專利名稱：用于計(jì)算機(jī)化數(shù)控機(jī)床的刀具補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)化數(shù)控機(jī)床，尤其是涉及一種用于檢測(cè)切削刀具位置以便根據(jù)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床內(nèi)切削刀具的標(biāo)準(zhǔn)位置來補(bǔ)償位置偏差的裝置。
背景技術(shù)：
通常，在根據(jù)預(yù)編程加工條件，例如目標(biāo)加工測(cè)定、理想形狀、切削刀具的傳遞速度等，確定切削刀具的位置之后，計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)加工工件。
圖1表示傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控車床10。參考圖1，計(jì)算機(jī)數(shù)控車床10包括具有機(jī)床身12a的框架12；用于卡緊和固定工件一端的機(jī)頭座14，機(jī)頭座14固定在框架12的一側(cè)上；用于卡緊和固定工件另一端的機(jī)尾座16，與機(jī)頭座14相對(duì)，機(jī)尾座16可滑動(dòng)地位于機(jī)床身12a上；用于加工在機(jī)頭座14和機(jī)尾座16之間旋轉(zhuǎn)的工件的刀座18，刀座18同時(shí)在框架12的機(jī)床身12a的一個(gè)側(cè)面部分上沿著機(jī)床身12a的縱軸移動(dòng)；用于控制機(jī)頭座14、機(jī)尾座16和刀座18的控制部分(未圖示)。
在機(jī)頭座14和機(jī)尾座16之間被支撐和旋轉(zhuǎn)的工件，由安裝到在機(jī)床身12a上滑動(dòng)的刀座18的切削刀具根據(jù)預(yù)編程加工條件進(jìn)行自動(dòng)加工。
然而，如上所述的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床存在的問題是，用于加工工件的切削刀具的切削刃可能由于切削刃和工件之間的摩擦而磨損，以及切削刀具的加工精度可能由于切削刀具位置的變化而降低。
已經(jīng)提出多種用于解決這些問題的努力。已經(jīng)提出一種方法，即用于補(bǔ)償切削刀具位置的程序，以便補(bǔ)償切削刀具用于加工工件的坐標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)之間的位置偏差，從而在加工工件的操作期間提高切削刀具的加工能力。這個(gè)程序預(yù)先輸入計(jì)算機(jī)數(shù)控車床10。
另外，用于在加工工件有限時(shí)間的操作期間檢測(cè)切削刀具位置的裝置安裝在計(jì)算機(jī)數(shù)控車床10上。
圖2表示用于檢測(cè)安裝在計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床上的切削刀具的位置的裝置，尤其是表示它安裝在計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的機(jī)頭座上的情形。
如圖2中所示，用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置20包括具有用于檢測(cè)切削刀具位置的傳感器22a的臂22；用于使臂22以樞軸方式轉(zhuǎn)向切削刀具的齒輪傳動(dòng)裝置24；以及用于驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)裝置24的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(未圖示)。
在用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置20上，具有傳感器22a的臂22通過齒輪傳動(dòng)裝置24向切削刀具移動(dòng)，然后，傳感器22a檢測(cè)切削刀具前端的位置。此后，傳感器22a給計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的控制部分提供檢測(cè)值。
計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的控制部分比較從裝置20輸入的檢測(cè)切削刀具位置的檢測(cè)值和標(biāo)準(zhǔn)值，然后，計(jì)算切削刀具的位移，并且它依據(jù)結(jié)果向計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床發(fā)送用于補(bǔ)償切削刀具位置的控制信號(hào)。
因此，可能把切削刀具的位置補(bǔ)償?shù)狡漕A(yù)先設(shè)置在計(jì)算機(jī)內(nèi)的初始狀態(tài)。
然而，如上所述的用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置存在一個(gè)問題，就是具有傳感器的臂必須保持在檢測(cè)位置上，直到傳感器檢測(cè)到切削刀具的位置。因此，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)必須連續(xù)運(yùn)行，從而它可能由于施加到其上的過載而損壞。

發(fā)明內(nèi)容
因此，已經(jīng)研究出本發(fā)明來解決上述問題。本發(fā)明的目的是提供一種用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置，當(dāng)傳感器檢測(cè)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床內(nèi)切削刀具的位置時(shí)，該裝置通過使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行能防止過載施加到驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的刀具補(bǔ)償裝置，該裝置包括用于檢測(cè)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床內(nèi)切削刀具位置的第一傳感器；用于將第一傳感器移到預(yù)定位置以檢測(cè)切削刀具位置的臂；
用于在預(yù)定角度范圍內(nèi)在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)臂的齒輪傳動(dòng)裝置，齒輪傳動(dòng)裝置與臂結(jié)合；用于給齒輪傳動(dòng)裝置提供驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；以及用于容納齒輪傳動(dòng)裝置、止動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的外殼。
齒輪傳動(dòng)裝置包括與安裝在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)上的正齒輪接合的空轉(zhuǎn)輪；通過與臂接合而在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)臂的蝸輪；用于旋轉(zhuǎn)蝸輪的蝸桿；以及在其一端上具有正齒輪的蝸桿軸。蝸桿可滑動(dòng)地安裝在蝸桿軸上。
蝸桿軸包括臺(tái)階狀部分，其形成在從蝸桿軸的一端向其另一端隔開某一距離的位置上。凸緣形成在蝸桿軸的另一端上。
蝸桿可滑動(dòng)地安裝在蝸桿軸的臺(tái)階狀部分和凸緣之間。用于彈性支撐蝸桿的彈性部件布置在蝸桿和蝸桿軸的凸緣之間，以便限制蝸桿的滑動(dòng)。
與蝸輪一起在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪、第二傳感器和第三傳感器布置在外殼內(nèi)。第二傳感器和第三傳感器定位成靠近蝸輪，它們彼此間隔預(yù)定距離。第二傳感器和第三傳感器檢測(cè)凸輪的運(yùn)動(dòng)以便檢測(cè)蝸輪的回轉(zhuǎn)角。
根據(jù)本發(fā)明用于計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的刀具補(bǔ)償裝置還包括用于抑制蝸輪旋轉(zhuǎn)的止動(dòng)器，以便與齒輪傳動(dòng)裝置協(xié)作來限定凸輪的回轉(zhuǎn)角。
第二傳感器和第三傳感器檢測(cè)凸輪的運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)凸輪通過標(biāo)準(zhǔn)位置時(shí)，向計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的控制部分提供用于停止驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的信號(hào)。
在如上所述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力經(jīng)由齒輪傳動(dòng)裝置的蝸桿和蝸輪傳遞給臂時(shí)，臂在預(yù)定角度范圍內(nèi)在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)。
此時(shí)，如果臂依照蝸輪旋轉(zhuǎn)而以樞軸方式過度旋轉(zhuǎn)，則第二傳感器判斷鄰接蝸輪的凸輪是否經(jīng)過第二傳感器。當(dāng)凸輪經(jīng)過第二傳感器時(shí)，第二傳感器向計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的控制部分提供用于停止驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的信號(hào)。
同時(shí)，當(dāng)臂以樞軸方式過度旋轉(zhuǎn)時(shí)，蝸輪由于慣性力而趨于繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。因此，與蝸輪接合的蝸桿沿著蝸桿軸向蝸桿軸的另一端移動(dòng)，并且它可以減輕蝸輪的旋轉(zhuǎn)。由于蝸桿通過用于彈性支撐蝸桿的彈性部件移回到它的初始位置，因此蝸輪可以反向旋轉(zhuǎn)，從而凸輪移到某一位置以由第二傳感器進(jìn)行檢測(cè)。
結(jié)果，可能防止臂偏離傳感器對(duì)切削刀具位置進(jìn)行檢測(cè)的位置。因此，臂可以停止在預(yù)定位置上，其中傳感器精確地檢測(cè)切削刀具的位置。
因此，盡管驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，臂可以精確地定位在檢測(cè)位置上，其中傳感器可以精確地檢測(cè)切削刀具的位置。
由于第二和第三傳感器檢測(cè)臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，可能保持驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行，從而防止驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)由于過載而損壞。


通過參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的上述目的以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。
圖1是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的透視圖；圖2表示用于檢測(cè)安裝在計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床上的切削刀具的位置的裝置，尤其是表示它安裝在計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的機(jī)頭座上的情形。
圖3是依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置的橫剖視圖，表示蝸桿由于蝸桿輪在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)停止操作時(shí)的慣性力而已經(jīng)沿著蝸桿軸移動(dòng)預(yù)定距離的情形；圖4是依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置的橫剖視圖，表示蝸桿由于彈性部件的操作而已經(jīng)返回到它的初始位置的情形；圖5是依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置的縱剖視圖，表示如圖3和圖4中所示的用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置相對(duì)蝸桿軸的軸線旋轉(zhuǎn)90度的情形。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于檢測(cè)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床內(nèi)的切削刀具的位置的裝置。
由于依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置100的第一傳感器與如圖2中所示用于檢測(cè)切削刀具位置的傳統(tǒng)裝置20的傳感器相同，表示它的數(shù)字與傳統(tǒng)裝置的數(shù)字相同。圖3是依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置100的橫剖視圖，表示蝸桿由于蝸桿輪在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130停止操作時(shí)的慣性力而已經(jīng)沿著蝸桿軸移動(dòng)預(yù)定距離的情形。圖4是依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置100的橫剖視圖，表示蝸桿由于彈性部件的操作而已經(jīng)返回到它的初始位置的情形。圖5是依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置100的縱剖視圖，表示如圖3和圖4中所示的用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置100相對(duì)蝸桿軸的軸線旋轉(zhuǎn)90度的情形。
如圖3-5中所示，依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的切削刀具100包括用于檢測(cè)安裝在位于計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床內(nèi)的刀座上的切削刀具的位置的第一傳感器22a；用于把第一傳感器22a移到某一位置以便檢測(cè)切削刀具位置的臂110；用于使臂110在預(yù)定角度范圍內(nèi)繞著樞軸旋轉(zhuǎn)的齒輪傳動(dòng)裝置120，齒輪傳動(dòng)裝置120與臂110結(jié)合；用于向齒輪傳動(dòng)裝置120提供驅(qū)動(dòng)力以便旋轉(zhuǎn)臂110的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130；以及用于容納齒輪傳動(dòng)裝置120和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130的外殼140。
外殼140包括具有橢圓形部分的主體142、在主體142一側(cè)上與主體142結(jié)合的蓋144、以及用于支撐齒輪傳動(dòng)裝置120的齒輪之中一個(gè)齒輪軸的支撐部件146，支撐部件146在主體142另一側(cè)上與主體142結(jié)合。
蓋144和支撐部件146分別通過螺釘與主體142的兩側(cè)結(jié)合。
優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130包括伺服電動(dòng)機(jī)。正齒輪132安裝在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130的轉(zhuǎn)軸的遠(yuǎn)端上。
臂110通過螺釘固定到連接件150上，其中用力將連接件裝配在蝸輪軸的另一端上，這將在下文中進(jìn)行說明。因此，臂110可以在蝸輪軸的旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。
臂110配備第一傳感器22a，用于檢測(cè)切削刀具在它遠(yuǎn)端上的位置。當(dāng)臂110旋轉(zhuǎn)和然后到達(dá)臂110面向切削刀具的設(shè)定位置時(shí)，安裝在臂110遠(yuǎn)端上的第一傳感器22a檢測(cè)到切削刀具的位置。此后，第一傳感器22a給計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的控制部分提供檢測(cè)數(shù)據(jù)。臂110由于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130的操作而可以在樞軸上轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床內(nèi)的工作空間，然后到達(dá)檢測(cè)位置，第一傳感器22a在檢測(cè)位置上檢測(cè)安裝在刀座18上的切削刀具的位置。作為選擇，臂可以離開工作空間，然后到達(dá)初始位置，第一傳感器22a停在初始位置上準(zhǔn)備檢測(cè)切削刀具。
齒輪傳動(dòng)裝置120包括與安裝在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130上的正齒輪132接合的空轉(zhuǎn)輪122；通過與臂110接合而在樞軸上旋轉(zhuǎn)臂110的蝸輪124；用于旋轉(zhuǎn)蝸輪124的蝸桿126；以及在其一端上具有正齒輪128a的蝸桿軸128。此時(shí)，蝸桿126可滑動(dòng)地安裝在蝸桿軸128上。
用于降低驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130轉(zhuǎn)動(dòng)力的空轉(zhuǎn)輪122布置在正齒輪128a和正齒輪132之間，正齒輪128a安裝在齒輪傳動(dòng)裝置120的蝸桿軸128上，而正齒輪132安裝在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130轉(zhuǎn)軸的遠(yuǎn)端上。
蝸桿軸128的兩端由外殼140內(nèi)表面上的軸承128b，128c支撐。正齒輪128a安裝在蝸桿軸128的一端上，并且與空轉(zhuǎn)輪122接合，用于經(jīng)由空轉(zhuǎn)輪122從驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130接收轉(zhuǎn)動(dòng)力。
在沿著蝸桿軸128的軸線從蝸桿軸128的一端向其另一端隔開某一距離的位置上形成臺(tái)階狀部分128d。在蝸桿軸128的另一端形成有一凸緣128e。
在蝸桿軸128上，具有預(yù)定寬度和深度的細(xì)長(zhǎng)鍵槽(未圖示)縱向地形成在臺(tái)階狀部分128d和凸緣128e之間的外圍表面上。
蝸桿126在蝸桿軸128的另一端上安裝到蝸桿軸128，并且它可以在蝸桿軸128的臺(tái)階狀部分128d和凸緣128e之間相互滑動(dòng)。
用于防止蝸桿126相對(duì)于蝸桿軸128獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的鍵(未圖示)插入形成在蝸桿軸128上的鍵槽內(nèi)。當(dāng)蝸桿126沿著蝸桿軸128滑動(dòng)時(shí)，鍵與蝸桿126一起沿著蝸桿軸128滑動(dòng)。
用于彈性抑制蝸桿126沿著蝸桿軸128滑動(dòng)的彈性部件160，設(shè)置在安裝到蝸桿軸128的蝸桿126和蝸桿軸128的凸緣128e之間。優(yōu)選地，彈性部件160包括螺旋彈簧。
蝸輪124安裝在蝸輪軸170的一端上，蝸輪軸170安裝在與外殼140的主體142另一側(cè)結(jié)合的支撐部件146上。在蝸輪124的一側(cè)表面上，具有預(yù)定直徑的凹槽124a形成在預(yù)定位置上。
具有預(yù)定彈力的彈性部件124b插在凹槽124a內(nèi)。球124c布置在凹槽124a的開口部分上，以便它被彈性部件124b彈性支撐。
在蝸輪軸170的中間部分上形成臺(tái)階狀部分172。而且，在蝸輪軸170的一端上形成螺紋。通過在把蝸輪124安裝在這一端上之后使螺母180與蝸輪軸170的一端接合，可能防止蝸輪124相對(duì)于蝸輪軸170獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。
蝸輪軸170的另一端通過軸承170a與外殼140的支撐部件146可旋轉(zhuǎn)地接合。如圖5中所示，用力把用于安裝臂110的連接件150裝配在蝸輪軸170的另一端內(nèi)。
臂110的一端與被用力裝配在蝸輪軸170另一端內(nèi)的連接件150接合，并且它與蝸輪軸170一起旋轉(zhuǎn)。
與蝸輪124一起在樞軸上旋轉(zhuǎn)的凸輪174和第二傳感器190以及第三傳感器192布置在外殼140內(nèi)。第二傳感器190和第三傳感器192定位成靠近蝸輪124，并且它們彼此間隔預(yù)定距離。第二傳感器190和第三傳感器192檢測(cè)凸輪174的運(yùn)動(dòng)以便檢測(cè)蝸輪124的回轉(zhuǎn)角。
第二傳感器190和第三傳感器192這樣布置在外殼140上，以便它們環(huán)繞蝸輪124彼此間隔預(yù)定徑向距離，預(yù)定徑向距離相當(dāng)于臂110圍繞蝸輪軸170軸線的回轉(zhuǎn)角。
在由于蝸輪軸170的旋轉(zhuǎn)而凸輪174與蝸輪軸170一起運(yùn)動(dòng)期間，當(dāng)凸輪174通過第二傳感器190時(shí)，第二傳感器190檢測(cè)凸輪174的運(yùn)動(dòng)，然后向計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的控制部分提供檢測(cè)信號(hào)。
從第二傳感器190接收到檢測(cè)信號(hào)之后，計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的控制部分使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130停止，以便它抑制蝸輪124和臂110的旋轉(zhuǎn)，臂110安裝到蝸輪軸170并且與蝸輪124一起旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)安裝在臂110上的第一傳感器22a檢測(cè)切削刀具的位置時(shí)，補(bǔ)償切削刀具的位置，此后蝸輪124經(jīng)由蝸桿126反向旋轉(zhuǎn)它自己而返回到它的初始位置，第三傳感器192檢測(cè)凸輪174的運(yùn)動(dòng)，然后它向計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的控制部分發(fā)送檢測(cè)信號(hào)。
止動(dòng)器194安裝在外殼140的另一側(cè)上，并且它與第二傳感器190間隔預(yù)定距離。止動(dòng)器194使蝸輪124停止，以便與齒輪傳動(dòng)裝置120的蝸桿126和彈簧160協(xié)作來限制臂110的回轉(zhuǎn)角。
在下文中，將簡(jiǎn)要說明依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的操作和效果。
在如上所述用于檢測(cè)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床內(nèi)的切削刀具位置的裝置100中，當(dāng)?shù)蹲苿?dòng)時(shí)，臂110停在它的初始位置上以便加工工件。在圖4中看得最清楚，與蝸輪124一起旋轉(zhuǎn)的凸輪174與第三傳感器192的軸線同軸。
保持在它的初始位置上的臂110遠(yuǎn)離刀座和機(jī)頭座，以便它在切削刀具沿著計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的機(jī)床身往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間，不妨礙切削刀具的操作。
為了使用計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床加工工件，首先，工件的一端固定在機(jī)頭座的轉(zhuǎn)動(dòng)架上，然后工件的另一端在移動(dòng)機(jī)尾座之后固定在機(jī)尾座上，以便支撐工件的另一端。從而，工件固定在計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床內(nèi)。
此后，控制部分判斷切削刀具在初始位置時(shí)是否正確地安裝在刀座上。
為了檢測(cè)切削刀具的位置，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130運(yùn)行和旋轉(zhuǎn)。從而，經(jīng)由安裝到驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130轉(zhuǎn)軸的正齒輪132和與正齒輪132接合的空轉(zhuǎn)輪122，轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞給蝸桿126。
接著，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130的轉(zhuǎn)動(dòng)力經(jīng)由蝸桿126傳遞給蝸輪124，從而使用于支撐蝸輪124的蝸輪軸170開始旋轉(zhuǎn)，蝸輪124的臂110通過連接件150安裝在其另一端上。
因此，與蝸輪軸170結(jié)合的臂110在樞軸上轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的切削刀具。
此時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130的轉(zhuǎn)動(dòng)力，蝸桿126和蝸輪124一起旋轉(zhuǎn)。蝸輪124持續(xù)旋轉(zhuǎn)直到臂110到達(dá)止動(dòng)器194。當(dāng)臂110到達(dá)止動(dòng)器194時(shí)，安裝在臂110前端的第一傳感器22a停在檢測(cè)位置上，以便檢測(cè)刀座的前端。
如果臂110到達(dá)止動(dòng)器194，則蝸輪124不能旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，如果驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130運(yùn)行約半秒，則蝸輪軸170可以繼續(xù)在順時(shí)針方向上旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，與蝸輪124接合的蝸桿126也旋轉(zhuǎn)，然后沿著箭頭方向(參考圖3)移動(dòng)。結(jié)果，蝸桿126的另一端與蝸桿軸128的臺(tái)階狀部分128d間隔預(yù)定距離，從而壓縮彈簧160。
如果驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130停止運(yùn)行，則彈簧160的彈力沿著箭頭方向(參考圖4)施加到蝸桿126。此時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)力在順時(shí)針方向上施加到與蝸輪124接合的蝸桿126。盡管驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130不運(yùn)行，但臂110與止動(dòng)器194開始接觸，從而使第一傳感器22a固定在檢測(cè)位置上。
在這種情況下，如果第一傳感器22a檢測(cè)到刀座前端的位置，然后補(bǔ)償其位置，則驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130在反轉(zhuǎn)方向上運(yùn)行以便使臂110返回到它的初始位置。
如果驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130在反轉(zhuǎn)方向上運(yùn)行，則蝸桿軸128在逆時(shí)針方向上旋轉(zhuǎn)。因此，蝸桿126也在逆時(shí)針方向上旋轉(zhuǎn)，并且通過接收蝸桿軸128的轉(zhuǎn)動(dòng)力和彈簧160的彈力繼續(xù)沿著箭頭方向(參考圖4)移動(dòng)。與蝸桿126接合的蝸輪170在逆時(shí)針方向上旋轉(zhuǎn)，直到臂110的第一傳感器22a位于初始位置。
在下文中，將詳細(xì)說明依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的操作和效果。
如果凸輪174通過第二傳感器190，則第二傳感器190檢測(cè)凸輪174的運(yùn)動(dòng)，并且把檢測(cè)信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的控制部分。
計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的控制部分一旦從第二傳感器190接收到檢測(cè)凸輪174運(yùn)動(dòng)的信號(hào)就使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130停止。
因?yàn)楸?10由于慣性力繼續(xù)在樞軸上旋轉(zhuǎn)，與臂110結(jié)合的蝸輪軸170與臂110一起旋轉(zhuǎn)。
因此，安裝到蝸輪軸170的蝸輪124與蝸輪軸170一起旋轉(zhuǎn)。作為蝸輪124旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，與其接合的蝸桿126接收轉(zhuǎn)動(dòng)力。
此時(shí)，因?yàn)槲仐U126經(jīng)由空轉(zhuǎn)輪122與安裝到驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130轉(zhuǎn)軸的正齒輪132接合，所以可能抑制蝸桿126的旋轉(zhuǎn)。因此，蝸桿126在如圖3中所示的箭頭上沿著蝸桿軸128向蝸桿軸128的另一端滑動(dòng)，也就是，向凸緣128e滑動(dòng)，以便減輕或釋放從蝸輪124傳遞的轉(zhuǎn)動(dòng)力。
結(jié)果，由于蝸輪124和蝸輪軸170轉(zhuǎn)動(dòng)力的減輕，蝸輪124和蝸輪軸170停止旋轉(zhuǎn)。
同時(shí)，當(dāng)蝸桿126減輕蝸輪124的轉(zhuǎn)動(dòng)力時(shí)，與蝸輪124一起旋轉(zhuǎn)的凸輪174與止動(dòng)器194接觸。此時(shí)，止動(dòng)器194使凸輪174停止，并且也使蝸輪124停止旋轉(zhuǎn)。
此后，由于設(shè)置在蝸桿軸128的蝸桿126和凸緣128e之間的彈簧160的操作，蝸桿126移回到它的初始位置。因此，與蝸桿126接合的蝸輪124反向旋轉(zhuǎn)。
結(jié)果，與蝸輪124一起旋轉(zhuǎn)的凸輪174和安裝到蝸輪軸170以支撐蝸桿124的臂110也反向旋轉(zhuǎn)。
最后，如果蝸桿126移回到它的初始位置，凸輪174位于第二傳感器190的軸線上，并且安裝到臂110的第一傳感器22a面向安裝到計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的切削刀具。
如上所述，當(dāng)安裝到臂110的第一傳感器22a面向切削刀具時(shí)，它檢測(cè)切削刀具的安裝位置，并且向計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的控制部分發(fā)送檢測(cè)信號(hào)。
控制部分比較第一傳感器22a的檢測(cè)信號(hào)和切削刀具的編程位置數(shù)據(jù)，然后，如果切削刀具的位置不正確，則補(bǔ)償切削刀具的位置。
作為選擇，如果切削刀具的位置正確，則控制部分使用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置100的臂110返回到它的初始位置，并且把刀座轉(zhuǎn)移到工作位置。
同時(shí)，在補(bǔ)償切削刀具的位置之后，臂110返回到它的初始位置。
為了使臂110返回到它的初始位置，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130的轉(zhuǎn)軸反向旋轉(zhuǎn)。因此，與安裝到驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130轉(zhuǎn)軸的正齒輪132接合的空轉(zhuǎn)輪122也反向旋轉(zhuǎn)，從而使轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞給蝸桿軸128。
安裝到蝸桿軸128的蝸桿126也反向旋轉(zhuǎn)，從而，蝸輪124反向旋轉(zhuǎn)。
因此，與蝸輪124一起旋轉(zhuǎn)的凸輪174和結(jié)合到蝸輪軸170另一端以支撐蝸輪124的臂110，與蝸輪124一起反向旋轉(zhuǎn)，然后它們返回到它們的初始位置。
當(dāng)蝸輪124一起旋轉(zhuǎn)的凸輪174通過第三傳感器192時(shí)，第三傳感器192檢測(cè)凸輪174的運(yùn)動(dòng)，從而，它向計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的控制部分發(fā)送檢測(cè)信號(hào)。
從第三傳感器192接收到檢測(cè)信號(hào)之后，控制部分使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)130停止。
在這種情形下，臂110由于慣性力繼續(xù)反向旋轉(zhuǎn)，支撐臂110的蝸輪軸170和安裝到蝸輪軸170的蝸輪也繼續(xù)反向旋轉(zhuǎn)。
由于在它停止旋轉(zhuǎn)的情況下，與蝸輪124接合的蝸桿126由蝸桿軸128的臺(tái)階狀部分128d支撐，因此有力地防止了蝸輪124的反向旋轉(zhuǎn)。
因此，支撐蝸輪124的蝸輪軸170和與其接合的臂110停止反轉(zhuǎn)。此時(shí)，臂110位于它的初始位置，也就是，位于第三傳感器192的軸線上。
同時(shí)，如果加工工件持續(xù)預(yù)定時(shí)間，則切削刀具由于與工件的摩擦而可能磨損。而且，切削刀具的位置由于工件特性和加工時(shí)間間隔而可能偏離初始位置。
在這樣的情形下，在停止加工工件的過程并把切削刀具移到它在機(jī)床身上的初始位置之后，裝置100檢測(cè)切削刀具的位置，并且依據(jù)檢測(cè)結(jié)果補(bǔ)償位置誤差。
在這種情形下，用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置的各個(gè)部件開始按照上述順序運(yùn)行。
工業(yè)可應(yīng)用性如上所述，在依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于檢測(cè)切削刀具位置的裝置中，盡管驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，但凸輪可以精確地定位在檢測(cè)位置上，第一傳感器在檢測(cè)位置上能精確地檢測(cè)切削刀具的位置。
由于第二和第三傳感器檢測(cè)臂的回轉(zhuǎn)角并控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，因此可能保持驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行，從而可能防止驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)由于過載而損壞。
盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)表示和描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將能理解，在本發(fā)明中可以實(shí)現(xiàn)各種形式和細(xì)節(jié)的變化，而不脫離由附屬權(quán)利要求書定義的本發(fā)明的本質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的刀具補(bǔ)償裝置，該裝置包括用于檢測(cè)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床內(nèi)切削刀具位置的第一傳感器；用于將第一傳感器移到預(yù)定位置以檢測(cè)切削刀具位置的臂；用于在預(yù)定角度范圍內(nèi)在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)臂的齒輪傳動(dòng)裝置，齒輪傳動(dòng)裝置與臂結(jié)合；用于給齒輪傳動(dòng)裝置提供驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；以及用于容納齒輪傳動(dòng)裝置、止動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的外殼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的刀具補(bǔ)償裝置，其中齒輪傳動(dòng)裝置包括與安裝在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)上的正齒輪接合的空轉(zhuǎn)輪；通過與臂接合而在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)臂的蝸輪；用于旋轉(zhuǎn)蝸輪的蝸桿；以及在其一端上具有正齒輪的蝸桿軸，蝸桿可滑動(dòng)地安裝在蝸桿軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的刀具補(bǔ)償裝置，其中在從蝸桿軸的一端向其另一端隔開一定距離的位置上形成臺(tái)階狀部分，其中在蝸桿軸的另一端上形成凸緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的刀具補(bǔ)償裝置，其中蝸桿可滑動(dòng)地安裝在蝸桿軸的臺(tái)階狀部分和凸緣之間，其中用于彈性支撐蝸桿的彈性部件布置在蝸桿和蝸桿軸的凸緣之間，以便限制蝸桿的滑動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的刀具補(bǔ)償裝置，其中與蝸輪一起在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪、第二傳感器和第三傳感器布置在外殼內(nèi)，其中第二傳感器和第三傳感器定位成靠近蝸輪，它們彼此間隔預(yù)定距離，第二傳感器和第三傳感器檢測(cè)凸輪的運(yùn)動(dòng)以便檢測(cè)蝸輪的回轉(zhuǎn)角。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的刀具補(bǔ)償裝置，還包括用于抑制蝸輪旋轉(zhuǎn)的止動(dòng)器，以便與齒輪傳動(dòng)裝置協(xié)作來限定凸輪的回轉(zhuǎn)角。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的刀具補(bǔ)償裝置，其中第二傳感器和第三傳感器檢測(cè)凸輪的運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)凸輪通過標(biāo)準(zhǔn)位置時(shí)，向計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的控制部分提供用于停止驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檢測(cè)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床內(nèi)切削刀具位置的裝置。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，外殼具有齒輪傳動(dòng)裝置、止動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和一對(duì)傳感器。臂包括用于檢測(cè)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床內(nèi)切削刀具位置的第一傳感器，臂將第一傳感器移到面向切削刀具的位置。齒輪傳動(dòng)裝置與臂結(jié)合以在預(yù)定角度范圍內(nèi)在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)臂。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)給齒輪傳動(dòng)裝置提供驅(qū)動(dòng)力以便在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)連接到齒輪傳動(dòng)裝置的臂。臂相對(duì)于蝸輪軸的軸線在預(yù)定角度范圍內(nèi)在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)臂繞蝸輪軸的軸線以樞軸方式過度旋轉(zhuǎn)時(shí)，止動(dòng)器和蝸桿可以抑制臂在樞軸上轉(zhuǎn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B23Q3/155GK1717297SQ200380104442
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2003年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
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