[发明专利]工具检测

说明书

技术领域

本发明涉及例如机床上所用切削工具的物体的检测。具体来说，本发明涉及确定切削工具的直径及其末端的位置。

背景技术

机床使用多种工具，这些工具在不工作的时候存放在回转车上。当选择一个工具时，其具体特征，例如直径和末端位置，必须在使用前得到确定。希望快速准确地确定这些工具特征。通过减少设置工具所用的时间并提高设置工具的精度，可以提高机床的生产力，并减少废品。

确定工具末端相对于安装该工具的机床主轴的位置的一种已有技术包括步骤：移动主轴，直到工具接触安装在机床床体上的工件的表面。记录此位置时的机床坐标，并因此确定工具末端的位置。这种方法耗费时间，不易控制，而且可能破坏工件表面。一种替代的方案是通过在所述表面和工具末端之间使用尺寸已知的滑规，从而避免破坏该表面，但是这样做仍然耗费时间并且是一种笨拙的过程。

一种已知的用在机床上的工具设置设备包括光源，该光源产生的细光束入射到检测器上。在工具设置操作中，操作机床以移动工具沿着一定的方向横穿光束传播方向，直到工具的一部分中断光束的贯通。检测这种中断导致在检测单元中产生触发信号，该触发信号被机床用来建立其移动部分的相对位置，以便确定该工具的尺寸。这种设备是已知的，例如参照德国专利DE4238504和DE4244869、法国专利No.2,343,555、欧洲专利No.98,930和美国专利No.4,518,257。该设备可以额外用来测量工具的长度或直径，以用于监控断裂或磨损。

还已知一种例如电荷耦合设备(CCD)形式的光检测阵列。这种方案在国际专利申请WO2005/085753中进行了描述。

一种工具设置设备，该设备检测工具的宽度和/或末端位置，通常永久安装在机床的床体上，占据可观的工作空间。这种方案的缺陷在于，需要为每个机床提供一个工具设置设备。因此，如果使用许多机床，则为每个机床提供一个工具设置设备可能花费巨大。而且，由于工具设置设备安装在机床中，所以必须足够坚固，以承受例如高温的极端条件以及例如切屑和冷却剂的污染物。

发明内容

本发明的第一方面是提供一种物体检测设备，该设备包括：

壳体；

设置在所述壳体内的光源和光检测器，该光源向该光检测器投射光束；和

所述壳体具有基部，该基部设置有基准表面，所述光束相对于基准表面具有限定的距离和角度。

所述基准表面及其与光路径的预定关系使得该设备简单地置于表面上待用，而不需要调节或校准。这样能让该设备可以拆卸，并且其进一步的优势在于，不必承受诸如高温的极端条件以及诸如切屑和冷却剂的污染。

优选地，光源和光检测器之间的光路径基本上平行于基准表面。这允许确定物体末端相对于基准表面所在的表面的位置，所述基准表面所在的表面例如为机床的床体或安装在机床上的工件。

优选地，所述光源是LED。优选地，该LED借助焊线安装到侧部。但是，光源还可以包括例如激光器。光源可以是脉冲式的。这样具有的优势在于延长电池寿命并允许光源工作电流高于连续运行时可能出现的电流。在优选实施例中，光检测器也是脉冲式的，并且与光源的脉冲同步。

球形透镜可以设置在光源前方。这有利于在检测器那边提供更加均匀的光分布，所述检测器包括光接收阵列。

优选地，光检测器是一个光敏元件阵列。该阵列可以包括线性阵列。更加优选地，所述线性阵列是CMOS传感器。但是，所述光接收阵列还可以包括例如电荷耦合设备(CCD)或特定的光电二极管阵列。

本发明第二方面是提供一种物体检测设备，该设备包括光源和光检测器，光源向光检测器发射光；

其中，所述光检测器包括光敏元件阵列；

并且其中，所述设备具有第一操作模式和第二操作模式，在第一操作模式下，第一组光敏元件进行操作，而在第二操作模式下，第二组光敏元件进行操作。

优选地，所述第二组光敏元件是所述第一组光敏元件的子集。所述第一组光敏元件可以包括该阵列中的全部元件。所述第二组光敏元件可以包括单个元件。

本发明的第三方面是提供一种利用物体检测设备检测物体直径的方法，该物体检测设备包括光源和光检测器，光源向光检测器发射光束，所述方法包括以任何适当顺序排列的以下步骤：

移动所述物体从光束第一侧进入光束路径，并确定光束断开时物体的位置；

移动所述物体从光束第二侧进入光束路径，所述第二侧相对着所述第一侧，并确定光束断开时物体的位置；和

使用所述位置之间的差值来确定物体直径。