CN1649694A - 断裂工具探测器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用探测器(5)对机器上使用的工具(50)和其它物品的探测。当工具定位在光束中时，发射器(10)发射激光光束(20)，使用传感器(30)确定是否存在工具(50)。如果在预定的时间周期内在传感器(30)处探测到光，那么工具一定是断裂了，并且锁住探测器的输出。因此如果有断裂的工具并且污物阻挡了光束，那么只要探测到一些光也将忽略这种影响。

Description

断裂工具探测器

本发明涉及在辐射光束中探测工具等物体。特别是本发明涉及在断裂切削工具探测器所发射的光路中探测切削工具，当然不限于此。

利用已知的工具探测器能够探测切削工具或者是否有这样的工具(即断裂的工具或缺少的工具)。在我们以前的专利申请EP 1050368中示出了这样一种装置。一般来讲一个工件加工周期包括一个或多个工具探测程序以避免做无用功。程序可以包括：

触发断裂工具探测器；

等待探测器的“找到工具”信号；

执行加工周期或如果没有信号出现则停止周期。

当在机床环境中使用“中断光束”型工具探测器时上述程序有一个缺点。在程序中金属屑和冷却剂能够中断光束并且提供错误的“找到工具”信号。因此即使实际上没有工具时探测器也会报告一切正常。当然为了确认可以一次或多次重复程序，但是这增加了周期的时间，所以并不理想。

根据本发明的一个方面，提供一种操作中断光束工具探测器的方法，探测器具有产生辐射光束的辐射发射器、探测辐射的辐射传感器和一个输出，该方法包括以下步骤：

触发发射器以发射辐射；

以预定的时间周期在传感器处监测辐射；和

只有在预定的时间周期内传感器探测到发射的辐射才改变探测器的输出。

因此本发明的实施例可以给出任何“没有找到工具”(即传感器处的光)信号使得探测器的输出锁住，这在加工周期中被探测为“M”编码。这种探测程序不会受到阻挡光束的金属屑和冷却剂的影响，即由于瞬时的“找到工具”(即光束中断)信号被忽略而导致的影响，相反，任何“没有找到工具”信号会使得输出锁住。如果在预定的时间内没有探测到光那么将由工具探测器发出“工具完好”信号。

根据本发明的第二个方面，提供一种中断光束工具探测器，探测器包括产生辐射光束的辐射发射器、探测辐射的辐射传感器和一个输出，其中可以操作探测器，使得在触发发射器后只有在预定时间周期内传感器探测到发射的辐射才改变探测器的输出。

根据另一个方面，本发明扩展到一种在机床上执行程序的方法，该机床适于固定一个物品并且包括一个物品探测器，物品探测器具有产生辐射光束的辐射发射器、探测辐射的辐射传感器和一个输出，该方法包括以任何适当顺序排列的下述步骤：

把物品移动到辐射光束的光路中；

触发物品探测器的辐射发射器以产生辐射光束；

在传感器处探测是否存在辐射；

如果在预定时间周期内在传感器处探测到辐射就改变探测器的输出；和

在预定时间周期后响应输出。

根据另一个方面，本发明扩展到一种机床，包括：

一个物品夹具、一个物品探测器，其具有一个产生辐射光束的辐射发射器、一个探测辐射的辐射传感器和一个输出；

其中可以操作机器把工具移动到辐射光束的光路中，

其中可以操作探测器以触发辐射发射器来产生辐射光束，其中可以操作探测器在传感器处探测是否存在辐射；

其中只有在预定时间周期内在传感器处探测到辐射才改变探测器的输出。

下面将参考附图更详细地描述本发明的实施例。

图1示出了一种中断光束型断裂工具探测装置；

图2示出了描述工具断裂探测方法的流程图；和

图3a、b和c示出了探测器输出和光束阻碍之间的图形关系。

图1示出了一种中断光束型探测器5，在我们以前的专利申请EP1050368中曾描述过它的一个例子。探测器5具有辐射发射器10，在这里它是一个激光源12，用来发射光束20，探测器5还具有一个光传感器30，用来探测是否存在所有或部分光束。发射器和传感器安装在支撑结构40上。一个自动工具更换装置54可以机械地更换工具夹具52中的工具。当工具夹具52夹紧的工具50通过光束20时，传感器30中的电路32就会使得探测器的输出变化。

图2示出了机床控制器(图1的56)控制的机床所执行的步骤。控制器56具有探测工具状态的加工程序。通常在首次把工具自动装入工具夹具52中时执行这个程序。这样可以避免在工具断裂的时候执行加工周期。与上述类似地或者作为另一种方法，也可以在加工周期的结束时刻用特殊的工具执行这个程序。在任何一种情况下，只要指示出最后加工的工件和工具出现了问题，操作者就因此作出干预。

具体的程序在图2的流程图中给出并且在下面更详细地描述它。

移动工具使得它的中心大致与光束20共线。在这个例子中，光束比工具窄从而当工具位于适当的位置时，只要工具是完好无损或没有断裂的，它能够把光束完全挡住。理想的情况是工具的端部而不是它的基部与光束接触，这是因为在这种情况下如果工具的基部完好无损而只是其端部断裂的话，探测器能够探测出这种情况。

如果工具阻挡住光束的话，就触发了工具探测器。机床控制器程序在给定的预定时间内触发工具探测器。在触发时探测器5的电路32在预定的时间内监测传感器30的光水平。经过这个时间后输出锁在高态或低态，即直流+24伏或直流0伏。在时间周期结束时输出馈送到控制器的输入口以通知在控制器内运行的程序。时间周期由机床控制器确定并且可以将之设定为任何长度，这主要取决于在周期中所需要的冷却剂量，例如时间周期可以从10毫秒到10秒。

如果输出为高那么就认为工具是好的，并且继续执行程序，如继续切削。如果输出为低那么就中断程序并且给出故障标志。另外如果输出为低还可以用备用工具来替换现在使用的工具。

图3示出了被阻挡或没有被阻挡的光束路径20和探测器5的输出之间的关系。在图3a、b和c的每张图中，上部区域表示光束被阻挡的程度，下部区域表示传感器电路32的输出。

在图3a中示出了当探测到工具是完好时探测器的输出。上面那条线的第一部分用虚线表示，表示其为那条线的虚构部分，即这时还没有进行探测，例如由于还没有打开光束所以没有可被阻挡的光束，虚线示出了如果有光束的话会发生什么样的情形。

当工具位于光束路径的中心时，触发探测器并且传感器电路32在时间T内探测是否有来自光束的光。在图3a中没有探测到光，所以输出立刻变为高态并且在机床控制器程序读取输出(这个例子中是电压)前一直保持在高态。程序得出工具完好的结果并且继续进行。

图3b示出了与图3a所示一样的关系，但是这次工具断裂了。由于光束没有受到阻碍，在时间T内传感器电路至少探测到一些光束，输出是低态并且保持在低态。当机床程序读取输出后，很明显出现了故障并且要采取适当的行动，如停止加工或更换工具。

图3c示出了机床环境中更为实际的情形。这种情形中工具断裂了，同时还出现了金属屑和冷却剂形式的污物。因此对光束的阻挡是抖动的，即污物使得有时光束不被阻挡而有时光束被部分阻挡或完全挡住。当探测器电路32在时间T内在第一时刻(在点T₁)探测到光时，输出锁在低态。很明显在这种情况下当机床读取输出时又发现了故障。

所以在使用上述系统监测工具断裂时无需清洁的环境。

很显然，对于本领域技术人员来讲可以对前述的实施例进行许多改进和改变。已经描述了本发明可以用于机床，但是本发明也可以用于其它类似的机械中，如需要确认是否已经拾取一件物品的机器人装置中。已经描述了本发明能够用于探测是否有工具出现的情况，但是也可以探测其它的物品，如零件标记或焊条等。当用它来探测工具等时，工具无需放在工具夹具52中，例如，在探测时工具可以放在工具传送带或其它不在机器上的工具夹具装置中。

更特殊的是在所使用的机床控制器方法中，把工具置于光束路径20的中心后触发探测器5。但是，可以在对中工具前就打开探测器和使用光束。这时在时间周期T内直到探测到光后才锁住传感器电路32，而时间周期则由机床控制器启动。尽管探测光束20使用激光，也可以使用其它形式的电磁辐射，如红外或r.f辐射。只要所要探测的物品能够阻挡光束的大部分辐射(如超过一半)，光束可以比工具宽。

可以通过机床控制器用激光的光脉冲来提供预定的时间周期T，在周期T中触发传感器，这就像一个光束快门系统，或者优选使用在电路32处的探测器内部的定时器来提供预定的时间周期T。

示出的实施例示出了对齐的辐射发射器和辐射传感器，从而当在光束中探测到物品时切断了发射器和传感器之间的辐射光束。但是本发明可以使用一种探测器，其中发射器和传感器相邻，利用从物品上反射到传感器上的光束来进行探测。

在描述本发明时输出是0或24伏直流电压。可以使用其它的电压输出与机床控制器的输入匹配。因此电压可以在0到50伏特之间。另外一些控制器需要电路是开路或者闭路而不是电压信号，所以可以把输出馈送到继电器等设备从而继电器锁在常开或常关状态。这时输出具有变化的电阻。

Claims (24)

1.一种操作中断光束工具探测器的方法，该探测器具有产生辐射光束的辐射发射器、探测辐射的辐射传感器和一个输出，该方法包括以下步骤：

触发发射器以发射辐射；

以预定的时间周期在传感器处监测辐射；和

只有在该预定的时间周期内传感器探测到发射的辐射才改变探测器的输出。

2.根据权利要求1所述的操作中断光束工具探测器的方法，其中输出的改变包括锁住输出。

3.根据权利要求1所述的操作中断光束工具探测器的方法，其中辐射是来自激光装置的光束。

4.根据权利要求1、2或3所述的操作中断光束工具探测器的方法，其中输出是0到50伏特之间的恒定直流电压。

5.根据前面权利要求1到3中任何一项权利要求所述的操作中断光束工具探测器的方法，其中输出具有电阻并且改变的输出是该电阻的改变。

6.根据权利要求5所述的操作中断光束工具探测器的方法，其中输出进一步包括一个提供该电阻的继电器，并且改变的输出是该继电器状态的改变。

7.根据前面任何一项权利要求所述的操作中断光束工具探测器的方法，其中预定时间周期是可调节的。

8.一种中断光束工具探测器，该探测器包括产生辐射光束的辐射发射器、探测辐射的辐射传感器和一个输出，其中可以操作探测器使得在触发发射器后，只有在预定时间周期内传感器探测到发射的辐射时才改变探测器的输出。

9.根据权利要求8所述的中断光束工具探测器，其中输出的改变包括锁住输出。

10.根据权利要求8或9所述的中断光束工具探测器，其中辐射是来自激光装置的光束。

11.根据前面权利要求8到10中任何一项权利要求所述的中断光束工具探测器，其中输出是0到50伏特之间的恒定直流电压。

12.根据前面权利要求8到10中任何一项权利要求所述的中断光束工具探测器，其中输出具有电阻并且改变的输出是该电阻的改变。

13.根据权利要求12所述的中断光束工具探测器，其中输出进一步包括一个提供该电阻的继电器，并且改变的输出是该继电器状态的改变。

14.根据前面权利要求8到13中任何一项权利要求所述的中断光束工具探测器，其中预定时间周期是可调节的。

15.一种在机床上执行程序的方法，该机床适于固定一个物品并且包括一个物品探测器，该物品探测器具有产生辐射光束的辐射发射器、探测辐射的辐射传感器、和一个输出，该方法包括以任何适当顺序排列的下述步骤：

把物品移动到辐射光束的光路中；

触发物品探测器的辐射发射器以产生辐射光束；

在传感器处探测是否存在辐射；

如果在预定时间周期内在传感器处探测到辐射就改变探测器的输出；和

在预定时间周期后响应该输出。

16.根据权利要求15所述的在机床上执行程序的方法，其中输出的改变包括锁住输出。

17.根据权利要求15或16所述的在机床上执行程序的方法，其中在预定时间周期后响应输出的步骤包括或者继续进行机床的操作，停止机床的操作或者更换机床的物品。

18.根据前面权利要求15到17中任何一项权利要求所述的在机床上执行程序的方法，其中辐射是来自激光装置的光束。

19.根据前面权利要求15到18中任何一项权利要求所述的在机床上执行程序的方法，其中输出是0到50伏特之间的恒定直流电压。

20.根据前面权利要求15到18中任何一项权利要求所述的在机床上执行程序的方法，其中输出具有电阻并且改变的输出是该电阻的改变。

21.根据权利要求20所述的在机床上执行程序的方法，其中输出进一步包括一个提供该电阻的继电器，并且改变的输出是继电器状态的改变。

22.根据前面权利要求15到21中任何一项权利要求所述的在机床上执行程序的方法，其中预定时间周期是可调节的。

23.一种机床，包括：

一个物品夹具、一个物品探测器，该物品探测器具有一个产生辐射光束的辐射发射器、一个探测辐射的辐射传感器和一个输出；

其中可以操作机床移动物品夹具，使得物品位于辐射光束的光路中；

其中可以操作探测器以触发辐射发射器来产生辐射光束，其中可以操作探测器在传感器处探测是否存在辐射；

其中只有在预定时间周期内如果在传感器处探测到辐射才改变探测器的输出。

24.根据权利要求23所述的机床，其中输出的改变包括锁住输出。

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