用于控制鉆孔機(jī)械裝置的方法以及實(shí)施該方法的鉆孔機(jī)械裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制鉆孔機(jī)械裝置的方法。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施該方法的鉆孔機(jī)械裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，特別允許利用鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)鉆孔系列的鉆孔機(jī)械裝置已經(jīng)被編程。鉆孔工具安裝在鉸接臂的末端，例如帶有六個(gè)自由度。每個(gè)軸裝配有一個(gè)致動(dòng)器，致動(dòng)器允許在一個(gè)確定的位置和方向上移動(dòng)臂的末端。結(jié)果是，鉆孔工具可以根據(jù)確定的方向在根據(jù)確定的程序執(zhí)行的一系列鉆孔的每個(gè)預(yù)定的位置接近。
[0003]因此，對(duì)應(yīng)于在鉆孔機(jī)械裝置的控制裝置中記錄并執(zhí)行的鉆孔程序，固定在機(jī)械手臂末端的鉆孔工具，承受正加速度，然后在靠近下列鉆孔位置的過(guò)程中承受負(fù)加速度(制動(dòng))。當(dāng)鉆孔工具完全停止，不穩(wěn)定狀態(tài)可能被建立，該工具開(kāi)始圍繞著達(dá)到的鉆孔位置震蕩。這種不穩(wěn)定性取決于包括接近加速度，機(jī)械手臂的慣性以及其他的多種因素。
[0004]如果鉆孔根據(jù)停止端的檢測(cè)被控制，鉆孔將完全有缺陷的，具有非圓柱形和橢圓截面。
[0005]為了克服這一缺陷，這是已知的，由鉆孔位置的停止檢測(cè)計(jì)算出鉆孔的抑制期從而確保不穩(wěn)定震蕩的慣性和其他制動(dòng)力已經(jīng)吸收不穩(wěn)定性。在所有程序化的運(yùn)動(dòng)中提供了最長(zhǎng)的天然穩(wěn)定期被選擇用于實(shí)現(xiàn)鉆孔程序。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，鉆孔抑制期在2.5秒被建立。
[0007]但是在所有程序化位置發(fā)現(xiàn)，如果沒(méi)有穩(wěn)定期不再被定義，穩(wěn)定期的重要數(shù)據(jù)小于保留抑制持續(xù)的時(shí)間。因此在鉆孔程序的執(zhí)行期間是浪費(fèi)時(shí)間的。
[0008]此外，人們發(fā)現(xiàn)，在鉆孔執(zhí)行期間，由于許多參數(shù)，包括待鉆孔部件的材料不均，打孔鉆頭的平衡或磨損缺陷和其他缺陷，不穩(wěn)定的狀態(tài)仍然可能出現(xiàn)在鉆孔工具。這些不穩(wěn)定的缺點(diǎn)中，可以例如是橢圓化和分層的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的第一個(gè)目的是通過(guò)控制鉆孔工具的穩(wěn)定性從而顯著減少鉆孔程序完整執(zhí)行的持續(xù)時(shí)間，從而在每次鉆孔前降低到嚴(yán)格必要的抑制期。
[0010]本發(fā)明的另一目的是減少在鉆孔工具停止時(shí)不穩(wěn)定性的負(fù)面影響。
[0011]為此，本發(fā)明涉及一種用于控制鉆孔機(jī)械裝置的方法。鉆孔機(jī)械裝置的類(lèi)型包括驅(qū)動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)，允許將鉆孔工具按鉆孔序列放置，鉆孔序列根據(jù)例如技術(shù)表面的鉆孔部件的位置和方向制定。
[0012]本發(fā)明的特征在于，該方法包括在靠近鉆孔位置的末端確定鉆孔工具的加速度的步驟。當(dāng)鉆孔工具的穩(wěn)定條件被建立，產(chǎn)生鉆孔授權(quán)。
[0013]根據(jù)其他特征，本發(fā)明還涉及:
[0014]穩(wěn)定的邏輯條件包括對(duì)加速度矢量的至少一個(gè)分量的瞬時(shí)測(cè)量的考慮；
[0015]穩(wěn)定的邏輯條件的測(cè)試包括將預(yù)定的閾值與加速度矢量的至少一個(gè)分量的瞬時(shí)測(cè)量至少一個(gè)值進(jìn)行比較；
[0016]鉆孔工具穩(wěn)定條件測(cè)試與預(yù)編制的時(shí)期的進(jìn)程相結(jié)合；
[0017]在靠近鉆孔位置的末端確定鉆孔工具的加速度的步驟在鉆孔授權(quán)之后被延續(xù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)加速計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)的分析，然后利用實(shí)時(shí)的分析數(shù)據(jù)，以觸發(fā)對(duì)鉆孔機(jī)械裝置和/或鉆孔工具的校正動(dòng)作如鉆孔的周期停止，或通過(guò)實(shí)現(xiàn)與每個(gè)鉆孔位置相關(guān)聯(lián)的加速度測(cè)量的測(cè)量數(shù)據(jù)離線使用分析數(shù)據(jù)，以關(guān)于每個(gè)編程鉆孔位置提供鉆孔操作的可追溯方法。
[0018]加速計(jì)測(cè)量元件之一根據(jù)打孔鉆頭軸被建立，并且，根據(jù)加速度矢量的其他兩個(gè)分量測(cè)量的分量，在鉆孔質(zhì)量的邏輯條件下被測(cè)試從而檢測(cè)編制的鉆孔的橢圓化。
[0019]鉆孔質(zhì)量的邏輯條件包括將所測(cè)量的加速度分量與極限加速度表進(jìn)行比較。
[0020]本發(fā)明還涉及一種實(shí)施本發(fā)明的鉆孔控制方法的鉆孔機(jī)械裝置。它包括固定于鉆孔工具活動(dòng)末端的加速計(jì)，根據(jù)存儲(chǔ)器中預(yù)編制的鉆孔位置序列，加速計(jì)連接至穩(wěn)定性邏輯條件的測(cè)量、監(jiān)測(cè)和測(cè)試裝置，存儲(chǔ)器與鉆孔機(jī)械裝置的控制計(jì)算器相關(guān)聯(lián)。
[0021]根據(jù)其它特征:
[0022]加速計(jì)固定在鉆孔工具活動(dòng)結(jié)構(gòu)的末端，使測(cè)得的加速度分量與打孔鉆頭軸線對(duì)齊；
[0023]鉆孔機(jī)械裝置包括用于記錄鉆孔質(zhì)量數(shù)據(jù)的裝置，鉆孔質(zhì)量數(shù)據(jù)基于加速計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)與比較值表的比較而產(chǎn)生，在相關(guān)于鉆孔位置的鉆孔可追溯文件中。
【附圖說(shuō)明】
[0024]本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，通過(guò)下列說(shuō)明以及附圖的描述可以更好地被了解，其中:
[0025]-圖1所示為用于實(shí)施本發(fā)明方法鉆孔機(jī)械裝置的示意圖；
[0026]-圖2所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中控制方法實(shí)施期間產(chǎn)生信號(hào)的時(shí)序圖；
[0027]-圖3所示為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中控制方法實(shí)施期間產(chǎn)生信號(hào)的時(shí)序圖；
[0028]-圖4所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中鉆孔機(jī)械裝置的控制裝置的框圖；
[0029]-圖5所示為圖4實(shí)施例中鉆孔機(jī)械裝置的控制裝置的可變部分的框圖；
[0030]-圖6所示為解釋本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0031]-圖7所示為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中控制方法實(shí)施期間產(chǎn)生的信號(hào)的時(shí)序圖；
[0032]-圖8所示為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中鉆孔機(jī)械裝置的控制裝置的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]圖1顯示了包括活動(dòng)結(jié)構(gòu)的鉆孔機(jī)械裝置，其一個(gè)端部7上攜帶鉆孔工具12，打孔鉆頭13安裝在鉆孔工具12上。鉆頭12還可以攜帶更多的打孔鉆頭13。優(yōu)選地，活動(dòng)結(jié)構(gòu)是由許多的一端固定在3上的鉸接臂4-7組成。
[0034]鉸接臂端4-7的移動(dòng)使用致動(dòng)器執(zhí)行，致動(dòng)器由通過(guò)連接線8連接到機(jī)械裝置本身的計(jì)算機(jī)10控制。計(jì)算機(jī)10執(zhí)行預(yù)先制定的并且儲(chǔ)存在與計(jì)算機(jī)10相關(guān)聯(lián)的程序存儲(chǔ)器9中的鉆孔程序。鉆孔程序允許移動(dòng)鉆孔工具在鉆孔的部件I (例如技術(shù)表面)上確定鉆孔點(diǎn)或者位置14-16上的序列。
[0035]在圖2中，示出了本發(fā)明實(shí)施例中在控制方法期間信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)序圖。根據(jù)本發(fā)明的方法，當(dāng)鉆孔程序確定機(jī)械裝置的活動(dòng)結(jié)構(gòu)4-7的末端移動(dòng)的停止(信號(hào)(a)_圖2)時(shí)，由于已經(jīng)達(dá)到新的鉆孔位置，鉆孔工具在靠近鉆孔位置(信號(hào)(b)_圖2)的末端執(zhí)行確定加速度的步驟，這需要花費(fèi)從機(jī)械裝置的停止時(shí)間to開(kāi)始計(jì)算的時(shí)間變量T。當(dāng)鉆孔工具的穩(wěn)定性條件被建立(時(shí)間tl)，產(chǎn)生鉆孔授權(quán)(信號(hào)(c)-圖2)。
[0036]為了執(zhí)行鉆孔工具在靠近鉆孔位置的末端確定加速度的步驟，加速計(jì)17設(shè)置在鉆孔機(jī)械裝置的活動(dòng)結(jié)構(gòu)4-7的端部7上。優(yōu)選地，加速計(jì)是用于產(chǎn)生三維測(cè)量。在一個(gè)實(shí)施例中，加速度測(cè)量方向之一與鉆孔工具12的參考方向?qū)R。優(yōu)選地，選擇打孔鉆頭13的軸線。
[0037]在鉆孔機(jī)械裝置上的鉆孔工具的穩(wěn)定性條件的檢測(cè)步驟期間，預(yù)定的邏輯條件CL的檢測(cè)被執(zhí)行作為加速度的測(cè)量值(Ax，Ay, Az)的函數(shù):
[0038]CL (Ax, Ay, Az)
[0039]其可以獲得正確或錯(cuò)誤的值。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)加速計(jì)的三維空間的參考三面體的三個(gè)測(cè)量方向，預(yù)定的邏輯條件CL在時(shí)間t0之后計(jì)算每個(gè)t時(shí)刻三測(cè)量信號(hào)的最大絕對(duì)值(Ax，Ay，Az)。然后比較這個(gè)值與閾值Sa。預(yù)定的邏輯條件CL因此是下述形式:
[0040]CL = (max (| Ax |, Ay |, Az |)〈Sa)
[0041]當(dāng)邏輯穩(wěn)定條件未被驗(yàn)證時(shí)，加速度測(cè)量被恢復(fù)并且穩(wěn)定條件CL的新的測(cè)試在新的加速度測(cè)量的基礎(chǔ)上被恢復(fù)。
[0042]值得注意的是，加速計(jì)在實(shí)踐中是基于傳感器實(shí)現(xiàn)的，其加速度靈敏度在優(yōu)先方向上達(dá)到最大值，并且當(dāng)偏離這個(gè)優(yōu)先方向時(shí)或多或少地大量減少。為了提高加速計(jì)的整體靈敏度，根據(jù)空間三維空間的參考三面體的三個(gè)測(cè)量方向X，1，Z中的每一個(gè)測(cè)量加速度矢量的分量Ax，Ay或Az，許多傳感器(每個(gè)都具有更好的靈敏度的優(yōu)先方向)與加速計(jì)相關(guān)聯(lián)，使得加速度矢量的三個(gè)分量Ax，Ay, Az的每一個(gè)均具有提高的靈敏度。
[0043]當(dāng)邏輯穩(wěn)定條件CL被驗(yàn)證，信號(hào)(b)(圖2)在鉆孔機(jī)械裝置的活動(dòng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的持續(xù)變量時(shí)間T之后在時(shí)間tl下降。這個(gè)信號(hào)(b)下降激活(信號(hào)(C)-圖2)對(duì)鉆孔操作的授權(quán)信號(hào)，鉆孔工具的打孔鉆頭13開(kāi)始旋轉(zhuǎn)并且沿著旋轉(zhuǎn)軸向前移動(dòng)，執(zhí)行在部件I上的程序化位置鉆入。該鉆機(jī)軸定義W軸構(gòu)成機(jī)械裝置的第七軸。因此確保鉆孔工具12的完美穩(wěn)定性并且在時(shí)間變量T內(nèi)幾乎總是少于在現(xiàn)有技術(shù)中盲目應(yīng)用的封鎖穩(wěn)定期。這減少了鉆孔周期的完整持續(xù)時(shí)間，因此提高了鉆孔機(jī)械裝置的生產(chǎn)效率。
[0044]圖3中，示出了本發(fā)明控制方法的另一個(gè)實(shí)施方式執(zhí)行的時(shí)序圖。圖3的時(shí)序圖不同于圖2的時(shí)序圖，在于，在時(shí)間t0觸發(fā)計(jì)時(shí)器(信號(hào)(b)_圖3)，由機(jī)械裝置的移動(dòng)結(jié)構(gòu)執(zhí)行的接近運(yùn)動(dòng)的端部(信號(hào)(a)-圖3)確定，設(shè)置確定的時(shí)期T以允許中斷圖2的實(shí)施例中描述的穩(wěn)定邏輯條件CL的測(cè)試(信號(hào)(c)-圖3)。
[0045]事實(shí)上，攜帶鉆孔工具12 (圖1)的活動(dòng)結(jié)構(gòu)端部的穩(wěn)定性條件是在鉆孔操作(信號(hào)(d)_圖3)的授權(quán)時(shí)間tl被驗(yàn)證，該時(shí)間可以晚(箭頭21)或早(箭頭20)，取決于鉆孔工具12的接近運(yùn)動(dòng)情況。如果穩(wěn)定性條件CL的建立需要太長(zhǎng)的時(shí)間T，由計(jì)時(shí)器確定(信號(hào)(b)_圖3)，鉆孔機(jī)械裝置的活動(dòng)結(jié)構(gòu)端部的邏輯穩(wěn)定性條件的測(cè)試被中斷，并且鉆孔操作的激活信號(hào)(信號(hào)(d)_圖3)傳遞給高狀態(tài)，并且鉆孔開(kāi)始