[发明专利]设置有干涉测量装置的工业机器

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业机器，且更具体地，涉及一种设置有光电测量装置的工业机器。

背景技术

如本文所使用的，“工业机器”是指机械机床(例如，车床、磨床、铣床、或钻床、镗床)、以及电子机床(例如，激光加工机、电火花加工机)、压力水射流机、坐标测量机(CMM)、移动或操纵机、以及装配机。

“工件”是指一件可被加工的可加工材料，举例来说，例如可被固定至工业机器以便加工的木材、金属或塑料；以及不可被安装在工业机器上的固体材料的壁部分或大部分，但是它们可以由工业机器触及并加工，或者概括地说，“工件”是指可以由工业机器处理并操纵的任何工件。

“加工”是指工业机器在工件上可以执行的各种操作，举例来说，例如，去除材料、铣削、弯曲、抛光等，以及工件上的表面处理(诸如，上漆)，以及在工件上的其他可能的操作，诸如测量、操纵、移动或组装。

更具体地，工业机器的“操作”进一步是指该机器能够执行的任何功能，其中，例如，在操作区域中移动工具、将该工具保持在任一位置中、加工工件、以及调整、测量或监测不仅可以在工件上执行而且还可以在属于该工业机器的其他机械或结构部件上所执行的操作。

典型地，由于当加工一件固体材料(诸如金属件)时需要很高的精度，所以要求将工件精确地定位在机器上，并且要求用于加工该工件的工具和在加工中可能涉及的其他机械部件尽可能地以最大精度移动该工作。

在任何情况下，这种类型的工业机器在操作时均承受应力或振动，其中所述应力或振动例如可能由工具与待加工材料的相互作用引起、或者由固定有工件的工作台的处理(通常以高速进行)引起、或者还由工具或加工时所涉及的其他机械部件的移动所引起。

此外，在工业机器中可以产生几何变形，包括永久类型的几何变形(例如，由组成该机器的机械部件的错误的组装或构造引起)和静态类型的几何变形(例如，由组成该机器的部件的温度变化或重量引起)两种。

因此，人们深切感到需要一种工业机器，其能够向操作者或控制单元提供对机器在操作时可能承受的位移或尺寸变化的测量，以便实时确定由工业机器造成的加工误差并通过应用校正测量而增加工业机器的精度。此外，可以限制不正常工作，并同时降低机械故障的风险。

典型地，工业机器由互相连接的静止机械部件和线性的或者转动的一个或多个轴(axis)组成。

“轴”是指由两个元件形成的组件，典型地，一个元件静止而另一个元件相对于第一个元件可移动，它们彼此连接以便能够通过适当的运动传递装置将相对运动传递至彼此。更具体地，“线性”轴是指在其间传递线性类型的相对运动的两个元件的组件，然而，“转动”轴是指在其间传递转动类型的相对运动的两个元件的组件。

在线性轴中，移动元件在固定元件上可滑动地移动。例如，移动元件通过转动式电动机和适当的机械传动系统(或者可替换地，直接通过线性电动机)而被移动。

典型地，通过角度测量系统间接地测量移动元件相对于静止元件的位移，所述角度测量系统在文献中具有技术名称“解算器(resolver)”或与转动式电动机一体的角度编码器而为人们所知。可替换地，通过线性测量系统(其以技术名称线性编码器而为人们所知)可以直接获得测量结果，典型地，所述线性测量系统包括与静止元件一体的刻度尺(典型地，光线路(optical line，光学线))、以及与移动元件一体的读数头。位移的测量还可以使用两个测量系统来进行。

更具体地，工业机器由一个或多个线性轴和/或一个或多个转动轴组成。

在图1中示意性地示出了已知类型的第一工业机器M1，其由线性轴AL构成，并且设置有转动式电动机MR、相应的机械传动装置MTM、线性编码器EL、转动式编码器ER以及控制单元UC。该控制单元与第一工业机器M1相关联，以便基于由线性编码器EL和转动式编码器ER所产生的信息向转动式电动机MR提供相应的指令信号。

图1中的第一工业机器M1(只具有一个线性轴)通过加工工具(图中未示出)来加工工件，该工件可以固定至线性轴的移动元件、或该轴的静止元件、或该机器的静止或移动的部件上。加工工具可以固定至线性轴的移动元件、或固定至该轴的静止元件、或固定至该机器的静止或移动的部件上。

在图2中示意性地示出了由多个线性轴AL1、AL2、AL3组成的第二现有技术的工业机器M2的一部分。在图2中，为了清晰的目的，未示出电动机、机械传动装置、测量系统和控制单元。