ОБРАБАТЫВАЮЩИЙ МОДУЛЬ, УЗЕЛ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ДЛЯ ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО МОДУЛЯ И СПОСОБ ЗАПУСКА ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО МОДУЛЯ Российский патент 2020 года по МПК B23Q3/18 B23Q17/22 B23Q17/24 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к обрабатывающему модулю, например обрабатывающему модулю, осуществляющему обработку посредством снятия стружки, например прутковому автомату или станку поточной линии.

Уровень техники

Изготовление деталей с помощью обрабатывающих модулей (станков), в частности прутковых автоматов, токарных автоматов, фрезерных станков и станков поточных линий, обычно включает три отдельных этапа.

На первом этапе настройки (или предварительной наладки) оператор (например, пруткового автомата) определяет и испытывает на обрабатывающем модуле план обработки, т.е. последовательность операций и перемещений осей, необходимых для получения нужной обрабатываемой детали. Оператор хочет, например, получить наиболее продуктивный план обработки, т.е. такой, который позволит обработать данную деталь при минимуме операций, избегая столкновения инструментов друг с другом или с деталью. Он выбирает нужные инструменты и проверяет качество полученных деталей, например, состояние поверхности, соблюдение допусков и т.п.

На втором этапе изготовления серия деталей изготавливается на предварительно налаженном обрабатывающем модуле с заданными при настройке параметрами. Этот этап является единственным производительным этапом; этот этап часто осуществляется круглосуточно, причем сырье подается на обрабатывающий модуль с помощью пруткового питателя или погрузчика заготовок (необработанных деталей).

Бывает так, что изготовление серии деталей должно быть прервано, например, для изготовления на том же обрабатывающем модуле детали другого типа, для обслуживания станка и т.д., и затем возобновлено. В этом случае, чтобы использовать параметры, определенные ранее при настройке, требуется этап запуска. Этот запуск осуществляется быстрее, чем настройка.

В процессе запуска часто требуется замена установленных на станок инструментов комплектом других инструментов, предназначенных для предстоящей обработки. Качество обработки определяется точностью позиционирования этих инструментов, но эту точность трудно обеспечить при последовательных запусках.

В частности, даже при переносе инструментов или держателей инструмента с одного модуля на другой трудно обеспечить одинаковые результаты обработки на разных обрабатывающих модулях. Дело в том, что позиционирование втулки или другого устройства для закрепления детали так же варьируется от модуля к модулю.

Настройка обычно выполняется на предназначенном для изготовления обрабатывающем модуле таким образом, чтобы изготовление осуществлялось с предварительно настроенными параметрами, позволяющими получить проверенные при настройке результаты. Это приводит к прерыванию изготовления (т.е. непроизводительному простою) и остановке станка на время настройки.

В связи с этим, в предшествующем уровне техники предложены различные решения для уменьшения продолжительности этапа настройки или запуска.

В патентном документе DE 1602821 A1 раскрыто, например, внешнее устройство для настройки. Это устройство позволяет осуществить настройку вне станка и протестировать полученные перед этапом изготовления параметры на станке для крупносерийного производства. Настройка осуществляется с помощью инструмента, установленного на съемном держателе, который затем переносится на станок для крупносерийного производства, чтобы обеспечить отсутствие влияния на качество изготовления смены инструмента или позиционирования инструментов в их держателе.

В патентном документе US 3282138 A раскрыт станок с числовым управлением. Устройство позиционирования с числовым управлением позволяет регулировать позиционирование съемного держателя, регистрируя требуемые параметры позиционирования на перфолентах. Это решение имеет те же недостатки, что и описанный выше документ, и позволяет скорректировать только разницу в позиционировании инструментов.

В патентном документе US 4776247 раскрыта другая цепь числового управления, позволяющая воспроизвести в процессе изготовления положение инструментов, предварительно заданное в процессе настройки, и таким образом уменьшить продолжительность подготовительных работ.

В патентном документе US 3625097 A раскрыт способ предварительной наладки инструментов относительно их держателей. В этом способе приводится в действие внешнее устройство для настройки со съемными держателями, которое может быть затем перенесено на станок для крупносерийного производства. Станок точно воспроизводит взаимное положение держателей инструмента.

В патентном документе US 3555690 A раскрыто моделирующее устройство, позволяющее предварительно наладить станок путем приведения в действие внешнего устройства для настройки.

В патентном документе US 3867763 A раскрыто устройство для предварительной наладки станка, приводящее в действие внешнее устройство для настройки со съемными держателями инструмента.

В патентном документе ЕР 1566240 А раскрыто выравнивающее устройство, позволяющее вручную управлять ориентацией станка относительно поверхности обрабатываемой детали, благодаря направлению после отражения в этой поверхности светового пучка.

В патентном документе ЕР 2308641 А раскрыт держатель инструмента для установки измерительного инструмента в измерительное устройство, позволяющий откалибровать положение детали в держателе инструмента.

В патентном документе DE 10251829 A раскрыто устройство для измерения температурного сдвига, влияющего на относительное положение инструмента станка и обрабатываемой детали, с помощью контрольных отметок, закрепленных на рабочем столе.

Таким образом, эти решения позволяют настроить и испытать план обработки вне обрабатывающего модуля, предназначенного для изготовления. Они также позволяют испытать инструменты и их установку на держателе и при изготовлении обеспечить воспроизведение точной установки этих инструментов на их держателях.

Однако эти решения не обеспечивают абсолютной воспроизводимости результатов на станке; на самом деле, трудно обеспечить точную повторную установку инструментов относительно обрабатываемой детали.

Раскрытие сущности изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить обрабатывающий модуль, узел комплектующих для этого модуля и способ запуска обрабатывающего модуля, позволяющие устранить ограничения предшествующего уровня техники.

В соответствии с настоящим изобретением, эта задача решена узлом комплектующих для стружкоснимающего обрабатывающего модуля, содержащего:

- по меньшей мере один держатель инструмента, снабженный первой мишенью в качестве опорной точки позиционирования;

- держатель детали, снабженный второй мишенью в качестве опорной точки позиционирования,

причем первые и вторые мишени выполнены с возможностью взаимодействия для обеспечения возможности измерения их относительного положения.

Первые и вторые опорные точки позиционирования позволяют проверить позиционирование и направление перемещения одного или более держателей инструмента с держателем детали. Кроме того, обеспечивается выравнивание и/или точное взаимное позиционирование независимо от позиционирования и выравнивания относительно станины обрабатывающего модуля. Могут быть скомпенсированы возможные ошибки позиционирования и/или направления.

Взаимодействие мишеней может включать их совмещение.

Мишени, выполненные с возможностью взаимодействия, могут быть, например, мишенями, размещенными таким образом, чтобы их совмещение упрощало измерение их относительного положения.

Держатель инструмента может быть закреплен с возможностью съема на каретке (гребенке) обрабатывающего модуля. Для этого он может содержать, например, съемные крепежные средства, например один или более штифтов, или участков, например отверстий или базовых поверхностей, выполненных с возможностью взаимодействия с подвижной кареткой.

Держатель инструмента может содержать множество инструментов, закрепленных с возможностью съема.

Держатель детали может быть установлен с возможностью съема на обрабатывающем модуле. Для этого он может содержать, например, съемные крепежные средства или участки, например отверстия или базовые поверхности, выполненные с возможностью взаимодействия со съемными крепежными средствами, связанными с внешним обрабатывающим модулем.

Держателем материала может быть гильза пруткового автомата.

Держателем материала может быть зажимной патрон или зажимная муфта.

Держателем материала может быть поддон или держатель поддона.

Кроме того, можно интегрировать мишень в обрабатываемую деталь или закрепить на этой детали.

Первые и вторые опорные точки позиционирования позволяют определить относительное позиционирование держателя детали и держателя инструмента и скорректировать его, если оно не соответствует требуемому значению. Таким же образом, эффективное направление перемещения держателя инструмента (например, в том случае, когда была дана команда перемещения в заданном направлении) может быть измерено и записано в память.

В таком случае можно говорить о скреплении штифтами держателя детали с держателем инструмента: эти два элемента всегда выровнены и точно позиционированы относительно друг друга, на том же расстоянии и в той же ориентации.

Один или более держателей инструмента и держатель детали могут переноситься не только между разными обрабатывающими модулями, но также и между модулем настройки и обрабатывающим модулем.

Преимущество этого решения по сравнению с предшествующим уровнем техники состоит, в частности, в том, что оно позволяет переносить между модулем настройки и обрабатывающим модулем не только держатель инструмента, но также и держатель детали. Таким образом, обработка осуществляется с держателем инструмента и держателем детали, предварительно испытанными на модуле настройки; таким образом, возможные дефекты держателя детали, например, неточности позиционирования, концентричности и т.п. могут быть измерены при настройке и исправлены или скомпенсированы при изготовлении.

Первые и вторые опорные точки позиционирования могут быть образованы оптическими мишенями. Выравнивание этих совмещенных мишеней обеспечивает точное позиционирование держателя инструмента с держателем детали. Система контроля позиционирования может содержать камеру, производящую съемку совмещенных мишеней, и программный модуль для анализа изображений.

Могут использоваться мишени и других типов, и другие системы контроля позиционирования, включая системы на основе матричного датчика, например, емкостные, индукционные, резистивные или механические системы.

Устройства контроля позиционирования позволяют проверить точность позиционирования держателя инструмента и держателя детали в одной плоскости X-Y и, в случае необходимости, направление перемещения θ в этой плоскости. Таким образом, можно избежать трудностей позиционирования и ориентирования по оси Z, обычно менее точного. Это позволяет получить более экономичное устройство с более простым выравниванием.

В соответствии с другим вариантом осуществления, при необходимости точного позиционирования инструментов и детали также и по оси Z, может быть предусмотрено устройство контроля позиционирования, обеспечивающее также точное позиционирование в одной или более плоскостях, включая ось Z.

Настоящее изобретение относится также к обрабатывающему модулю, содержащему:

- по меньшей мере один держатель инструмента, снабженный первой опорной точкой позиционирования;

- держатель детали, снабженный второй опорной точкой позиционирования;

- устройство контроля позиционирования для проверки позиционирования первой опорной точки позиционирования относительно второй опорной точки позиционирования.

Первые и вторые опорные точки позиционирования могут быть образованы оптическими мишенями.

Обрабатывающий модуль может содержать устройство контроля позиционирования для контроля позиционирования опорных точек позиционирования.

Устройство контроля позиционирования может быть закрепленным и соединенным со станиной обрабатывающего модуля.

Устройство контроля позиционирования может быть съемным.

Устройство контроля позиционирования может содержать, например, камеру для проверки выравнивания оптических мишеней. Камера может снимать двумерное изображение совмещенных мишеней. Модуль обработки изображения может проанализировать изображение совмещенных мишеней и передать сигналы корректировки выравнивания устройству числового управления обрабатывающего модуля.

В случае оптической системы измерение может осуществляться путем проверки положения деталей, погруженных в жидкость, например в масло. Таким образом, можно избежать ошибок измерения из-за возможного выплескивания охлаждающего масла из чаши или из-за присутствия стружки или шлама.

Обрабатывающий модуль может содержать устройство корректировки положения для позиционирования по меньшей мере одного держателя инструмента относительно указанного держателя детали. Это перемещение может осуществляться вручную, например, с помощью одного или более микрометрических винтов, и/или с помощью привода. Оно может осуществляться по нескольким осям, например, по осям X и Y обрабатывающего модуля, и/или по осям вращения. Перемещение одного или более держателей инструмента может осуществляться в плоскости, параллельной плоскости мишеней.

Изобретение относится также к способу запуска обрабатывающего модуля для изготовления серии конкретных деталей, в котором:

- выбирают узел комплектующих, выполненный с возможностью обработки указанных конкретных деталей;

- устанавливают держатель детали на станину обрабатывающего модуля;

- устанавливают по меньшей мере один держатель инструмента на указанную станину, и

- позиционируют указанный держатель инструмента таким образом, чтобы выровнять опорную точку позиционирования, связанную с держателем инструмента, с опорной точкой позиционирования, связанной с держателем детали.

Краткое описание чертежей

Ниже описаны различные варианты осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 представлен обрабатывающий модуль в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения на виде в разрезе.

На фиг. 2 представлен модуль настройки в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения на виде в аксонометрии.

На фиг. 3 схематично представлен перенос держателя инструмента и держателя детали между модулем настройки и обрабатывающим модулем.

На фиг. 4 схематично представлена установка держателей инструмента и держателя детали на модуль настройки или обрабатывающий модуль.

На фиг. 5 представлен пример системы контроля позиционирования в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения на виде в разрезе.

На фиг. 6 схематично представлен пример системы контроля позиционирования в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

На фиг. 7 схематично представлена система контроля позиционирования в соответствии с одним из вариантов осуществления, причем освещение расположено на стороне, противоположной камере относительно мишеней.

На фиг. 8 схематично представлена система контроля позиционирования в соответствии с одним из вариантов осуществления, причем освещение расположено на той же стороне, что и камера, относительно мишеней.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 представлен обрабатывающий модуль 110, представляющий собой компактный блок, ограниченный защитным кожухом 112, образующим замкнутую оболочку, ограничивающую корпус 114, который может быть относительно герметичным. Защитный кожух 112 содержит две параллельные вертикальные боковые стенки 112а и 112b, одну верхнюю стенку 112с, горизонтальную и параллельную нижней стенке 112d, соединенной со станиной, одну вертикальную заднюю стенку 112е и одну переднюю стенку 112f со множеством панелей, содержащими фронтальную дверцу.

Окно в передней стенке 112f позволяет осмотреть корпус 114, заключающий в себе, в частности, обрабатывающий узел 120. Этот обрабатывающий узел 120 содержит по меньшей мере один держатель 122 инструмента, один шпиндель 124 и один противошпиндель 125. Один или более держателей 122 инструмента установлены с возможностью съема на подвижной моторизованной каретке или гребенке, как будет показано ниже.

Обрабатывающий узел 120 установлен на подвижной каретке 130. На чертеже подвижная каретка 130 представлена в виде выдвижного блока. Предпочтительно, каретка 130 образует емкость, выполненную с возможностью улавливания всей смазочной жидкости, в частности масла, и стружки материала, полученной при обработке детали посредством обрабатывающего узла. Чтобы обеспечить выдвижение подвижной каретки 130 за пределы корпуса 114 и его обратный ход внутрь корпуса, этот каретка установлена на направляющие 132. В частности, эти направляющие 132 могут иметь вид рельсов.

Обрабатывающий узел 120 расположен на опорной базе 126, на которой установлен шпиндель 124 и противошпиндель 125, а также один или более съемных держателей 122 инструмента. Опорная база 126 установлена непосредственно на подвижной каретке 130. Таким образом, ясно, что можно заменить весь обрабатывающий узел 120 обрабатывающего модуля, просто отделив опорную базу 126 от подвижной каретки 130 и поместив на ее место новую опорную базу 126, содержащую другой обрабатывающий узел 120.

Обрабатывающий модуль 110 содержит также электрошкаф (не показан), расположенный, например, на задней стенке 112е. Этот электрошкаф расположен в корпусе 114 или снаружи от этого корпуса. Корпус 114 содержит также бак 128 для стружки, расположенный под подвижной кареткой 130, и бак 129 для масла, расположенный под баком 128 для стружки. Для выпуска масла и стружки в соответствующие баки 128 и 129, дно каретки 130 содержит отверстия. Для направления стружки может быть предусмотрен отводящий желоб, выполненный как одно целое с кареткой.

Кроме того, обрабатывающий модуль 110 содержит систему всасывания паров, расположенную в корпусе и оборудованную трубой 140 для вытяжки паров.

Для облегчения визуального контроля рабочего состояния каждого из обрабатывающих модулей 110 предпочтительно имеется световой индикатор рабочего состояния, такой как сигнальная лампа 142 (см. фиг. 1-3).

Обрабатывающий модуль 110 содержит также прутковый магазин 127, расположенный в корпусе 114 позади обрабатывающего узла 120. Этот прутковый магазин 127 последовательно подает пруток за прутком в обрабатывающий узел 120, подобно оружейному патронному магазину. Кроме того, прутковый магазин 127 образует питатель для обрабатывающего узла 120, подавая необработанный материал в держатель 123 детали сзади обрабатывающего модуля 110 (на чертежах справа). Готовые серии прутка разных диаметров и/или из разных материалов позволяют оператору быстро и просто перезагрузить магазин 127.

Предпочтительно длина прутка составляет менее 1 метра. Достаточно короткий пруток не только меньше загромождает дно магазина 127, но также и способствует снижению вибрации при обработке, что является залогом стабильности процесса обработки и, следовательно, его хорошего качества. Кроме того, короткий пруток позволяет продвигать его без направления по существу до держателя 123 детали.

На фиг. 2 представлен модуль 210 настройки в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Множество элементов этого модуля настройки подобны или идентичны элементам обрабатывающего модуля 110 и не будут описываться подробно. Модуль 210 настройки содержит, в частности, подвижную каретку 230 в защитном кожухе 212, позволяющую убирать или вводить элементы обработки, в частности шпиндель, аналогичный шпинделю 124, с держателем детали, противошпиндель 225 и держатели инструмента, которые будут подробно описаны ниже. Элемент 240 представляет собой трубу для вытяжки паров, а элемент 242 представляет собой сигнальную лампу, сигнализирующую о работе или остановке модуля настройки. Все остальные элементы обрабатывающего модуля, описанные в связи с фиг. 1, могут быть представлены в модуле настройки. Поскольку этот модуль не предназначен для серийного изготовления большого числа деталей, можно упростить некоторые элементы, предназначенные для быстрого изготовления или для больших серий; например, может быть предусмотрен загрузчик, имеющий меньшие размеры или меньшую скорость, уменьшенные баки для масла и воздуха, и т.д.

Кроме того, модуль 210 настройки содержит по меньшей мере одну камеру высокого разрешения и/или по меньшей мере один датчик, которых лишен обрабатывающий модуль 110, для настройки обработки и проверки качества изготовленных деталей. Этот датчик может содержать, например, щуп, профилометр, калибр, высотомер, систему технического зрения на основе одной или множества камер высокого разрешения и/или высокой частоты, и т.д. Результаты измерения могут выводиться на один или множество экранов 261.

Инструменты разделены на группы 1220 инструментов, причем каждая из этих групп содержит один или множество инструментов, расположенных рядом друг с другом. Одна или множество групп инструментов выполнены как одно целое с одним держателем 122 инструмента. Станок может содержать множество держателей 122 инструмента. По меньшей мере один из этих держателей инструмента установлен с возможностью съема, например, с помощью штифтов, на подвижной каретке (гребенке) модуля 210 настройки и соответственно обрабатывающего модуля 110. Также можно переносить держатель 122 инструмента с одного модуля на другой, как схематично показано на фиг. 3. Аналогичным образом, держатель 123 детали с помощью крепежного устройства 1232 устанавливается с возможностью съема на модуле 210 настройки и обрабатывающем модуле 110 таким образом, что его можно переносить с одного модуля на другой. Механизмы корректировки положения предпочтительно позволяют компенсировать положение одного или каждого из держателей инструмента относительно держателя детали, как будет показано ниже.

Один или более инструментов могут быть установлены с возможностью съема на соответствующий держатель инструмента. Положение каждого из инструментов относительно держателя 122 инструмента и/или положение режущей кромки, могут быть измерены и сохранены в цифровом виде для использования, например, в случае ошибки позиционирования, соответствующей численной корректировки с помощью известных измерительных или корректировочных элементов и отдельных средств компенсации положения держателя инструмента.

Держатель 123 детали может содержать, например, гильзу, т.е. элемент, который может направлять пруток, удерживаемый шпинделем, зажимной муфтой или зажимным патроном, способными самостоятельно удерживать объект. Предпочтительно, держатель детали содержит гильзу, преобразуемую в зажимной патрон.

После настройки плана обработки съемный держатель 122 инструмента и съемный держатель 123 детали могут быть перенесены с модуля 210 настройки на обрабатывающий модуль 110. Таким образом, обработка осуществляется с помощью держателя инструмента и держателя детали, позволяющих получить качества и результаты, проверенные и принятые при настройке. Это позволяет избежать дефектов, связанных с заменой держателя инструмента или держателя детали. Предпочтительно, держатель инструмента и держатель детали, используемые для настройки конкретной детали, связаны с этой деталью и ее программой в перечне операций механической обработки и используются только для обработки этой детали; этот набор хранится между двумя сериями обработки этой детали.

На фиг. 4 схематично представлена установка двух держателей 122 инструмента и одного держателя 123 детали на модуль, например на модуль настройки или обрабатывающий модуль.

Каждый из держателей 122 инструмента закреплен на каретке (гребенке) модуля 110 или, соответственно, 210 с помощью крепежного устройства 1223 таким образом, что его можно переместить или скорректировать его положение с помощью привода. Таким образом, ошибки позиционирования держателя 122 инструмента относительно каретки или разница в позиционировании относительно позиционирования на модуле настройки компенсируются путем соответствующего перемещения каретки.

Каждый из держателей 122 инструмента содержит также опорную точку 1221 позиционирования, например, но без ограничений, оптическую мишень, установленную на держателе 1222 мишени, как будет описано ниже. Предпочтительно, если станок содержит множество держателей 122 инструмента на множестве кареток (гребенок), предусмотрено множество отдельных опорных точек позиционирования. Таким же образом, держатель 123 детали устанавливается с помощью крепежного устройства 1232 и также содержит опорную точку 1231 позиционирования, например, другую оптическую мишень, подробно описанную ниже. Относительное позиционирование опорных точек позиционирования, связанное с каждым из держателей инструмента и с держателем детали, может контролироваться с помощью, например, системы технического зрения, связанной со станиной, которая позволяет измерить расстояние по осям X и Y между опорными точками 1221 и 1231 позиционирования. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления, система дает команду на перемещение каретки держателя инструмента на заданное расстояние и измеряет разницу θ между измеренным эффективным направлением перемещения и заданным направлением. Это позволяет компенсировать погрешности перпендикулярности осей X, Y.

Таким образом измеренные ошибки позиционирования и направления перемещения компенсируются, например, с помощью осей этого держателя инструмента, чтобы получить при обработке относительное позиционирование и ориентацию держателей инструмента и держателя детали, соответствующие значениям, использованным при настройке.

На фиг. 5 представлен вид в аксонометрии в частичном разрезе двух точек 1221 и 1231 позиционирования, связанных соответственно с держателем инструмента и держателем детали и совмещенных при их установке на одном из модулей 110 или 210. Устройство 121 контроля позиционирования, закрепленное и соединенное со станиной модуля 110 и, соответственно, 210, позволяет проверить точное относительное позиционирование двух мишеней 1221, 1231 и компенсировать это позиционирование в случае ошибки или разницы относительно позиционирования, использованного на модуле настройки. Устройство 121 контроля позиционирования может быть образовано камерой с микроскопным объективом или оптической системой, способной снять изображение разных совмещенных оптических мишеней 1221, 1231, чтобы проверить их относительное позиционирование. Система технического зрения позволяет измерить расстояние X, Y и ошибку направления перемещения θ между мишенями 1221 и 1231, чтобы выполнить соответствующую компенсацию.

Также, хотя и менее предпочтительно, может использоваться устройство контроля позиционирования, например, камера, выполненное как одно целое с держателем инструмента или держателем детали. Однако при выборе этого решения необходимо одно устройство контроля на каждый держатель инструмента или держатель детали.

Таким же образом, может быть предусмотрена также мишень, связанная с держателем детали на противошпинделе 125, и мишень, связанная с одним или множеством держателей инструментов в противодействии, для контроля относительного позиционирования этих элементов и/или их позиционирования относительно главного держателя 123 детали.

На фиг. 6 схематично представлено совмещение мишени 1231, связанной с держателем 123 детали (например, гильзой или шпинделем), и одной или более мишеней 1221, связанных с одним или более держателей 122 инструмента. Как можно видеть, мишень 1231, связанная с держателем детали, установлена со смещением относительно гильзы 123, причем ось этой мишени, тем не менее, параллельна оси гильзы. Таким же образом, мишень 1221, установленная на каждом из держателей 122 инструмента, переносится с помощью держателей 1222 мишени. Устройство корректировки положения держателя инструмента содержит двигатель 1224, оборудованный кодирующим устройством 1225, позволяющим скорректировать положение каждого из держателей инструмента по оси X, чтобы скорректировать возможные ошибки позиционирования по оси X мишеней 1221-1231. Таким же образом, двигатель 1226, снабженный кодирующим устройством 1227, позволяет скорректировать положение по оси Y каждого из держателей инструмента, чтобы переместить держатель инструмента во время обработки, учитывая возможные ошибки позиционирования по оси X мишеней 1221-1231. Таким же образом, двигатель 1226, снабженный кодирующим устройством 1227, позволяет изменить положение по оси Y каждого из держателей инструмента, чтобы скорректировать возможные ошибки позиционирования по оси Y мишеней 1221-1231. Элемент 1220 представляет собой группу инструментов на держателе инструмента, перемещаемом по осям X и Y, тогда как точка одного из инструментов, установленная на держателе инструмента, обозначена ссылочной позицией 1228. Как можно видеть, положение этой точки относительно опорной точки держателя инструмента, может быть измерено и сохранено в цифровом виде. Также может быть предусмотрена корректировка ориентации в плоскости X-Y.

Мишени 1221, 1231 могут содержать, например, крестики или звездочки, или другие изображения, облегчающие проверку выравнивания совмещенных мишеней по линейным осям X и Y, также как направление перемещения θ мишени 1231 в системе координат, связанной с держателем детали. Эти изображения могут быть, например, напечатаны с помощью фотолитографии на стеклянной подложке. Также может быть напечатан уникальный идентификатор для каждой из мишеней, например номер серии, штрих-код, датаграмма, и т.д., позволяющий легко идентифицировать каждую из мишеней и, следовательно, держатель инструмента или, соответственно, держатель детали, связанный с этой мишенью, и таким образом гарантировать обработку конкретной детали с помощью соответствующего ей держателя инструмента и держателя детали. Уникальный идентификационный код держателя инструмента может также использоваться для нахождения в компьютерной памяти цифровой команды 1211 параметров, соответствующих этому держателю инструмента, например, значений сдвига, нулевых значений и т.д.

На фиг. 7 схематично представлена система проверки точности позиционирования в соответствии с одним из вариантов осуществления. В этом примере, устройство контроля позиционирования содержит микроскопный объектив 1213 и ПЗС-камеру 121 (камеру на основе приборов с зарядовой связью) со стороны мишеней 1221, 1231, и освещение 1212 с другой стороны от мишеней. Свет, создаваемый освещением 1212, пересекает совмещенные мишени и достигает ПЗС-камеры 121, которая снимает изображение или последовательность изображений, увеличенных благодаря объективу 1213. Модуль 1210 технического зрения, например компьютерная программа, обрабатывает изображения, снятые ПЗС-камерой, чтобы проверить выравнивание мишеней. Результаты, полученные этим модулем, могут быть переданы числовому программному управлению 1211, управляющему модулем настройки и, соответственно, обрабатывающим модулем, и использованы для приведения в действие двигателей 1226, 1224 для перемещения при обработке одного или более держателей инструмента, компенсируя найденную ошибку. Также может иметься ручной механизм корректировки положения, например, с помощью микрометрических винтов. В соответствии с одним из вариантов, ошибки положения в модуле настройки не корректируются или корректируются не полностью, а сохраняются относительно соответствующих мишеней для воспроизведения этой ошибки при изготовлении на обрабатывающем модуле.

На фиг. 8 схематично представлена система проверки точности позиционирования в соответствии с другим вариантом осуществления. В этом примере устройство контроля позиционирования содержит микроскопный объектив 1214 с соосным освещением и ПЗС-камеру 121 со стороны мишеней 1221, 1231. Свет, созданный освещением, отражается совмещенными мишенями и достигает ПЗС-камеры 121, которая снимает изображение или последовательность изображений, увеличенных благодаря объективу 1214. Как и в предыдущем случае, модуль 1210 визуального отображения, например компьютерная программа, обрабатывает изображения, снятые ПЗС-камерой, для проверки позиционирования мишеней и осуществления или запоминания корректировки с помощью числового программного управления 1211.

Могут использоваться и другие способы проверки позиционирования одного или более держателей инструмента относительно держателя детали. В качестве неограничивающего примера, можно назвать емкостные, индукционные, магниторезистивные системы или механические щупы, которые могут использоваться для этой цели.

Перечень ссылочных обозначений

110 Обрабатывающий модуль

112, 212 Защитный кожух

112а Боковая стенка

112b Боковая стенка

112с Верхняя стенка

112d Нижняя стенка, соединенная со станиной

112е Задняя стенка

112f Передняя стенка

114 Корпус

120 Обрабатывающий узел

121 Устройство контроля позиционирования

1210 Модуль технического зрения

1211 Числовое программное управление

1212 Освещение

1213 Микроскопный объектив

1214 Объектив с соосным освещением

122 Съемный держатель инструмента

1220 Группа инструментов

1221 Опорная точка позиционирования инструмента, например мишень

1222 Держатель мишени

1223 Крепежное устройство держателя инструмента

1224 Устройство корректировки положения по оси X держателя инструмента (двигатель)

1225 Кодирующее устройство двигателя 1224

1226 Устройство корректировки положения по оси Y держателя инструмента (двигатель)

1227 Кодирующее устройство двигателя 1226

1228 Точка одного из инструментов

123 Держатель детали (гильза, зажимная муфта и/или зажимной патрон)

1231 Опорная точка позиционирования держателя детали, например мишень

1232 Крепежное устройство держателя детали

124 Шпиндель

125, 225 Противошпиндель

126 Опорная база

127 Прутковый магазин

128, 228 Бак для стружки

129 Бак для масла

132 Направляющие рельсы

140, 240 Труба для вытяжки паров

142, 242 Сигнальная лампа

210 Блок настройки

260 Датчик или камера

261 Экраны.

Изобретение относится к области обработки деталей, включающей снятие стружки. Комплект держателей содержит по меньшей мере один держатель инструмента, снабженный первой мишенью в качестве первой опорной точки позиционирования, и держатель детали, снабженный второй мишенью в качестве второй опорной точки позиционирования, причем первая мишень и вторая мишень образованы оптическими мишенями и выполнены с возможностью их осевого совмещения для обеспечения возможности измерения их относительного положения и перемещения. При этом обрабатывающий модуль содержит упомянутый комплект держателей и устройство контроля позиционирования, а при его подготовке для изготовления деталей с выбранным комплектом держателей позиционируют указанный держатель инструмента таким образом, чтобы совместить по оси первую опорную точку позиционирования, связанную с держателем инструмента и образованную первой оптической мишенью, со второй опорной точкой позиционирования, связанной с держателем детали и образованной второй оптической мишенью. Использование изобретения позволяет осуществлять точную установку, в том числе повторную, обрабатывающих инструментов относительно детали. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Комплект держателей для стружкоснимающего обрабатывающего модуля, содержащий

по меньшей мере один держатель инструмента, снабженный первой мишенью в качестве первой опорной точки позиционирования,

держатель детали, снабженный второй мишенью в качестве второй опорной точки позиционирования, причем первая мишень и вторая мишень образованы оптическими мишенями и выполнены с возможностью их осевого совмещения для обеспечения возможности измерения их относительного положения и перемещения.

2. Комплект держателей по п. 1, в котором указанная первая мишень и указанная вторая мишень выполнены с возможностью их выравнивания и совмещения.

3. Комплект держателей по п. 1, в котором по меньшей мере один указанный держатель инструмента выполнен с возможностью установки на каретке обрабатывающего модуля с возможностью съема.

4. Комплект держателей по п. 1, в котором держатель детали выполнен с возможностью установки на обрабатывающем модуле с возможностью съема.

5. Комплект держателей по п. 3, в котором по меньшей мере одна группа инструментов, содержащая множество расположенных рядом друг с другом инструментов, прикреплена к указанному держателю инструмента.

6. Обрабатывающий модуль, содержащий

комплект держателей по любому из пп. 1 – 5 и

устройство контроля позиционирования для проверки позиционирования первой опорной точки позиционирования относительно второй опорной точки позиционирования.

7. Обрабатывающий модуль по п. 6, в котором по меньшей мере один указанный держатель инструмента установлен с возможностью съема.

8. Обрабатывающий модуль по п. 6 или 7, в котором держатель детали установлен с возможностью съема.

9. Обрабатывающий модуль по п. 6, который содержит модуль для измерения расстояния между указанным держателем инструмента и опорной точкой, связанной с держателем детали.

10. Обрабатывающий модуль по п. 6, который содержит модуль для измерения направления перемещения указанного держателя инструмента в системе отсчета, связанной с держателем детали.

11. Обрабатывающий модуль по п. 6, который снабжен устройством корректировки положения для перемещения по меньшей мере одного держателя инструмента относительно указанного держателя детали.

12. Обрабатывающий модуль по п. 6, который содержит камеру для проверки позиционирования указанных оптических мишеней путем съемки совмещенных мишеней.

13. Обрабатывающий модуль по п. 6, который содержит оптическую систему, выполненную с возможностью съемки изображения указанных совмещенных оптических мишеней для проверки их относительного позиционирования.

14. Обрабатывающий модуль по п. 12, который дополнительно содержит объектив и указанную камеру на стороне указанных мишеней, и источник освещения с другой стороны от указанных мишеней с возможностью прохождения светом, созданным источником освещения, совмещенных мишеней и достижения им камеры, которая имеет возможность съема изображения или последовательности изображений, увеличенных с помощью объектива.

15. Обрабатывающий модуль по п. 12, который дополнительно содержит объектив с соосным источником освещения, причем указанный объектив и указанная камера расположены на одной стороне относительно оптических мишеней с возможностью отражения света, созданного источником освещения, совмещенными мишенями и достижения им камеры, которая имеет возможность съема изображения или последовательности изображений, увеличенных с помощью объектива.

16. Обрабатывающий модуль по п. 12, который дополнительно содержит модуль технического зрения, выполненный с возможностью обработки изображений, полученных с помощью оптической системы или камеры, для проверки выравнивания указанных оптических мишеней.

17. Способ запуска обрабатывающего модуля для изготовления серии конкретных деталей, в котором:

- выбирают комплект держателей по п. 1, выполненный с возможностью обработки указанных конкретных деталей,

- устанавливают держатель детали на станину обрабатывающего модуля,

- устанавливают по меньшей мере один держатель инструмента на указанную станину,

- позиционируют указанный держатель инструмента таким образом, чтобы совместить по оси первую опорную точку позиционирования, связанную с держателем инструмента и образованную первой оптической мишенью, со второй опорной точкой позиционирования, связанной с держателем детали и образованной второй оптической мишенью.

18. Способ запуска по п. 17, в котором на этапе позиционирования выравнивают указанную первую мишень с указанной второй мишенью.

19. Способ запуска по п. 17 или 18, в котором указанный держатель инструмента устанавливают с возможностью съема на каретке обрабатывающего модуля с возможностью перемещения держателя инструмента относительно указанной каретки, причем на этапе позиционирования корректируют ошибки позиционирования держателя инструмента относительно указанной каретки.