测量探头的校准制造技术

一种机床具备安装在床或台(10)上的工具设定探头(14)，以及可安装在可移动主轴(12)中的工件感测探头(16)。通过使用所述两个探头针对彼此做出测量来校准所述两个探头。所述工件感测探头(16)的任意长度用以校准所述工具设定探头，而不是使用安装于所述主轴中的具有已知长度的经预校准人工制品。所述工具设定探头(14)的触针圆盘(26)具有经预校准大小或尺寸，且所述工件感测探头相对于此来进行校准。这避免了对使用经预校准人工制品和手动测量工具的技能性手动校准程序的需要。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在例如机床等位置确定设备上使用的探头的校准。
技术介绍
使用探头用于机床上的测量是已知的。所述探头可为接触类型，例如在与待测量工件接触或与待设定工具接触后即刻发出触发信号的接触式触发探头。当触发信号发出时从机床的刻度尺或其它位置变换器取得读数。可区分两个类型的机床探头：·一种类型包括用以测量工件的探头，用于在机械加工之前设置工件，或用于在机械加工之后或期间检查工件。举例来说，所述探头可安装在例如铣床或机械加工中心等机床的可移动主轴中(工件感测主轴探头)。通过移动主轴而使所述探头与工件成感测关系。·另一类型的探头用于设定切割工具(工具设定探头)。举例来说，工具设定探头可安装在铣床或机械加工中心的台上。将安装在可移动主轴中的切割工具设定为与工具设定探头成感测关系。机床可装配有每种类型的探头中的一个。两种类型的探头都需要在使用之前校准，以及在使用期间每隔一定间隔的周期性再校准。这可以涉及确定机床的坐标系中的基准位置或偏移。在现有技术中，已知针对具有已知经预校准的大小、形状、形式等的人工制品来校准探头。这些人工制品包含具有已知半径或直径的事物，例如球体、环形量规或经加工孔；以及具有已知长度的事物，例如经校准长度量棒、滑动量规、已知长度的切割工具等。这些人工制品被安装在机床上的位置中，该位置准许人工制品与正在校准的探头之间相对移动。举例来说，为了校准安装在机床的可移动主轴中的工件感测探头，现有技术中已知使所述探头变为与相对于机器台固定的经预校准人工制品(例如球体或环量规)成感测关系。这是因为探头将相对于机器台移动，因此其必须相对于机器台而校准。相反，为了校准工具设定探头，已知以相对于主轴的固定关系在主轴中安装具有已知长度的经预校准人工制品，例如长度量棒或切割工具，因为正相对于主轴的位置校准工具设定探头。经预校准人工制品的长度通常相对于量规线是已知的，所述量规线可例如与主轴的鼻部重合。主轴在Z轴方向上移动以使所述人工制品变为与工具设定探头成感测关系。接触类型的探头可具有可偏转触针，其具有触针尖端，所述触针尖端接触待测量的工件或者接触待设定的切割工具。触针尖端可呈球或(尤其对于工具设定)圆柱体、圆盘、立方体等形状。除使用如上的经预校准人工制品确定基准位置之外，还已知使用这些经预校准人工制品来校准这些触针尖端的大小(例如，半径或直径)。可供应触针尖端组件到标称大小，且通过机器上校准来确定实际大小。更通常，即使已知准确地供应的实际触针尖端大小，校准也可确定触针尖端的不同于其实际大小的有效大小尺寸(例如，半径或直径)。在接触式触发探针中，有效大小通常小于触针尖端的实际大小，以便校准出探头的所谓的“预行程”。预行程是在与工件或切割工具的实际接触的时刻与探头发出触发信号的时间之间的固定时间延迟期间行进的恒定距离。据相信，机床制造商哈斯自动化公司(HaasAutomationInc)已经使用一种校准方法，其涉及首先使用经预校准人工制品在Z轴方向上校准工具设定探头，所述人工制品例如安装在主轴中的具有已知长度的长度量棒或切割工具，如上文所描述。这设定了工具设定探头的Z轴基准位置。随后通过使主轴安装的工件测量探头接触抵靠经校准的工具设定探头的触针尖端的顶部来校准所述探头的有效Z轴长度。从工具设定探头的触发信号确定主轴安装的探头的长度。使用经预校准人工制品的这些已知校准方法是相当复杂的，且可能必须采用谨慎的手动程序，例如使用例如标度盘测试指示器等手动测量工具来设置所述人工制品且确定与主轴等的旋转轴的关系。已知方法因此需要熟练的人员且存在机床不在生产的相当大的时间(例如，30分钟)。出于这些原因，实际上校准并未良好地执行，和/或忽略了以周期性间隔的再校准。这导致不良的测量准确性以及不良质量的加工工件。
技术实现思路
本专利技术提供对例如机床等位置确定设备上的探头进行校准或设定基准的各种方法，所述设备包括：第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分相对于彼此可移动；工具设定探头，其可安装在所述第一部分上；以及工件感测探头，其可安装在所述第二部分上。在根据本专利技术的第一此类方法中，根据所述工具设定探头与所述工件感测探头之间的相对移动来对所述工具设定探头进行校准或设定基准。所述相对移动使所述工件感测探头变为与所述工具设定探头成感测关系，且当其到达所述感测关系时取得用于所述工具设定探头的校准或基准值。所述工件感测探头的尺寸或大小因此可用以对所述工具设定探头进行校准或设定基准。这可区别于经预校准人工制品的现有技术使用，例如相对于所述第二部分上(例如，主轴上)的量规线具有已知长度的长度量棒或切割工具。所述工件感测探头的尺寸或大小可为任意的。在此第一方法中，所述探头可为接触探头，例如具有可偏转的工件接触或工具接触触针。所述感测关系可为其之间的接触。所述相对移动可在所述工件感测探头安装到的设备的工具固持器或主轴的轴向方向(或Z轴方向)上。在根据本专利技术的第二此类方法中，所述工具设定探头的部分或特征具有经预校准大小或尺寸，且相对于所述经预校准大小或尺寸，例如通过使所述探头变为感测关系的所述探头之间的相对移动来对所述工件感测探头进行校准或设定基准。具有经预校准大小或尺寸的所述部分或特征可在所述工具设定探头的可移动部分上。这可区别于安装在机床的床或台上的经预校准人工制品的现有技术使用，例如具有已知大小的球体或环量规。在此第二方法中，所述工具设定探头可为接触探针，且具有经预校准大小或尺寸的部分或特征可在所述探头的可偏转触针上。所述工件感测探头也可为接触探针，例如具有可偏转的工件接触触针。所述感测关系可为其之间的接触。所述相对移动可为一个或两个方向，该一个或两个方向与安装有所述工件感测探头的设备的主轴或工具固持器是横向的。在根据本专利技术的第三此类方法中，所述工件感测探头和所述工具设定探头中的每一者相对于另一者进行校准或设定基准。所述探头中的一者的部分或特征可具有经预校准大小或尺寸，且另一探头是相对于所述经预校准大小或尺寸，例如通过使所述探头变为感测关系的所述探头之间的相对移动而进行校准或设定基准。具有经预校准大小或尺寸的所述部分或特征可在相应探头的可移动部分上。此第三方法可并入来自第一方法和第二方法中的任一者或两者的进一步优选特征。本专利技术还提供经配置以当在机床控制件中运行时执行以上方法中的任一者的软件程序。本专利技术还提供经配置以执行这些方法的机床和机床控制件。附图说明现将参考附图描述本专利技术的优选实施例，其中：图1以图解方式示出机床的操作性部分；图2到图6说明图1的机床中的探头执行根据本专利技术的优选方法的步骤；以及图7是所述优选方法的流程图。具体实施方式图1示出机床的操作性部分，包括工件可夹持到的床10以及其中可安装切割工具的可旋转主轴12。主轴12相对于床10在三个轴线维度X、Y、Z上可移动。此移动是由X、Y、Z电机30驱动的，且通过在伺服循环中提供位置反馈的X、Y、Z编码器或刻度尺32(或其它位置变换器)来测量。X、Y、Z移动是由在机床的控制件18中运行的程序来控制的，所述控制件通常也控制主轴12的旋转移动。控制件18可为常规CNC控制器或单独计算机。虽然示出可移动的主轴和固定的床，但作为一个替代方案，该固定的床可被可移动的台代替，从而提供相对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对机床上的探头进行校准或设定基准的方法，所述机床包括：第一部分，其上可安装工件；第二部分，其上可安装工具，所述第一部分和所述第二部分相对于彼此可移动；控制件，其控制所述机床的所述第一部分和所述第二部分的相对移动；工具设定探头，其可安装在所述第一部分上；工件感测探头，其可安装在所述第二部分上；所述方法包括：引起机床的所述第一部分与所述第二部分之间的相对移动以在探测方向上使所述两个探头彼此成感测关系；其特征在于，所述探头中的第一探头的尺寸或位置用以设定所述探头中的第二探头在所述探测方向上的一个或多个参数，且将所述第二探头的所述参数存储在所述控制件中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.23 GB 1407178.1;2015.01.22 GB 1501100.01.一种对机床上的探头进行校准或设定基准的方法，所述机床包括：第一部分，其上可安装工件；第二部分，其上可安装工具，所述第一部分和所述第二部分相对于彼此可移动；控制件，其控制所述机床的所述第一部分和所述第二部分的相对移动；工具设定探头，其可安装在所述第一部分上；工件感测探头，其可安装在所述第二部分上；所述方法包括：引起机床的所述第一部分与所述第二部分之间的相对移动以在探测方向上使所述两个探头彼此成感测关系；其特征在于，所述探头中的第一探头的尺寸或位置用以设定所述探头中的第二探头在所述探测方向上的一个或多个参数，且将所述第二探头的所述参数存储在所述控制件中。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工具设定探头的尺寸用以设定所述工件感测探头的一个或多个参数。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述工具设定探头的所述尺寸的大小是经预校准的。4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中，所述工具设定探头的所述尺寸是在所述工具设定探头的可偏转触针上的。5.根据权利要求2到4中任一权利要求所述的方法，其中，所述探测方向是所述工件感测探头的X轴方向和/或Y轴方向。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述工件感测探头的所述参数包括所述工件感测探头的触针尖端的有效半径或直径。7.根据权利要求5或权利要求6所述的方法，其中，所述工件感测探头的所述参数包括所述工件感测探头的触针尖端的X轴位置和/或Y轴位置。8.根据权利要求2到7中任一权利要求所述的方法，其中，来自所述工件感测探头的触发信号用以从所述工具设定探头的所述尺寸来设定所述工件感测探头的所述一个或多个参数。9.根据权利要求2到7中任一权利要求所述的方法，其中，来自所述工具设定探头的触发信号用以从所述工具设定探头的所述尺寸来设定所述工件感测探头的所述一个或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·爱德华·卢默斯，马克·科尔，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB