專利名稱：用于對(duì)加工機(jī)器校準(zhǔn)/清潔的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種校準(zhǔn)和清潔設(shè)備，其借助于加工工具校準(zhǔn)由加工機(jī)器的工具架承載的加工工具相對(duì)于待加工工件的位置并且清潔所述加工機(jī)器。本發(fā)明的一種特定應(yīng)用在于數(shù)字控制的加工機(jī)器，且尤其是由多個(gè)加工機(jī)器組合而成的用于大批量加工工件的自動(dòng)裝載的加工生產(chǎn)線設(shè)施，例如用于汽車工業(yè)。
背景技術(shù)：
在加工操作過(guò)程中，加工機(jī)器會(huì)產(chǎn)生大量的切屑。切屑在加工機(jī)器的滯留區(qū)域處積聚。滯留區(qū)域的不同定位取決于多個(gè)參數(shù)。這些參數(shù)尤其是與被加工的材質(zhì)以及加工類型(例如，鉆孔，銑削或者攻螺紋)有關(guān)的切屑的物理形式，和允許裝載、定位或者抓持待加工工件的裝置的形式。切屑的積聚引發(fā)加工質(zhì)量及加工機(jī)器可靠性的問(wèn)題，因此，必須擬定手動(dòng)清潔操作。這些清潔操作造成生產(chǎn)時(shí)間減少，安裝操作人員的較高手工成本，以及由于切屑性質(zhì)和進(jìn)入加工機(jī)器中滯留區(qū)域的難度而造成的安裝操作人員受傷的風(fēng)險(xiǎn)。專利文件W02007/116182描述了一種擋塊校準(zhǔn)(尤其是數(shù)字控制的)加工機(jī)器的絕對(duì)原點(diǎn)的設(shè)備，其設(shè)置有工具架，所述工具架適于沿分別垂直于三個(gè)空間軸X、Y、Z的方向相對(duì)安裝在工件架上的待加工工件移動(dòng)，所述工件架相對(duì)于活動(dòng)工具固定。該設(shè)備包括適于替代機(jī)器的加工工具沿工具架的Z軸移動(dòng)的探頭，該探頭適于以有限的作用力與固定在工件架上的校準(zhǔn)擋塊抵靠接觸，該探頭包括垂直于Z軸方向延伸的一個(gè)平表面以及另外兩個(gè)傾斜于該軸的表面，上述傾斜平面的法線分別與Z軸方向劃定兩個(gè)互相垂直的平表面，以體現(xiàn)X軸和Y軸的方向。專利文件JP30116899描述了一種探頭，用于改善加工方法的效率以及減少尺寸誤差，通過(guò)清潔殘留在刀具刃口和探頭球體處的污垢以改進(jìn)加工精度。該探頭設(shè)置有借助于清潔液體或空氣噴射流進(jìn)行清潔的清潔機(jī)構(gòu)以及設(shè)置有刷子的殼體，二者均安置在刀具刃口的方向。然而，由于安裝在探頭外部的清潔機(jī)構(gòu)體積很大，并且僅僅能夠清潔探頭刀具的刃口，因此這樣的技術(shù)方案是不令人滿意的。存在對(duì)改善清潔加工機(jī)器中所有滯留區(qū)域點(diǎn)的清潔效率的需求，即，需求一種快速可靠的方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種校準(zhǔn)和清潔設(shè)備，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)缺陷，尤其是縮短清潔加工機(jī)器中滯留區(qū)域所需的時(shí)間。根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種校準(zhǔn)和清潔設(shè)備，其對(duì)由加工機(jī)器的工具架承載的加工工具相對(duì)于借助所述工具加工的待加工工件的位置進(jìn)行校準(zhǔn)并且清潔所述加工機(jī)器，所述設(shè)備包括能夠固定在所述工具架上的包含旋轉(zhuǎn)體的探頭，所述旋轉(zhuǎn)體至少一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管，所述至少一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管通向至少一個(gè)清潔流體的噴射孔，所述內(nèi)導(dǎo)管和所述噴射孔設(shè)置成使清潔流體朝著所述加工機(jī)器的至少一個(gè)組成元件的方向上擴(kuò)散。內(nèi)導(dǎo)管可通向至少一個(gè)徑向的清潔流體的噴射孔。內(nèi)導(dǎo)管可通向至少一個(gè)軸向的清潔流體的噴射孔。清潔流體的噴射孔可設(shè)置有管嘴。探頭的內(nèi)導(dǎo)管可接合至在壓力下輸送清潔流體的所述加工機(jī)器的液壓管路。清潔流體可以是切削液或者空氣。支撐待加工工件的工件架可包括對(duì)所述工具架相對(duì)于待加工工件的至少一個(gè)移動(dòng)方向進(jìn)行校準(zhǔn)的校準(zhǔn)擋塊。根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種校準(zhǔn)和清潔方法，其對(duì)由加工機(jī)器的工具架承載的加工工具相對(duì)于借助所述工具加工的待加工工件的位置進(jìn)行校準(zhǔn)并且清潔所述加工機(jī)器，所述方法包括以下步驟將包括旋轉(zhuǎn)體的探頭接合在工具架上，所述旋轉(zhuǎn)體包括接合至液壓管路的至少一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管，所述內(nèi)導(dǎo)管通向至少一個(gè)清潔流體的噴射孔，在壓力下向所述內(nèi)導(dǎo)管中注入清潔流體，并且，使探頭沿限定路徑相對(duì)于所述加工機(jī)器的至少一個(gè)組成元件移動(dòng)，使得清潔流體朝著所述加工機(jī)器的組成元件的方向上擴(kuò)散。在移動(dòng)步驟中，探頭還可實(shí)施與工件架的校準(zhǔn)擋塊的至少一個(gè)點(diǎn)接觸，以便對(duì)工具架相對(duì)于待加工工件的至少一個(gè)移動(dòng)方向進(jìn)行校準(zhǔn)。本發(fā)明允許在加工機(jī)器的滯留區(qū)域里的清潔自動(dòng)化。本發(fā)明還允許加工機(jī)器同時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)和清潔，成就相較于操作人員手動(dòng)完成清潔操作更短的清潔時(shí)間。同樣地，借助于本發(fā)明，為了去除至少部分積聚的切屑，裝備操作人員無(wú)須觸及加工機(jī)器中的滯留區(qū)域。于是，本發(fā)明允許減少，甚至解除操作人員受傷的風(fēng)險(xiǎn)。其他優(yōu)點(diǎn)將會(huì)在下文的描述中給出。


通過(guò)與附圖相關(guān)的非限制性示例來(lái)解釋說(shuō)明本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記表示相似的元件-圖I示意性示出處于加工操作過(guò)程中的加工機(jī)器；-圖2示意性示出處于校準(zhǔn)和清潔操作過(guò)程中的加工機(jī)器；-圖3和圖4是示出用于根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的加工機(jī)器的探頭的透視圖；以及-圖5闡述了根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)和清潔方法。
具體實(shí)施例方式圖I示意性示出處于加工操作過(guò)程中的加工機(jī)器I。圖2示意性示出處于校準(zhǔn)和清潔操作過(guò)程中的加工機(jī)器I。組成加工機(jī)器I的不同基本元件以示意的方式示出，這些元件在加工機(jī)器領(lǐng)域中廣為人知。因此，僅在下文中簡(jiǎn)單扼要地描述它們。加工機(jī)器I包括機(jī)架2，在所述機(jī)架上安置用于支撐工具架4的組件3以及用于支撐工件架12的支架11。
組件3包括在Z方向上移動(dòng)的機(jī)構(gòu)8、在X方向上移動(dòng)的機(jī)構(gòu)9以及在Y方向上移動(dòng)的機(jī)構(gòu)10。在Z方向上移動(dòng)的機(jī)構(gòu)8可以推動(dòng)工具架4沿第一軸Z的方向移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在X方向上移動(dòng)的機(jī)構(gòu)9可以推動(dòng)工具架4沿第二軸X的方向移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在Y方向上移動(dòng)的機(jī)構(gòu)10可以推動(dòng)工具架4沿第三軸Y的方向移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。X，Y和Z軸互相垂直。工具架4包括用于加工工具6或者探頭7的固定卡盤5。該固定卡盤5包括具有彈簧盒或是類似物的傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)。其能夠自轉(zhuǎn)以便在加工操作時(shí)允許安裝加工工具6，或者在校準(zhǔn)和清潔操作時(shí)允許探頭7能夠暫時(shí)地替代加工工具6的位置。舉例來(lái)說(shuō)，加工工具6可以是鉆孔刀或者是銑刀。工件架12容納待加工工件13，使得待加工工件相對(duì)加工工具6固定。工件架12同樣也可以是活動(dòng)的。在如圖I所示的加工操作時(shí)，加工工具6例如是用于在待加工工件13中鉆出盲孔14的刀具，通過(guò)使工具架4移動(dòng)，使刀具在待加工工件前沿X軸和Y軸方向連續(xù)地定位，以及使刀具沿Z軸方向旋轉(zhuǎn)移動(dòng)R。同樣地，當(dāng)工件架12是活動(dòng)的時(shí)候，加工
操作可通過(guò)工件架12相對(duì)于工具架4移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣的加工操作產(chǎn)生由加工組成待加工工件13的材質(zhì)而導(dǎo)致的切屑。這些切屑趨向于在不同的滯留區(qū)域中積聚，例如在圖I和圖2中所示的ZR1，ZR2和ZR3。由于加工機(jī)器I所處環(huán)境的氣候變化，因此必須在適宜的時(shí)間間隔內(nèi)，進(jìn)行對(duì)加工機(jī)器原點(diǎn)的擋塊校準(zhǔn)操作。所述校準(zhǔn)在于沿三個(gè)軸X軸，Y軸和Z軸校準(zhǔn)限定加工工具6相對(duì)待加工工件13的相對(duì)位置的絕對(duì)坐標(biāo)。無(wú)論在加工機(jī)器運(yùn)行過(guò)程所述氣候變化所導(dǎo)致的偏移是多少，該校準(zhǔn)操作都能夠確保待加工工件的加工尺寸遵守適于大批量生產(chǎn)的強(qiáng)制公差。在圖2所示的校準(zhǔn)操作中，探頭7暫時(shí)替代加工工具6。為了確保校準(zhǔn)，工件架12包括與探頭7相對(duì)的擋塊15。擋塊15具有能夠校準(zhǔn)軸的特定結(jié)構(gòu)。例如，擋塊包括三個(gè)面(圖中未顯示出)，每一個(gè)面具有能夠校準(zhǔn)每個(gè)對(duì)應(yīng)軸的特定角度。用已知的方法，探頭和擋塊結(jié)構(gòu)的每個(gè)接觸閉合能夠確定定位中偏移的幅度的測(cè)量環(huán)路。數(shù)字控制的加工機(jī)器計(jì)算這些幅度以便修正加工工具相對(duì)于待加工工件的位置。有利地，根據(jù)本發(fā)明，探頭用于在不同滯留區(qū)域ZR1，ZR2，ZR3實(shí)施清潔。有利地，清潔操作能夠和校準(zhǔn)操作同時(shí)實(shí)施。交替地，清潔操作可根據(jù)與校準(zhǔn)操作循環(huán)區(qū)分開來(lái)的具體循環(huán)來(lái)實(shí)施。圖3和圖4所示的探頭7包含旋轉(zhuǎn)體16，所述旋轉(zhuǎn)體第一端設(shè)置有連接組件17，第二端設(shè)置有球體18。連接組件17使得探頭7能夠安裝和固定在工具架4上。連接組件17包括固定裝置，其具體細(xì)節(jié)對(duì)本發(fā)明設(shè)備的特性沒有影響。球體18用于與擋塊15接觸。旋轉(zhuǎn)體16包含至少一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管19。該內(nèi)導(dǎo)管19通向第一端處，使得當(dāng)探頭7安裝和固定在工具架4上時(shí)，內(nèi)導(dǎo)管能夠接合至加工機(jī)器的液壓管路22 (圖I和圖2中可見)。例如，液壓管路22可在壓力下輸送切削液或者空氣形式的清潔流體23。內(nèi)導(dǎo)管19大體上在第二端處通向至少一個(gè)清潔流體的噴射孔20、21。內(nèi)導(dǎo)管19可分為通向不同噴射孔的多個(gè)導(dǎo)管。清潔流體的方向由內(nèi)導(dǎo)管的方向和噴射孔的位置所確定。例如，內(nèi)導(dǎo)管19可通向徑向的清潔流體的噴射孔20，該徑向的清潔流體的噴射孔使得清潔流體噴射流24具有相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體軸RR’大體上徑向的方向D1。內(nèi)導(dǎo)管還可以通向軸向的清潔流體的噴射孔21，該軸向清潔流體的噴射孔使得清潔流體噴射流25具有相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體軸RR’大體上軸向的方向D2。因而，在探頭7安裝和固定在工具架4上時(shí)，以及當(dāng)液壓管路22在壓力下輸送清潔流體23時(shí)，內(nèi)導(dǎo)管和噴射孔允許清潔流體朝著加工機(jī)器的至少一個(gè)組成元件的方向上擴(kuò)散。由此，當(dāng)探頭運(yùn)動(dòng)時(shí)，例如在進(jìn)行校準(zhǔn)操作時(shí)，可清潔積聚在不同滯留區(qū)域ZR1、ZR2和ZR3處的切屑。圖4示出探頭7的一個(gè)實(shí)施例，其與圖3中所示的實(shí)施例的不同之處在于，至少一個(gè)清潔流體的噴射孔(例如徑向的清潔流體的噴射孔20)設(shè)置有管嘴26。因而壓力下所產(chǎn)生的液體噴射流形狀取決于管嘴26的形狀，例如具有已確定開口角度的錐形。圖4還示出改變通向軸向噴射孔21的內(nèi)導(dǎo)管19的方向時(shí)，清潔流體噴射流25的方向的改變。內(nèi)導(dǎo)管包括與旋轉(zhuǎn)體軸RR’平行的部分，以便使得清潔流體噴射流25具有與旋轉(zhuǎn)體軸RR’平行的軸向方向D3。圖3和圖4示出示例形式的包括兩個(gè)噴射孔20、21的探頭。然而,通向附加噴射孔的附加導(dǎo)管可設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體中。圖5顯示了校準(zhǔn)和清潔方法。有利地，在大批量生產(chǎn)加工工件期間，校準(zhǔn)和清潔循環(huán)以已確定的頻率進(jìn)行。該頻率可由經(jīng)驗(yàn)根據(jù)待加工工件的類型、組成待加工工件的材質(zhì)、根據(jù)生產(chǎn)時(shí)間產(chǎn)生的切屑數(shù)量、兩次校準(zhǔn)之間的平均間隔時(shí)間等確定。該方法包括接合探頭步驟101，在探頭中注入清潔流體步驟102，然后是探頭沿已確定路徑移動(dòng)步驟103。在接合步驟101，探頭7固定在工具架4上并且接合至液壓管路22。在注入步驟102，清潔流體在壓力下被注入探頭7的內(nèi)導(dǎo)管中。然后，在移動(dòng)步驟103中，探頭7相對(duì)于加工機(jī)器的組成元件沿限定特定路徑的X，Y和Z方向移動(dòng)。同樣地，工具架可以旋轉(zhuǎn)R以便形成清潔流體幕以確保更大體積的清掃量。優(yōu)選地，路徑被確定為使得清潔流體在所有加工區(qū)域的方向和/或尤其是在不同滯留區(qū)域ZR1、ZR2和ZR3的方向上擴(kuò)散(在圖I和圖2中可見)，以便去除積聚在這些區(qū)域處的切屑。由此，加工機(jī)器的組成元件被清潔干凈。隨著加工機(jī)器的使用可根據(jù)觀察到的滯留區(qū)域由經(jīng)驗(yàn)確定路徑。根據(jù)第一備選方案，清潔步驟和校準(zhǔn)步驟是分開的，每個(gè)步驟進(jìn)行一個(gè)具體循環(huán)。根據(jù)第二個(gè)備選方案，在移動(dòng)步驟103，探頭還可以實(shí)施與工件架12的擋塊15點(diǎn)接觸。由此，對(duì)工具架相對(duì)待加工工件沿一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)方向X、Y和Z的校準(zhǔn)可以與清潔同時(shí)實(shí)施。有利地，數(shù)字控制的加工機(jī)器包括可程序控制的自動(dòng)裝置30(圖I和圖2中可見)，該自動(dòng)裝置被編制程序以便自動(dòng)執(zhí)行擋塊校準(zhǔn)循環(huán)、清潔循環(huán)、或者根據(jù)限定頻率和限定路徑的校準(zhǔn)和清潔組合循環(huán)。使用探頭來(lái)實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)和清潔循環(huán)的聯(lián)合，一方面可以僅使用一個(gè)工具，因而避免更換工具，另一方面能夠使用擋塊校準(zhǔn)和清潔的共用程序，最后，允許清潔操作的自動(dòng)化。因此，根據(jù)本發(fā)明的探頭和方法可消除在生產(chǎn)時(shí)間中加工機(jī)器清潔所占的時(shí)間，從而獲得加工機(jī)器的操作效率收益。作為示例，對(duì)于包括36臺(tái)加工機(jī)器的加工生產(chǎn)線，每臺(tái)機(jī)器5分鐘的清潔時(shí)間，則可對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)總共節(jié)省180分鐘的收益。而且，加工生產(chǎn)線操作人員不再?gòu)?qiáng)制手動(dòng)清潔加工機(jī)器，從而改進(jìn)生產(chǎn)效率，并且減少甚至是消除由于清潔操作而導(dǎo)致的受傷風(fēng)險(xiǎn)。盡管聯(lián)系附圖描述的加工機(jī)器提供時(shí)而承載加工工具，時(shí)而承載探頭的單獨(dú)工具架，但是本發(fā)明還可應(yīng)用于包括固定安裝在加工機(jī)器的工具架上的校準(zhǔn)和清潔探頭的加工機(jī)器。在這種情況下，由于探頭的使用獨(dú)立于加工工具，因此加工工具和探頭的更換或置換不再是必須的。還值得注意的是，孔口的出口可以裝配使得噴射流的形狀與特定問(wèn)題相匹配的特
定管嘴。
權(quán)利要求
1.一種校準(zhǔn)和清潔設(shè)備，其對(duì)由加工機(jī)器(I)的工具架(4、5)承載的加工工具(6)相對(duì)于借助所述工具(6)加工的待加工工件(13)的位置進(jìn)行校準(zhǔn)并且清潔所述加工機(jī)器(I)，所述設(shè)備包括能夠固定在所述工具架(4、5)上的包含旋轉(zhuǎn)體(16)的探頭(7)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)體(16)包括至少一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管(19)，所述至少一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管(19)通向至少一個(gè)清潔流體(24、25)的噴射孔(20、21)，所述內(nèi)導(dǎo)管(19)和所述噴射孔(20、21)設(shè)置成使清潔流體(24、25)朝著所述加工機(jī)器(I)的至少一個(gè)組成元件的方向上擴(kuò)散。
2.如權(quán)利要求I所述的校準(zhǔn)和清潔設(shè)備，其中，所述內(nèi)導(dǎo)管(19)通向至少一個(gè)徑向的清潔流體的噴射孔(20)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的校準(zhǔn)和清潔設(shè)備，其中，所述內(nèi)導(dǎo)管(19)通向至少一個(gè)軸向的清潔流體的噴射孔(21)。
4.如權(quán)利要求2至3中任一項(xiàng)所述的校準(zhǔn)和清潔設(shè)備，其中，所述清潔流體的噴射孔(20,21)設(shè)置有管嘴(26)。
5.如權(quán)利要求2至3中任一項(xiàng)所述的校準(zhǔn)和清潔設(shè)備，其中，所述探頭(7)的內(nèi)導(dǎo)管(19)接合至在壓力下輸送清潔流體(23)的所述加工機(jī)器(I)的液壓管路(22)。
6.如權(quán)利要求5所述的校準(zhǔn)和清潔設(shè)備，其中，所述清潔流體(23)是切削液或者空氣。
7.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的校準(zhǔn)和清潔設(shè)備，其中，支撐待加工工件(13)的工件架(12)包括對(duì)所述工具架相對(duì)于待加工工件(13)的至少一個(gè)移動(dòng)方向(X、Y、Z)進(jìn)行校準(zhǔn)的校準(zhǔn)擋塊(15)。
8.一種校準(zhǔn)和清潔方法，其對(duì)由加工機(jī)器(I)的工具架(4、5)承載的加工工具(6)相對(duì)于借助所述工具(6)加工的待加工工件(13)的位置進(jìn)行校準(zhǔn)并且清潔所述加工機(jī)器(I)，所述方法特征在于其包括以下步驟 將包括旋轉(zhuǎn)體(16)的探頭(7)接合(101)在工具架(4、5)上，所述旋轉(zhuǎn)體(16)包括接合至液壓管路(22)的至少一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管(19)，所述內(nèi)導(dǎo)管通向至少一個(gè)清潔流體的噴射孔(20、21)， 在壓力下向所述內(nèi)導(dǎo)管(19)中注入(102)清潔流體(23)，并且， 使探頭(7)沿限定路徑相對(duì)于所述加工機(jī)器(I)的至少一個(gè)組成元件移動(dòng)(103)，使得清潔流體朝著所述加工機(jī)器(I)的組成元件的方向上擴(kuò)散(24、25)。
9.如權(quán)利要求8所述的校準(zhǔn)和清潔方法，其中，在移動(dòng)步驟(103)中，探頭(7)還實(shí)施與工件架(12)的校準(zhǔn)擋塊(15)的至少一個(gè)點(diǎn)接觸，以便對(duì)工具架(4、5)相對(duì)于待加工工件(13)的至少一個(gè)移動(dòng)方向(X、Y、Z)進(jìn)行校準(zhǔn)。
全文摘要
一種校準(zhǔn)和清潔設(shè)備，其對(duì)由加工機(jī)器(1)的工具架(4、5)承載的加工工具(6)相對(duì)于借助所述工具(6)加工的待加工工件(13)的位置進(jìn)行校準(zhǔn)并且清潔所述加工機(jī)器(1)，所述設(shè)備包括能夠固定在所述工具架(4、5)上的包含旋轉(zhuǎn)體(16)的探頭(7)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)體(16)包括至少一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管(19)，所述至少一個(gè)內(nèi)導(dǎo)管(19)通向至少一個(gè)清潔流體(24、25)的噴射孔(20、21)，所述內(nèi)導(dǎo)管(19)和所述噴射孔(20、21)設(shè)置成使清潔流體(24、25)朝著所述加工機(jī)器(1)的至少一個(gè)組成元件的方向上擴(kuò)散。
文檔編號(hào)G05B19/401GK102804089SQ201080026913
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
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