CN101819020A - 工具机硬轨精度的侦测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种工具机硬轨精度的侦测装置。该侦测装置应用于设在工具机的工作平台与硬轨之间的斜楔上，并以调整元件调整该斜楔与该工作平台及硬轨之间的间隙，该侦测装置包括侦测本体以及感测元件，该侦测本体连设于斜楔与工作平台之间，其一端固设于该斜楔的端侧，而另一端抵靠于该调整元件。该感测元件装设于该侦测本体上，以感测该侦测本体所产生的变形量，并通过外接的显示器内的信号处理单元与感测元件相连接，以运算该变形量的电阻值，在该变形量超过设定范围值时，即产生警告信号。

Description

工具机硬轨精度的侦测装置

技术领域

本发明涉及一种工具机硬轨精度的侦测技术，更详而言之，是涉及一种应用于工具机的工作平台与硬轨之间以检测设在两者之间的斜楔的紧密程度的侦测装置。

背景技术

工具机在切削作业时需利用进给轨道系统提供直线进给运动，以提供物体直线移动时所需的拘束与真直度，即使承受重切削与高速度的位移运动等各种负荷时，依然得确保移动的真直度。目前直线进给普遍的作法有平面滑轨(俗称为硬轨)与滚珠线性滑轨(俗称为线轨)两种。就硬轨而言，其运动精度受到斜楔与硬轨之间紧密程度影响，该斜楔使硬轨具有良好的运动直线度。

图1所示为美国专利第3020097号所提出的应用于该工具机的精度调整技术，该图是显示工具机100的一部分，该工具机100具有一工作平台11及位于该工作平台11一侧的硬轨12，该工作平台11一体成型有一加工承载面13，该加工承载面13对应该硬轨12所设置，使该加工承载面13相对该硬轨12作直线进给运动，达到工作平台11直线移动的目的。为了使加工承载面13与硬轨12在直线进给运动更稳定时，会在该加工承载面13与硬轨12之间设置一斜楔14，以调整该加工承载面13及硬轨12之间的间隙，使斜楔14及硬轨12更加紧密的结合，即可避免工具机100在高速切削时产生晃动的现象，进而提升产品的精度与良率。

该斜楔14具有一推拔斜度而设置于该加工承载面13与该硬轨12之间，再通过固定板140、螺丝141及142将该斜楔14的一端锁固于该工作平台11上，以稳定该加工承载面13与该硬轨12的紧密度，而避免工具机100作直线进给运动时，在该硬轨12与加工承载面13间产生晃动的现象。

当工具机100经长期加工后，该斜楔14上的螺丝141及142会因为反复力量加于其上，而自然而然产生松脱的现象，如此将造成加工承载面13(即工作平台11)与硬轨12之间的间隙变大。该松脱现象不易被察觉，会使工作平台11与硬轨12之间的间隙越来越大，最终导致工具机运动精度劣化，影响加工物件的精度品质。

因此，虽然斜楔14的设置能提升加工承载面13与硬轨12之间的紧密度，但是，当斜楔14松脱时却不易被察觉，而无法有效长期保持工作平台11与硬轨12之间的紧密度，相对的，也将无法持续保持工具机100的运动精度，进而无法达到预期的功效。

是故，如何设计一种提供良好的工具机硬轨与工作平台间精度的侦测技术，以避免上述的种种缺失，实为相关领域的业者目前亟待解决的课题。

发明内容

有鉴于上述现有技术上的问题，本发明的目的在于提出一种结合侦测功能的工具机硬轨与工作平台间精度的侦测装置，以提升设在两者间的斜楔的效能，以确保工作平台与硬轨之间的紧密性及稳定性。

为达上述目的及其他相关目的，本发明提供一种工具机硬轨精度的侦测装置，应用于设在工作平台与硬轨之间的斜楔上，并以调整元件调整该工作平台、斜楔与硬轨之间的松紧度，该侦测装置包括侦测本体以及感测元件，该侦测本体连设于该斜楔与工作平台间的板体，其的一端固设于该斜楔的端侧，而另一端抵靠于该调整元件；感测元件装设于该侦测本体上，以感测该工作平台与导轨之间所产生的变形量。

前述本发明的工具机硬轨精度的侦测装置中，该侦测装置外接显示器，该显示器至少具有信号处理单元，该信号处理单元连接该感测元件，以感测该侦测本体的变形量，及运算该变性量的电阻值，在该变形量超过设定值时，即产生警告信号。

如上所述，本发明的工具机硬轨精度的侦测装置，利用工作平台与硬轨之间的斜楔上装设有侦测装置，利用该侦测装置感测该斜楔是否处于适当的位置，以避免该调整元件松脱，而有效保持该工作平台与硬轨之间的紧密度，避免工具机在切削作业中产生晃动的现象，进而可提升该工具机的运动精度。尤其，本发明可解决现有技术中因螺丝松动不易察觉，而导致工具机在切削进给运动中产生的晃动现象，导致最终工作平台偏离轨道而降低工具机的运动精度及工件的精度等问题，因此，确实克服了现有技术中的种种缺失。

附图说明

图1为美国专利第3020097号案的结构示意图；

图2是显示本发明工具机硬轨精度的侦测装置一实施例的组装状态外观图；

图3是显示本发明工具机硬轨精度的侦测装置一实施例的a-a线段剖面结构图；

图4是显示本发明工具机硬轨精度的侦测装置的侦测本体一实施例的立体结构图；

图5是显示本发明工具机硬轨精度的侦测装置的侦测本体另一实施例的a-a线段剖面结构图；以及

图6是显示本发明工具机硬轨精度的侦测装置的侦测本体另一实施例的立体结构图。

主要元件符号说明

100 工具机

11  工作平台

12  硬轨

13  加工承载面

14  斜楔

140 固定板

141、142螺丝

200 工具机

201 工作平台

202 硬轨

203 滑块

204 斜楔

204a 凹槽

205 螺丝

30、30’侦测装置

31、31’侦测本体

311、311’锁固部

311a、311’a螺孔

312、312’抵靠部

313感测部

32、32’感测元件

33、33’螺丝

34、34’显示器

具体实施方式

以下是通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。

以下参照附图说明本发明的实施例，应注意的是，本发明应用于工具机的斜楔上，该工具机例如为车床、铣床及磨床等工具机，特别适用于需要作直线进给运动的工具机，以使工具机在高速直线运动时更加稳定，进而达到提升切削精度的功效。由于该工具机的体积较为庞大，为了清楚表示出本发明的技术特征，因此，在本实施例中仅绘制与本发明的技术特征相关的部位，其实际实施时的型态、数量及比例并非以图示为限，可依实际设计需要作变化，合先叙明。

图2、图3及图4分别为本发明的工具机硬轨精度的侦测装置一实施例的组装状态外观立体图、a-a线段剖面结构图及立体结构图。如图所示，本发明的工具机200具有一工作平台201及可供工作平台201相对滑移作动的硬轨202，该工作平台201的底部一体成型有相对该硬轨202的滑块203，使该滑块203可相对该硬轨202作直线进给移动，而为了增进该滑块203与该硬轨202之间的紧密度，在该滑块203与该硬轨202之间设置斜楔204(如图3所示。由于该斜楔204设置于内部，所以在图2中并无显示)，利用该斜楔204的设置，使该滑块203与硬轨202之间产生适当的间隙，该斜楔204通过作为调整元件的螺丝205及后述的侦测装置30固定于该滑块203上，并调整该该斜楔204与滑块203及硬轨202的紧密度。

应注意的是，该工作平台(Table)201也可为鞍座(Saddle)。该斜楔204具有一推拔斜度，使该斜楔204前、后端具有不同的宽度，该螺丝205锁固于该滑块203上，且邻近该斜楔204的宽度较厚的一侧。

请一并参阅图4，本发明的技术特征于该斜楔204的一端，即邻近该螺丝205的那一侧设置有侦测装置30，该侦测装置30包括侦测本体31及感测元件32，在本实施例中，该侦测装置30设于该斜楔204的一端，该侦测本体31为ㄣ型板体，使该侦测本体31具有相互平行的锁固部311、抵靠部312、以及连接该锁固部311及抵靠部312的感测部313，且该锁固部311上设有多个螺孔311a。该感测元件32贴覆于该感测部313，在本实施例中，该感测元件32可为应变规(Strain Gage)，利用细长的金属线，将其贴覆于该感测部313上，并电连接于显示器34，该显示器34内至少具有信号处理单元(未图示)，以预设变形量的设定值。当感测部313受力(应力)而产生形变(应变)时，应变规也产生形变而使得由该感测元件32输出的电阻值改变，再利用信号处理单元运算该变形量对应的设定值(电阻值)，以判定是否产生警告信号。

该侦测装置30的侦测本体31的锁固部311以另一螺丝33穿过螺孔311a而固定于该斜楔204的一端，使该抵靠部312抵靠在该螺丝205的头部。

当工具机200作高速直线进给运动时，会产生高速振动力，而推动该斜楔204，使该斜楔204受力产生一向外推抵的力量，以对该侦测本体31的感测部313产生水平方向的推挤力量，该感测部313即因受力产生些微的形变。此时，若该感测部313上的感测元件32侦测到该形变后，即通过外接的显示器34运算该变形量的电阻值，当变形量超过或低于设定的电阻值，随即产生警告信号，以提醒操作者适时锁固该螺丝205，以维持该工作平台201的滑块203与硬轨204之间的紧密度。

在本实施例中，该侦测装置30的螺丝33，较小于该固定于滑块203的螺丝205，当然，在其他实施例中，该螺丝33或螺丝205皆可为任何可达到固定功效的元件，并非以此为限定。

请参阅图5及图6所示，分别为本发明工具机硬轨精度的侦测装置另一实施例的a-a线段剖面结构图及立体结构图。如图所示，在本实施例中本发明的侦测装置30’的侦测本体31’也可为L型板体，使该侦测本体31’具有相互垂直的锁固部311’及抵靠部312’，且该锁固部311’上设有多个螺孔311’a，该斜楔204于其侧边靠近近端部之处设有一凹槽204a，该锁固部311’也通过螺丝33’而固定于该凹槽204a内，该抵靠部312’的外侧也抵靠在该螺丝205的头部，而感测元件32’贴覆在该抵靠部312’的内侧。

在本实施例中，利用细长的金属线，将其贴覆于该感测部313’上，并电连接于显示器34’，该显示器34’内至少具有信号处理单元(未图示)，以预设变形量的设定值。当感测部313’受力(应力)而产生形变(应变)时，应变规也产生形变而使得由该感测元件32’输出的电阻值改变，再利用信号处理单元运算该变形量对应的设定值(电阻值)，以判定是否产生警告信号。

该侦测装置30’的侦测本体31’的锁固部311’以另一螺丝33’穿过该螺孔311’a而固定于该斜楔204的一端，该抵靠部312’抵靠在该螺丝205上，当工具机200作高速直线进给运动时，会产生高速振动力，而推动该斜楔204，使该斜楔204受力产生一向外推抵的力量，使该斜楔204对该侦测本体31’产生垂直方向的推挤力量，进而使该侦测本体31’产生些微的形变，此时，该感测部313’上的感测元件32’会侦测到该侦测本体31’的形变，即通过外接的显示器34’运算该变形量的电阻值，当变形量的数值超过或低于设定的数值，随即产生警告信号，以提醒操作者适时锁固该调整元件205，以维持该工作平台201的滑块203与硬轨204之间的紧密度。

本实施例与前一实施例不同的是，本实施例的侦测本体31’承受斜楔204所造成垂直方向(即图5中的箭头B方向)的推挤力量而产生形变，而前一实施例为承受斜楔204所造成水平方向(即图3中的箭头A方向)的推挤力量而产生的形变，因此该侦测本体31将产生不同的形变型式，并可视不同的情况，选用不同型式的侦测本体31或31’。再者，前一实施例的侦测本体31为ㄣ型板体，其在斜楔204与调整元件205之间具有悬置的感测部313，因此，该感测部313受到较小的推挤力量即可产生形变；相对的，本实施例的侦测本体31’为L型板体，其与调整元件205之间并不具有悬置的感测部313，因此，该侦测本体31’需要受到较大的推挤力量才会产生形变。所以，可因应不同精度要求的情形使用。

因此，本发明的工具机硬轨精度的侦测装置主要在斜楔204的一端或一侧设置侦测装置30、30’，通过该侦测装置30、30’的侦测本体31、31’承受该斜楔204的推挤力，使该侦测本体31、31’产生形变，再通过设于该侦测本体31、31’上的感测元件32、32’侦测到形变后，传送至外接的显示器34、34’，而经由显示器34、34’的信号处理单元的运算后，以判断是否产生警告，如此，即可提醒操作者需要适时调整该螺丝205，得以避免该螺丝205产生松脱的现象，进而将工作平台201的滑块203与硬轨204之间的间隙调整至适当大小。

应注意的是，该外接的显示器34、34’及感测元件32、32’的侦测、运算及控制的技术与作用原理可利用现有者，故在此不再多作说明。当然，本发明尚可有其他变化，并非局限于本实施例。举例来说，该感测元件32、32’并不以应变规(Strain Gage)为限，也可为其他具有与应变规相同功效的元件。并且该侦测本体31、31’的结构也不以ㄣ型及L型板体为限，也可为其他例如ㄇ型或ㄈ型等效结构的物件。

综上所述，本发明的工具机硬轨精度的侦测装置，利用设于斜楔一端侧的侦测装置以预先感测该调元件是否松脱，即能避免硬轨与工作平台之间因间隙不当而使工具机在直线进给运动时产生晃动的现象，进而可相对提升工具机的运动精度及工件的精度品质。并且，本发明的侦测本体设于斜楔与调整元件之间，所以当工作平台的滑块与硬轨之间的间隙变大时，则该斜楔随即被向外推出，使该侦测本体立即受到推挤的力量而产生形变，再通过感测元件传达至外接控制装置以发出警告信号，所以可在第一时间内即进行紧密度的调整，因此，更能确实保持工作平台的滑块与硬轨的紧密度。再者，本发明的工具机硬轨精度的侦测装置的结构单纯，于制造及使用过程皆不易产生损坏的情形，相对的，又具有降低制作成本及提升产品良率等优点。因此，应用本发明可克服现有技术的前述诸多缺点，而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，举凡所属技术领域中熟悉此技术者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由上述的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种工具机硬轨精度的侦测装置，应用于设在工作平台与硬轨之间的斜楔上，并以调整元件调整该工作平台、斜楔与硬轨之间的松紧度，该侦测装置包括：

侦测本体，是连设于该斜楔与该工作平台间的板体，其一端固设于该斜楔的端侧，而另一端抵靠于该调整元件；以及

感测元件，装设于该侦测本体上，以感测该侦测本体所产生的变形量。

2.如权利要求1的工具机硬轨精度的侦测装置，其中，该侦测装置的感测元件是外接显示器。

3.如权利要求2的工具机硬轨精度的侦测装置，其中，该显示器至少具有信号处理单元，该信号处理单元连接该感测元件，以感测该侦测本体的变形量，在该变形量超过设定值时即产生警告信号。

4.如权利要求3的工具机硬轨精度的侦测装置，其中，该信号处理单元运算对应该变形量的电阻值，以判定是否产生警告信号。

5.如权利要求1的工具机硬轨精度的侦测装置，其中，该侦测本体为ㄣ型板体，使该侦测本体具有相互平行的锁固部、抵靠部及连接该锁固部、抵靠部的感测部。

6.如权利要求5的工具机硬轨精度的侦测装置，其中，该锁固部以锁固件固定于该斜楔的一端，该抵靠部抵靠于该调整元件，该感测部装设有该感测元件。

7.如权利要求1的工具机硬轨精度的侦测装置，其中，该侦测本体为L型板体，使该侦测本体具有相互垂直的锁固部及抵靠部。

8.如权利要求7的工具机硬轨精度的侦测装置，其中，该锁固部以锁固件锁固于该斜楔的侧边所设置的凹槽内，该抵靠部装设该感测元件。

9.如权利要求1的工具机硬轨精度的侦测装置，其中，该工作平台的底部具有一体成型的滑块，该滑块相对于该硬轨作直线进给运动。

10.如权利要求1的工具机硬轨精度的侦测装置，其中，该感测元件为应变规(Strain Gage)。

11.如权利要求1的工具机硬轨精度的侦测装置，其中，该调整元件为螺丝。

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