TWI788350B - 工具機及用於該工具機測量的方法 - Google Patents

工具機及用於該工具機測量的方法 Download PDF

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Abstract

本發明關於一種研磨及/或沖蝕機器(10)、以及一種用於測量及參考一軸配置(11)之方法，該軸配置包括數個機器軸(12)，其中每一者可佈設成一旋轉或平移機器軸。為此，一量測碟(28)插入一工具主軸(13)中，且一試驗心軸(27)插入一工件固持裝置(14)中。試驗心軸(27)電氣連接至一參考電位、較佳地大地(M)。量測碟(28)電氣連接至一供應電壓電位(UV)。藉形成一介於量測碟(28)與試驗心軸(27)之間的接觸，一量測電流(IM)將在供應電壓電位(UV)與該參考電位之間流動，且依據範例係從供應電壓電位(UV)到大地(M)。可在一監視裝置(31)中偵測到該量測電流(IM)之流動，且可判定量測電流(IM)之電流流動起始時的機器軸(12)實際位置。透過軸配置(11)，可接近量測碟(28)與試驗心軸(27)之間的一個或更多接觸位置點(K)，且因此可分別進行軸配置(11)及該機器之參考或測量。

Description

工具機及用於該工具機測量的方法
本發明關於一種研磨及/或沖蝕機器，以及一種用於分別測量及參考機器之方法。
一研磨及/或沖蝕機器包括數個機器軸，其容許一待處理工件相對於一工具運動及定位。為精密加工，必須知道該等機器軸相對於機座或機架之一固定坐標系的位置。
德國專利公開案第DE 10 2008 004 849 B4號提議，設置一多軸參考感測器配置，以在休止期間針對複數個用於加工之組件、與平移及旋轉軸實施一參考程序，其中在數個尺度上判定一工件固持裝置與一工件之間的相對位置。為此，該多軸參考感測器配置包括用於每一空間方向之一各別參考感測器，在此情況下可將參考感測器佈設成一接觸感測器或一近接感測器。
利用接觸感測器或力感測器，必須確保工具或工件抵靠各別參考感測器之力可非常精密地調整。是以，此等感測器在準確度及一致性方面之要求極高。倘使用近接感測器，則此等感測器必須高度準確地調整，以設定接近元件被偵測所在之位置點。所有型式之感測器皆必須以最小容差顯示高偵測準確度。再者，在工具機中使用接觸、力、或近接感測器，經常因此等感測器曝露於切屑、冷卻液、或相似物所致之污染而伴隨問題。
因此，本發明之目的可被視為提供一種研磨及/或沖蝕機器，以及一種用於測量或參考該機器之方法，該測量及參考係以 簡單構件提供高準確度。
藉一種展現申請專利範圍第1項之特徵的研磨及/或沖蝕機器、以及藉一種展現申請專利範圍第16項之特徵的方法來達成本目的。
依據本發明，該研磨及/或沖蝕機器包括一工具主軸，其可環繞一研磨或沖蝕工具可配置所在之一主軸之軸被驅動。一工件固持裝置係用於一待加工工件。該機器包括一機器軸配置，該機器軸配置具有數個機器軸。每一機器軸皆可佈設成一旋轉或平移機器軸。可設置多達六個機器軸，每一該等機器軸皆配置成使該工具主軸、或設於該工具主軸處之一工具相對於該工件固持裝置、或配置於該工件固持裝置處之一工件定位或運動，以實施期望之處理。每一該等既有機器軸之位置皆藉一位置偵測裝置偵測。為達成此，該位置偵測裝置可包括複數個位置感測器，該等位置感測器量測各別平移或旋轉自由度內之位置。該位置偵測裝置亦可能基於作為該各別位置之特徵的其他參數來判定一機器軸的位置。因此，可能基於直接量測實際位置值、或基於描述該實際位置之間接參數，進行該位置偵測。
複數個導電量測體、較佳地一導電試驗心軸以及一導電量測碟係用於測量或參考。某一、第一量測體、特別地該試驗心軸，可配置於該工件固持裝置中，且另一、第二量測體、特別地該量測碟，可配置於該工具主軸中。為測量或參考，該第二量測體連接至一供應電壓電位，使得一電壓施加於該第二量測體上，該電壓較佳地對應於該供應電壓電位。配置於該工件固持裝置中之該第一量測體電氣連接至一既定參考電位，該既定參考電位較該供應電壓電位低。該參考電位較佳地作為一大地電位(0伏特)。再者，該第二量測體連接至一監視裝置。
透過一控制裝置，可能使該等量測體彼此相對運動、或定位、或對正。該機器之該控制裝置可控制該等機器軸，以使該 等量測體依一相對方式朝彼此運動，使得該等量測體在一接觸位置點處彼此接觸。一旦在該接觸位置點處發生該接觸，一量測電流將在該等量測體之間、且較佳地從具有較高電位之該第二量測體到具有較低電位之該第一量測體流動。該量測電流係藉連接至該第二量測體之該監視裝置偵測。一旦偵測到該量測電流，至少一驅動的機器軸、或所有機器軸之實際位置將儲存於記憶體中。因此，由於該二量測體之間的接觸，使得可在該接觸位置點處判定一參考位置。該參考位置之判定可高度精確。已發現到，可在該等量測體之間接觸後即刻以優良準確度偵測到該量測電流。此時，可分別偵測與儲存適當之實際位置作為該參考位置。因該等量測體之間接觸壓力變化所致之差異將不出現。
該機器與該方法皆分別不需要昂貴或複雜之感測器系統。可在該機器之操作範圍外進行該量測電流之偵測。無需在該機器操作範圍內之敏感感測器。結果，可藉簡單、具成本效益之構件，同時以高準確度，分別進行參考與測量。
較佳地，一旦已偵測到該等量測體之間的一接觸，即停止被驅動之該至少一機器軸之驅動。結果，將避免該等量測體之間的高接觸壓力。
倘(分別針對測量與參考)依次地接近一連串之接觸位置點，則將有利。例如，可存在每連串(per sequence)之至少二、三、或更多接觸位置點，以實施一特定量測、或比較該等機器軸彼此之間的定向。如此，可針對該至少一接觸位置點，指定一個或更多旋轉機器軸之一定向。較佳地以單一、特別地平移之機器來進行該等量測體之間從接觸前瞬間以至達到接觸時的接近運動。
在一較佳示範具體實施例中，該第二量測體可佈設成一量測碟，該量測碟具有一環周表面及一側表面，該環周表面係依一環型方式封閉，其中該環周表面圍起該側表面而聯接(adjoining)該表面。例如，該量測碟可呈一圓形輪廓。與此結合，該量測碟可 能與具有該環周表面或該側表面之另一、第一量測體在該接觸位置點處接觸。這取決於該第一量測體、譬如該試驗心軸上之接觸位置點配置在何處、及使用何機器軸進行相對運動直到抵達該接觸位置點為止。
為了分別測量與參考該研磨及/或沖蝕機器之所有機器軸，依一順序依次地接近之接觸位置點數量較佳地對應至設置成改變該等量測體之間相對位置的機器軸數量。如此，某一機器軸、即可造成該第一量測體環繞其縱軸之一旋轉者不納入考慮。
在一較佳示範具體實施例中，該監視裝置包括一監視單元。該監視單元可為該控制裝置之一組件、或依通訊式連接至該控制裝置。
較佳地，該監視單元設置成監視該第二量測體是否電氣連接至該供應電壓電位。一對應之監視結果可發送至該控制裝置、或可由該控制裝置依另一合適方式取得。倘該監視裝置判定該第二量測體與該供應電壓電位之間的電氣連接已達成，則該控制裝置可切換成一安全操作模式。基此已認定，可謂無工件加工但有一測量與參考將分別實施。隨後，啟動該安全操作模式，且該控制裝置將控制該機器軸配置而仍保持該安全操作模式之至少一限制。
在安全操作模式下，可能譬如防止該工具主軸作動，以防止該第二量測體環繞該主軸之軸旋轉。另一選擇或除此以外，可將一個或更多機器軸之驅動力或一驅動扭矩限制在一最大力或一最大扭矩。因此，可避免因大的接觸壓力而對該等量測體造成損害。為此，可能譬如使一電動馬達隸屬於各別機器軸且譬如藉適當之馬達電流限制而表現出其驅動達一扭矩極限。為了限制各別機器軸之力或扭矩，可能譬如進行馬達電流之一量測及限制。
倘該第二量測體透過一連線(connecting line)而電氣連接至該電氣連接組件之一第一接點，則為有利者。再者，該電氣連接組件可包括可彼此短路之一第二接點及一第三接點。
可提供一電氣對立連接組件以與該連接組件作電氣連接。該對立連接組件包括一第一對立接點，其藉由一第一導體透過該監視裝置連接至該供應電壓電位。該監視裝置之一監視組件可配置於該第一導體中，該裝置提供一切換功能，譬如一電晶體、一繼電器、及光耦合器或相似物。較佳地，該監視組件可附帶地提供該第一導體與一量測電路之一電氣隔離(galvanic isolation)。
再者，倘該對立連接組件具有藉由一第二導體而連接至該供應電壓電位之一第二對立接點，則為有利者。除此以外，可提供一選用的第三對立接點，其藉由一第三導體而連接至該監視裝置、且特別地至該監視裝置之該監視單元。
藉由在該連接組件與該對立連接組件之間建立的連接，將在該第一接點與該第一對立接點之間實現一電氣連接。倘存有時，亦實現該第二接點與對立接點之間、及/或該第三接點與該第三對立接點之間的一電氣連接。由於該第二接點與該第三接點之間的短路，因此(藉由建立於該連接組件與該對立連接組件之間的連接)將實現該供應電壓電位、分別與該監視裝置及該監視單元之間的一電氣連接。於此，可能偵測到該第二量測體到該供應電壓電位之連接，且譬如啟動該安全操作模式。
10:研磨及/或沖蝕機器
11:軸配置
12:機器軸
12a:A軸
12c:C軸
12x:X軸
12y:Y軸
12z:Z軸
13:工具主軸
14:工件固持裝置
15:第一滑件(機座)
16:第二滑件
17:第三滑件
18:托架
19:工具
20:工件
21:控制裝置
22:位置偵測裝置
23:位置感測器
27:試驗心軸(第一量測體)
28:量測碟(第二量測體)
29:絕緣子(電氣絕緣子)
30:軸區段
31:監視裝置
32:監視單元
33:連接組件(電氣連接組件)
34:對立連接組件(電氣對立連接組件)
35:第一接點
36:第二接點
37:第三接點
38:第一對立接點
39:第二對立接點
40:第三對立接點
41:連線
42:第一導體
43:監視組件
44:二次電路
45:光耦合器
46:第一監視輸入
49:第二導體
50:第三導體
51:第二監視輸入
54:量測碟之環周表面
55:量測碟之側表面
56:試驗心軸之生成表面
57:試驗心軸之面(側表面)
IM:量測電流
K:接觸位置點
L:縱軸
M:大地(參考電位)
R:旋轉軸
S:主軸之軸
US:二次電壓電位
UV:供應電壓電位
Aist、Cist、Xist、Yist、Zist:位置值
可由申請專利範圍附屬項、說明、及圖式，推論出本發明之較優具體實施例。此後將參考隨附圖式，詳細解說本發明之較佳示範具體實施例，其中顯示於：第1圖，一研磨及/或沖蝕機器之一示範具體實施例的一概略類似方塊圖表現，第2圖，依據第1圖之方塊圖的一研磨及/或沖蝕機器之一示範具體實施例概略側視圖，第3圖，一量測碟到一供應電壓電位及一監視裝置之電氣連接、以及一試驗心軸到一參考電位之電氣連接的一示範具體 實施例基本示意圖，第4圖至第7圖，概略示意圖，其為該試驗心軸與第1圖至第3圖之量測碟在不同接觸位置點之側視圖(圖a)及平面圖(各別之圖b)。
第1圖及第2圖係依一大幅簡化方式顯示一研磨及/或沖蝕機器10之示範具體實施例。研磨及/或沖蝕機器10包括一機器軸配置11，該機器軸配置包括至少一、且較佳地數個平移及/或旋轉機器軸12。在此圖示出之示範具體實施例中，軸配置11包括三個平移軸、即一X軸12x、一Y軸12y、以及一Z軸12z。再者，依據本範例之機器軸配置11包括二旋轉機器軸、即一A軸12a及一C軸12c。透過C軸12c，可能實施環繞一旋轉軸R之一旋轉，該旋轉軸分別平行於y方向及Y軸12y延伸。藉由A軸，可能實施環繞一軸之一旋轉，該軸分別平行於x方向及X軸12x延伸。選用地，可能存有一旋轉軸，藉該旋轉軸可實施環繞一旋轉軸之一旋轉，該軸分別平行於z方向及Z軸12z延伸。請參考第2圖所顯示之示範具體實施例，提供五個機器軸12、即三個平移機器軸12x、12y、12z以及二個旋轉機器軸12a與12c。
藉由機器軸配置11，可能使一工具主軸13及/或一工件固持裝置14相對於一機座15運動，而亦可達成工具主軸13與工件固持裝置14之間的一相對運動。為此，可使用不同之軸架構。為使工具主軸13運動，可能使用一個或更多平移或旋轉機器軸12，且為使工件固持裝置14運動，相應地可能使其他平移或旋轉軸12運動。請參考第2圖所顯示之示範具體實施例，Y軸12y及Z軸12z可用於使工具主軸13運動，且同時X軸12x及C軸12c可用於使工件固持裝置14運動。A軸12a設置成使工件固持裝置14環繞其縱軸L驅動。
軸配置11之機器軸12在第1圖中僅象徵性地、且在第2圖僅藉其概略指示出之旋轉或滑動軸指示。工具主軸13設置於第一 滑件15上，該第一滑件可藉由Y軸12y而相對於一第二滑件16運動。支承第一滑件15之第二滑件16可藉由Z軸12z而相對於機座15運動。一第三滑件17配置於機座15上而可透過X軸12x運動，且支承C軸12c。藉由C軸12c，可能實施一托架18環繞一旋轉軸R之一旋轉。接著，Z軸12z及工件固持裝置14設置於托架18上，在此情況下，A軸12a能夠使工件固持裝置14環繞縱軸L驅動。
結果，可能藉由機器軸配置11而相對於工件固持裝置14分別對正與定位工具主軸13。工具主軸13設置成接收一工具19、譬如一研磨工具及/或一沖蝕工具。藉由工具主軸13，可能驅動一工具19、譬如一研磨碟，以依一旋轉方式環繞主軸之軸S被驅動。工具主軸13或聯結之主軸驅動件(未圖示出)係藉一控制裝置21啟動，該控制裝置可指定一期望之轉速。
工件固持裝置14設置成分別接收與夾持一工件20。工件20可藉由A軸12a環繞其縱軸L、或藉由C軸12c環繞旋轉軸R旋轉或樞轉。藉由C軸12c環繞旋轉軸R之一樞轉運動，調整縱軸L與主軸之軸S之間的角度。依據範例，該角度可在0°與180°之間變化。
透過控制裝置21，機器軸配置11亦啟動，使得每一機器軸12可單獨地被驅動。每一機器軸12之位置係藉一位置偵測裝置22偵測。為此，每一機器軸12可與一位置感測器23聯結，以偵測各別之位置值Aist、Cist、Xist、Yist、Zist(「ist」就如同為實際(actual))且將位置值發送至控制裝置21。倘有一額外之旋轉軸，則可藉位置偵測裝置22將一對應實際值發送至控制裝置21，這係在第1圖中以虛線圖示者。
建議具體實施例之另一選擇為亦可藉位置偵測裝置22基於可作為各別實際位置特徵之其他數值來達成該位置偵測。之後，無需直接量測實際位置值。
依據範例，研磨及/或沖蝕機器10設置成實施一種用於機器軸12測量或參考的方法。為此，一導電第一量測體(依據範例之 一試驗心軸27)可代替一工件，插入工件固持裝置14中。再者，一導電第二量測體(依據範例之一量測碟28)可代替一工具19，插入工具主軸13中。試驗心軸27電氣連接至一固定參考電位，且依據範例為電氣連接至大地M。該連接可在試驗心軸27上直接地(透過一線路)、或透過工件固持裝置14間接地達成。
量測碟28電氣連接至一供應電壓電位UV。透過一電氣絕緣子29，連接至量測碟28之軸的一軸區段30係相對於量測碟28電氣絕緣。透過軸區段30，量測碟28容置於工具主軸13中。施加至量測碟28之供應電壓電位UV因此不致施加至工具主軸13，且藉電氣絕緣子29防止一電流流入或穿越工具主軸13。
再者，量測碟28電氣連接至一監視裝置31。監視裝置31包括一監視單元32。監視裝置31或至少監視單元32可為控制裝置21之一組件、或可依通訊式連接至控制裝置21。透過一連接裝置，進行監視裝置31與量測碟28之間的電氣連接，該連接裝置具有一連接組件33及一對立連接組件34。連接組件33較佳地佈設成一插頭，且對立連接組件34為一插座。例如，對立連接組件34可在工具主軸13的區域接附至研磨及/或沖蝕機器10，譬如至第一滑件15、或至連接至第一滑件15之托架之一工具主軸13的托架。
在示範具體實施例中，連接組件33具有一第一電氣接點35，及依據範例額外之一第二電氣接點36與一第三電氣接點37。電氣接點35、36、37可佈設成插腳(plug pins)。可從第3圖推論出，第二接點36與第三接點37係藉連接組件33電氣短路，且分別位在連接組件33中。
對立接觸組件34具有至少一第一電氣對立接點38。在示範具體實施例中，額外地有一第二電氣對立接點39及一第三電氣對立接點40。對立接點38、39、40可佈設成插座，以接收一各別聯結之插腳。
透過一連接線41，第一電氣接點35電氣連接至量測碟 28。連接線41係一撓性線、譬如一螺旋纜線。
第一對立接點38藉由一第一導體42連接至監視裝置31。在示範具體實施例中，第一導體42透過一監視組件43連接至供應電壓電位UV。監視組件43具有一電氣切換功能，且設置成當一量測電流IM流通過第一導體42時觸發一電氣切換動作。該電氣切換動作係藉電氣連接至監視組件43之監視單元32偵測。
在此處所述之示範具體實施例中，監視組件43更提供一電氣隔離。當監視組件43之二次側配置於一二次電路44中時，監視組件43之一次側在第一導體42中切換。
在示範具體實施例中，監視組件43係一光耦合器45。一光耦合器二極體在陽極側上電氣連接至供應電壓電位UV，且在陰極側上電氣連接至第一對立接點38。一光耦合器電晶體在集極側上電氣連接至一二次電壓電位US，且在射極側上電氣連接至一第一監視輸入46。一旦一量測電流IM流通過第一導體42、及因此該光耦合器二極體，該光耦合器電晶體變成導通且將第一監視輸入46電氣連接至二次電壓電位US。然而，倘無任何量測電流IM流通過該光耦合器二極體，該光耦合器電晶體阻斷，且二次電壓電位US與第一監視輸入46電氣斷開。由於該光耦合器電晶體之切換動作，因此可能偵測一量測電流IM存在於第一導體42中。
亦可借助於監視組件43或光耦合器45來不同地電氣佈設二次電路44。例如，第一監視輸入46可直接連接至二次電壓電位US、及至該光耦合器電晶體之集極。該光耦合器電晶體之射極可因此連接(透過一電阻器)至較二次電壓電位US低之一電位、譬如一二次大地電位。在此情況下，該二次大地電位在一量測電流IM於該一次側上流通過第二導體42時施加至第一監視輸入46，否則當該光耦合器電晶體阻斷時，二次電壓電位US施加至第一監視輸入46。
監視裝置31與二次電路44亦可能分別有額外修飾。可能使用一繼電器或其他導致一切換動作之監視組件43來代替光耦合 器45，該組件可能設有或未設有一電氣隔離。
第二對立接點39透過一第二導體49、較佳地直接連接者而電氣連接至供應電壓電位UV。第三對立接點40透過一第三導體50、較佳地直接電氣連接至一第二監視輸入51。
倘連接組件33與對立連接組件34之間建立一電氣、及較佳地亦一機械連接，則分別實施第一接點35與第一對立接點38之間、第二接點36與第二對立接點39之間、第三接點37與第三對立接點40之間的一電氣連接。由於第二與第三接點36、37之間的短路連接，第一導體49電氣連接至第三導體50，如此可將供應電壓電位UV施加至第二監視輸入51。監視單元32之監視裝置31可透過第二監視輸入51偵測到已在連接組件33與對立連接組件34之間達成一電氣連接。
較佳地，監視單元32設置成當已偵測到一介於連接組件33與對立連接組件34之間的電氣連接時生成一適當信號，且提供該訊號至控制裝置21。接著，該控制裝置依一安全操作模式來操作研磨及/或沖蝕機器10。在安全操作模式下，將防止一環繞主軸之軸S的工具主軸13的驅動、及/或一環繞縱軸L之試驗心軸27的旋轉。可因此防止一插入工具主軸13中之量測碟28的旋轉。
另一選擇或除此以外，可依安全模式來操作一個或更多機器軸12，且同時限制一力或一扭矩。因此，當此等量測體27、28彼此接觸到、或與研磨及/或沖蝕機器10之其他組件接觸到時，可防止過量之力或扭矩作用於量測碟28或試驗心軸27上。為此，可能譬如藉一適當之馬達電流的電流限制來限制各別機器軸12之一關聯電動馬達的驅動扭矩。
當量測碟28與試驗心軸27透過機器軸配置11而彼此相對運動且在一接觸位置點K彼此接觸到時，一導電連接形成於量測碟28與試驗心軸27之間。由於施加至量測碟28之供應電壓電位UV、與施加至試驗心軸27之參考電位(大地M)之間的電位差，一量 測電流IM(依據範例)從量測碟28流動穿越試驗心軸27且至大地M上。該電流流動導致監視組件43切換，使得監視裝置31可偵測量測電流IM之電流流動。此時，透過位置偵測裝置22偵測到之各別機器軸的一當前位置被儲存或暫存。
該配置能夠(無需在研磨及/或沖蝕機器10之工作範圍內使用接觸感測器或近接感測器)快速地且精確地偵測到量測碟28與試驗心軸27之間的一接觸。
特別地，控制裝置21設置成可使量測碟28依一指定接觸位置點順序接觸到試驗心軸27。較佳地，量測碟28具有一環周表面54，該環周表面形成量測碟28之邊緣且限定其輪廓。環周表面54圍起一面朝遠離軸區段30之一側表面55。量測碟28可(以其側表面55或環周表面54)與試驗心軸27接觸。
第4圖至第7圖之每一者概略地顯示縱軸L與主軸之軸S之間依一指定對正接近一接觸位置點。為了測量或參考該研磨及/或沖蝕機器，可能接近試驗心軸27上之一連串數個接觸位置點K，且使量測碟28與試驗心軸27在該連串數個接觸位置點處接觸。為此，可與量測碟28上之側表面55或環周表面54達成接觸。接觸位置點K可設於試驗心軸27之生成表面56或面57上。
接觸位置點K之設置數量對應至機器軸12之數量，以使量測碟28相對於試驗心軸27運動。依據範例，此為四個機器軸，這係因為A軸12a可導致試驗心軸27環繞其縱軸L之一旋轉，然而該旋轉不致改變量測碟28與試驗心軸27之間的相對位置。結果，在C軸之一第一位置中、依環繞旋轉軸R之一指定旋轉角度的三個不同接觸位置點K上接近試驗心軸27(對應於三個平移軸12x、12y、及12z)。此外，在環繞旋轉軸R之C軸12c之另一旋轉位置下接近至少一接觸位置點K。例如，環繞旋轉軸R之二旋轉位置可彼此差異達90°。
在示範具體實施例中，縱軸L起初可對正x方向(第4圖至第6圖)。於此試驗心軸27對正時，量測碟28在側表面55抵靠生成 表面56之一第一接觸位置點處利用Y軸12y運動，且偵測到該第一接觸位置點之位置(第4a圖及第4b圖)。隨後，利用Z軸12z使量測碟28之環周表面54運動而在至少一其他接觸位置點K上抵靠試驗心軸27之生成表面56，且偵測到該位置(第5a圖及第5b圖)。最後，接近試驗心軸27之面57上的另一接觸位置點K，在此情況下使用X軸12x，且在此情況下透過一試驗心軸27朝量測碟28之運動而進行相對運動。藉偵測此三個接觸位置點，可能判定該等平移軸相對於縱軸L及主軸之軸S的相對位置。為了參考旋轉C軸12c，實施環繞旋轉軸R達一指定旋轉角度之一C軸旋轉、譬如90°，且隨後利用至少一平移軸12x、12y、12z以在試驗心軸27與量測碟28之間建立一接觸。在第7a圖及第7b圖所顯示之示範具體實施例中，此相對運動係藉X軸12x達成。在該C軸之樞轉位置中，可能接近另一其他接觸位置點且判定對應之位置。
借助上述之研磨及/或沖蝕機器10，可能實施多個幾何量測。例如，可譬如利用Y軸12y，藉由量測碟28使試驗心軸27沿縱軸L運動至一個或更多接觸位置點K。隨後，可使試驗心軸27環繞縱軸L旋轉達一指定旋轉角度，且再次藉量測碟28沿縱軸L運動至同一位置點。如此，可能判定A軸12a之同心度。
亦可能判定A軸12a相對於X軸12x之平行度。藉利用X軸12x，可能使試驗心軸27與量測碟28在一接觸位置點處接觸。隨後，C軸旋轉達一指定旋轉角度、較佳地180°，且再次利用X軸12x接近試驗心軸27與量測碟28之間的一接觸位置點。基此，可能判定軸平行度。與此類似地，可利用Z軸來判定A軸12a相對於Z軸12z之平行度。
藉利用Y軸12y運動越過試驗心軸27之面57上之數個接觸位置點K，可能譬如判定A軸12a相對於Y軸12y之直角度。倘面57對此而言太小，則可能使用一電氣連接至大地M之碟代替試驗心軸27作為該第一量測體。
當A軸12a平行於X軸12x定向，旋轉軸R應平分縱軸L。藉由在環繞旋轉軸R之不同旋轉或迴旋位置中運動至該旋轉軸與試驗心軸27生成表面56相交處的一接觸位置點K，可能判定旋轉軸R與縱軸L之間的一中心偏置。
藉由以上所述之研磨及/或沖蝕機器，可能實施期望之其他測量及參考。為此，可分別接近一連串之接觸位置點K。針對每一接觸位置點，可指定一期望之縱軸L相對於主軸之軸S定向。倘除了依據範例解說之C軸12c外仍有額外之旋轉機器軸，則亦可能對一接觸位置點K之每一位置之偵測指定該等旋轉機器軸之角位置。
亦可對其他軸配置類似地實施上述測量或參考動作。無論是研磨主軸13相對於機座15運動、抑或工件固持裝置14相對於機座15運動，皆取決於各別特定之軸配置。
本發明關於一種研磨及/或沖蝕機器10，以及一種用於測量及參考軸配置11之方法，包括數個機器軸12，其中每一者可佈設成一旋轉或平移機器軸。為此，一第一量測體(試驗心軸27)插入一工件固持裝置14中，且一第二量測體(量測碟28)插入一工具主軸13中。試驗心軸27電氣連接至一參考電位、較佳地為大地M。量測碟28電氣連接至一供應電壓電位UV。藉形成介於量測碟28與試驗心軸27之間的一接觸，一量測電流IM流通過供應電壓電位UV與參考電位之間，且依據範例係從供應電壓電位UV到大地M。該量測電流IM之流動可在一監視裝置31中被偵測到，且可判定機器軸12在量測電流IM電流流動起始時之實際位置。透過軸配置11，可接近量測碟28與試驗心軸27之間的一個或更多接觸位置點K，且因此可分別進行軸配置11及該機器之參考或測量。
10:研磨及/或沖蝕機器
11:軸配置
12a:A軸
12c:C軸
12x:X軸
12y:Y軸
12z:Z軸
13:工具主軸
14:工件固持裝置
19:工具
21:控制裝置
22:位置偵測裝置
23:位置感測器
27:試驗心軸(第一量測體)
28:量測碟(第二量測體)
29:絕緣子(電氣絕緣子)
31:監視裝置
L:縱軸
M:大地(參考電位)
S:主軸之軸
UV:供應電壓電位
Aist、Cist、Xist、Yist、Zist:位置值

Claims (19)

  1. 一種工具機(10)，該工具機(10)係選自下列其中之一：研磨機器、沖蝕機器、及研磨沖蝕機器，且該工具機(10)：具有一工具主軸(13)，可環繞一主軸之軸(S)被驅動，該工具主軸佈設成收容一工具(19)，該工具(19)係選自下列其中之一：研磨工具、及沖蝕工具，具有一工件固持裝置(14)，設置成收容一工件(20)，具有一機器軸配置(11)，包括數個機器軸(12)，該軸配置佈設成用於該工具主軸(13)及/或該工件固持裝置(14)之旋轉或平移運動、或定位，具有一位置偵測裝置(22)，該裝置佈設成用於偵測每一當前該等機器軸(12)之位置，具有一導電第一量測體(27)，該量測體佈設成收容於該工件固持裝置(14)中，及一導電第二量測體(28)，佈設成收容於該工具主軸(13)中，其中收容於該工具主軸(13)中之該第二量測體(28)可連接至一供應電壓電位(UV)及一監視裝置(31)，及其中收容於該工件固持裝置(14)中之該第一量測體(27)可連接至一指定參考電位(M)，具有一控制裝置(21)，連接至該監視裝置(31)且至該位置偵測裝置(22)，該控制裝置(21)驅動至少一機器軸(12)，以使該等量測體(27，28)彼此相對運動，且使該等量測體在一連串之接觸位置點(K)處接觸，其中接觸位置點(K)之數量對應於被提供用於在該等量測體(27，28)之間之相對運動的機器軸(12)的數量，並且該控制裝置(21)當該監視裝置(31)偵測到因一接觸所致之一量測電流(IM)流通過該等量測體(27，28)之間時，將被驅動之該至少一機器軸(12)之實際位置儲存於記憶體中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之工具機，其中，該控制裝置(21)佈設成當該監視裝置(31)偵測到一量 測電流(IM)因該等量測體(27，28)之間的一接觸而流動時，停止被驅動之該至少一機器軸(12)之驅動。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之工具機，其中，該控制裝置(21)佈設成以使至少一當前旋轉的機器軸(12)在該等量測體(27，28)於該接觸位置點(K)處接觸之時呈現一預先指定旋轉位置的方式驅動該至少一機器軸(12)。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之工具機，其中，該第二量測體佈設成一量測碟(28)，該量測碟具有一環周表面(56)，該環周表面係依一環型方式封閉，該環周表面圍起一側表面(57)。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之工具機，其中，該控制裝置(21)佈設成以使該量測碟(28)與該第一量測體(27)以其環周表面(56)或側表面(57)接觸的方式驅動該至少一機器軸(12)。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之工具機，其中，該控制裝置(21)佈設成以依次地抵達一連串之不同接觸位置點(K)的方式驅動該至少一機器軸(12)。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之工具機，其中，該控制裝置(21)佈設成以使依次地抵達之接觸位置點(K)數量對應至佈設成改變該等量測體(27，28)之間相對位置的該等機器軸(12)數量的方式驅動該至少一機器軸(12)。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之工具機，其中，該監視裝置(31)包括一監視單元(32)，該監視單元佈設成監視該第二量測體(28)是否電氣連接至該供應電壓電位(UV)。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之工具機，其中，該監視單元(32)係該控制裝置(21)之一組件、或依通訊式連接至該控制裝置(21)，及該控制裝置(21)佈設成當該監視 單元(32)已判定該第二量測體(28)與該供應電壓電位(UV)之間的電氣連接時，在一安全操作模式下驅動該軸配置(11)。
  10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之工具機，其中，該第二量測體(28)透過一連線(41)連接至一電氣連接組件(33)之一第一接點(35)。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之工具機，其中，該電氣連接組件(33)具有彼此短路之一第二接點(36)及一第三接點(37)。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之工具機，其中，存在一電氣對立連接組件(34)，該電氣對立連接組件具有一第一對立接點(38)，該對立接點藉由一第一導體(42)、透過該監視裝置(31)之一監視組件(43)連接至該供應電壓電位(UV)。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之工具機，其中，該對立連接組件(34)具有一第二對立接點(39)，該第二對立接點藉由一第二導體(49)連接至該供應電壓電位(UV)，及該對立連接組件(34)包括一第三對立接點(40)，該第三對立接點藉由一第三導體(50)連接至該監視裝置(31)之一監視單元(32)。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之工具機，其中，藉由在該連接組件(33)與該對立連接組件(34)之間建立的電氣連接，該第一接點(35)電氣連接至該第一對立接點(38)。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之工具機，其中，藉由在該連接組件(33)與該對立連接組件(34)之間建立的電氣連接，該第二接點(36)電氣連接至該第二對立接點(39)，且亦該第三接點(37)電氣連接至該第三對立接點(40)。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之工具機，其中，該研磨機器(10)包含一旋轉軸(12c)，佈設成使該第一量測體(27)環繞垂直於該第一量測體(27)之縱軸(L)延伸的方向 (y)旋轉。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之工具機，其中，該控制裝置(21)進一步佈設成使該等量測體(27，28)在該旋轉軸(12c)之兩個不同的旋轉位置彼此接觸。
  18. 如申請專利範圍第16項或第17項所述之工具機，其中，所有提供之平移的機器軸(12x，12y，12z)係隨後用於使該等量測體(27，28)分別在一連串之接觸位置點(K)之接觸位置點(K)處接觸。
  19. 一種測量一工具機(10)之方法，該工具機(10)係選自下列其中之一：研磨機器、沖蝕機器、及研磨沖蝕機器，且該方法：具有一工具主軸(13)，可環繞一主軸之軸(S)被驅動，該工具主軸佈設成收容一工具(19)，該工具(19)係選自下列其中之一：研磨工具、及沖蝕工具，具有一工件固持裝置(14)，該裝置佈設成收容一工件(20)，具有一機器軸配置(11)，包括數個機器軸(12)，該軸配置佈設成用於該工具主軸(13)及/或該工件固持裝置(14)之旋轉或平移運動、或定位，具有一位置偵測裝置(22)，該裝置佈設成用於偵測每一當前該等機器軸(12)之位置，具有一導電第一量測體(27)及一導電第二量測體(28)，以及具有一控制裝置(21)，其中該方法包括以下步驟：插入該第一量測體(27)於該工件固持裝置(14)中，且將該第一量測體(27)電氣連接至一既定參考電位(M)，插入該第二量測體(28)於該工具主軸(13)中，且將該第二量測體(28)電氣連接至一供應電壓電位(UV)及一監視裝置(31)，驅動至少一機器軸(12)，以使該等量測體(27，28)彼此相對運動，且使該等量測體在一連串之接觸位置點(K)處接觸，其 中接觸位置點(K)之數量對應於被提供用於在該等量測體(27，28)之間之相對運動的機器軸(12)的數量，當該監視裝置(31)偵測到因一接觸所致之一量測電流(IM)流動過該等量測體(27，28)之間時，將被驅動之該至少一機器軸(12)之實際位置儲存於記憶體中。
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