CN109719524B - 手动操作的机床工具显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手动操作的机床工具的显示单元，其包括：显示器，具有窗口和文本，窗口和文本分别关联于并指示手动操作的机床工具的可手动地调节的不同轴的位置。存储器存储显示器的配置模式，配置模式包括：静止模式，在静止模式中，显示器中提供的窗口和文本分别具有相同的尺寸和颜色；至少一种强调模式，在所述至少一种强调模式中，与不同轴中的一个相关联的窗口和/或文本呈较大和/或不同颜色。处理器被配置为基于位置信号将显示器从使用静止模式切换到使用强调模式，该位置信号指示正通过操作者的手动操作来调节不同轴中的一个，使得与正在调节的轴相关联的窗口和文本在显示屏上被强调。

Description

手动操作的机床工具显示器
技术领域
本发明涉及一种手动操作的机床工具，其中一次可移动一个轴来加工工件，具体地，涉及一种用于这样的手动操作的机床工具的显示器，其改善了手动操作的机床工具的可操作性。
背景技术
其全部内容通过引用合并于此的编号为EP 0600174A1的欧洲专利申请，其描述了一种具有传统显示单元的手动操作的机床工具，其中，每个轴的位置在固定尺寸的单独的显示窗口中示出。
其全部内容通过引用合并于此的编号为WO 2011/103550的国际专利申请公开，其描述了一种可定制数字显示器，该可定制数字显示器与具有可以由使用者预先设定的不同显示模式的传感器一起使用。
发明内容
在实施例中，本发明提供一种用于手动操作的机床工具的显示单元。显示单元包括：显示器，具有窗口和文本，分别关联于并指示手动操作的机床工具的可手动地调节的不同轴的位置。存储器存储显示器的配置模式，该配置模式包括：静止模式，其中，该显示器中提供的窗口和文本各自具有相同的尺寸和颜色；至少一种强调模式，其中，与该手动操作的机床工具的不同轴中的一个相关联的窗口和文本中的至少一个呈较大和不同颜色中的至少一种。处理器具有到存储器的访问权并且通信地连接到手动操作的机床工具的不同轴的位置传感器，使得在处理器处接收指示手动操作的机床工具的不同轴的位置的位置信号。处理器被配置为基于位置信号中的一个将该显示器从使用静止模式切换到使用至少一个强调模式，该位置信号指示正通过操作者的手动操作来调节不同轴中的一个，使得与正在调节的轴相关联的窗口和文本在显示屏上被强调。
附图说明
下面将基于示例性附图更加详细地描述本发明。本发明不限于示例性实施例。在本发明的实施例中，在此描述和/或示出的所有特征可以单独地应用或者以不同的组合进行组合。通过参考附图阅读以下具体实施方式，本发明的各实施例的特征和优点将变得显而易见，附图示出以下内容：
图1示出具有传统显示单元的手动操作的机床工具；
图2示出包括根据本发明的实施例的显示器的显示单元；
图3示出第一放大阶段中的显示器；
图4示出第二放大阶段中的显示器；
图5示出第三放大阶段中的显示器；
图6示出第四放大阶段中的显示器；及
图7示出不同强调模式下的显示器。
具体实施方式
手动操作的机床工具被设计为在几个维度上在工具与工件之间产生相对移动，优选地，通过可沿着X轴、Y轴和Z轴移动的工具和/或工件来产生该相对移动。在操作手动操作的机床工具期间，操作者读取位置并手动调节位置，优选地，通过使用手轮手动调节位置。用于不同轴的驱动可由电力提供，但是通过手动输入和操作来控制。
本发明的实施例通过在手动操作的机床工具的显示器内有利地强调通过手动操作的机床工具的操作者被移动的轴的轴位置来改善这样的手动操作的机床工具以及其可操作性。
如图1中所示，这样的手动操作的机床工具可以是例如手动操作的钻床，其包括承载工具3的工具保持部2。其他示例包括手动操作铣床、手动操作车床和手动操作磨床。工具3可相对于工件在三个维度上移动，其中，工具保持部2通过臂4连接到可旋转柱5。臂4在R方向上是可线性移动的，线性位置通过线性编码器8来确定。臂4同样可以在Z方向上移动，线性Z位置通过另一线性编码器来确定。柱5使臂4和工具保持部2绕轴A旋转角度Θ，角度位置通过利用在柱5上旋转的摩擦轮7的旋转编码器6来确定。手动操作的机床工具(具体地，工件保持件和/或工具保持件)利用一个或更多个手轮H而可沿着不同的轴移动，来加工工件。在所示的示例中，工件保持件可以通过手轮H的手动操作而沿着一个轴线性地移动。通常，不同的轴包括X轴、Y轴和Z轴，并且存在与每个轴相关联的手轮，其可以用于手动地控制沿着各个轴的移动。显示单元1被馈送来自编码器6和编码器8的位置，并且在固定尺寸的单独显示器9中将它们显示为极坐标或笛卡尔坐标并具有固定位数的数字，其可以被显示以指示工具3的相对于工件的位置。显示单元1可以包括用于输入信息和/或用于访问加工特征、系统和作业设置设定等的控制按钮10。
图2示出根据本发明的实施例的显示单元11。显示单元11包括外壳16和显示器12。显示器12是例如液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)显示器。优选地，显示器12是具有其自己的处理器和软件的嵌入式系统，使得显示单元11的处理器17是内部处理器，但是其也可以是与显示单元11通信地连接的外部计算机或外部处理器。同样，存储器18也优选地为内部的，但是也可以是外部的。存储器18存储通过处理器17检索和使用的用于显示器的配置信息，以显示从与显示单元11的处理器17通信的位置传感器19接收的信息。
位置传感器19确定手动操作的机床工具的每个轴的位置，并且通过被发送到处理器17并由处理器17读取的位置信号来指示相对于参考位置的位置。手动操作的机床工具的一个示例具有工件保持件，其通过各个手轮的操作一次一个地沿着X轴、Y轴和Z轴中的每个线性地移动。在该示例中，位置传感器19可以是线性编码器，其包括附到移动的工件保持件的扫描光学器件以及相对于扫描光学器件静止的标尺。位置传感器19还可以基于磁性测量原理、电感测量原理、电容测量原理或其他测量原理。在手动操作的机床工具旋转的示例中，诸如在图1中，可使用线性编码器和/或旋转编码器作为位置传感器19。
具体地，手轮通常例如通过将工具保持件或工件保持件的部分附装到主轴驱动的另一端部而使工具或工件移动，以沿着特定轴线性地加工。丝杠和扣紧螺母的组合可以将手轮的旋转移动转换为工具保持件或工件保持件的线性移动。为了方便起见，可以使用电机来驱动丝杠。
显示单元11可选地包括其他控制按钮13a-g、数字输入垫14或用于在显示单元11的应用软件中导航的导航控制15。例如，按钮13e-g可以用于为轴值设定预设值或将轴值归零，按钮13a-d可以用于提供对设置和特征的访问。然而，优选地，显示器12是接受通过触摸或手指手势的输入的触摸屏，并且控制按钮实现在触摸屏中。在这种情况下，显示单元11的一侧可以基本上或完全被显示器12覆盖。
参考图3至图7，根据本发明的实施例示出显示器12。在本发明中，显示器12总是包括显示手动操作的机床工具的轴(优选地，X轴、Y轴和Z轴)的位置的窗口20。选择性地，控制按钮13可以与其他信息一起位于显示器12中。在本发明之前，这样的窗口20总是固定尺寸的，并且显示标准尺寸和标准颜色的文本/数字。窗口20中的文本是以毫米、英寸或其他单位利用特定分辨率(例如，达千分之一)示出各个轴的位置的数字。
根据图3至图6中所示的实施例，显示器12包括根据位数的数量的四个不同的放大模式。在手动操作的机床工具的各个轴相对于参考位置的最小位移处，小数点的左边有一位数(图3)，而在手动操作的机床工具的各个轴相对于参考位置的最大位移处，小数点的左边有四位数(图6)。根据小数点的左边需要更多或更少的数字以指示轴相对于参考位置的实际位置，与该轴相关联的窗口20在尺寸上分别减小或增大。在其他实施例中，小数点的右边的数字数量可以改变或被配置。相应地，不同的放大模式取决于待显示的位数的总数量。
当手动操作的机床工具未被操作时，显示器12可以使用静止模式，其中窗口20和文本中的每个具有相同的尺寸。在操作者移动与手动操作的机床工具的X轴相关联的手轮时，与X轴相关联的位置传感器19识别移动并经由位置信号连续地通知处理器17关于X轴的位置。在接收到指示X轴正被操作的位置信号时，处理器17从存储器18激活相应的放大模式，以相对于其他窗口20自动地增大X轴的窗口20和其中的文本的尺寸。在图3中所示的第一放大模式中，与图4至图6的其他放大模式相比窗口20和文本最大，因为用于缩放计算算法的位数的总数量最少(在这种情况下，四位数)，因此，使用了最高倍率系数。由于需要更多的位数来指示X轴的位置，因此窗口20和文本相对于第一放大模式在尺寸上逐渐减小到图6的放大模式中所示的最小尺寸。然而，即使在图6的放大模式中，用于X轴(在该示例中，由操作者来移动的轴)的窗口20和文本相对于其他窗口20和文本仍然较大并且被强调。当指示轴位置所需的位数的数量改变时(例如，当X轴位置从9.999改变为10.000时)，基于轴位置自动进行放大模式之间的切换。
如图3至图6中所示，用于Y轴和Z轴(在该示例中，不由手轮操作的静止轴)的窗口20和文本可以保持相同的尺寸，并且用于X轴的较大的窗口20和文本可以与用于Y轴和/或Z轴的窗口20和文本叠置。可选地，可以使用于静止轴Y和Z的窗口20和文本小于所有轴静止且所有窗口20具有相同尺寸的模式。在这种情况下，用于静止轴Y和Z的窗口20和文本可以基于用于正由操作者调节的轴的放大模式而成比例地更小。在所示的示例中，用于正移动的X轴的位置的放大窗口20还包括在文本下方的底部的不同间隔距离的虚线22和指示远离在中心处的目标点23的距离的标记21。由于用于X轴的窗口20的放大区域，标记21和虚线22对于操作者更易读，同时用作进一步强调并用作在显示器上用于正移动的X轴的指示标记的用途。
可选地或另外地，相比于未被调节的其他轴，正由操作者来移动的轴可以用文本的不同的颜色来强调。例如，如图7中所示，由使用者正调节的X轴可以是黑色，而静止的Y轴和Z轴可以是灰色的(grey out)。类似地，窗口20或围绕文本的区域可以通过完全地或部分地具有不同颜色和/或通过具有其他指示标记来突出。
在上面讨论的任何强调模式中，一旦轴已经静止了一预定时间段(例如，一秒)，显示器12就返回到其中所有用于轴的窗口20和文本大小都相同的静止模式。
发明人发现，强调当前由手动操作的机床工具的操作者相对于其他轴正调节或操作的轴显著改善了手动操作的机床工具的操作和人体工程学，并且提供了较好的加工结果并且使得误差较少。根据这里描述的发明的实施例，操作者的注意力立即被吸引到指示正移动的轴的位置的文本。相应地，可以立即识别正在调节哪个轴，从而如果正在调节错误的轴，则其可以被较快地识别。此外，当操作者继续操作与相应的轴相关联的手轮时，操作者的焦点继续被吸引到指示正移动的轴的位置的窗口20和文本，使得操作者在进行加工时能够聚焦在那些改变位置的值上，并且甚至可以远离显示器12并再次返回，而不会偶然地看向可具有与正被调节的轴相似的位置值的另一个静止轴的位置。例如，操作者可以容易地看向工件并返回到显示器12，而不会丢失正移动的轴的改变位置的轨迹。
此外，本发明的实施例大大地改善了显示器12的可读性，特别是当手动操作的机床工具在对零点不感兴趣的绝对坐标系中操作时。在零点是目标点的情况下，根据具有上述不同放大模式的实施例，随着操作者从较大位移朝向目标点移动，越来越多地有利地改善可读性。这种可读性的提高特别有利于允许操作者从较远的距离和/或当操作较大的机器和/或手动操作的机床工具或相关设备的不同部分时使用显示器12。
尽管已经在附图和前面的描述中详细示出和描述了本发明，但是这样的示出和描述应被认为是说明性或示例性的，而非限制性的。将理解的是，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内进行改变和修改。特别地，本发明覆盖了具有来自上面和下面所述的不同实施例的特征的任何组合的其他实施例。另外，这里表征本发明所作的陈述涉及本发明的实施例，而不一定是所有实施例。
权利要求中使用的术语应被解释为具有与前面的描述一致的最宽泛的合理解释。例如，在介绍元素时使用冠词“一”或“该”不应被解释为排除多个元素。同样，“或”的叙述应被解释为包容性的，从而，除非从上下文或前面的描述清楚地意指A和B中的仅一个，否则“A或B”的叙述不排除“A和B”。此外，无论A、B和C是否类别相关或不相关，“A、B和C中的至少一个”的叙述应被解释为由A、B和C组成的一组元素中的一个或更多个，而不应被解释为需要所列元素A、B和C中的每个的至少一个。此外，“A、B和/或C”或者“A、B或C中的至少一个”的叙述应被解释为包括来自所列元素的任何单数体(例如，A)、来自所列元素的任何子集(例如，A和B)或全部所列的元素A、B和C。

Claims (19)

1.一种用于手动操作的机床工具的显示单元，所述显示单元包括：
显示器，包括窗口和文本，所述窗口和所述文本分别关联于并指示所述手动操作的机床工具的能手动地调节的不同轴的位置；
存储器，存储所述显示器的配置模式，所述配置模式包括：静止模式，在所述静止模式中，所述显示器中提供的所述窗口和所述文本各自具有相同的尺寸和颜色；至少一种强调模式，在所述至少一种强调模式中，与所述手动操作的机床工具的所述不同轴中的一个轴相关联的所述窗口和所述文本中的至少一个是较大的和不同颜色中的至少一种；及
处理器，具有到所述存储器的访问权并且通信地连接到所述手动操作的机床工具的所述不同轴的位置传感器，使得在所述处理器处接收一位置信号，所述位置信号指示所述手动操作的机床工具的所述不同轴的位置，
其中，所述处理器被配置为基于所述位置信号中的一个位置信号将所述显示器从使用所述静止模式切换到使用所述至少一个强调模式，所述位置信号中的一个位置信号指示正通过操作者的手动操作来调节所述不同轴中的一个轴，使得与正在调节的轴相关联的所述窗口和文本在所述显示屏上被强调。
2.根据权利要求1所述的显示单元，其中，所述至少一个强调模式包括多个放大模式，在所述多个放大模式中的每个放大模式中，与正在被调节的所述轴相关联的所述窗口和所述文本相对于其他窗口和文本增大，并且其中，所述处理器被配置为基于位置信号在所述放大模式之间切换，该位置信号指示待在所述显示器上示出的所述文本的位数的数量变化。
3.根据权利要求2所述的显示单元，其中，使用四种放大模式。
4.根据权利要求2所述的显示单元，其中，所述放大模式还包括与所述正在调节的轴相关联的所述窗口和所述文本中的至少一个为不同颜色。
5.根据权利要求1所述的显示单元，其中，所述至少一个强调模式包括一模式，在该模式中，与所述正在调节的轴相关联的所述窗口和所述文本中的至少一个为不同颜色。
6.根据权利要求1所述的显示单元，其中，所述处理器被配置为基于所述位置信号或所述位置信号的缺少将所述显示器切换回所述静止模式，所述位置信号的缺少指示在一预定的时间段内没有轴移动。
7.根据权利要求1所述的显示单元，其中，所述不同轴包括分别彼此正交的X轴、Y轴和Z轴。
8.一种手动操作的机床工具，包括：
工件保持件和工具保持件，所述工件保持件和所述工具保持件能相对于彼此移动，以允许加工工件；
手轮，连接到所述工件保持件和所述工具保持件中的一个，以使所述工件保持件或所述工具保持件沿着单个轴移动；
显示器，包括窗口和文本，所述窗口和所述文本分别关联于并指示所述手动操作的机床工具的能手动地调节的不同轴的位置；
存储器，存储所述显示器的配置模式，所述配置模式包括：静止模式，在所述静止模式中，所述显示器中提供的所述窗口和所述文本各自具有相同的尺寸和颜色；至少一种强调模式，在所述至少一种强调模式中，与所述手动操作的机床工具的所述不同轴中的一个轴相关联的所述窗口和所述文本中的至少一个是较大和不同颜色中的至少一种；及
处理器，具有所述存储器的访问权并且通信地连接到所述手动操作的机床工具的所述不同轴的位置传感器，使得在所述处理器处接收一位置信号，该位置信号指示所述手动操作的机床工具的所述不同轴的位置，
其中，所述处理器被配置为基于所述位置信号中的一个位置信号将所述显示器从使用所述静止模式切换到使用所述至少一个强调模式，所述位置信号指示通过操作者的手动操作来调节所述不同轴中的一个轴，使得与正在调节的轴相关联的所述窗口和文本在所述显示屏上被强调。
9.根据权利要求8所述的手动操作的机床工具，其中，所述至少一个强调模式包括多个放大模式，在所述多个放大模式中的每个放大模式中，与所述正在调节的轴相关联的所述窗口和所述文本相对于其他窗口和文本增大，并且其中，所述处理器被配置为基于所述位置信号在所述放大模式之间切换，所述位置信号指示待在所述显示器上示出的文本的位数的数量变化。
10.根据权利要求9所述的手动操作的机床工具，其中，使用四种放大模式。
11.根据权利要求9所述的手动操作的机床工具，其中，所述放大模式还包括与所述正在调节的轴相关联的所述窗口和所述文本中的至少一个为不同颜色。
12.根据权利要求8所述的手动操作的机床工具，其中，所述至少一个强调模式包括与所述正在调节的轴相关联的所述窗口和所述文本中的至少一个为不同颜色。
13.根据权利要求8所述的手动操作的机床工具，其中，所述处理器被配置为基于所述位置信号或所述位置信号的缺少将所述显示器切换回所述静止模式，所述位置信号的缺少指示在一预定的时间段内没有轴移动。
14.根据权利要求8所述的手动操作的机床工具，其中，所述不同轴包括分别彼此正交的X轴、Y轴和Z轴。
15.一种在手动操作的机床工具中用于在显示器中强调正由手动操作来移动的单个轴的变化的位置值的方法，所述方法包括：
由处理器接收来自与正手动地移动的轴相关联的位置传感器的位置信号，所述位置信号指示由所述轴的连续移动导致的所述变化的位置值；及
基于所述位置信号，在所述显示器中显示所述变化的位置值以及所述手动操作的机床工具的不移动的其他轴的静态位置值，所述变化的位置值相对于所述静态位置值被强调。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述变化的位置值以较大和与所述静态位置值不同颜色中的至少一种方式示出。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述显示器上围绕所述变化的位置值的窗口呈较大和与在所述显示器上围绕所述静态位置值的窗口不同颜色中的至少一种。
18.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括确定所述轴不再移动并基于此切换所述显示器的模式使得所述显示器上的所述位置值不再被强调。
19.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括通过旋转所述手动操作的机床工具的手轮来使所述轴移动。
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