NO320791B1 - Elektronisk utlost overflatefolerenhet - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører numerisk styrte maskiner og nærmere bestemt boring, utvidning og forsenkning av hull ved hjelp av slike maskiner.

Numerisk styrte maskiner brukes vanligvis ved tilvirkningsapplikasjoner, spesielt for å danne kanter, borehull og overflateanordninger. En gjenstand som skal tilvirkes utformes for eksempel ved hjelp av et datamaskinprogram hvoretter dataene som definerer utformingen sendes til en numerisk styrt maskin som også gis datumkoordinater slik at gjenstanden kan tilvirkes nøyaktig.

I luft- og romfartsapplikasjoner er det vanlig å bruke numerisk styrte maskiner for å lokalisere og bore hull for detaljer og sammenstillinger. Av aerodynamiske årsaker er det ofte nødvendig å forsyne hull i ytre paneler og forhudninger med overflateforsenkninger, slik at overflatefesteorganene som befinner seg i hullene går i flukt med overflaten av de omkringliggende paneler eller forhudning.

Por å oppnå den aerodynamiske virkning av en jevn overflate, må dybden av forsenkningen være ekstremt nøyaktig. Generelt kreves det at overflaten av det forsenkede festeorgan må ligge innenfor en toleranse på 0,1 mm av overflaten av det omkringliggende panel eller forhudning. Det er meget vanskelig å oppnå slike toleranser da overflaten av panelene eller forhudningen som bores kan være krummet, ikke har ensartet tykkelse eller har overflatevariasjoner. Tykkelsen av materialet som skal bores kan variere innenfor toleranseområdet over hele materialets lengde, men ettersom toleranse har en kumulativ virkning, vil ethvert avvik fra den nominelle tykkelse resultere i at toleranseområdet til forsenkningen reduseres, noe som gjør det enda vanskeligere å oppnå det ønskede resultat av forsenkningsprosessen. For nøyaktig boring og forsenkning er det ønskelig å kjenne til den eksakte posisjon av punktene på overflaten av materialet som skal bores. Den numerisk styrte maskin programmeres med x og y koordinatene av hullet, så vel som dybden som det skal bores til i z-retningen antatt at materialoverflaten er jevn og at det kan finnes en bestemt z-verdi med hensyn til datumverdien. Dersom materialet imidlertid innefor toleransen er noe tynnere ved x, y koordinatene gitt for boring og forsenkning, vil forsenkningsverktøyet ikke penetrere langt nok inn i det borede hull til å tillate at overflaten av et festeorgan som befinner seg i det vil gå i flukt med resten av materialoverflaten. Festeorganet vil i stedet rage over materialoverflaten og kan under bruk danne uønskede aerodynamiske virkninger. Dersom materialet på tilsvarende måte er noe tykkere ved de gitte x, y koordinater vil bore- og forsenkningsverktøyene penetrere for langt inn i materialet, noe som resulterer i at hullet blir for dypt slik at overflaten til festeorganet som befinner seg i materialet vil være posisjonert under overflaten av materialet.

Patent GB 2 247 634 beskriver et apparat for å forbedre nøyaktigheten for bor og forsenkningsoperasjoner samtidig som en minimerer avgrading av arbeidsstykket. En foring er tilveiebrakt som strekker seg rundt skjæreverktøyet og er satt under spenning i en posisjon aksialt foran skjæreverktøyet. Skjæreverktøyet er posisjonert ved en kjent avstand Dl aksialt bakenfor foringen. En bryter er forsynt med en mikrometerskrue satt ved en fast avstand fra bryteren, idet mikrometerskruen er aksialt bevegbar med foringen og tilpasset til å samvirke med bryteren. Avstanden D2 mellom mikrometerskruen og bryteren er satt til å være lik Dl pluss boreavstanden. I bruk presses foringen hardt mot arbeidsstykket under hele boreoperasjonen, og denne kraften motvirkes av et stempel og sylinderarrangement, og når skruen kommer i kontakt med bryteren (det vil si når skjæreverktøyet har avansert en avstand D2) reverseres matingen, idet foringen fremdeles presser arbeidsstykket for å redusere avgrading.

Apparatet vist i GB 2 247 634 hjelper å forbedre nøyaktigheten på boreoperasjoner, men brukeren kan imidlertid introdusere unøyaktigheter på grunn av at avstandene Dl og D2 må måles og innstilles.

På krumme flater, spesielt hvor arbeidsstykket har fordypninger eller topper i overflaten innenfor toleransen ved x, y-koordinater gitt fr boring og forsenkning, vil ikke apparatet i GB 2 247 634 være nøyaktig nok til å frembringe en jevn finsh når et feste settes inn i hullet. I stedet vil festet stå fast hvis overflaten senker seg, eller senkes når flaten hever seg, idet bore og forsenkningsverktøyene ikke vil penetrere den riktige avstanden inn i arbeidsstykket. Dette fordi avstandene Dl og D2 må måles og stilles inn, og siden disse avstandene er relativt store vil betydelige unøyaktigheter oppstå. Videre introduserer behovet for nøyaktig trykksetting av sylindrene for å sikre at den riktige mengde kraft utøves på arbeidsstykket en ytterligere kilde til unøyaktighet. Foringen av GB 2 247 634 virker ikke som en overflate sensor for detektering av den nøyaktige lokasjon av arbeidsstykket, men som en presse for å utøve trykk på arbeidsstykket. Det er ønskelig å bestemme den virkelige overflateprofil for å bedre nøyaktigheten på bore og forsenkningsoperasjonene.

Det finnes i dag to kjente metoder for å bestemme overflatekonturvariasjonen med hensyn til x, y-posisjonene av punkter på en materialoverflate for å løse problemene beskrevet ovenfor. Den første metode er å bruke en kommersielt tilgjengelig overflatefølerenhet for å sikre at hullet bores og forsenkes til den riktige dybde. Dagens tilgjengelige overflatefølere passer lett på akselen som holder kutteverktøyet og drives mekanisk, generelt enten ved å komprimere en fjær eller ved å bevege et stempel for å effektivt avkople kutteverktøyet fra akselen og dermed tillate at akselen beveger seg relativt i forhold til kutteverktøyet. For å oppnå dette har føleren en nese som er forskyvbart posisjonert på det ikke-roterende hus rundt kutteverktøyet. Når boret beveger seg fremover vil nesen slutte sin foroverrettede bevegelse ved anlegg mot gjenstanden som bores og huset vil forskyve seg fremover relativt i forhold til nesen og kutteren, idet akslen er avkoplet fra kutteren og dermed forhindrer ytterligere boring. Den numerisk styrte maskinen er programmert til å trekke tilbake kutteverktøyet etter den faktiske dybde som skal bores, men innenfor kollapsområdet av

overflateføleren.

Disse mekaniske følerne har en tendens til å være tunge og klumpete, og er utsatt for mekaniske problemer og unøyaktigheter under boring fordi de er avhengig av flere bevegende deler for å fungere. Rotasjonshastigheten av kutteverktøyet begrenses også av den mekaniske føler på aksen samt at nøyaktigheten ved høyhastighetsboring også er begrenset.

Man har funnet at direkte boring og forsenkning i en operasjon generelt danner hull som ligger utenfor toleranseområdet. Det er derfor nødvendig å forhåndsbore hullet først, for så å utvide forsenkningen til den ønskede størrelse som en andre operasjon. TJtvideren følger det forhåndsborede hull og danner konsekvent hull som ligger innenfor toleransen. Det er både kostbart og tidsforbrukende å anvende to kutteverktøy og den fortrukne måte å tilvirke forsenkede hull er å bruke en drill og forsenker som danner hullet direkte ved hjelp av bare ett verktøy.

Den andre fremgangsmåte er å undersøke materialoverflaten på ethvert punkt i x, y-planet der et hull skal plasseres for å finne den nøyaktige, lokale overflateposisjonen i z-retningen for hver av disse punktene. Variasjonen mellom den målte overflateposisjon og de programmerte verdier av z-koordinaten i hvert punkt kan så legges til dataene som brukes for å styre den numerisk styrte maskin. Dette gjør det mulig å bruke at et drill-/forsenkningsverktøy for å danne et ferdigstilt hull bare ved hjelp av ett verktøy. Sondering kan utføres ved hjelp av en handeletilgjengelig koordinatmålingsmaskin (CMM) som generelt brukes for inspeksjoner og som er utstyrt med en følsom sonde som er i stand til å måle sin eksakte posisjon. Sondering av materialoverflaten ved enhver potensiell hullposisjon er imidlertid ekstremt tidskrevende og ikke egnet for tilvirkningen av gjenstander med mange hull, så som flyforhudning og paneler. Dersom en CMM brukes, krever fremgangsmåten i tillegg at gjenstanden flyttes fra den numerisk styrte maskin og holdeverktøyet som brukes for dens initiale produksjon og så plasseres nøyaktig i CMM-en slik at sondering av potensielle hullposisjoner kan utføres før den flyttes tilbake til holderen og igjen posisjoneres nøyaktig i forhold til den numerisk styrte maskin. Dette er et tidkrevende arbeid og kan generere ytterligere toleranseproblemer som følge av

reposisjoneringsoperasjonene.

Etter tilvirkning er det i tillegg et generelt behov for å inspisere panelet eller forhudningen. Dette involverer vanligvis at gjenstandene fjernes fra den numerisk styrte maskin og posisjoneres i en CMM for inspeksjon ved hjelp av en sonde. Posisjonen av hullene og som følge av dette den generelle utforming av gjenstanden kan avføles ved hjelp av sonden. Inspeksjonen er ekstremt tidskrevende selv om den vanligvis er nødvendig.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å tilveiebringe et apparat som borer og forsenker hull i en overflate på en raskere og mer nøyaktig måte, samt å inspisere overflaten raskere enn det som er mulig med ovennevnte, kjente apparatur, idet disse operasjoner utføres i en enkelt operasjon. Foreliggende oppfinnelse tar ytterligere sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte for raskere og mer nøyaktig boring, forsenkning og inspisering av overflaten rundt hullene, uten behov for å fjerne gjenstanden som skal tilvirkes fra dens holder eller fra sin posisjon i forhold til den numerisk styrte maskin for sondering eller inspisering.

Ifølge ett aspekt av foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en overflatefølerenhet for å styre penetreringsdybden av et kutteverktøy av en numerisk styrt maskin, omfattende en hovedsakelig sylindrisk krage som strekker seg rundt i hvert fall en del av kutteverktøyet, idet kragen er aksialt bevegbar med hensyn til rotasjonsaksen av kutteverktøyet, en føler festet til et ikke-roterende hus av en numerisk styrt maskin, der føleren er i stand til å kommunisere eller er forbundet med en kommunikasjonsinnretning, idet føleren befinner seg ved siden av kragen og aksialt mot den bakre del av kragen, innspenningsorganer for å forhindre en aksial bakre ende av kragen fra å berøre en aksial fremre ende av den elektroniske føler når kragen ikke utsettes for en kraft som virker i den bakoverrettede, aksiale retning, og dybdestyringsorgan for forhåndsposisjonering av kragen i forhold til kutteverktøyet i den aksiale retning. Kragen er posisjonert aksialt bakenfor tuppen av kutteverktøyet og nevnte sensor er en elektronisk sensor.

Ytterligere utførelsesformer av overflatefølerenheten er angitt i de uselvstendige krav.

Kragen omfatter et aksialt, bakre parti og et aksialt, fremre parti, idet det aksialt fremre parti er bevegbart forbundet med det aksialt bakre parti.

Det aksialt fremre parti av kragen er fortrinnsvis i stand til å bevege seg i en aksial retning i forhold til det bakre parti slik at kragen kan strekkes ut eller trekkes tilbake i den aksiale retning uten bevegelse av det bakre parti. Dybdestyreorganet kan så tilpasses slik at man får den nøyaktige aksiale bevegelse av det fremre parti uavhengig av det bakre parti. Fortrinnsvis er det ytterligere tilveiebrakt låseorganer for å låse det fremre parti i forhold til det bakre parti slik at partiene ikke er i stand til å bevege seg uavhengig av hverandre og det fremre parti begrenses til å forskyve seg i en aksial retning med det bakre parti.

Fortrinnsvis omfatter dybdestyringsorganet den todelte kragen beskrevet ovenfor der det fremre parti tres over det bakre parti og en indeksring er tilveiebrakt for å bevege det fremre parti nøyaktig i forhold til det bakre parti. Låseorganet kan i tillegg omfatte en låsering som må koples ut før dybdestyringsorganet kan justeres.

Det bakre parti av kragen er fortrinnsvis festet til det ikke-roterbare hus slik at kragen kan forskyves i en bakoverrettet, aksial retning, men forhindres fra en fremoverrettet, aksial bevegelse forbi en kalibrert grense for å hindre kragen i å forskyve seg ut av huset under drift av den numerisk styrte maskin. En låsende tapp kan brukes i denne hensikt.

Fortrinnsvis utøver innspenningsorganet som anvendes nok fremoverrettet aksial kraft på det bakre parti av kragen til at den normale posisjon av det bakre parti er ved sin aksiale fremre grense uten å oppleve en bakoverrettet aksial kraft. Nevnte organ kan omfatte en fjær som fordelaktig kan befinne seg radielt ved siden av eller alternativt rundt den elektriske føler, idet den fortrinnsvis er posisjonert slik at den strekker seg og komprimerer seg i en aksial retning og kan festes til huset ved sin aksialt bakre ende og mot det bakre parti av kragen ved sin aksialt fremre ende. Nevnte innspenningsorgan kan alternativt omfatte et stempel og ventilarrangement. Nevnte innspenningsorgan er fortrinnsvis følsomt nok til å umiddelbart respondere til en liten kraft som virker i den bakoverrettede, aksiale retning.

Den elektroniske føler er fortrinnsvis tilpasset til å overføre et signal til en mottakerenhet når dens aksiale fremre ende berøres, idet mottakerenheten kan stå i forbindelse med eller være en del av styringssystemet til den numerisk styrte maskin for å bevirke til en umiddelbar tilbaketrekking av kutteverktøyet. Signalet kan være et infrarødt signal eller en induktiv overføring eller et radiosignal. Alternativt kan kabler forløpe fra den elektroniske føler til styringssystemet av den numerisk styrte maskin for å overføre signal direkte i form av en elektrisk strøm.

Den elektroniske føler omfatter fortrinnsvis en forspent, stempelstyrt mikrobryter som er forbundet i serie med en lysemitterende diode (LED) og en kraftforsyning. Dioden og kraftforsyningen befinner seg fortrinnsvis i mikrobryterlegemet. Mikrobryteren er posisjonert slik at den er lukket når stempelet berøres av et samarbeidende legeme av overflatefølerverktøyet. Ved lukking av bryteren sluttes kretsen og LED-en gir fra seg stråling. Strålingen fra LED-en overføres fortrinnsvis fra den elektroniske føler via i hvert fall ett vindu i den elektroniske føler som er transparent for nevnte stråling. Strålingen reflekteres fordelaktig av en passende posisjonert strålingsdetektorenhet, for eksempel en lysfølsom transistor.

I det øyeblikk den elektroniske føler berøres, registreres posisjonen fortrinnsvis av styresystemet av den numerisk styrte maskin og sammenlignes med koordinatorer som er lagret av det numerisk styrte maskinprogram som bestemmer hvordan gjenstanden skal tilvirkes. Dette muliggjør samtidig tilvirkning og inspeksjon av gjenstanden som tilvirkes.

Elastiske tetninger anvendes fortrinnsvis for å forhindre kjølemiddel som brukes under borings- og

forsenkningsoperasjoner fra å nå den elektroniske føler.

Ifølge et annet aspekt av oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å styre penetreringsdybden av et kutteverktøy ved hjelp av en numerisk styrt maskin, omfattende de trinn: å innstille den aksiale posisjon av en bevegbar krage som strekker seg aksialt langs i hvert fall en del av kutteverktøyet,

å bevege kutteverktøyet aksialt fremover for å kutte inn i overflaten av en gjenstand som tilvirkes til kutteverktøyet når den ønskede dybde og kragen berører overflaten,

å tilveiebringe et forskyvbart organ på kutteverktøyet som gjør kragen i stand til å forskyve seg aksialt i forhold til kutteverktøyet etter hvert som det drives fremover og kragen presses mot overflaten av gjenstanden,

å tilveiebringe en føler som er i stand til å kommunisere med eller omfatter en kommunikasjonsinnretning som befinner seg aksialt ved siden av og mot bakenden av kragen og i fast forbindelse med det fremoverbevegende kutteverktøy, og

å tilveiebringe innspenningsorgan for å forhindre kragen fra å berøre føleren inntil kutteverktøyet penetrerer gjenstanden til den ønskede dybde av penetreringen og kragen kommer i kontakt med den elektroniske føler, idet kragen stilles inn i en posisjon aksialt bakenfor tuppen av kutteverktøyet og en elektronisk føler tilveiebringes og kontakten mellom kragen og føleren forårsaker føleren å sende et signal til et styresystem av den numerisk styrte maskinen for å bevirke umiddelbar tilbaktrekking av kutteverktøyet.

Ytterligere utførelsesformer av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav. Fortrinnsvis anvendes en skyggegraf for å få kragen til å posisjonere seg nøyaktig aksialt med hensyn til kutteverktøyet før bruk. Avstanden mellom kragen og føleren tas fortrinnsvis hensyn til under posisjonering av kragen da avstanden må dekkes av kragen før føleren kommer i kontakt med kragen og sender et signal til den numerisk styrte maskin.

Kutteverktøyet kan være en drill, en opprømmer, en forsenker eller enhver kombinasjon av disse. Kutteverktøyet er fortrinnsvis et drill-/forsenkningsverktøy.

Posisjonen av den elektroniske føler kan fordelaktig registreres i det øyeblikket den overfører et signal til styresystemet av den numerisk styrte maskin. Denne informasjon sammenlignes fordelaktig med koordinater i et numerisk styrt maskinprogram for tilvirkning av en gjenstand for å bevirke til samtidig tilvirkning og inspeksjon av gjenstanden.

En sikkerhetsforanstaltning er fortrinnsvis innbefattet i det numerisk styrte maskinprogram slik at kutteverktøyet ikke nødvendigvis fortsetter å penetrere til et tilbaketreningssignal sendes, men sørger for en tilbaketrekning ved en gitt koordinat selv om føleren ikke er aktivert. Dette kan forhindre gjenstander fra å bli utfreset forbi toleranseområdet og dermed bli kassert dersom den elektroniske føler ikke fungerer.

For en nærmere forståelse av foreliggende oppfinnelse, beskrives i det følgende en eksempelutførelse under henvisning til de vedføyde tegninger, der

figur 1 viser et skjematisk sidesnitt av en aksel og et hus som innbefatter en følerenhet,

figur 2 viser et snitt gjennom en aksel og et hus i den aksiale retning,

figur 3A viser en elektronisk føler,

figur 3B viser en alternativ elektronisk føler,

figur 4 viser et kretsdiagram som viser en elektrisk krets for bruk med en elektronisk føler, og

figur 5 viser del av en koordinattabell vedrørende en gjenstand som skal tilvirkes.

Figurene 1 og 2 viser trekk som i begge for enkelhets skyld er benevnt med felles henvisningstall, idet et drill-/forsenkningskutteverktøy 6 er anordnet i chuck 4 av akselen 2 av en numerisk styrt maskin (ikke vist). Anordnet rundt aksen 2 er et hus 8 med opplagringer 10 som befinner seg mellom akselen 2 og huset 8. Opplagringene 10 er beskyttet fra kjølemiddelet ved hjelp av en elastisk tetning 36.

Den numerisk styrte maskin har en registerarm 14 som kopler seg til huset 8 og forhindrer rotasjon av huset sammen med akselen 2. Forbundet til huset 8 er en elektronisk føler 16 med en fremoverrettet spiss 18. Et sylindrisk forsyningsorgan 20 befinner seg aksialt foran sensorspissen 18 og kan bevege seg i den aksiale retning langs huset 8. Forskyvningsorganet 20 holdes en avstand y fra følerspissen

18 ved hjelp av en f jaer 22 som er anordnet mellom forskyvningsorganet 20 og huset 8. En føler 16 er beskyttet fra tilvirkningsmiljøet ved hjelp av en elastisk tetning 24. En låsetapp 26 (bare vist på figur 2) forhindrer forskyvningsorganet 20 fra å bevege seg for langt fremover langs huset 8 under drift av den numerisk styrte maskin. En sylindrisk nesehylse 28 er tredd på forskyvningsorganet 20 og kan beveges aksialt i forhold til forskyvningsorganet 20 ved hjelp av en indeksring 30, slik at nesehylsen 28 kan plasseres i den ønskede posisjon i forhold til kutteverktøyet 6. Nesehylsen 28 kan låses til forskyvningsorganet 20 ved hjelp av en låsering 32 for å hindre relativ aksial bevegelse mellom forskyvningsorganet 20 og nesehylsen 28. Det forstås at det sylindriske forskyvningsorgan og nesehylsen til sammen danner en krageenhet som er forskyvbart anordnet på huset.

Under henvisning til figur 1 holdes forskyvningsorganet 20 under drift initialt i en aksial avstand y fra følerspissen 18 ved hjelp av fjæren 22. Låseringen 32 frigjøres slik at nesehylsen 28 kan beveges i den aksiale retning i forhold til forskyvningsorganet 20 ved hjelp av indeksringen 30. Kutteverktøyet 6 skal, som vist, forsenke til en avstand x. Nesehylsen 28 posisjoneres på forskyvningsorganet 20 slik at kutteverktøyet 6 penetrerer rett til den bakre ende av forsenkeren 40 før den fremre ende 34 av nesehylsen 28 berører overflaten av en gjenstand 42 under tilvirkning. Nesehylsen 28 låses så til forskyvningsorganet 20 ved hjelp av låseringen 32 slik at nesehylsen 28 og forskyvningsorganet 20 kan bevege seg sammen i den aksiale retning.

For at nesehylsen 28 skal være posisjonert riktig må dens fremre ende 34 ha den samme aksiale avstand fra målelinjen av den numerisk styrte maskin 28 som den bakre ende av forsenkeren 40 pluss avstanden y. Dette kan oppnås ved for eksempel å anvende en skyggegraf.

Når kutteverktøyet 6 borer og forsenker et hull i gjenstanden 42 vil den fremre ende 34 av nesehylsen 28 til slutt komme i kontakt med overflaten av artikkelen 42 og krageenheten 28, 20 forhindres fra ytterligere fremadrettet bevegelse. Huset 8 fortsetter imidlertid å bevege seg fremover sammen med kutteverktøyet mot virkningen av fjæren 22 med en avstand y til følerspissen 18 kommer i kontakt med det stasjonære forskyvningsorgan 20. Dette skjer når kutteverktøyet 6 har penetrert gjenstanden 42 til den bakre ende 40 av forsenkeren.

Når følerspissen 18 berører forskyvningsorganet 20, responderer føleren 16 med å sende et signal til styresystemet av den numerisk styrte maskin som overstyrer styreprogrammet for tilvirkningen av gjenstanden og bevirker til en umiddelbar tilbaketrekning av kutteverktøyet 6.

Føleren 16 omfatter en mikrobryter 56 som danner del av en krets 54 vist på figur 4 som også innbefatter en LED 58, en strømbegrensende motstand 62 og en kraftforsyning 60. Mikrobryteren 56 har et forspent stempel 18 som stenger bryteren når dets fremre spiss berøres, idet stempelet beveger seg i retningen vist av pilen for å lukke bryteren. Når bryteren er lukket gir LED-en 58 fra seg infrarød stråling.

Den lysemitterende diode 58, motstand 62 og kraftforsyningen 60 kan huses i følerlegemet 16, som kan ha vinduer 50 posisjonert rundt den del av føleren der den lysemitterende diode 58 er huset som vist på figur 3A for å tillate den infrarøde stråle å bli overført fra sensoren til en fjerntliggende detektor (ikke vist). Føleren 16 kan alternativt ha et gjennomsiktig bånd 52 som tillater at den infrarøde stråling overføres i alle retninger rundt føleren 16 og dermed gir flere valgmuligheter med hensyn til plassering av en eller flere detektorer (ikke vist).

Styringssystemet av den numerisk styrte maskin registrer

ytterligere posisjonen av føleren 16 når signalet sendes i forhold til et fast referansepunkt gitt ved starten av det numerisk styrte program. Avstanden mellom nesehylsen 28 og føleren 16 kalibreres, og avstanden og den registrerte posisjon av føleren 16 brukes for å beregne den eksakte posisjon av bunnen av hullet i forhold til det faste registreringspunkt. Styringssystemet av den numerisk styrte maskin kan så sammenligne de faktiske koordinater av hullbunnen med de koordinater som er gitt i det numerisk styrte maskinprogram.

Figur 5 viser en tabell som kan brukes av styringssystemet av den numerisk styrte maskin for registrering og sammenligning av koordinater, x, y og z-koordinatene av hullene som skal bores er del av instruksjonene som vist i det numerisk styrte maskinprogram. Etter hvert som hvert hull er ferdig, vil styresystemet registere de faktiske z-koordinater (zakt) av hullbunnen ved mottak av det infrarøde signal fra føleren. Styresystemet kan så sammenligne z-koordinatet av programmet med den faktiske z-koordinaten og gis ytterligere toleranser som er akseptable. Dersom et punkt er utenfor toleranseområdet vil styresystemet angi dette til en operatør av den numerisk styrte maskin.

Ved hjelp av denne informasjonen vil man kjenne til den eksakte posisjon mot dybden av hullene og utformingen av overflaten av gjenstanden slik at ytterligere inspeksjon er unødvendig.

Claims (29)

1. Overflatefølerenhet ved styring av penetreringsdybden av et kutteverktøy av en numerisk styrt maskin, omfattende: en hovedsakelig sylindrisk krage (28,20) som strekker seg rundt i hvert fall en del av kutteverktøyet (6) , der nevnte krage (28,20) er aksialt bevegbar med hensyn til kutteverktøyets (6) rotasjonsakse, en føler (16) som er festet til et ikke-roterbart hus (8) av en numerisk styrt maskin, der nevnte føler (16) er i stand til å kommunisere eller er forbundet med en kommunikasjonsinnretning, idet nevnte føler (16) befinner seg ved siden av og aksialt mot den bakre del av kragen (28, 20), innspenningsorgan (22) for å forhindre en aksialt bakre ende av kragen (20) fra å berøre en aksial fremre ende av den elektroniske føler (18) når kragen (28, 20) ikke utsettes for en kraft som virker i den bakoverrettede, aksiale retning, og dybdestyringsorgan (32,30) for forhåndsposisjonering av kragen (28,20) i forhold til kutteverktøyet (6) i den aksiale retning,karakterisert ved at nevnte krage (28, 20) er posisjonert aksialt bakenfor tuppen av nevnte kutteverktøy (6), og at nevnte føler (16) er en elektronisk føler.

2. Overflatefølerenhet ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte krage (28, 20) omfatter i hvert fall et aksialt bakre parti (20) og et aksialt fremre parti (28), idet nevnte aksiale, fremre parti (28) er bevegbart forbundet med nevnte aksiale, bakre parti (20).

3. Overflatefølerenhet ifølge krav 2, karakterisert ved at nevnte aksiale, bakre parti (20) av nevnte krage er aksialt forskyvbar langs nevnte ikke-roterbare hus (8).

4. Overflatefølerenhet ifølge krav 2 eller krav 3, karakterisert ved at nevnte aksiale, fremre parti (28) av nevnte krage strekker seg aksialt fremover rundt i hvert fall en del av nevnte kutteverktøy (6).

5. Overflatefølerenhet ifølge ethvert av kravene 2 til 4, karakterisert ved at det aksiale, fremre parti (28) av kragen er i stand til å bevege seg i en aksial retning i forhold til det bakre parti (20), slik at kragen kan strekkes ut eller trekkes tilbake i den aksiale retning uten bevegelse av det bakre parti (20).

6. Overflatefølerenhet ifølge ethvert av kravene 2 til 5, karakterisert ved at nevnte dybdestyringsorgan (32, 30) er tilpasset nøyaktig aksial bevegelse av det fremre parti (28) uavhengig av det bakre parti (20).

7. Overflatefølerenhet ifølge krav 6, karakterisert ved at nevnte dybdestyringsorgan (32, 30) tillater at nevnte fremre parti (28) tres på det bakre parti (20) og nevnte dybdestyringsorgan (32, 30) ytterligere tilveiebringer en indeksring (30) for å bevege det fremre parti (28) nøyaktig i forhold til det bakre parti (20).

8. Overflatefølerenhet ifølge krav 7, karakterisert ved at nevnte dybdestyringsorgan (32, 30) omfatter låseorgan (32) for å låse det fremre parti (28) i forhold til det bakre parti (20) slik at partiene ikke er i stand til å bevege seg uavhengig av hverandre og det fremre parti (28) er begrenset til å forskyve seg i en aksial retning med hensyn til det bakre parti (20).

9. Overflatefølerenhet ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte låseorgan omfatter en låsering (32).

10. Overflatefølerenhet ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte innspenningsorgan omfatter en fjær (22).

11. Overflatefølerenhet ifølge ethvert av kravene 1 til 9, karakterisert ved at nevnte innspenningsorgan omfatter et stempel- og ventilarrangement.

12. Overflatefølerenhet ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte elektroniske føler (16) er tilpasset for å overføre et signal når dets aksiale, fremre ende (18) berøres, til en passende posisjonert mottakerenhet som kommuniserer med eller er del av et styresystem av den numerisk styrte maskin for å bevirke til umiddelbar tilbaketrekning av kutteverktøyet (6) .

13. Overflatefølerenhet ifølge krav 12, karakterisert ved at signalet er et infrarødt signal.

14. Overflatefølerenhet ifølge krav 12, karakterisert ved at signalet er en induktiv overføring.

15. Overflatefølerenhet ifølge krav 14, karakterisert ved at signalet er et radiosignal.

16. Overflatefølerenhet ifølge krav 12, karakterisert ved at kablene forløper fra den elektroniske føler til styringssystemet av den numerisk styrte maskin for å overføre signalet i form av en elektrisk strøm.

17. Overflatefølerenhet ifølge krav 12, karakterisert ved at den elektroniske føler omfatter en forspent stempelvirkende mikrobryter (56) som er forbundet i serie med en lysemitterende diode (58) og en kraftforsyning (60).

18. Overflatefølerenhet ifølge krav 17, karakterisert ved at mikrobryteren (56) er posisjonert slik at den lukkes når stempelet (18) berøres av et samvirkende organ av enheten (20).

19. Overflatefølerenhet ifølge krav 17 eller krav 18, karakterisert ved at den lysemitterende diode (58) sender ut stråling når mikrobryteren (56) lukker seg.

20. Overflatefølerenhet ifølge krav 19, karakterisert ved at den elektroniske føler (16) omfatter minst ett vindu (50), idet nevnte vindu omfatter et hovedsakelig gjennomsiktig materiale som er tilpasset til at strålen kan gå gjennom det.

21. Overflatefølerenhet ifølge krav 20, karakterisert ved at nevnte utsendte stråling detekteres av nevnte passende posisjonerte mottakerenhet.

22. Overflatefølerenhet ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at posisjonen av den elektroniske føler registreres av styringssystemet av den numerisk styrte maskin når den elektroniske føler berøres.

23. Overflatefølerenhet ifølge krav 22, karakterisert ved at nevnte posisjon av den elektroniske føler sammenlignes med koordinatene gitt i et numerisk styrt maskinprogram for tilvirkning av en gjenstand som muliggjør samtidig tilvirkning og inspeksjon av gjenstanden.

24. Overflatefølerenhet ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at fleksible tetninger (24) er brukt for å forhindre kjølemiddel som brukes under borings- og forsenkningsoperasjoner fra å nå den elektroniske føler (16).

25. Fremgangsmåte for å styre penetreringsdybden av et kutteverktøy av en numerisk styrt maskin, omfattende de følgende trinn: å innstille den aksiale posisjon av en bevegbar krage (28,20) som strekker seg aksialt langs i hvert fall en del av kutteverktøyet (6), å bevege kutteverktøyet (6) aksialt fremover for å kutte inn i en overflate av en gjenstand som er under tilvirkning (42) til kutteverktøyet (6) når den ønskelige dybde og kragen (28, 20) berører overflaten (42), å tilveiebringe forskyvningsorgan (20) på huset (8) for å gjøre kragen (28,20) i stand til å forskyve seg aksialt i forhold til kutteverktøyet (6) når det fortsetter å bevege seg fremover og kragen presses mot overflaten av gjenstanden (42), å tilveiebringe en føler (16) som er i stand til å kommunisere eller er forbundet med en kommunikasjonsinnretning, idet den befinner seg aksialt ved siden av og mot den bakre ende av kragen (28,20) i fast forbindelse med det fremoverbevegende kuttverktøy (6), og å tilveiebringe innspenningsorgan (22) for å forhindre kragen (28,20) fra å berøre føleren (16) til kutteverktøyet (6) penetrerer gjenstanden (42) til den ønskede penetreringsdybde og kragen kommer i kontakt med følerenkarakterisert ved at kragen (28,20) innstilles til en posisjon aksialt bakenfor tuppen av nevnte kutteverktøy, og at en elektronisk sensor (16) tilveiebringes, og at kontakten mellom kragen (28,20) og føleren (16) bevirker føleren til å sende et signal til et styresystem av den numerisk styrte maskin for å bevirke til en umiddelbar tilbaketrekning av kutteverktøyet (6).

26. Fremgangsmåte for å styre penetreringsdybden av et kutteverktøy av en numerisk styrt maskin som angitt i krav 25, karakterisert ved at en skyggegraf brukes for å posisjonere kragen (28,20) nøyaktig aksialt med hensyn til kutteverktøyet (6) før bruk.

27. Fremgangsmåte for å styre penetreringsdybden av et kutteverktøy av en numerisk styrt maskin som angitt i krav 25 eller 26, karakterisert ved at posisjonen av den elektroniske føler (16) registreres i det øyeblikket den overfører et signal til styresystemet av den numerisk styrte maskin.

28. Fremgangsmåte for å styre penetreringsdybden av et kutteverktøy av en numerisk styrt maskin som angitt i krav 27, karakterisert ved at nevnte posisjon av den elektroniske føler (16) sammenlignes med koordinater gitt i et numerisk styrt maskinprogram for tilvirkning av gjenstanden for samtidig tilvirkning og inspeksjon av gjenstanden.

29. Fremgangsmåte for å styre penetreringsdybden av et kutteverktøy av en numerisk styrt maskin som angitt i ethvert av kravene 25 til 28, karakterisert ved at en sikkerhetsmargin innbefattes i det numerisk styrte maskinprogram slik at kutteverktøyet ikke nødvendigvis fortsetter å penetrere gjenstanden til det sendes et tilbaketrekningssignal, men vil trekke seg tilbake ved en gitt koordinat selv om føleren ikke er aktivert.