專利名稱：計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的柔性固定裝置的自動(dòng)探測(cè)、補(bǔ)償和調(diào)整的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及將用于CNC機(jī)床的柔性固定裝置適當(dāng)定位。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)機(jī)床常用于制造物品，所述物品需要使用機(jī)加工工藝。為了最大化CNC機(jī)加工生產(chǎn)力，固定裝置可用于將每個(gè)零件與機(jī)床工作臺(tái)校準(zhǔn)。固定裝置允許具有不同的定位和夾緊配置的零件在相同的機(jī)床工作臺(tái)被加工。當(dāng)固定裝置被安裝到工作臺(tái)上時(shí)，由于碎片或其它定位誤差，固定裝置可能不會(huì)與工作臺(tái)完美地校準(zhǔn)。為了防止因妥協(xié) 的加工零件質(zhì)量導(dǎo)致的安裝誤差，柔性固定裝置必須以在預(yù)定容差內(nèi)與CNC機(jī)床校準(zhǔn)。目前使用最小化固定裝置對(duì)CNC機(jī)床的誤差的多個(gè)方法。然而，每一個(gè)方法需要有經(jīng)驗(yàn)的維護(hù)人員的工作去執(zhí)行精確的計(jì)算和復(fù)雜的過(guò)程。由此，使用這些方法的柔性固定裝置的校準(zhǔn)需要幾小時(shí)的機(jī)床停機(jī)時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
一種按照CNC機(jī)床補(bǔ)償柔性固定裝置的方法，包括將柔性固定裝置安裝在CNC機(jī)床的工作臺(tái)上。柔性固定裝置上的多個(gè)定位器被探測(cè)以針對(duì)每個(gè)定位器確定在用于CNC機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)上的定位器位置。多個(gè)定位器中的每一個(gè)的位置被分析，以確定多個(gè)定位器中的每一個(gè)是否處于距離名義位置的預(yù)定容差內(nèi)。當(dāng)所有多個(gè)定位器都處于預(yù)定容差內(nèi)時(shí)，基于每個(gè)定位器的被探測(cè)到的位置計(jì)算一組偏移值，并且控制器利用這些偏移值被編程，來(lái)補(bǔ)償柔性固定裝置，以在零件被加工時(shí)獲得零件的正確尺寸。一種用于將柔性固定裝置恰當(dāng)?shù)囟ㄎ坏紺NC機(jī)床的方法，包括探測(cè)安裝到CNC機(jī)床的柔性固定裝置上的第一定位器、第二定位器和至少三個(gè)第三定位器，以針對(duì)每個(gè)定位器確定在用于CNC機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)上的定位器位置。將第一定位器、第二定位器和所述至少三個(gè)第三定位器中的每一個(gè)的位置與距離名義位置的預(yù)定容差比較。當(dāng)?shù)谝欢ㄎ黄?、第二定位器和所述至少三個(gè)第三定位器所有都處于預(yù)定容差之內(nèi)時(shí)，控制器基于第一定位器，第二定位器和所述至少三個(gè)第三定位器中的每一個(gè)的被探測(cè)到的位置而使用計(jì)算后的偏移量被編程。當(dāng)?shù)谝欢ㄎ黄?、第二定位器和所述至少三個(gè)第三定位器中的任意定位器沒(méi)有處于預(yù)定容差內(nèi)時(shí)，第一定位器、第二定位器和所述至少三個(gè)第三定位器中的至少一個(gè)的位置被調(diào)整以調(diào)整柔性固定裝置的位置。一種用于生成CNC機(jī)床程序的方法，包括輸入安裝到CNC機(jī)床的柔性固定裝置上的第一定位器、第二定位器和至少三個(gè)第三定位器的名義位置，以針對(duì)每個(gè)定位器確定在用于CNC機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)上的定位器位置。多個(gè)間隔件中的每一個(gè)的名義位置被輸入，其中，多個(gè)間隔件中的每一個(gè)與第一定位器、第二定位器和所述至少三個(gè)第三定位器中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)。CNC程序基于第一定位器、第二定位器、所述至少三個(gè)第三定位器和相關(guān)聯(lián)的間隔件的名義位置而創(chuàng)建。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢(shì)及其他特征和優(yōu)勢(shì)將從用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和最佳模式的以下詳細(xì)描述并連同附圖顯而易見(jiàn)。


圖I是CNC機(jī)床的一部分的局部示意透視圖，該CNC機(jī)床具有探針和定位在用于CNC機(jī)床工作臺(tái)上的第一柔性固定裝置；圖2是第二 CNC機(jī)床的一部分的局部示意透視圖，該第二 CNC機(jī)床具有探針和定位在用于CNC機(jī)床工作臺(tái)上的第二柔性固定裝置；圖3是CNC機(jī)床的一部分的局部示意頂視圖，示出了將柔性固定裝置的定位器按照?qǐng)D1-2的CNC機(jī)床調(diào)整的實(shí)施例；圖4是CNC機(jī)床的一部分的局部示意側(cè)視圖，示出了將定位器按照?qǐng)D1-3的CNC機(jī)床進(jìn)一步調(diào)整的實(shí)施例；
圖5是CNC機(jī)床的一部分的局部示意透視圖，示出了探測(cè)用于與圖I的CNC機(jī)床一起使用的水平固定裝置的第一實(shí)施例；圖6是CNC機(jī)床的一部分的局部示意透視圖，進(jìn)一步示出了探測(cè)用于與圖2的CNC機(jī)床一起使用的垂直固定裝置的第一實(shí)施例；圖7是CNC機(jī)床的一部分的局部示意頂視圖，示出了測(cè)量用于與圖I和5的CNC機(jī)床一起使用的水平固定裝置的定位器的位置的實(shí)施例；圖8是CNC機(jī)床的一部分的局部示意側(cè)視圖，示出了測(cè)量用于與圖2和6的CNC機(jī)床一起使用的垂直固定裝置的定位器的位置的實(shí)施例；圖9是按照?qǐng)DI和2的CNC機(jī)床探測(cè)、補(bǔ)償和校準(zhǔn)柔性固定裝置的第一方法的示意流程圖；和圖10是生成用于圖1-2的CNC機(jī)床的柔性固定裝置的CNC機(jī)床程序的第一方法的示意流程圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖，其中，相同的附圖標(biāo)記貫穿多幅視圖表示相同或相似的部件，圖I示出四軸線B旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)CNC機(jī)床10的一部分的局部視圖。CNC機(jī)床10具有工作臺(tái)12?；抗潭ㄑb置14被安裝到工作臺(tái)12，坐標(biāo)系統(tǒng)16與工作臺(tái)12和基部固定裝置14相關(guān)聯(lián)。探針18被操作地連接到CNC機(jī)床10，且之前已經(jīng)按照CNC機(jī)床10而標(biāo)定。探針18具有側(cè)筆38和直筆36，用于測(cè)量與CNC機(jī)床10相關(guān)聯(lián)的點(diǎn)位置。探針18和工作臺(tái)12被操作地連接到控制器26，以提供來(lái)自探針18和工作臺(tái)12的輸入?？刂破?6還控制CNC機(jī)床10，包括工作臺(tái)12的旋轉(zhuǎn)位置。在示出的實(shí)施例中，CNC機(jī)床10繞B-軸線(在24示出)旋轉(zhuǎn)。CNC機(jī)床10的旋轉(zhuǎn)由箭頭28表示。柔性水平固定裝置20被安裝到基部固定裝置14。柔性固定裝置20用于通過(guò)不同支持位置來(lái)容置(和夾持)零件，這些零件要被安裝到工作臺(tái)12以便被加工。在任何零件被安裝到柔性固定裝置20之前，柔性固定裝置20的誤差必須相對(duì)于CNC機(jī)床10的工作臺(tái)12最小化。探針18和CNC機(jī)床10的工作臺(tái)12已經(jīng)在之前被標(biāo)定。用于CNC機(jī)床10的基部固定裝置14被構(gòu)造為接收水平柔性固定裝置20。柔性固定裝置20可移除，且用另一柔性固定裝置(未示出)替換，以適應(yīng)不同零件。但是，每次柔性固定裝置20被安裝在CNC機(jī)床10上時(shí)，每個(gè)柔性固定裝置20必須被探測(cè)，且誤差必須被最小化。參考圖I和3-4，柔性固定裝置20包括多個(gè)定位器，所述定位器用于將零件支撐在柔性固定裝置20上。在所示實(shí)施例中，存在至少一個(gè)第一定位器30、第二定位器32和三個(gè)第三定位器34。當(dāng)柔性固定裝置20被安裝在CNC機(jī)床10上時(shí)，用于所有定位器30-34的名義位置被輸入到控制器26中。每個(gè)定位器30-34被探測(cè)以確定實(shí)際定位器30-34是否處于正確位置。零件在定位器30-34處被安裝到柔性固定裝置20。因此，定位器30-34的位置對(duì)于將柔性固定裝置20上的零件(未示出)恰當(dāng)?shù)囟ㄎ坏紺NC機(jī)床10是關(guān)鍵的。
對(duì)于水平固定裝置，第一定位器30和第二定位器32每個(gè)通過(guò)側(cè)筆測(cè)量XZ-位置，且三個(gè)第三定位器34通過(guò)直筆測(cè)量Y-位置。實(shí)際定位器30-34位置被與名義位置比較，以確定它們是否處于可容許的容差內(nèi)。除了定位器30-34的位置被恰當(dāng)?shù)販y(cè)量之外，柔性固定裝置20可沿任何平面傾斜。對(duì)于每個(gè)平面(XY，XZ，YZ)，傾斜矢量，或法向矢量被計(jì)算作為相對(duì)于CNC機(jī)床10恰當(dāng)?shù)靥綔y(cè)柔性固定裝置20的一部分。定位器34相對(duì)于彼此的位置被用于計(jì)算柔性固定裝置 20針對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)16的期望平面的法向矢量。圖5示出了之前標(biāo)定的探針18如何可被用于測(cè)量用于水平柔性固定裝置20的定位器30-34的位置，。具體地，用于水平固定裝置20的第一和第二銷(或榫)30和32的X-位置通過(guò)側(cè)筆38沿X-方向探測(cè)。用于水平固定裝置20的第三墊34的Y-位置通過(guò)直筆36沿Y-方向探測(cè)。用于水平固定裝置20的第一銷30和第二銷32的Z-位置通過(guò)側(cè)筆38沿Z-方向探測(cè)。第一銷30和第二銷32沿X-方向在左右兩側(cè)被探測(cè)(如圖5所示)且被平均以為每個(gè)銷30和32獲得X-中心位置。第一 30和第二 32銷沿Z-方向在前后被探測(cè)(如圖5所示)，且被平均以獲得每個(gè)銷30和32的Z-中心位置。參考圖5-7，水平柔性固定裝置20被探測(cè)和被測(cè)量。第一銷30的XZ-位置、第二銷32的XZ-位置和該至少三個(gè)第三墊34的Y-位置通過(guò)測(cè)量獲得。如果被測(cè)量位置相對(duì)于名義位置的全部誤差都在預(yù)定容差內(nèi)，誤差通過(guò)控制器26用電子學(xué)方法補(bǔ)償。這種補(bǔ)償用電子學(xué)方法消除誤差，從而固定裝置20本身不需要被手動(dòng)調(diào)整。4-軸線B機(jī)床10 (包括旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)12)能夠補(bǔ)償坐標(biāo)系統(tǒng)的XYZ-軸線以及B-軸線24 (如圖7所示)，如以下詳細(xì)所述。固定裝置20的中心是固定裝置20的實(shí)際中心。第一銷30的XZ-位置被定義為沿XZ-方向的固定裝置中心。線78構(gòu)造為垂直于XZ-平面和穿過(guò)第一銷30的XZ-位置。X1Z1-平面86基于三個(gè)第三墊34的被測(cè)量Y-位置而構(gòu)造。X1Z1-平面86與線78的交點(diǎn)提供了用于固定裝置20的固定裝置中心P1 (未標(biāo)出)。因此，實(shí)際固定裝置中心基于探測(cè)結(jié)果而計(jì)算?？刂破?6通過(guò)平移XYZ和B-軸線而將坐標(biāo)系統(tǒng)16上的固定裝置中心的名義位置按照實(shí)際固定裝置中心補(bǔ)償。此外，第二線82被構(gòu)造為穿過(guò)第一銷30的被測(cè)量XZ-位置和第二銷32的被測(cè)量XZ-位置(如圖7所示)。線82沿XZ-平面的取向可不與沿XZ-平面的名義取向重合。線82限定了線82相對(duì)于XYZ坐標(biāo)系統(tǒng)16的取向，和第一銷30和第二銷32之間的距離。這兩個(gè)參數(shù)均被控制器26使用，以確定誤差和恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整或補(bǔ)償。控制器26通過(guò)平移B-軸線28將固定裝置中心的名義取向按照固定裝置中心的實(shí)際取向補(bǔ)償。預(yù)定的容差可被規(guī)定到寬的范圍，因?yàn)槿嵝怨潭ㄑb置20在機(jī)床工作臺(tái)12上的位置的B誤差可使用上述過(guò)程補(bǔ)償。這為固定裝置20校準(zhǔn)過(guò)程提供多個(gè)益處，包括減少將固定裝置20按照機(jī)床10校準(zhǔn)所需的時(shí)間。被三個(gè)第三墊34構(gòu)造的平面產(chǎn)生沿機(jī)床A和C旋轉(zhuǎn)方向的復(fù)合角。沿A和C方向的這些角誤差不能被4-軸線B機(jī)床10用電子學(xué)方法補(bǔ)償?；诹慵莶睿〉念A(yù)定容差被規(guī)定給它們。如上所述，調(diào)整定位器30-34的位置將柔性固定裝置20按照CNC機(jī)床10校準(zhǔn)。定位器30-34通過(guò)間隔件80附連到柔性固定裝置20。如果定位器30-34中的任何定位器的位置在容差之外，該定位器30-34位置可通過(guò)改變間隔件80的寬度而調(diào)整。第一定位器30和第二定位器32每個(gè)都具有兩個(gè)間隔件80，這允許定位器30、32相對(duì)于兩個(gè)方向被調(diào)整。第三定位器34每個(gè)具有一個(gè)間隔件80，允許第三定位器34沿一個(gè)方向被調(diào)整。對(duì)于在B-軸線CNC機(jī)床10上的水平固定裝置，第一定位器30和第二定位器32每個(gè)提供XZ-位置。即，第一定位器30和第二定位器32被測(cè)量用于X和Z-位置。與用于水平柔性固定裝置20的第一定位器30和第二定位器32相關(guān)聯(lián)的間隔件80可以需要或可以不需要沿X和Z方向的調(diào)整。在任一情況下，控制器26將為每個(gè)間隔件80確定調(diào)整。因此，通過(guò)探測(cè)確定的調(diào)整被投影到間隔件80方向，如以下所述，以校準(zhǔn)柔性固定裝置20上的定位器30和 32。第三定位器34每個(gè)具有y-位置。即，為每個(gè)第三定位器34的Y位置被測(cè)量。因此，與各第三定位器34相關(guān)聯(lián)的間隔件80可相對(duì)于Y-軸線調(diào)整，以校準(zhǔn)柔性固定裝置20。每個(gè)定位器34所需的調(diào)整量通過(guò)探測(cè)過(guò)程和控制器26被確定。柔性固定裝置20可以由于多種原因而沒(méi)有在位，包括在安裝期間失準(zhǔn)、被碎屑干涉、小的加工事故、定位器30-34的磨損或間隔件80的磨損。在任何情況下，基于上述探測(cè)過(guò)程和被規(guī)定容差，控制器26被編程以自動(dòng)地估計(jì)對(duì)于每個(gè)定位器的調(diào)整。圖2示出了柔性垂直固定裝置120的一部分的局部視圖，該固定裝置120被安裝在四-軸線B旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)CNC機(jī)床110上。CNC機(jī)床110具有工作臺(tái)112。基部固定裝置114被安裝到工作臺(tái)112，坐標(biāo)系統(tǒng)116與工作臺(tái)112和基部固定裝置114相關(guān)聯(lián)。探針118操作地連接到CNC機(jī)床110，且已經(jīng)按照CNC機(jī)床110標(biāo)定。探針118被安裝為包括側(cè)筆138和直筆136，用于測(cè)量與CNC機(jī)床110相關(guān)聯(lián)的測(cè)量點(diǎn)位置。探針118和工作臺(tái)112被操作地連接到控制器126，以提供來(lái)自探針118和工作臺(tái)112的輸入。控制器126還控制CNC機(jī)床110，包括工作臺(tái)112的旋轉(zhuǎn)位置。在所示實(shí)施例中，CNC機(jī)床110繞B-軸線(在124處顯示)旋轉(zhuǎn)。CNC機(jī)床110的旋轉(zhuǎn)被箭頭128表示。柔性垂直固定裝置120被安裝到基部固定裝置114。柔性固定裝置120用于通過(guò)不同支持位置夾持零件，這些零件要被安裝到CNC機(jī)床110以便被加工。在任何零件被安裝到柔性固定裝置120之前，柔性固定裝置的誤差必須相對(duì)于CNC機(jī)床110的工作臺(tái)112被最小化。探針118和CNC機(jī)床110的工作臺(tái)112已經(jīng)在之前被標(biāo)定。用于CNC機(jī)床110的基部固定裝置114被構(gòu)造為接收垂直柔性固定裝置120。柔性固定裝置120可移除，且用另一柔性固定裝置(未示出)替換，以適應(yīng)不同零件。但是，每次柔性固定裝置120被安裝在CNC機(jī)床110上時(shí)，每個(gè)柔性固定裝置120必須被探測(cè)，且誤差必須被最小化。參考圖2-4，柔性固定裝置120包括多個(gè)定位器，所述定位器用于將零件支撐在柔性固定裝置120上。在所示實(shí)施例中，存在至少一個(gè)第一定位器130、第二定位器132和三個(gè)第三定位器134。當(dāng)柔性固定裝置120被安裝在CNC機(jī)床110上時(shí)，所有定位器130-134的名義位置被輸入到控制器126中。每個(gè)定位器130-134被探測(cè)以確定實(shí)際定位器130-134是否處于正確位置，以及它們的相對(duì)位置是否處于預(yù)定容差。零件在定位器130-134處被安裝到柔性固定裝置120。因此，定位器130-134的相對(duì)位置對(duì)于將柔性固定裝置120恰當(dāng)?shù)囟ㄎ坏紺NC機(jī)床110是關(guān)鍵的。參考圖6，對(duì)于垂直固定裝置，第一定位器130和第二定位器132每個(gè)通過(guò)被標(biāo)定的直筆136測(cè)量X-位置，通過(guò)被標(biāo)定的直筆136測(cè)量Y-位置，且三個(gè)第三定位器134通過(guò)被標(biāo)定的側(cè)筆138測(cè)量Z-位置。定位器130-134的實(shí)際位置被與名義位置比較，以確定它們是否處于每個(gè)定位器130-134的預(yù)定容差內(nèi)。除了定位器130-134的位置沒(méi)有被恰當(dāng)?shù)囟ㄎ恢?，柔性固定裝置120可沿任何平面(XY，XZ，YZ)傾斜。對(duì)于每個(gè)平面，傾斜矢量，或法向矢量被計(jì)算作為相對(duì)于CNC機(jī)床110探測(cè)柔性固定裝置120的一部分。定位器130-134相對(duì)于彼此的位置被用于計(jì)算柔性固定裝置120針對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)116的期望平面的法向矢量。如上所述，調(diào)整定位器的位置將柔性固定裝置120恰當(dāng)?shù)囟ㄎ辉贑NC機(jī)床110上。定位器130-134通過(guò)間隔件180附連到柔性固定裝置120。如果定位器130-134中的任何定位器的位置在容差之外，定位器130-134位置可通過(guò)改變間隔件180的寬度而調(diào)整。第一定位器130和第二定位器132每個(gè)都具有兩個(gè)間隔件180，這允許定位器130、132沿兩個(gè)方向被調(diào)整。定位器130或132中的一個(gè)的間隔件180可被調(diào)整，從而定位器130和132之間的距離處于可允許容差內(nèi)。所需的調(diào)整量將基于探測(cè)結(jié)果來(lái)計(jì)算。如果C旋轉(zhuǎn)方向的傾斜(如圖8所述)在利用探測(cè)信息計(jì)算時(shí)處于容差之外，用于定位器130和132 二者的間隔件180可需要調(diào)整。第三定位器134每個(gè)具有一個(gè)間隔件180，允許第三定位器134沿一個(gè)方向被調(diào)整。對(duì)于垂直固定裝置120，第一定位器130和第二定位器132每個(gè)提供xy-位置。即，第一定位器130和第二定位器132被測(cè)量用于X和Y-位置。與用于垂直柔性固定裝置120的第一定位器130和第二定位器132相關(guān)聯(lián)的間隔件180可被調(diào)整或可不被調(diào)整以最小化沿X和Y方向的誤差。因此，調(diào)整被計(jì)算用于每個(gè)間隔件180可被調(diào)整的方向，以校準(zhǔn)柔性固定裝置120。第三定位器134具有Z-位置。即，第三定位器134的Z-位置被測(cè)量。因此，與第三定位器134相關(guān)聯(lián)的間隔件180可沿Z-軸線調(diào)整，如下所述，以校準(zhǔn)柔性固定裝置120。柔性固定裝置120可以由于多種原因而沒(méi)有在位，包括在安裝期間失準(zhǔn)、被碎屑干涉、定位器130-134的磨損或間隔件180的磨損。圖6和8示出了用于使用探針118探測(cè)柔性固定裝置120的定位器130-134的方法。探針118包括直筆136和側(cè)筆138。探針118可繞被定義的主軸軸線170旋轉(zhuǎn)。探針118的直筆136和側(cè)筆138在探測(cè)柔性固定裝置120之前被按照CNC機(jī)床110標(biāo)定。之前標(biāo)定的探針118可被用于測(cè)量用于柔性固定裝置120的定位器130-134的位置。具體地，用于垂直固定裝置120的第一銷130和第二銷132的X-位置通過(guò)直筆136沿X-方向探測(cè)。用于垂直固定裝置120的第一銷130和第二銷132的Y-位置通過(guò)直筆136沿Y-方向探測(cè)。用于垂直固定裝置120的第三墊134的Z-位置通過(guò)側(cè)筆138沿Z-方向探測(cè)。第一銷130和第二銷132沿X-方向被探測(cè)，且被平均以為每個(gè)銷130和132獲得X-中心位置。第一銷130和第二銷132沿Y-方向被探測(cè)，且被平均以為每個(gè)銷130和132獲得Y-中心位置。X和Y-中心位置被用于計(jì)算定位器130和132之間的距離以及通過(guò)中心的線的相應(yīng)取向。垂直柔性固定裝置120被探測(cè)，且獲得第一銷130的被測(cè)量XY-位置、第二銷132 的XY-位置以及該至少三個(gè)第三墊134的Z-位置。如果被測(cè)量位置對(duì)名義位置的所有誤差都處于預(yù)定容差內(nèi)，誤差被控制器126用電子學(xué)方法補(bǔ)償。這種補(bǔ)償用電子學(xué)方法消除誤差，所以固定裝置120本身不需要被手動(dòng)地調(diào)整。4-軸線B機(jī)床能夠補(bǔ)償XYZ和B-軸線(如圖8所示)。固定裝置中心是固定裝置的實(shí)際中心。第一銷130的XY-位置被定義為沿XY-方向的固定裝置中心。線178被構(gòu)造為垂直于XY-平面并穿過(guò)第一銷130的XY-位置。X11Y11平面186基于第三墊134上的三個(gè)被測(cè)量Z-位置而被構(gòu)造。X11Y11平面186與線178的交點(diǎn)提供了用于固定裝置120的固定裝置中心Pn。因此，固定裝置120的實(shí)際中心基于探測(cè)結(jié)果而計(jì)算?？刂破?26將固定裝置120的實(shí)際中心沿XYZ和B-軸線補(bǔ)償?shù)矫x固定裝置中心。此外，線182可被構(gòu)造為穿過(guò)第一銷130的被測(cè)量XY-位置和第二銷132的被測(cè)量XY-位置(如圖8所示)。線182沿XY-平面的取向可不與沿XY-平面的名義取向重合。線182限定了線182相對(duì)于XYZ坐標(biāo)系統(tǒng)116的取向，和第一銷130和第二銷132之間的距離。這兩個(gè)參數(shù)均被控制器126使用，以確定誤差和適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或補(bǔ)償。然而，控制器126不能將取向誤差(其沿C旋轉(zhuǎn)方向)補(bǔ)償?shù)接糜贐-軸線機(jī)床的名義線取向。因此，小的容差被預(yù)定給C誤差。如果誤差超過(guò)容差，可進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。另外，三個(gè)第三墊構(gòu)造的X11Y11平面186產(chǎn)生沿A旋轉(zhuǎn)方向和機(jī)床B-軸線的復(fù)合角。沿A方向的該角誤差不能被4-軸線 B機(jī)床補(bǔ)償。再次，小的預(yù)定容差被規(guī)定給A方向。但是，沿B-軸線的角誤差可被4-軸線B機(jī)床補(bǔ)償。因此，大的預(yù)定容差被規(guī)定給B-軸線，這有益于固定裝置120校準(zhǔn)過(guò)程。圖9示出了將第一和第二柔性固定裝置20、120恰當(dāng)?shù)囟ㄎ坏綀DI和2的相應(yīng)CNC機(jī)床10、110的方法。將柔性固定裝置20、120恰當(dāng)?shù)囟ㄎ坏紺NC機(jī)床10、110包括按照CNC機(jī)床10、110探測(cè)、補(bǔ)償和調(diào)整柔性固定裝置20、120。相同的方法(在40處示出)被使用，無(wú)論固定裝置20、120是水平固定裝置還是垂直固定裝置。探針18、118已經(jīng)按照工作臺(tái)12、112和坐標(biāo)系統(tǒng)16、116而被標(biāo)定，在步驟42處示出。步驟44，柔性固定裝置20、120被安裝在基部固定裝置14、114上。將柔性固定裝置20、120安裝到基部固定裝置14、114包括輸入每個(gè)定位器30-34、130-134的名義位置。步驟46，探針18、118測(cè)量在柔性固定裝置20、120上的定位器30-34、130-134，以確定實(shí)際定位器位置。步驟48，控制器26、126確定被測(cè)量的定位器30-34、130-134是否處于距離名義位置的預(yù)定容差量?jī)?nèi)。步驟50，如果定位器30-34、130、134處于所述預(yù)定容差量?jī)?nèi)(在圖9中通過(guò)+示出)，則CNC機(jī)床10、110基于定位器30-34、130-134的被測(cè)量位置而被補(bǔ)償計(jì)算后的偏移量。即，CNC機(jī)床10的坐標(biāo)系統(tǒng)16、116在適當(dāng)?shù)妮S線上平移，以按照柔性固定裝置20、120補(bǔ)償坐標(biāo)系統(tǒng)16、116。步驟52，在CNC機(jī)床10已經(jīng)被補(bǔ)償柔性固定裝置20、120的偏移量后，則CNC機(jī)床10可被用于開(kāi)始加工零件(未示出)。步驟54，在多個(gè)零件(未示出)已經(jīng)使用CNC機(jī)床10被加工之后，則零件可通過(guò)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)而被測(cè)量，以確認(rèn)它們是否已經(jīng)被準(zhǔn)確地加工。步驟56，如果柔性固定裝置20、120的定位器位置沒(méi)有處于預(yù)定容差(由圖9中的短劃線(_)表示)內(nèi)，則柔性固定裝置20、120可重新定位在基部固定裝置14、114上。步驟56，控制器26、126計(jì)算用于特定間隔件80、180和/或定位器30-34、130-134的調(diào)整量。調(diào)整量包括每個(gè)定位器30-34、130-134必須移動(dòng)以便處于各名義位置的方向和距離。必要的調(diào)整可在再次測(cè)量定位器30-34、130-134的位置之前手動(dòng)地進(jìn)行。步驟56，重新定位柔性固定裝置20、120可包括通過(guò)對(duì)該特定間隔件80、180調(diào)整指定量而使用墊補(bǔ)和/或打磨定位器30-34、130-134。調(diào)整量包括每個(gè)定位器30-34、130-134必須移動(dòng)以便處于各名義位置的方向和距離。必要的調(diào)整可在再次測(cè)量定位器30-34、130-134的位置之前手動(dòng)地進(jìn)行。步驟46，在柔性固定裝置20、120已經(jīng)重新定位之后，CNC機(jī)床再次測(cè)量柔性固定裝置20、120上的定位器30-34、130-134。該過(guò)程可被重復(fù)直到柔性固定裝置20處于預(yù)定容差量?jī)?nèi)。在此之后，步驟50，用于CNC機(jī)床10、110的坐標(biāo)系統(tǒng)16、116可被補(bǔ)償以實(shí)現(xiàn)偏移。對(duì)于每個(gè)基部固定裝置14、114，可存在多個(gè)柔性固定裝置20、120，所述多個(gè)柔性固定裝置可用于將零件安裝到CNC機(jī)床10、110。定位器30-34、130-134的名義位置在柔性固定裝置20、120中彼此不同。將柔性固定裝置20、120恰當(dāng)?shù)囟ㄎ辉贑NC機(jī)床10、110上的方法對(duì)于每個(gè)柔性固定裝置20、120實(shí)現(xiàn)定位器30-34、130-134的不同名義位置?？刂破?6、126被用于通過(guò)步驟50為各個(gè)固定裝置20、120提供必要的調(diào)整，從而使用各個(gè)固定裝置20、120加工的零件處于規(guī)定的容差內(nèi)。按照CNC機(jī)床10、110調(diào)整固定裝置20、120的該過(guò)程(由步驟56和步驟50示出)消除了用于在CNC機(jī)床10、110中固定裝置20、120建立程序期間最小化固定裝置20、120誤差的試錯(cuò)法途徑。步驟56的重新定位柔性固定裝置20、120在固定裝置20、120在CNC 機(jī)床110中的初始調(diào)整期間被使用，以便避免長(zhǎng)期的手動(dòng)調(diào)整試錯(cuò)法。步驟56的重新定位柔性固定裝置將固定裝置20、120的大誤差最小化到距離名義位置的預(yù)定容差量之下。因?yàn)閱蝹€(gè)部件(定位器30、32、34、130、132和134或間隔件80、180)的制造在它們通過(guò)機(jī)加工過(guò)程構(gòu)造時(shí)具有尺寸差異，固定裝置20、120的誤差可以產(chǎn)生。因此，步驟50基于定位器30-34、130-134的被測(cè)量位置而計(jì)算偏移量是必要的，且可被用于最小化在步驟56重新定位柔性固定裝置時(shí)不能被調(diào)整的較小的固定裝置誤差。當(dāng)步驟56和50的柔性固定裝置
20、120的重新定位和補(bǔ)償二者都完成時(shí)，固定裝置20、120誤差被最小化在探針18、118和CNC機(jī)床10、110軸線的不確定度之內(nèi)，S卩，處于探針和機(jī)床軸線的可重復(fù)性內(nèi)。因而，在不同固定裝置20、120上加工的所有相同零件將具有非常小的變化。同樣，使用步驟56和步驟50在固定裝置20、120中加工的每個(gè)零件將處于小的質(zhì)量控制容差內(nèi)。因此，參考圖1、2和9，用于將柔性固定裝置20、120恰當(dāng)?shù)囟ㄎ坏紺NC機(jī)床10、110的方法40包括將柔性固定裝置20、120安裝到CNC機(jī)床10、110。步驟46，柔性固定裝置20、120上的第一定位器30、130，第二定位器32、132和至少三個(gè)第三定位器34、134被探測(cè)，以確定在用于CNC機(jī)床10、110的坐標(biāo)系統(tǒng)16、116上的相應(yīng)位置。步驟48，第一定位器30、130，第二定位器32、132和至少三個(gè)第三定位器34、134的每個(gè)的位置與距離名義位置的預(yù)定容差量相比較。步驟50，當(dāng)所有定位器30-34、130-134都處于預(yù)定容差量之內(nèi)時(shí)，控制器26、126基于第一定位器30、130，第二定位器32、132和該至少三個(gè)第三定位器34,134的每個(gè)的被探測(cè)位置來(lái)計(jì)算偏移量并補(bǔ)償CNC機(jī)床10、110。步驟56，當(dāng)?shù)谝欢ㄎ黄?0、130，第二定位器32、132和該至少三個(gè)第三定位器34、134中的任意定位器沒(méi)有處于預(yù)定容差量?jī)?nèi)時(shí)，第一定位器30、130，第二定位器32、132和該至少三個(gè)第三定位器34、134中的至少一個(gè)的位置被調(diào)整以調(diào)整柔性固定裝置20、120的位置。參考圖10，生成用于探測(cè)柔性固定裝置的CNC程序的方法在58處示出。用于輸入定位器30-34、130-134的信息的方法在46處更詳細(xì)地示出。用于輸入水平固定裝置的信息的方法在60處示出，用于輸入垂直固定裝置的信息的方法在160處示出。首先，在步驟62，第一定位器30的名義位置被輸入用于水平固定裝置20，和/或在步驟162，第一定位器130的名義位置被輸入用于垂直固定裝置120。對(duì)于水平固定裝置20，第一定位器30對(duì)應(yīng)于第一定位器30的XZ-位置。對(duì)于垂直固定裝置120,第一定位器130對(duì)應(yīng)于第一定位器130的XY-位置。在此之后，在步驟64，用于水平固定裝置20的第二定位器32被輸入，和/或在步驟164，用于垂直固定裝置120的第二定位器132被輸入。對(duì)于水平固定裝置20，第二定位器32對(duì)應(yīng)于第二定位器32的XZ-位置。對(duì)于垂直固定裝置120，第二定位器132對(duì)應(yīng)于第二定位器132的XY-位置。然后在步驟66，用于水平固定裝置20的第三定位器34的名義位置被輸入，和/或在步驟166，用于垂直固定裝置120的第三定位器134被輸入。用于水平固定裝置20的第三定位器34是y-墊定位器，用于垂直固定裝置120的第三定位器134是Z-墊定位器。參考圖3-4和10，定位器30-34、130-134使用間隔件80、180被安裝到柔性固定裝置20，120。在步驟68、168，間隔件80、180的名義位置和法向矢量被輸入。圖10示出了輸入用于定位器30-34、130-134和間隔件80，180的信息，步驟46。在步驟48，基于定位器和間隔件的被輸入信息，計(jì)算機(jī)語(yǔ)言生成CNC探測(cè)程序。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言48使用工作臺(tái)12、112和固定裝置14、114位置信息，在72處示出，關(guān)于探針標(biāo)定的信息，在74處示出，以及探針長(zhǎng)度和高度信息，在76處示出，以生成CNC探測(cè)程序，用于各種固定裝置類型和各種定位器形式，在步驟56處。
盡管4-軸線B旋轉(zhuǎn)CNC機(jī)床10被用在上述實(shí)施例中，任何CNC機(jī)床10、110可從使用在此描述的方法將柔性固定裝置20、120恰當(dāng)?shù)囟ㄎ坏紺NC機(jī)床10、110而得益。將柔性固定裝置20、120恰當(dāng)定位到CNC機(jī)床10、110包括按照CNC機(jī)床10、110探測(cè)、補(bǔ)償和調(diào)整柔性固定裝置20、120。盡管上述技術(shù)被示出用于快速固定裝置變化，該過(guò)程可應(yīng)用于期望的任何固定裝置校準(zhǔn)和補(bǔ)償。該技術(shù)可應(yīng)用于特定固定裝置、柔性固定裝置變化、具有可構(gòu)造定位器位置的固定裝置和具有除了銷-墊定位之外的定位器形式的固定裝置。盡管已經(jīng)對(duì)執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式進(jìn)行了詳盡的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來(lái)實(shí)施本發(fā)明的許多替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于將柔性固定裝置恰當(dāng)?shù)囟ㄎ坏紺NC機(jī)床的方法，包括 將柔性固定裝置安裝在CNC機(jī)床的工作臺(tái)上； 探測(cè)柔性固定裝置上的多個(gè)定位器，以針對(duì)每個(gè)定位器確定在用于CNC機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)上的定位器位置； 確定多個(gè)定位器中的每一個(gè)是否處于距離名義位置的預(yù)定偏移限制內(nèi)；及 當(dāng)多個(gè)定位器所有都處于預(yù)定偏移限制內(nèi)時(shí)，基于每個(gè)定位器的探測(cè)位置，用偏移補(bǔ)償量為控制器編程。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括 當(dāng)多個(gè)定位器中的任意定位器的探測(cè)位置沒(méi)有處于預(yù)定偏移限制內(nèi)時(shí)，調(diào)整多個(gè)定位器的至少一個(gè)的位置，以調(diào)整柔性固定裝置的位置。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，調(diào)整多個(gè)定位器的至少一個(gè)以調(diào)整柔性固定裝置的位置還包括，基于針對(duì)多個(gè)定位器的相應(yīng)一個(gè)的探測(cè)位置，用控制器計(jì)算多個(gè)定位器中的所述至少一個(gè)沿每個(gè)方向必須被調(diào)整的量。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，調(diào)整多個(gè)定位器中的至少一個(gè)的位置還包括墊補(bǔ)多個(gè)定位器中的該相應(yīng)一個(gè)、打磨多個(gè)定位器中的該相應(yīng)一個(gè)和調(diào)整與多個(gè)定位器中的該相應(yīng)一個(gè)相關(guān)聯(lián)的間隔件中的一種。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，調(diào)整多個(gè)間隔件中的至少一個(gè)以調(diào)整柔性固定裝置的位置還包括調(diào)整間隔件以進(jìn)行以下中的一個(gè)步驟相對(duì)于坐標(biāo)系統(tǒng)的第一和第二軸線中的一個(gè)重新定位第一定位器、相對(duì)于坐標(biāo)系統(tǒng)的第一和第二軸線中的一個(gè)重新定位第二定位器，和相對(duì)于坐標(biāo)系統(tǒng)的第三軸線重新定位第三定位器。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，探測(cè)在柔性固定裝置上的多個(gè)定位器以針對(duì)每個(gè)定位器確定定位器位置還包括，使用探測(cè)到的定位器位置確定穿過(guò)三個(gè)第三定位器的平面的法向矢量。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，探測(cè)在柔性固定裝置上的多個(gè)定位器以針對(duì)每個(gè)定位器確定定位器位置還包括，測(cè)量至少第一定位器、第二定位器和三個(gè)第三定位器。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，當(dāng)柔性固定裝置為水平安裝的固定裝置時(shí)，探測(cè)第一和第二定位器為第一和第二定位器提供XZ-位置，當(dāng)柔性固定裝置為水平安裝的固定裝置時(shí)，探測(cè)第三定位器為每個(gè)第三定位器提供y_位置。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，當(dāng)柔性固定裝置為垂直安裝的固定裝置時(shí)，探測(cè)第一和第二定位器為第一和第二定位器提供xy-位置，當(dāng)柔性固定裝置為垂直安裝的固定裝置時(shí)，探測(cè)第三定位器為每個(gè)第三定位器提供Z-位置。
10.一種用于將柔性固定裝置恰當(dāng)?shù)囟ㄎ坏紺NC機(jī)床的方法，包括 探測(cè)安裝到CNC機(jī)床的柔性固定裝置上的第一定位器、第二定位器和至少三個(gè)第三定位器，以針對(duì)每個(gè)定位器確定在用于CNC機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)上的定位器位置； 確定第一定位器、第二定位器和所述至少三個(gè)第三定位器中的每個(gè)是否處于距離名義位置的預(yù)定偏移限制內(nèi)； 當(dāng)?shù)谝欢ㄎ黄鳌⒌诙ㄎ黄骱退鲋辽偃齻€(gè)第三定位器所有都處于預(yù)定偏移限制內(nèi)時(shí)，基于第一定位器、第二定位器和所述至少三個(gè)第三定位器的每個(gè)的探測(cè)位置，用偏移補(bǔ)償量為控制器編程；和當(dāng)?shù)谝欢ㄎ黄?、第二定位器和所述至少三個(gè)第三定位器中的任意定位器的探測(cè)位置沒(méi) 有處于預(yù)定偏移限制內(nèi)時(shí)，調(diào)整第一定位器、第二定位器和所述至少三個(gè)第三定位器中的至少一個(gè)的位置，以調(diào)整柔性固定裝置的位置。
全文摘要
一種用于將柔性固定裝置適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉贑NC機(jī)床上的方法，包括探測(cè)柔性固定裝置上的多個(gè)定位器，以確定用于CNC機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)上的定位器位置。針對(duì)多個(gè)定位器的每個(gè)的位置被分析，以確定多個(gè)定位器是否所有都處于距離名義位置的預(yù)定偏移限制內(nèi)。當(dāng)多個(gè)定位器的每個(gè)都處于預(yù)定偏移限制內(nèi)時(shí)，基于每個(gè)定位器的被探測(cè)位置，控制器利用偏移值編程。如果探測(cè)位置中的一個(gè)沒(méi)有處于預(yù)定偏移限制內(nèi)，定位器位置被調(diào)整。CNC探測(cè)程序通過(guò)計(jì)算機(jī)程序被產(chǎn)生，以允許各種固定裝置構(gòu)造。
文檔編號(hào)G05B19/404GK102681490SQ20121007009
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者J.S.阿加皮奧, J.古, M.J.歐文, P.J.迪茲, S.K.柯金 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司