CZ305542B6

CZ305542B6 - Způsob stanovení svěšení a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu sklonění a/nebo průběhu sklánění horizontálního nebo šikmého vřetena, zejména horizontálního nebo šikmého vřetena obráběcího stroje, a snímací zařízení k jeho provádění

Info

Publication number: CZ305542B6
Application number: CZ2014-854A
Authority: CZ
Inventors: idlof Pavel Ĺ; kop Petr Ĺ
Original assignee: VĂšTS, a.s.
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2015-11-25
Also published as: EP3029416B1; EP3029416A1; CZ2014854A3

Abstract

Řešení se týká způsobu stanovení svěšení (y) a/nebo průběhu svěšování horizontálního nebo šikmého vřetena (1) a/nebo stanovení úhlu (.alfa.) sklonění a/nebo průběhu sklánění horizontálního nebo šikmého vřetena (1), zejména horizontálního nebo šikmého vřetena (1) obráběcího stroje. Jeho podstata přitom spočívá v tom, že do vřetena (1) se upne zdroj laserového paprsku (2) a v alespoň dvou různých optických vzdálenostech (b), (c) od konce vřetena (1) se při alespoň dvou různých vysunutích (w.sub.1.n.), (w.sub.2.n.) vřetena (1) z vřeteníku postupně nebo současně zaznamenají, resp. zaznamenávají místa dopadu laserového paprsku (2) nebo jeho složek (21), (22), nebo laserovým paprskem (2) nebo jeho složkami (21), (22) opisované geometrické tvary, přičemž svěšení (y) vřetena (1) a/nebo úhel (.alfa.) sklonění vřetena (1) se stanoví nebo průběžně stanovuje, resp. průběh svěšování vřetena (1) a/nebo průběh sklánění vřetena (1) se stanoví nebo průběžně stanovuje ze svislých nebo dolů orientovaných složek posunutí (y.sub.b.n.), (y.sub.c.n.) míst dopadu laserového paprsku (2) nebo jeho složek (21), (22), nebo středů laserovým paprskem (2) nebo jeho složkami (21), (22) opisovaných geometrických tvarů v těchto optických vzdálenostech (b), (c) od konce vřetena (1). Kromě toho se řešení týká také snímacího zařízení (3) k provádění tohoto způsobu.

Description

Způsob stanovení svěšení a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu sklonění a/nebo průběhu sklánění horizontálního nebo šikmého vřetena, zejména horizontálního nebo šikmého vřetena obráběcího stroje, a snímací zařízení k jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu stanovení svěšení a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu sklonění a/nebo průběhu sklánění horizontálního nebo šikmého vřetena, zejména horizontálního nebo šikmého vřetena obráběcího stroje.

Kromě toho se vynález týká také snímacího zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Při vysouvání horizontálního nebo šikmého vřetena, zejména obráběcích, např. vyvrtávacích a frézovacích strojů z vřeteníku, dochází vlivem působení gravitační síly kjeho svěšování - tj. k prohnutí vřetena a ke změně deformace jeho uložení. Tím dojde k poklesu konce vřetena s upnutým nástrojem pod jeho původní osu, díky čemuž při obrábění vznikají nepřesnosti, které jsou, zejména u přesných výrobků, nebo u výrobků, při jejichž obrábění dochází k pohybu nástroje na větší vzdálenosti, nezanedbatelné. Pro eliminaci těchto nepřesností se vřeteníky obráběcích strojů běžně vyklápějí mírně nahoru ve svislé rovině, tj. proti působení gravitační síly, takže při následném vysouvání se konec daného vřetena nejprve vůči své původní ose zvedá, přičemž po dosažení určitého definovaného vysunutí vlivem prohnutí způsobeného gravitační silou, a případně i dalších deformací jiných součástí obráběcího stroje, pak zase klesá. Pro vhodné nastavení vyklopení vřeteníku a pro jeho kontrolu a případné další korekce je však nutno znát průběh svěšování daného vřetena. Ten se přitom v současné době obvykle měří vůči upínacímu stolu daného obráběcího stroje. Při tom však vznikají chyby způsobené nepřesnou polohou původní osy vřetena vůči upínacímu stolu, nepřesnostmi upínacího stolu nebo jeho posuvu a řadou dalších vlivů. Další nevýhodou je pak i to, že průběh svěšování daného vřetena je těmito způsoby možné měřit až po montáži vřeteníku na daný obráběcí stroj a jeho seřízení, a nelze ho měřit např. na zkušebních stolicích nebo v průběhu montáže vřeteníku.

Pro měření chyb rotace vřetena obráběcího stroje, včetně jeho svěšování, byl v dokumentu CN 102322795 navržen způsob, u kterého se dané vřeteno osadí přírubou s kónickým reflexním čelem, na které pak během měření směřují čtyři laserové paprsky. Přitom se čtyřmi CCD snímači snímají odrazy těchto laserových paprsků od kónického čela příruby a chyby v rotaci vřetena se odvozují z posunů těchto odrazů na CCD snímačích. Nevýhodou popsaného způsobu je však zejména nutnost přestavení zdrojů laserových paprsků nebo CCD snímačů při změně vysunutí vřetena, požadavek na velmi vysokou přesnost a hladkost povrchu reflexního čela, kteiý zvyšuje pořizovací náklady na danou přírubu, komplikované měřicí zařízení a způsob vyhodnocení to, že vychýlení jednoho nebo více odražených laserových paprsků, které je následně vyhodnoceno jako chyba rotace, může být způsobeno i velmi malými nečistotami, které se zachytily na čele příruby před a/nebo během měření, a také to, že daná příruba sama zatěžuje vřeteno, čímž zkresluje výsledky měření, resp. sledování průběhu jeho svěšování.

Cílem vynálezu je navrhnout způsob pro stanovení svěšení a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu sklonění a/nebo průběhu sklánění horizontálního nebo šikmého vřetena, zejména u obráběcích strojů, který by odstranil nevýhody stavu techniky tím, že by nebyl jinak vázán na další součásti daného obráběcího stroje, že by se jeho výsledky jen minimálně zkreslovaly přidaným zatížením vřetena, a zejména tím, že by se dal využít např. na zkušebních stolicích ještě před montáží vřeteníku.

Cílem vynálezu je současně také návrh snímacího zařízení k provádění tohoto způsobu.

- 1 CZ 305542 B6

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu se dosáhne způsobem stanovení svěšení a/nebo průběhu svěšování horizontálního nebo šikmého vřetena a/nebo způsobem stanovení úhlu sklonění a/nebo průběhu sklánění horizontálního nebo šikmého vřetena, zejména horizontálního nebo šikmého vřetena obráběcího stroje, jehož podstata spočívá v tom, že se do vřetena upne zdroj laserového paprsku, a v alespoň dvou různých optických vzdálenostech od konce vřetena se při alespoň dvou různých vysunutích vřetena z vřeteníku postupně nebo současně zaznamenají, resp. zaznamenávají místa dopadu laserového paprsku nebo jeho složek, nebo laserovým paprskem nebo jeho složkami opisované geometrické tvary. Svěšení vřetena a/nebo úhel sklonění vřetena se pak stanoví, resp. průběh svěšování vřetena a/nebo průběh sklánění vřetena se stanovuje, ze svislých složek, resp. dolů orientovaných složek posunutí míst dopadu laserového paprsku nebo jeho složek, nebo středů laserovým paprskem nebo jeho složkami opisovaných geometrických tvarů v těchto optických vzdálenostech, rozdílu těchto optických vzdáleností, jedné z těchto optických vzdáleností od konce vřetena, a rozdílu vysunutí vřetena z vřeteníku.

Dle provedení snímacího zařízení se místa dopadu laserového paprsku nebo laserovým paprskem opisované geometrické tvary zaznamenají, resp. zaznamenávají na optické matrici jednoho elektronického optického snímače uspořádaného proti konci vřetena, který se pohybuje mezi alespoň dvěma polohami v různých optických vzdálenostech od konce vřetena, nebo se postupně zaznamenávají na optických matricích dvou elektronických optických snímačů, které jsou uspořádány za sebou proti konci vřetena v různých optických vzdálenostech od něj, přičemž elektronický optický snímač uspořádaný v menší optické vzdálenosti od konce vřetena se pro zaznamenání místa dopadu laserového paprsku nebo laserovým paprskem opisovaného geometrického tvaru na optické matrici elektronického optického snímače uspořádaného ve větší optické vzdálenosti od konce vřetena přesune alespoň dočasně mimo dráhu laserového paprsku.

Při použití snímacího zařízení v jiné variantě provedení se laserový paprsek rozdělí, resp. rozděluje na dvě složky, přičemž se zaznamenají, resp. zaznamenávají místa dopadu těchto složek, nebo těmito složkami opisované geometrické tvary na optických matricích dvou elektronických optických snímačů, přičemž každá z těchto složek dopadá, nebo opisuje geometrický tvar na optické matrici elektronického optického snímače umístěného v jiné optické vzdálenosti od konce vřetena.

Pro zvýšení přesnosti stanovení je výhodné, pokud se alespoň jedna složka laserového paprsku před dopadem na optickou matrici elektronického optického snímače alespoň jednou odrazí pomocným zrcadlem, čímž se prodlouží její dráha.

Ve všech variantách je dále výhodné, pokud se pro eliminaci případné nepřesnosti uložení zdroje laserového paprsku v ose rotace vřetena toto vřeteno při zaznamenávání míst dopadu laserového paprsku nebo jeho složek, nebo laserovým paprskem nebo jeho složkami opisovaných geometrických tvarů otáčí vhodnou rychlostí.

Kromě toho se cíle vynálezu dosáhne také snímacím zařízením pro stanovení svěšení a/nebo průběhu svěšování a/nebo úhlu sklonění a/nebo průběhu sklánění vřetena, zejména vřetena obráběcího stroje, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje dráhu laserového paprsku a elektronický optický snímač, který je svou optickou matricí přestavitelný v dráze laserového paprsku mezi alespoň dvěma polohami v různých optických vzdálenostech od konce vřetena.

V jiné variantě toto snímací zařízení obsahuje alespoň dva elektronické optické snímače, jejichž optické matrice jsou uspořádány za sebou v dráze laserového paprsku, přičemž elektronický optický snímač uspořádaný v menší optické vzdálenosti od konce vřetena je uložen s možností přesunutí své optické matrice mimo tuto dráhu.

-2CZ 305542 B6

V další variantě toto snímací zařízení obsahuje v dráze laserového paprsku uspořádaný dělič laserového paprsku, za kterým jsou uspořádány alespoň dva elektronické optické snímače - každý v dráze jiné složky laserového paprsku a v jiné optické vzdálenosti od konce vřetena. V této variantě je přitom výhodné, pokud je v dráze alespoň jedné složky laserového paprsku za děličem paprsku uspořádáno alespoň jedno pomocné zrcadlo, které tuto složku odráží a prodlužuje tak její dráhu, resp. vzdálenost příslušného elektronického optického snímače od konce vřetena, čímž zvyšuje přesnost měření.

Objasnění výkresů

Na přiložených výkresech je na obr. 1 schematicky znázorněn princip způsobu stanovení svěšení a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu sklonění a/nebo stanovení průběhu sklánění horizontálního nebo šikmého vřetena, zejména horizontální nebo šikmého vřetena obráběcího stroje, a současně i princip první varianty snímacího zařízení k provádění tohoto způsobu podle vynálezu, na obr. 2a druhá varianta snímacího zařízení k provádění tohoto způsobu podle vynálezu a její princip, na obr. 2b třetí varianta takového snímacího zařízení a její princip, a na obr. 3 princip způsobu stanovení a vyhodnocení svěšení a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu sklonění a/nebo průběhu sklánění horizontálního nebo šikmého vřetena, zejména horizontálního nebo šikmého vřetena obráběcího stroje pro případ uložení zdroje horizontálního nebo šikmého vřetena obráběcího stroje pro případ uložení zdroje laserového paprsku mimo osu rotace vřetena.

Příklady uskutečnění vynálezu

Způsob stanovení svěšení a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu sklonění a/nebo průběhu sklánění horizontálního nebo šikmého vřetena, zejména horizontálního nebo šikmého vřetena obráběcího stroje, podle vynálezu bude s přihlédnutím k obr. 1 až obr. 3 vysvětlen na příkladu horizontálního vřetena obráběcího stroje, přičemž v případě šikmého vřetena je tento způsob, jak je odborníkovi v oboru zřejmé, zcela analogický.

Pro stanovení svěšení y a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu a sklonění a/nebo průběhu sklánění horizontálního nebo šikmého vřetena i, zejména horizontálního nebo šikmého vřetena 1 obráběcího stroje způsobem podle vynálezu (viz obr. 1) se do daného vřetena 1 v ose jeho rotace upne neznázorněný zdroj laserového paprsku 2 (např. laserová dioda), a proti němu se do předem dané vzdálenosti na ose rotace vřetena i umístí snímací zařízení 3 (viz obr. 1 až obr. 2b), které obsahuje alespoň dva elektronické optické snímače 31 a 32 umístěné svými optickými matricemi v dráze laserového paprsku 2. Přitom je známa optická vzdálenost a mezi optickými matricemi těchto elektronických optických snímačů 31, 32, a optické vzdálenosti bac mezi koncem vřetena 1 a optickými matricemi jednotlivých elektronických optických snímačů 31, 32. Optickou vzdáleností se přitom rozumí celková délka dráhy laserového paprsku 2 (a/nebo jeho složky) mezi danými dvěma prvky.

V jiné variantě stanovení svěšení y a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu sklonění a a/nebo průběhu sklánění horizontálního nebo šikmého vřetena 1, zejména horizontálního nebo šikmého vřetena 1 obráběcího stroje podle vynálezu, se proti zdroji laserového paprsku 2 do předem dané vzdálenosti na ose rotace vřetena 1 umístí snímací zařízení 3, které obsahuje jeden elektronický optický snímač 31, který je uložený na přesném vedení, svou optickou matrici přestavitelně mezi alespoň dvěma polohami, přičemž jeho posuv mezi těmito polohami je manuální, nebo je tento elektronický optický snímač 31 spřažen s pohonem pro tento posuv. V okamžiku, kdy nastane potřeba dopadu laserového paprsku 2 na optickou matrici uspořádanou v jiné optické vzdálenosti od konce vřetena 1, přesune se tento elektronický optický snímač 31 po svém vedení požadovaným způsobem alespoň jednou směrem ke konci, nebo od konce vřetena 1. Optická vzdálenost a je pak dána vzdáleností, o kterou se snímač 31, resp. jeho optická matrice přesunula,

-3CZ 305542 B6 a optická vzdálenost b např. nejmenší optickou vzdáleností (případně libovolnou jinou optickou vzdáleností) optické matrice elektronického optického snímače 31 od konce vřetena i, a optická vzdálenost c např. největší optickou vzdáleností (případně libovolnou jinou optickou vzdáleností, jinou než optická vzdálenost b) optické matrice elektronického optického snímače 31 od konce vřetena J_, ve které došlo k zaznamenání místa dopadu laserového paprsku 2.

Hodnota svěšení y vřetena 1 při jeho vysunutí w a/nebo průběh svěšování vřetena i, a/nebo úhel a sklonění a/nebo průběh sklánění horizontálního nebo šikmého vřetena i při jeho vysouvání (a/nebo zasouvání) se pak stanoví, jak bude popsáno dále, na základě posunu míst (pixelů) dopadu laserového paprsku 2, nebo jeho složek na optických matricích elektronických optických snímačů 31, 32, resp. na základě posunu míst (pixelů) dopadu laserového paprsku 2 na optické matrici elektronického optického snímače 31 ve dvou různých optických vzdálenostech b a c od konce vřetena i. K určení tohoto posunu se přitom použije některá z níže popsaných variant snímacího zařízení 3 podle vynálezu. Vzhledem ktomu, že pro stanovení svěšení y i úhlu a sklonění vřetena 1 je u horizontálního vřetena i podstatná pouze svislá složka celkového vychýlení vřetena 1 mimo jeho původní (teoretickou) osu, je další popis založen pouze na sledování této složky (tj. svislé složky ve směru osy y dle obr. 1). V případě potřeby však lze naprosto analogický postup a výpočet použít také pro stanovení vodorovné složky celkového vychýlení vřetena I mimo jeho původní (teoretickou) osu (tj. dle obr. 1 složky ve směru vodorovné osy x). V případě šikmého vřetena i se stanovuje dolů orientovaná složka jeho vychýlení v ose kolmé k ose rotace vřetena 1.

V první variantě provedení obsahuje snímací zařízení 3 podle vynálezu (obr. 1 dva elektronické optické snímače 31 a 32, jejichž optické matrice jsou uspřádány za sebou v optické vzdálenosti a v dráze laserového paprsku 2, přičemž elektronický optický snímač 31, který je uspořádaný v menší optické vzdálenosti b od konce vřetena 1 je uložený sklopně a/nebo otočně a/nebo posuvně, případně jinak pohyblivě, a je spřažen s neznázoměným pohonem nebo zařízením pro tento jeho pohyb. V okamžiku, kdy nastane potřeba dopadu laserového paprsku 2 na optickou matrici elektronického optického snímače 32, který je uspořádaný za ním, ve větší optické vzdálenosti c od konce vřetena i, se tak tento elektronický optický snímač 31 odstraní z dráhy laserového paprsku 2, nebo se naopak v případě, kdy nastane potřeba dopadu laserového paprsku 2 na jeho optickou matrici, přesune do dráhy tohoto paprsku 2. Uložení a pohon elektronického optického snímače 31 přitom s výhodou umožňují také jeho přesunutí zpět do výchozí polohy pro další zaznamenávání.

Ve druhé variantě provedení obsahuje snímací zařízení 3 podle vynálezu (obr. 2a) dělič 4 paprsku (např. polopropustné zrcadlo, apod.), který je uspořádaný v dráze laserového paprsku 2, a dva elektronické optické snímače 31, 32, z nichž každý je svou optickou matricí uspořádán za děličem 4 paprsku v dráze jedné složky 21, 22 laserového paprsku 2. Dělič 4 paprsku pak rozděluje laserový paprsek 2, který na něj dopadá na dvě složky, přičemž složka 21 odražená děličem 4 paprsku dopadá na optickou matrici elektronického optického snímače 31 uspořádaného mimo osu rotace vřetena 1 (ve znázorněné variantě provedení elektronický optický snímač 31 v menší optické vzdálenosti od konce vřetena 1), zatímco složka 22 procházející děličem 4 paprsku dopadá na optickou matrici elektronického optického snímače 32 uspořádaného na ose rotace vřetena 1, nebo v její blízkosti (ve znázorněné variantě provedení elektronický optický snímač 32 ve větší optické vzdálenosti od konce vřetena 1). Optická vzdálenost a optických matric elektronických optických snímačů 31, 32 se přitom v tomto případě určí jako rozdíl jejich optických vzdáleností od děliče 4 paprsku. Optické vzdálenosti bac příslušné optické matrice elektronického optického snímače 31, resp. 32, se pak určí jako součet optické vzdálenosti konce vřetena 1 od děliče 4 paprsku a optické vzdálenosti děliče 4 paprsku od optické matrice příslušného elektronického optického snímače 31, resp. 32.

V neznázoměné variantě provedení snímacího zařízení 3 podle vynálezu, která vychází z varianty znázorněné na obr. 2a, může být optická vzdálenost optické matrice elektronického optického snímače 31, který snímá odraženou složku 21 laserového paprsku 2 od děliče 4 paprsku větší, než

-4CZ 305542 B6 optická vzdálenost optické matrice elektronického optického snímače 32, který snímá průchozí složku 22 laserového paprsku 2 od tohoto děliče 4 paprsku. V důsledku toho se při výše uvedeném výpočtu změní matematické znaménko jejich optické vzdálenosti a.

V jiné neznázoměné variantě provedení může být složka 22 procházející děličem 4 paprsku vychýlena mimo osu rotace vřetena 1, takže i příslušný elektronický optický snímač 32 je uložen mimo tuto osu.

Snímací zařízení 3 podle vynálezu ve výše popsaných variantách provedení může být dále modifikováno doplněním alespoň jednoho neznázorněného pomocného zrcadla, které zvětšuje délku dráhy odražené složky 21 a/nebo průchozí složky 22 laserového paprsku 2, případně laserového paprsku 2, a tím i optickou vzdálenost optické matrice příslušného elektronického optického snímače 31 a/nebo 32 od konce vřetena I, a optickou vzdálenost a mezi optickými matricemi elektronických optických snímačů 31 a 32. To umožňuje zmenšení snímacího zařízení 3 při zachování nebo dokonce zvýšení požadované přesnosti stanovení svěšení y a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu a sklonění a/nebo průběhu sklánění horizontálního nebo šikmého vřetena

I. Variantně přitom může být optická vzdálenost optické matrice elektronického optického snímače 31, který snímá odraženou složku 21 laserového paprsku 2, od děliče 4 paprsku větší, než optická vzdálenost optické matrice elektronického optického snímače 32, který snímá průchozí složku 22 laserového paprsku 2, od tohoto děliče 4 paprsku, takže i v tomto případě dojde ke změně matematického znaménka jejich optické vzdálenosti a. V další variantě provedení snímacího zařízení 3 mohou být oba elektronické optické snímače 31, 32 uspořádány svou optickou matricí mimo osu rotace vřetena 1.

V příkladné variantě provedení takto modifikovaného snímacího zařízení 3 znázorněné na obr. 2b, obsahuje toto snímací zařízení 3 dvě pomocná zrcadla 5 a 6, která prodlužují dráhu průchozí složky 22 laserového paprsku 2 před jejím dopadem na optickou matrici příslušného elektronického optického snímače 32 uspořádaného ve znázorněné variantě provedení mimo osu rotace vřetena 1, čímž současně zvětšují optickou vzdálenost a mezi optickými matricemi elektronických optických snímačů 31, 32. Taje přitom v tomto případě dána rozdílem optické vzdálenosti optických matric elektronických optických snímačů 31, 32 od děliče 4 paprsku. Optické vzdálenosti bac konce vřetena 1 od optické matrice elektronického optického snímače 31, resp. 32, se pak určí jako součet optické vzdálenosti konce vřetena 1 od děliče 4 paprsku a optické vzdálenosti děliče 4 paprsku od optické matrice příslušného elektronického optického snímače 31, resp. 32.

Optická vzdálenost a optických matric elektronických optických snímačů 31, 32 a optické vzdálenosti bac optických matric elektronických optických snímačů 31 a 32 od konce vřetena 1 jsou přitom v těchto variantách jiné (větší), než jejich fyzické vzdálenosti.

V neznázoměné variantě provedení snímacího zařízení 3 podle vynálezu pak toto zařízení obsahuje pouze jeden elektronický optický snímač 31. Tento elektronický optický snímač 31 je přitom uložen na přesném vedení, svou optickou matricí přestavitelně mezi alespoň dvěma polohami v dráze laserového paprsku 2, a v případě potřeby je spřažen s pohonem pro tento jeho posuv.

V okamžiku, kdy nastane potřeba dopadu laserového paprsku 2 na optickou matrici uspořádanou v jiné optické vzdálenosti od konce vřetena 1, přesune se tento snímač 31 po svém vedení požadovaným způsobem alespoň jednou směrem k nebo od konce vřetena 1. Optická vzdálenost a je pak dána vzdáleností, o kterou se snímač 31, resp. jeho optická matrice přesunula, optická vzdálenost b např. nejmenší vzdáleností optické matrice tohoto elektronického optického snímače 31 od konce vřetena 1, a optická vzdálenost c např. největší vzdáleností optické matrice elektronického optického snímače 31 od konce vřetena 1, ve které došlo k zaznamenání místa dopadu laserového paprsku 2.

Snímací zařízení 3 podle vynálezu je ve všech výše popsaných variantách provedení opatřeno, resp. jeho elektronické optické snímače 31, 32 jsou propojeny s vyhodnocovací jednotkou 7. Ta

-5CZ 305542 B6 přitom může být buď jednoúčelová, nebo může být tvořena např. (přenosným) počítačem či jiným obdobným zařízením.

Alespoň optické prvky snímacího zařízení 3 podle vynálezu, tj. elektronické optické snímače 31, 32, případně dělič 4 paprsku a pomocná zrcadla 5, 6, jsou pro ochranu před nežádoucím zašpiněním uloženy v neznázoměném obalu opatřeném vstupem laserového paprsku 2.

Snímací zařízení 3 ve variantách znázorněných na obr. 2a a 2b a dalších popsaných variantách s děličem 4 paprsku umožňují, oproti variantě znázorněné na obr. 1, kontinuální snímání míst dopadu laserového paprsku 2 nebo jeho složek 21, 22, nebo laserovým paprskem nebo jeho složkami 21, 22 opisovaných geometrických tvarů.

Při použití snímacího zařízení 3 ve variantě znázorněné na obr. 1 se do vřetena 1 obráběcího stroje upne neznázoměný zdroj laserového paprsku 2 (např. laserová dioda, apod.) a postupně se zaznamenávají místa (pixely) dopadu laserového paprsku 2 na optických matricích obou elektronických optických snímačů 31, 32 snímacího zařízení 3, resp. místa dopadu laserového paprsku 2 na optickou matrici jednoho elektronického snímače 31 ve dvou různých optických vzdálenostech b a c od konce vřetena 1, při dvou různých předem daných vysunutích w_h wj vřetena 1 z vřeteníku (z nichž jedno může být např. nulové vysunutí, resp. úplné zasunutí vřetena 1 ve vřeteníku a druhé např. maximální vysunutí vřetena 1 z vřeteníku). Ze svislé složky posunutí yj, a y_£těchto míst na optických matricích obou elektronických optických snímačů 31, 32, resp. optické matrici jednoho elektronického optického snímače 31 v optických vzdálenostech b a c od konce vřetena 1 se pak stanoví hodnota svěšení y vřetena 1 např. následovně:

(b - w)(y_c - y_b) a úhel a sklonění osy vřetena 1 např. následovně:

a = arctg (^7^)' kde:

Yb je svislá, resp., dolů orientovaná složka posunutí místa dopadu laserového paprsku 2 na optické matrici elektronického optického snímače 31 v optické vzdálenosti b od konce vřetena 1, w je rozdíl vysunutí w, a wj vřetena 1, při kterých se zaznamenávala místa dopadu laserového paprsku 2 na optické matrice elektronických optických snímačů 31, 32, resp. elektronického optického snímače 31, y_c je svislá, resp. dolů orientovaná složka posunutí místa dopadu laserového paprsku 2 na optické matrici elektronického optického snímače 32 resp. 31 (v případě použití pouze jednoho elektronického optického snímače 31) v optické vzdálenosti c od konce vřetena 1, a a je optická vzdálenost optických matric elektronických optických snímačů 31 a 32 nebo posunutí optické matrice jednoho elektronického optického snímače 31, která je rovna rozdílu c - b.

Stejný výpočet se pak použije i v dalších variantách způsobu stanovení svěšení y a/nebo průběhu svěšování a/nebo úhlu α sklonění a/nebo průběhu sklánění osy vřetena 1 podle vynálezu, bez ohledu na to, v jakém pořadí se zaznamenávají místa dopadu laserového paprsku 2 na optických matricích jednotlivých elektronických optických snímačů 31 nebo 32, resp. optické matrici jednoho elektronického optického snímače 31 ve dvou různých vzdálenostech b a c od konce vřetena 1.

-6CZ 305542 B6

V případě potřeby se mohou alespoň jednou zaznamenat také místa dopadu laserového paprsku 2 na optických matricích elektronických optických snímačů 31, 32 resp. optické matrici jednoho elektronického optického snímače 31 ve dvou různých optických vzdálenostech b a c od konce vřetena 1, mezi dvěma různými, předem danými vysunutími Wi, w? vřetena 1 z vřeteníku, což umožňuje získat určitou představu o průběhu svěšování a/nebo průběhu sklánění osy daného vřetena 1 při jeho pohybu mezi těmito vysunutími Wj, W2. Tento průběh přitom může být ze zjištěných posunutí např. aproximován vhodným matematickým modelem.

Při použití snímacího zařízení 3 ve variantách znázorněných na obr. 2a nebo 2b, kdy odražená složka 21 laserového paprsku 2 nepřerušovaně dopadá na optickou matrici elektronického optického snímače 31 a jeho průchozí složka 22 nepřerušovaně dopadá na optickou matrici elektronického optického snímače 32, bez nutnosti přestavení elektronického optického snímače 31 v menší optické vzdálenosti b od konce vřetena 1, může zaznamenávání míst dopadu složek 21, 22 laserového paprsku 2, resp. sledování jejich posunu, probíhat kontinuálně. Získané svislé složky yb a y_£ posunutí jednotlivých složek 21, 22 laserového paprsku 2 na optických matricích jednotlivých elektronických optických snímačů 31, 3 se pak použijí pro (průběžný) výpočet aktuální hodnoty svěšení y vřetena 1 a/nebo pro (průběžný) výpočet úhlu α sklonění osy vřetena 1 výše popsaným způsobem.

Hodnoty svěšení y a/nebo průběh svěšování vřetena 1, a/nebo úhel α sklonění osy vřetena 1 a/nebo průběh sklánění osy vřetena 1 se přitom s výhodou stanovují v reálném nebo téměř reálném čase ve vyhodnocovací jednotce 7, případně se i ukládají do její nebo jí přiřazené paměti, nebo se na této vyhodnocovací jednotce 7 nebo nají přiřazeném zobrazovacím zařízení zobrazují, např. číselně a/nebo graficky.

Pro zvýšení přesnosti stanovení a zejména pro eliminaci případného nepřesného uložení zdroje laserového paprsku 2 mimo osu rotace vřetena 1 je výhodné, pokud se vřeteno 1 během stanovování svěšení y a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu α sklonění a/nebo průběhu sklánění osy vřetena 1 otáčí rychlostí, která z hlediska vyhodnocení nesnižuje kvalitu obrazů zachycených elektronickým optickým snímačem/snímači 31, 32 a nevyvolává nadměrné vibrace stroje. Dle typu použitých elektronických optických snímačů 31, 32 a typu stroje se tato rychlost může pohybovat v rozsahu jednotek až tisíců otáček za minutu.

V případě uložení zdroje laserového paprsku 2 s určitou malou nepřesností mimo osu vřetena I (obr. 3) je pak laserový paprsek 2 obecně mimoběžný s osou rotace vřetena i a při rotaci vřetena 1 opisuje povrch pláště jednodílného rotačního hyperboloidu H. Optické matrice jednotlivých elektronických optických snímačů 31, 32, resp. jednoho elektronického optického snímače 31 ve dvou různých optických vzdálenostech b a c od konce vřetena 1, pak zaznamenávají, resp. zaznamenává řezy Sl, ST a S2, S2' hyperboloidy H1 a H2 vytvořenými při různých vysunutích Wi, W2 vřetena i, které mají v případě, kdy je plocha optické matrice těchto optických snímačů 31, 32, resp. elektronického snímače 31 kolmá na osu hyperboloidu H1 (tj. např. před vysunutím vřetena 1) tvar kružnice, a při změně úhlu mezi plochou optické matrice a osou hyperboloidu H2 (například vlivem svěšení vřetena 1) přecházejí na elipsy. Středy těchto řezů Sl, ST a S2, S2' pak určují osu rotace zdroje laserového paprsku 2, a tím také skutečnou osu rotace konce vřetena 1 obráběcího stroje, která je s ní shodná, přičemž hodnota svěšení y vřetena 1 a/nebo úhel α sklonění jeho osy se stanoví výše popsaným způsobem ze svislých, resp. dolů orientovaných složek y_b a y_£ posunutí středů těchto řezů.

Chyba, která přitom vzniká v důsledku toho, že středy elips, které jsou řezy Sl až S2' hyperboloidu H1 nebo H2 vytvářeného laserovým paprskem 2, nejsou geometricky totožné s průsečíkem osy hyperboloidu Hl, H2, je přitom naprosto zanedbatelná (za podmínek obvyklých u stávajících obráběcích strojů nepřesáhne 0,1 pm). V případě potřeby je však možněji vhodným matematickým postupem odhadnout a použít ke korekci výpočtu.

-7CZ 305542 B6

Jako elektronické optické snímače 31, 32 lze použít v podstatě libovolné známé plošné optické snímače, a v jednoduchém provedení snímacího zařízení 3 i lineární optické snímače - např. snímače CCD nebo CMOS, které mohou být v tomto případě s výhodou černobílé. Výhodné je přitom také použití kamer, které umožní řízené snímání většího počtu snímků, a tím zpřesnění výsledků stanovení svěšení y a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu α sklonění osy a/nebo průběhu sklánění osy vřetena i, neboť během otáčení vřetena i umožňují sejmutí celé řady obrazů dopadajícího laserového paprsku 2. K vyhodnocení je možno použít známé metody a programy z teorie zpracování obrazů, které jsou snadno dostupné. Rada obrazů může případně poskytnout i další informace o chování vřetena i, když se např. jednotlivým sejmutým osvětleným místům (pixelům) optických matric elektronických optických snímačů 31, 32, resp. optické matrici jednoho elektronického optického snímače 31 ve dvou různých vzdálenostech od konce vřetena 1, přiřadí úhlová poloha vřetena I ve formě impulzu od neznázoměného čidla pootočení vřetena I (které je běžným vybavením obráběcích strojů), což umožní zejména provádět statistická zpracování výsledků z většího počtu otáček, zjištění chyb rotačního pohybu vřetena 1, apod.

Pro řešení specifických úloh při modelování specifických situací může být upínací kužel vřetena i uzpůsoben pro uchycení závaží nebo jiného přípravku k zatížení vřetena J_.

Způsob stanovení svěšení y a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu α sklonění a/nebo průběhu sklánění horizontálního nebo šikmého vřetena 1, zejména horizontálního nebo šikmého vřetena obráběcího stroje, podle vynálezu je použitelný v podstatě u všech strojů či zařízení s horizontálním nebo šikmým rotačním vřetenem i, přičemž se s výhodou použije zejména u obráběcích strojů, např. vyvrtávacích a frézovacích strojů.

Výše popsaná snímací zařízení 3 však mohou být, kromě výše popsaných způsobů, bez další úpravy použita také pro stanovení, resp. stanovování lineární úchylky/úchytek a/nebo úhlové úchylky/úchylek (např. ve smyslu ČSN ISO 230-1) dráhy a/nebo plochy obrobku a/nebo části stroje (např. upínacího stolu, suportu, koníku, apod.), zejména obráběcího stroje, od osy rotace nebo bodu na ose rotace (pevného nebo výsuvného) vřetena i ve dvou vzájemně kolmých osách, které jsou současně kolmé kose rotace vřetena J_. Vřeteno I přitom během tohoto stanovování zůstává po celou dobu v pevné poloze (např. zasunuto ve vřeteníku), a snímací zařízení 3 dle kterékoliv z výše popsaných variant provedení, nebo jeho elektronický optický snímač/snímače 31, 32 se pohybuje/pohybuji vůči němu (směrem k němu a/nebo směrem od něj) v dráze a/nebo ploše obrobku a/nebo části stroje, jejíž lineární úchylka/úchylky a/nebo úhlová úchylka/úchylky od osy rotace nebo bodu na ose rotace vřetena i se stanovuj e/stanovuj i.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob stanovení svěšení (y) a/nebo průběhu svěšování horizontálního nebo šikmého vřetena (1) a/nebo stanovení úhlu (a) sklonění a/nebo průběhu sklánění horizontálního nebo šikmého vřetena (1), zejména horizontálního nebo šikmého vřetena (1) obráběcího stroje, vyznačující se tím, že do vřetena (1) se upne zdroj laserového paprsku (2) a v alespoň dvou různých optických vzdálenostech (b), (c) od konce vřetena (1) se při alespoň dvou různých vysunutích (wj), (w₂) vřetena (1) z vřeteníku postupně nebo současně zaznamenají, resp. zaznamenávají místa dopadu laserového paprsku (2) nebo jeho složek (21, 22), nebo laserovým paprskem (2) nebo jeho složkami (21), (22) opisované geometrické tvary, přičemž svěšení (y) vřetena (1) a/nebo úhel (a) sklonění vřetena (1) se stanoví nebo průběžně stanovuje, resp. průběh svěšování vřetena (1) a/nebo průběh sklánění vřetena (1) se stanoví nebo průběžně stanovuje, ze svislých nebo dolů orientovaných složek posunutí (y_b), (y_c) míst dopadu laserového paprsku (2) nebo jeho složek (21), (22), nebo středů laserovým paprskem (2) nebo jeho složkami (21), (22) opisovaných geometrických tvarů v těchto optických vzdálenostech (b), (c) od konce vřetena (1), rozdílu (a)

-8CZ 305542 B6 těchto optických vzdáleností (b), (c), jedné z těchto optických vzdáleností (b) nebo (c) od konce vřetena (1), a rozdílu (w) vysunutí (wi), (w₂) vřetena (1) z vřeteníku.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že svěšení (y) vřetena (1) se stanoví nebo průběžně stanovuje jako:

(b - w)(y_c - y_b) _{y = y}---, a

kde: (y_b) je svislá nebo dolů orientovaná složka posunutí místa dopadu laserového paprsku (2) nebo jeho složky (21), (22) nebo středu laserovým paprskem (2) nebo jeho složkou (21), (22) opisovaného geometrického tvaru v optické vzdálenosti (b) od konce vřetena (1), (w) je rozdíl vysunutí vřetena (1) z vřeteníku, při kterých se zaznamenaly, resp. zaznamenávaly místa dopadu laserového paprsku (2) nebo jeho složek (21), (22), nebo středů laserovým paprskem (2) nebo jeho složkami (21), (22) opisovaných geometrických tvarů, (y_c) je svislá nebo dolů orientovaná složka posunutí místa dopadu laserového paprsku (2) nebo jeho složky (21), (22) nebo středu laserovým paprskem (2) nebo jeho složkou (21), (22) opisovaného geometrického tvaru v optické vzdálenosti (c) od konce vřetena (1), (a) je rozdíl optických vzdáleností (c) a (b) od konce vřetena (1).
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že úhel (a) sklonění vřetena (1) se stanoví nebo průběžně stanovuje jako:

a = arctg(^), kde: (y_c) je svislá nebo dolů orientovaná složka posunutí místa dopadu laserového paprsku (2) nebo jeho složky (21), (22) nebo středu laserovým paprskem (2) nebo jeho složkou (21), (22) opisovaného geometrického tvaru v optické vzdálenosti (c) od konce vřetena (1), (y_b) je svislá nebo dolů orientovaná složka posunutí místa dopadu laserového paprsku (2) nebo jeho složky (21), (22) nebo středu laserovým paprskem (2) nebo jeho složkou (21), (22) opisovaného geometrického tvaru v optické vzdálenosti (b) od konce vřetena (1), a (a) je rozdíl optických vzdáleností (c) a (b) od konce vřetena (1).
4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že místa dopadu laserového paprsku (2) nebo laserovým paprskem (2) opisované geometrické tvary se zaznamenají, resp. zaznamenávají na optické matrici jednoho elektronického optického snímače (31) uspořádaného proti konci vřetena (1), který se pohybuje mezi alespoň dvěma polohami v optických vzdálenostech (b) a (c) od konce vřetena (1).
5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že místa dopadu laserového paprsku (2) nebo laserovým paprskem (2) opisované geometrické tvary se zaznamenají, resp. zaznamenávají postupně na optických matricích dvou elektronických optických snímačů (31), (32) uspořádaných za sebou proti konci vřetena (1) v optických vzdálenostech (b) a (c) od konce vřetena (1), přičemž elektronický optický snímač (31) uspořádaný v menší optické vzdálenosti (b) od konce vřetena (1) se pro zaznamenání místa dopadu laserového paprsku (2) nebo laserovým paprskem (2) opisovaného geometrického tvaru na optické matrici optického snímače (32) uspořádaného ve větší optické vzdálenosti (c) od konce vřetena (1) přesune alespoň dočasně mimo dráhu laserového paprsku (2).

-9CZ 305542 B6
6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že místa dopadu složek (21), (22) laserového paprsku (2) nebo složkami (21), (22) laserového paprsku opisované geometrické tvary se zaznamenají, resp. zaznamenávají na optických matricích dvou elektronických optických snímačů (31), (32), přičemž každá ze složek (21), (22) laserového paprsku (2) dopadá nebo opisuje geometrický tvar na optické matrici elektronického optického snímače (31), (32) umístěného v jiné optické vzdálenosti (b) a (c) od konce vřetena (1).
7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že alespoň jedna složka (21), (22) laserového paprsku (2) se před dopadem na optickou matrici elektronického optického snímače (31), (32) alespoň jednou odrazí pomocným zrcadlem (5).
8. Způsob podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vřeteno (1) se spolu se zdrojem laserového paprsku (2) při zaznamenávání míst dopadu laserového paprsku (2) nebo jeho složek (21), (22), nebo laserovým paprskem (2) nebo jeho složkami (21), (22) opisovaných geometrických tvarů otáčí.
9. Snímací zařízení (3) pro stanovení svěšení (y) a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu (a) sklonění a/nebo průběhu sklánění osy vřetena (1), zejména vřetena (1) obráběcího stroje, vyznačující se tím, že obsahuje dráhu laserového paprsku a elektronický optický snímač (31), který je svou optickou matricí přestavitelný v dráze laserového paprsku (2) mezi alespoň dvěma polohami v optických vzdálenostech (b) a (c) od konce vřetena (1).
10. Snímací zařízení (3) pro stanovení svěšení (y) a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu (a) sklonění a/nebo průběhu sklánění osy vřetena (1), zejména vřetena (1) obráběcího stroje, vyznačující se tím, že obsahuje dráhu laserového paprsku (2) a alespoň dva elektronické optické snímače (31), (32), jejichž optické matrice jsou uspořádány za sebou v dráze laserového paprsku (2), přičemž elektronický optický snímač (31) uspořádaný v menší optické vzdálenosti (b), (c) od konce vřetena (1) je uložen s možností přesunutí své optické matrice mimo tuto dráhu.
11. Snímací zařízení (3) pro stanovení svěšení (y) a/nebo průběhu svěšování a/nebo stanovení úhlu (a) sklonění a/nebo průběhu sklánění osy vřetena (1), zejména vřetena (1) obráběcího stroje, vyznačující se tím, že obsahuje dráhu laserového paprsku (2), dva elektronické optické snímače (31), (32) a dělič (4) paprsku, přičemž dělič (4) paprskuje uspořádán v dráze laserového paprsku (2) a každý z elektronických optických snímačů (31), (32) je svou optickou matricí uspřádán za děličem (4) paprsku v dráze jedné složky (21), (22) laserového paprsku (2) v jiné optické vzdálenosti (b), (c) od konce vřetena (1).
12. Snímací zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že v dráze alespoň jedné složky (21), (22) laserového paprsku (2) je za děličem (4) paprsku uspořádáno alespoň jedno pomocné zrcadlo (5).