机床。
[0081]图3示例性示出了用于检测定位精度的其他装置。在该实施例中,容器7被固定安装在支架15上。在该种方式下,装置6可被容易的排列在工作台以及在测量过程执行后被移除。
[0082]在图3所示示例中,容器7被排列在点阵的格点上。当然,其他容器排列方式同样是可能的。使用的容器的数量和他们之间的距离可依据期望的测量过程的精度而不同。例如,容器可以以10厘米到50厘米的间隔分开。
[0083]尤其是当容器被直接安装到工具台时(也当其被安装到分别的支架上时),其期望的或预期的x-y坐标中的位置可被编程到数控机床的控制中。随后,一些光发射器,如,激光指示器,以光束直射工作台的方式,如,与z轴平行,安装到机床工具头。操作者指示数控机床移动工具头到第一容器位置。
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