CN104520040A - 样品制备锯 - Google Patents

Abstract

一种具有用于感测切割刀片(14)的转矩以在刀片开始切割材料时发出信号的系统(12)的锯(10)。该锯具有在从动轮(22)和驱动轮(20)之间延伸的驱动带(24)，以及接合带的面并保持带的张力的带张紧器(18)。该带张紧器可移动以保持带的张力。控制系统计算带张紧器的移动。该锯还具有用于确定消耗的切割刀片的尺寸的系统(31)。穿透光束的光电发射器(32)和接收器(34)对定位于刀片的相对两侧，使得最大的切割刀片在光束上方移动，而不考虑切割刀片的水平位置，传感器(35)感测切割刀片的轴线(A14)的竖直位置。当刀片在光束上方移动时，传感器感测切割刀片的轴线的竖直位置。

Description

样品制备锯

背景技术

例如通过金相检验的样品检验需要许多的准备步骤。例如，在安装以进行检验之前可能需要将样品切割或分割成特定尺寸。

已知用于实施分割例如切割样品的锯。Weingart的美国公开2012-0100780中公开了一种这样的锯，其公开的全部内容在此通过引用并入本文中。

在典型的样品制备锯中，刀片是消耗品。也就是说，随着切割的进行，锯片的质量(和尺寸)减少。刀片尺寸的减少是因为随着切割的进行，该刀片的直径减小。

在操作中，刀片从非接触原位置沿着弧形竖直地移动以接触被切割的样品。在切割操作过程中，刀片通常沿弧形缓慢移动以便正确地实现切割。因为难以确定刀片何时接触样品，所以刀片沿着弧形从原位置到样品的移动也以相对慢的速度进行。这样，在自动化切割操作中，时间和效率(例如，在给定的时间段内切割的样品数量)可能会丧失。

此外，许多这样的锯有刀片，这些刀片平行于刀片的轴线横向平移，以对样品连续进行大量切割。在这样的操作过程中，刀片在每次切割之后或切割之间返回到原位置。再次，因为刀片在循环的非接触期间缓慢的移动，在每次切割后和平移前使刀片返回到原位置是低效率的。

因此，需要用于在样品制备锯中监测刀片相对于样品的位置的改进的系统。期望的是，这样的系统检测刀片的尺寸和刀片触点，以在样品切割过程中或样品的切割之间改变刀片行进的速度和距离。

发明内容

一种样品制备锯，具有用于感测切割刀片上的转矩以在刀片开始切割材料时发出信号的系统。该锯具有在从动轮和驱动轮之间延伸的驱动带。带张紧器接合带的面并保持带的张力。带张紧器是可移动的，以保持带的张力，以及控制系统计算带张紧器的移动。

在一个实施例中，带张紧器可枢转以保持带的张力。带张紧器在第一和第二角度之间枢转以保持带的张力。在第一和第二角度之间的移动(即带张紧器的角度变化)检测切割刀片的转矩变化。旋转式转换器可操作地安装到带张紧器上以检测第一和第二角度之间的移动。

在一个实施例中，刀片以第一速度移向工件，以及当带张紧器移动以增加带的张力时，刀片以第二速度移向工件。第一速度大于第二速度。

一种利用具有移动的旋转的刀片的锯切割物体的方法，其中刀片在与刀片旋转平行的方向上移动，该方法包括：以第一速度在朝向物体的方向移动刀片；使刀片与物体接触；以及将刀片朝向物体移动的速度从第一速度调节到与第一速度不同的第二速度。

在这样的方法中，第一速度大于第二速度。感测可操作地连接到刀片的驱动带上的转矩，以及响应于所感测的带转矩的变化调节刀片向工件移动的速度。

在一个实施例中，具有用于确定消耗的切割刀片尺寸的系统的锯包括穿透光束的光电发射器和接收器对，该消耗的切割刀片从非接触原位置移动到样品接触位置。发射器和接收器定位在刀片的相对两侧并且定位成使得最大的切割刀片在光束上方移动，而不考虑切割刀片的水平位置。

传感器感测切割刀片的旋转轴线的竖直位置。当刀片在光束上方移动时，传感器感测刀片轴线的竖直位置。

在一个实施例中，锯安装在机柜中，发射器和接收器对安装在机柜的相对壁附近，切割刀片在该机柜的相对壁之间竖直地移动。锯片以弧形从非接触原位置移动到样品接触位置。

还公开了一种用于检测锯的切割刀片的尺寸的方法，其中切割刀片是消耗的切割刀片，并且其中，切割刀片从非接触原位置移动到样品接触位置，并且其中锯具有穿透光束的光电发射器和接收器对，该发射器和接收器对定位于切割刀片的相对两侧并在其间产生光束和相应的信号。在这样的锯中，发射器和接收器对产生信号。锯还包括用于感测切割刀片轴线的竖直位置的传感器。

该方法包括将刀片定位在低位置使得光束被阻挡，将刀片移出光束之间的路径，以及监测光电传感器信号。感测切割刀片轴线的竖直位置，并且一旦感测到预定标准，则记录切割刀片的竖直位置。然后计算切割刀片的尺寸。

该方法可包括以下步骤：以预定间隔取样光电传感器信号，并且一旦达到指示刀片不存在于路径中的信号的预定数，则计算切割刀片的尺寸。

可过滤由发射器和接收器对产生的信号。在一个实施例中，锯片以弧形从非接触原位置移动到样品接触位置。

在结合所附权利要求阅读以下详细描述后，本发明的这些和其它的特征和优点将是显而易见的。

附图说明

在阅读下述具体实施方式和附图后，本发明的益处和优点对于相关领域技术人员来说将更加显而易见，其中：

图1是用于确定锯片何时与样品接触的驱动带和系统的示意图，其中，该图示出了刀片未与样品接触时的系统；

图2是类似于图1的示意图，示出了刀片与样品接触时的系统；

图3是锯机柜的侧视图，并示出了刀片边缘传感器相对于刀片边缘的位置；

图4是带驱动系统的视图，示出了其多个组件；

图5是示出了张紧器的带驱动系统的另一视图；

图6是示出了刀片驱动轮的带驱动系统的又一视图；

图7是锯机柜的内部视图，示出了安装在机柜中的传感器之一的位置；

图8是图7的相对两侧的锯机柜的内部视图，示出了相对两侧的传感器位置；以及

具体实施方式

虽然本装置和方法可能有各种形式的实施例，附图中示出且在下文描述了本发明的优选实施例，但是应当理解的是，本公开应认为是装置的范例，且不旨在限制所示出的具体实施例。

现在参照附图，特别是图1至6，示出了具有系统12的锯10，该系统用于感测切割刀片14上的转矩以在刀片开始切割材料时发出信号。该系统用于自动锯中以减少循环时间。通过感测切割的开始，刀片可更快地移向工件，并在切割开始时，移动减慢。这减少了“空切”所花费的时间。刀片通过驱动器15移向工件。

该系统通过测量带张紧器18的臂16的角度变化(θ₁-θ₂)来感测刀片上的转矩。图1示出了刀片未与工件接触时的系统10。如图1所示，系统包括驱动带轮20(如来自于马达驱动器)，从动带轮22(如安装到锯片上或可操作地连接到锯片上)，驱动带24和带张紧器18。

因为转矩通过带传动系统传递，带24承受与转矩成比例的张力。带的张力导致带的拉伸。带的拉伸是由带张紧器18的运动实现的。

在图1中，刀片不与工件接触。在从动带轮22上的转矩较小，因此在驱动带24上的转矩较小。带24的右手侧(如图1中26所指示的)承受张力，以及在带的左手侧(如28所指示的)有一些(尽管是最小的)松弛。这样，在带24上保持预定张力的张紧器18枢转远离在带轮之间延伸的轴线A。

当刀片接触材料时，扭矩被传递到从动带轮22。在系统的右手侧的带段26承受增加的张力，以及在左手侧的带段28更加松弛。倾斜朝向带24的张紧器18向轴线A移动(例如，枢转)以保持带24的张力。带张紧位置的变化(θ₁-θ₂或Δθ)(或相对于固定位置的角度θ)被用于检测被传递的转矩的变化。

在操作中，当锯开始切割循环时，检测带张紧器18位置的最小变化。在刀片已经开始旋转但在刀片开始移向部件前，创建基准位置。当刀片移向该部件时，带张紧位置与基准比较，并确定差值(Δθ)。当刀片接触工件时，Δθ将增加。一旦达到Δθ的预设阈值，切割循环被触发。切割循环通常涉及的动作比刀片接近工件时的动作慢得多。也可对信号进行过滤。

这种系统的一个优点在于，测量带张紧器18的角度变化Δθ可以通过旋转式译码器30或类似装置以有经济利益的方式实现。感测转矩传统上通过感测马达电流完成。然而，对于一些传动系统，例如那些具有其它负载或大的惯性的传动系统，马达电流信号可能过于嘈杂或者延迟以致无法使用。另外，随着马达功率增大，感测电流的成本也增加。

如上面所指出的，在样品制备锯中所使用的刀片是消耗品。也就是说，随着样品被切割，它们也被磨损。因此，还需要能够在刀片14旋转时监测刀片14的尺寸d₁₄，以便有效地操作该锯。这样的系统必须在如下操作条件下工作，这些操作条件包括：在切割过程中，冷却剂流至刀片；刀片14移向工件，以及刀片14的横向移动以切割多个样品，例如刀片垂直于切割平面的移动。在一个实施例中，刀片沿弧形移向工件。

刀片尺寸的检测是通过包括穿透光束的光电发射器32和接收器34对的系统31来完成的。该传感器对32、34定位成使得最大的刀片14可在光束上方移动，而不考虑刀片的水平位置(见图3)。在操作中，为了检测刀片的尺寸，刀片从低位置开始移动，使得光束被阻挡。

然后，刀片14枢转或向上移动，同时监测光电传感器信号。来自光电接收器的信号被过滤以减少由冷却剂或其他干扰光束的物体造成的错误信号。

当传感器信号满足某些标准时，(同一刀片的)竖直轴线的位置被传感器35感测并记录。每250μs抽取传感器对32、34信号样本，并且系统等待最后40个传感器32、34对的信号中的20个未被阻挡(接收)的光束。此时由控制器36通过轴线A₁₄位置传感器35计算刀片的尺寸。

本发明的刀片尺寸检测系统31的优点之一是，其是非接触式系统。这样，不需要额外的磨损部件。此外，已发现该系统在刀片旋转和冷却剂流动时运行良好。这减少了感测刀片尺寸所需的时间，并通过允许在单位时间内更多的切割操作来增加系统的工作效率。

还应当理解的是，在所示实施例中，传感器不移动；然而，其他实施例可以包括与刀片一起移动的传感器。

本领域技术人员应认识到，程序对于完成系统的操作和控制是必需的，并且应当理解，该系统的控制可以许多其他的方式操作。

在此涉及的所有专利在此通过参考(不论是否具体地参考)的方式并入本公开的文本中。

在本发明中，词语“一”或“一个”被用于包括单数和复数。相反，任何对于复数术语的引用在适当的地方应包括单数。

从上文可以看出，在不脱离本发明的新颖观点的真实精神和范围的情况下可产生许多修改和变化。但是应该理解的是，对于所示出的具体实施例都旨在或推断为没有任何限制。本发明旨在覆盖落入其范围之内的所有上述修改。

Claims (16)

1.一种锯，具有用于感测切割刀片的转矩以在刀片开始切割材料时发出信号的系统，锯具有在从动轮和驱动轮之间延伸的驱动带，该系统包括：

带张紧器，与带的面接合并保持带的张力，带张紧器可移动以保持带的张力；以及

控制系统，用于计算带张紧器的移动。

2.根据权利要求1所述的锯，其中，带张紧器可枢转以保持带的张力。

3.根据权利要求2所述的锯，其中，带张紧器在第一和第二角度之间枢转以保持带的张力，并且其中，在第一和第二角度之间的移动检测切割刀片上的转矩变化。

4.根据权利要求3所述的锯，包括可操作地安装到带张紧器的旋转式转换器，其中，旋转式转换器检测第一和第二角度之间的移动。

5.根据权利要求1所述的锯，其中，刀片以第一速度向工件移动，并且其中，带张紧器移动以增加带的张力，刀片以第二速度向工件移动。

6.根据权利要求5所述的锯，其中，第一速度大于第二速度。

7.一种利用具有移动的、旋转的刀片的锯切割物体的方法，刀片在与刀片的旋转平行的方向上移动，包括：

以第一速度在朝向物体的方向上移动刀片；

使刀片与物体接触；以及

将刀片移动的速度从第一速度调节到与第一速度不同的第二速度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，第一速度大于第二速度。

9.根据权利要求7所述的方法，包括感测可操作地连接到刀片的驱动带上的转矩的步骤，并且其中，调节刀片移动的速度的步骤响应于所感测的带转矩的变化。

10.一种锯，具有用于确定锯中所使用的切割刀片的尺寸的系统，切割刀片是消耗的切割刀片，切割刀片从非接触原位置移动到样品接触位置，包括：

穿透光束的光电发射器和接收器对，发射器和接收器位于切割刀片的相对两侧，发射器和接收器对的定位使得最大的切割刀片在光束上方移动，而不考虑切割刀片的水平位置；以及

传感器，用于感测切割刀片的旋转轴线的竖直位置；

其中，当切割刀片在光束上方移动时，传感器感测切割刀片的旋转轴线的竖直位置。

11.根据权利要求10所述的锯，其中，锯安装在机柜中，并且其中，发射器和接收器对安装在机柜的相对壁附近，切割刀片在其间竖直移动。

12.根据权利要求10所述的锯，其中，锯片以弧形从非接触原位置移动到样品接触位置。

13.一种用于检测锯的切割刀片的尺寸的方法，其中，切割刀片是消耗的切割刀片，并且其中，切割刀片从非接触原位置移动到样品接触位置，锯具有穿透光束的光电发射器和接收器对，发射器和接收器位于切割刀片的相对两侧并在其间产生光束，发射器和接收器对产生信号，锯还包括用于感测切割刀片的旋转轴线的竖直位置的传感器，

该方法包括以下步骤：

将刀片定位在低位置使得光束被阻挡；

将刀片移出光束之间的路径，并监测光电传感器信号；

感测切割刀片的旋转轴线的竖直位置，并且一旦感测到预定标准，则记录切割刀片的竖直位置；以及

计算切割刀片的尺寸。

14.根据权利要求13所述的方法，包括以下步骤：以预定间隔取样光电传感器信号，并且一旦达到指示刀片不存在于路径中的预定量的信号，则计算切割刀片的尺寸。

15.根据权利要求13所述的方法，包括对由发射器和接收器对产生的信号进行过滤的步骤。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，锯片以弧形从非接触原位置移动到样品接触位置。