[发明专利]机床装置

说明书

描述了一种用于机床(1)的触摸触发式探针接口(118；218；318；418)，该触摸触发式探针接口包括用于从触摸触发式探针(104；204；304；404)接收探测事件信息的探针通信部分。还提供了用于将探测事件信息输出至该机床的数字控制器(120；220；320；420)的机床通信部分。该机床通信部分例如通过数字数据总线(222)将探测事件信息输出为数字数据包(Tp；Tw)。该数字数据包(Tp；Tw)可以包括时间戳和/或该触摸触发式探针接口(118；218；318；418)可以从该机床(1)接收时间信息。还描述了一种触摸触发式探测系统以及包括该探针接口(118；218；318；418)的机床系统。

本发明涉及一种用于机床的装置，并且更具体地涉及一种用于机床的经改进触摸触发式探针接口。本发明还涉及一种结合这种触摸触发式探针接口的探测系统和机床。

计算机数控机床(CNC)在制造业中被广泛用于切割零件。此类机床还可以包括测量设备，这些测量设备允许测量零件或工具以用于设置或检查目的。触摸触发式探针(有时也称为数字探针)是一种已知类型的测量设备。具体地，已知将具有突出触针的触摸触发式探针安装在机床的主轴中以允许测量工件。在这样的示例中，触摸触发式探针简单地用作开关并且其触针的偏转(例如，当触针尖端移动成与物体的表面接触时)导致发出触发信号。机床在发出触发信号的瞬间测量触摸触发式探针在机器坐标系(x，y，z)中的位置，从而允许(通过适当的校准)测量物体表面上的点的位置。因此，触摸触发式探针可以被反复驱动成与工件表面接触和脱离接触，以对此工件进行逐点位置测量。

在WO 2004/057552中描述了触摸触发式探针系统的示例。这个系统包括可以在机床的主轴中携带的触摸触发式探针以及可以安装到机床的不可移动零件的相关联探针接口。如果触摸触发式探针被“触发”(例如，如果其触针接触物体)，则触发信号通过无线(无线电)链路被传递至探针接口。探针接口还具有硬连线至机床控制器的SKIP输入的输出线。在接收到来自触摸触发式探针的触发信号时，探针接口通过改变其连接至SKIP输入的输出线的状态(例如，通过将其从低电压升高到高电压或反之亦然)来向控制器发出SKIP信号。在接收到这个SKIP信号时，控制器将触摸触发式探针的当前位置锁存或记录在机器坐标系中(例如，在x，y，z坐标中)。

在上述系统中，由于各种原因，在实际触发事件(例如，由于触摸物体表面上的点而引起的触针物理偏转)与由探针接口进行的SKIP信号发出之间存在时间延迟。这种时间延迟的很大一部分可能由触摸触发式探针内用于减少错误触发的时间滤波方案引起，或者因为用于将触发信息从触摸触发式探针传输至探针接口的无线通信协议需要延迟(例如，出于稳健性原因)。作为校准过程的一部分，处理SKIP信号的机床控制器内的软件将生成位置偏移以解释这样的时间延迟。这种位置偏移使得将确立机器坐标位置中触发探针的实际位置。应当注意的是，这种校正过程要求时间延迟是恒定的；这是因为时间延迟的任何变化将会引入测量误差。迄今为止，触摸触发式探针系统因此已经被设计成产生尽可能不变的时间延迟(即，以确保在触发事件发生之后以固定时间间隔发出SKIP信号)。

然而，本发明人已经发现，用于解释上述时间延迟的位置校正并不总是足够准确。具体地，位置校正计算假设在探测移动期间是恒定的机器速度，以便将时间延迟转换为位置偏移。然而，在某些情况下，触摸触发式探针的速度不是恒定的，并且因此已经发现位置校正是不准确的，从而引入测量误差源。已经发现这种情况甚至在可能进行亚微米定位的非常精确的机器上也是如此。这被认为是因为机床控制器通常被编程为尽可能准确地遵循正确的工具路径(即，它会将物体切割成期望的形状)，而不是确保机床主轴在命令时间始终处于命令位置引起的。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于机床的触摸触发式探针接口，该触摸触发式探针接口包括：探针通信部分，用于从触摸触发式探针接收探测事件信息；以及机床通信部分，用于将探测事件信息输出至该机床的数字控制器，其中，该机床通信部分将该探测事件信息输出为数字数据包。