樣品制備鋸的制作方法
【專利摘要】一種具有用于感測(cè)切割刀片(14)的轉(zhuǎn)矩以在刀片開始切割材料時(shí)發(fā)出信號(hào)的系統(tǒng)(12)的鋸(10)。該鋸具有在從動(dòng)輪(22)和驅(qū)動(dòng)輪(20)之間延伸的驅(qū)動(dòng)帶(24)，以及接合帶的面并保持帶的張力的帶張緊器(18)。該帶張緊器可移動(dòng)以保持帶的張力?？刂葡到y(tǒng)計(jì)算帶張緊器的移動(dòng)。該鋸還具有用于確定消耗的切割刀片的尺寸的系統(tǒng)(31)。穿透光束的光電發(fā)射器(32)和接收器(34)對(duì)定位于刀片的相對(duì)兩側(cè)，使得最大的切割刀片在光束上方移動(dòng)，而不考慮切割刀片的水平位置，傳感器(35)感測(cè)切割刀片的軸線(A14)的豎直位置。當(dāng)?shù)镀诠馐戏揭苿?dòng)時(shí)，傳感器感測(cè)切割刀片的軸線的豎直位置。
【專利說(shuō)明】樣品制備鋸

【背景技術(shù)】
[0001]例如通過(guò)金相檢驗(yàn)的樣品檢驗(yàn)需要許多的準(zhǔn)備步驟。例如，在安裝以進(jìn)行檢驗(yàn)之前可能需要將樣品切割或分割成特定尺寸。
[0002]已知用于實(shí)施分割例如切割樣品的鋸。Weingart的美國(guó)公開2012-0100780中公開了一種這樣的鋸，其公開的全部?jī)?nèi)容在此通過(guò)引用并入本文中。
[0003]在典型的樣品制備鋸中，刀片是消耗品。也就是說(shuō)，隨著切割的進(jìn)行，鋸片的質(zhì)量(和尺寸)減少。刀片尺寸的減少是因?yàn)殡S著切割的進(jìn)行，該刀片的直徑減小。
[0004]在操作中，刀片從非接觸原位置沿著弧形豎直地移動(dòng)以接觸被切割的樣品。在切割操作過(guò)程中，刀片通常沿弧形緩慢移動(dòng)以便正確地實(shí)現(xiàn)切割。因?yàn)殡y以確定刀片何時(shí)接觸樣品，所以刀片沿著弧形從原位置到樣品的移動(dòng)也以相對(duì)慢的速度進(jìn)行。這樣，在自動(dòng)化切割操作中，時(shí)間和效率(例如，在給定的時(shí)間段內(nèi)切割的樣品數(shù)量)可能會(huì)喪失。
[0005]此外，許多這樣的鋸有刀片，這些刀片平行于刀片的軸線橫向平移，以對(duì)樣品連續(xù)進(jìn)行大量切割。在這樣的操作過(guò)程中，刀片在每次切割之后或切割之間返回到原位置。再次，因?yàn)榈镀谘h(huán)的非接觸期間緩慢的移動(dòng)，在每次切割后和平移前使刀片返回到原位置是低效率的。
[0006]因此，需要用于在樣品制備鋸中監(jiān)測(cè)刀片相對(duì)于樣品的位置的改進(jìn)的系統(tǒng)。期望的是，這樣的系統(tǒng)檢測(cè)刀片的尺寸和刀片觸點(diǎn)，以在樣品切割過(guò)程中或樣品的切割之間改變刀片行進(jìn)的速度和距離。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]—種樣品制備鋸，具有用于感測(cè)切割刀片上的轉(zhuǎn)矩以在刀片開始切割材料時(shí)發(fā)出信號(hào)的系統(tǒng)。該鋸具有在從動(dòng)輪和驅(qū)動(dòng)輪之間延伸的驅(qū)動(dòng)帶。帶張緊器接合帶的面并保持帶的張力。帶張緊器是可移動(dòng)的，以保持帶的張力，以及控制系統(tǒng)計(jì)算帶張緊器的移動(dòng)。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，帶張緊器可樞轉(zhuǎn)以保持帶的張力。帶張緊器在第一和第二角度之間樞轉(zhuǎn)以保持帶的張力。在第一和第二角度之間的移動(dòng)(即帶張緊器的角度變化)檢測(cè)切割刀片的轉(zhuǎn)矩變化。旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)換器可操作地安裝到帶張緊器上以檢測(cè)第一和第二角度之間的移動(dòng)。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，刀片以第一速度移向工件，以及當(dāng)帶張緊器移動(dòng)以增加帶的張力時(shí)，刀片以第二速度移向工件。第一速度大于第二速度。
[0010]一種利用具有移動(dòng)的旋轉(zhuǎn)的刀片的鋸切割物體的方法，其中刀片在與刀片旋轉(zhuǎn)平行的方向上移動(dòng)，該方法包括:以第一速度在朝向物體的方向移動(dòng)刀片；使刀片與物體接觸；以及將刀片朝向物體移動(dòng)的速度從第一速度調(diào)節(jié)到與第一速度不同的第二速度。
[0011]在這樣的方法中，第一速度大于第二速度。感測(cè)可操作地連接到刀片的驅(qū)動(dòng)帶上的轉(zhuǎn)矩，以及響應(yīng)于所感測(cè)的帶轉(zhuǎn)矩的變化調(diào)節(jié)刀片向工件移動(dòng)的速度。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，具有用于確定消耗的切割刀片尺寸的系統(tǒng)的鋸包括穿透光束的光電發(fā)射器和接收器對(duì)，該消耗的切割刀片從非接觸原位置移動(dòng)到樣品接觸位置。發(fā)射器和接收器定位在刀片的相對(duì)兩側(cè)并且定位成使得最大的切割刀片在光束上方移動(dòng)，而不考慮切割刀片的水平位置。
[0013]傳感器感測(cè)切割刀片的旋轉(zhuǎn)軸線的豎直位置。當(dāng)?shù)镀诠馐戏揭苿?dòng)時(shí)，傳感器感測(cè)刀片軸線的豎直位置。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，鋸安裝在機(jī)柜中，發(fā)射器和接收器對(duì)安裝在機(jī)柜的相對(duì)壁附近，切割刀片在該機(jī)柜的相對(duì)壁之間豎直地移動(dòng)。鋸片以弧形從非接觸原位置移動(dòng)到樣品接觸位置。
[0015]還公開了一種用于檢測(cè)鋸的切割刀片的尺寸的方法，其中切割刀片是消耗的切割刀片，并且其中，切割刀片從非接觸原位置移動(dòng)到樣品接觸位置，并且其中鋸具有穿透光束的光電發(fā)射器和接收器對(duì)，該發(fā)射器和接收器對(duì)定位于切割刀片的相對(duì)兩側(cè)并在其間產(chǎn)生光束和相應(yīng)的信號(hào)。在這樣的鋸中，發(fā)射器和接收器對(duì)產(chǎn)生信號(hào)。鋸還包括用于感測(cè)切割刀片軸線的豎直位置的傳感器。
[0016]該方法包括將刀片定位在低位置使得光束被阻擋，將刀片移出光束之間的路徑，以及監(jiān)測(cè)光電傳感器信號(hào)。感測(cè)切割刀片軸線的豎直位置，并且一旦感測(cè)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，則記錄切割刀片的豎直位置。然后計(jì)算切割刀片的尺寸。
[0017]該方法可包括以下步驟:以預(yù)定間隔取樣光電傳感器信號(hào)，并且一旦達(dá)到指示刀片不存在于路徑中的信號(hào)的預(yù)定數(shù)，則計(jì)算切割刀片的尺寸。
[0018]可過(guò)濾由發(fā)射器和接收器對(duì)產(chǎn)生的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，鋸片以弧形從非接觸原位置移動(dòng)到樣品接觸位置。
[0019]在結(jié)合所附權(quán)利要求閱讀以下詳細(xì)描述后，本發(fā)明的這些和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]在閱讀下述【具體實(shí)施方式】和附圖后，本發(fā)明的益處和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將更加顯而易見，其中:
[0021]圖1是用于確定鋸片何時(shí)與樣品接觸的驅(qū)動(dòng)帶和系統(tǒng)的示意圖，其中，該圖示出了刀片未與樣品接觸時(shí)的系統(tǒng)；
[0022]圖2是類似于圖1的示意圖，示出了刀片與樣品接觸時(shí)的系統(tǒng)；
[0023]圖3是鋸機(jī)柜的側(cè)視圖，并示出了刀片邊緣傳感器相對(duì)于刀片邊緣的位置；
[0024]圖4是帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的視圖，示出了其多個(gè)組件；
[0025]圖5是示出了張緊器的帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一視圖；
[0026]圖6是示出了刀片驅(qū)動(dòng)輪的帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的又一視圖；
[0027]圖7是鋸機(jī)柜的內(nèi)部視圖，示出了安裝在機(jī)柜中的傳感器之一的位置；
[0028]圖8是圖7的相對(duì)兩側(cè)的鋸機(jī)柜的內(nèi)部視圖，示出了相對(duì)兩側(cè)的傳感器位置；以及

【具體實(shí)施方式】
[0029]雖然本裝置和方法可能有各種形式的實(shí)施例，附圖中示出且在下文描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開應(yīng)認(rèn)為是裝置的范例，且不旨在限制所示出的具體實(shí)施例。
[0030]現(xiàn)在參照附圖，特別是圖1至6，示出了具有系統(tǒng)12的鋸10，該系統(tǒng)用于感測(cè)切割刀片14上的轉(zhuǎn)矩以在刀片開始切割材料時(shí)發(fā)出信號(hào)。該系統(tǒng)用于自動(dòng)鋸中以減少循環(huán)時(shí)間。通過(guò)感測(cè)切割的開始，刀片可更快地移向工件，并在切割開始時(shí)，移動(dòng)減慢。這減少了“空切”所花費(fèi)的時(shí)間。刀片通過(guò)驅(qū)動(dòng)器15移向工件。
[0031]該系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量帶張緊器18的臂16的角度變化(Θ r Θ 2)來(lái)感測(cè)刀片上的轉(zhuǎn)矩。圖1示出了刀片未與工件接觸時(shí)的系統(tǒng)10。如圖1所示，系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)帶輪20(如來(lái)自于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器)，從動(dòng)帶輪22 (如安裝到鋸片上或可操作地連接到鋸片上)，驅(qū)動(dòng)帶24和帶張緊器18。
[0032]因?yàn)檗D(zhuǎn)矩通過(guò)帶傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞，帶24承受與轉(zhuǎn)矩成比例的張力。帶的張力導(dǎo)致帶的拉伸。帶的拉伸是由帶張緊器18的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。
[0033]在圖1中，刀片不與工件接觸。在從動(dòng)帶輪22上的轉(zhuǎn)矩較小，因此在驅(qū)動(dòng)帶24上的轉(zhuǎn)矩較小。帶24的右手側(cè)(如圖1中26所指示的)承受張力，以及在帶的左手側(cè)(如28所指示的)有一些(盡管是最小的)松弛。這樣，在帶24上保持預(yù)定張力的張緊器18樞轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離在帶輪之間延伸的軸線A。
[0034]當(dāng)?shù)镀佑|材料時(shí)，扭矩被傳遞到從動(dòng)帶輪22。在系統(tǒng)的右手側(cè)的帶段26承受增加的張力，以及在左手側(cè)的帶段28更加松弛。傾斜朝向帶24的張緊器18向軸線A移動(dòng)(例如，樞轉(zhuǎn))以保持帶24的張力。帶張緊位置的變化(01-02或△ θ)(或相對(duì)于固定位置的角度Θ)被用于檢測(cè)被傳遞的轉(zhuǎn)矩的變化。
[0035]在操作中，當(dāng)鋸開始切割循環(huán)時(shí)，檢測(cè)帶張緊器18位置的最小變化。在刀片已經(jīng)開始旋轉(zhuǎn)但在刀片開始移向部件前，創(chuàng)建基準(zhǔn)位置。當(dāng)?shù)镀葡蛟摬考r(shí)，帶張緊位置與基準(zhǔn)比較，并確定差值(Λ Θ)。當(dāng)?shù)镀佑|工件時(shí)，Λ Θ將增加。一旦達(dá)到Λ Θ的預(yù)設(shè)閾值，切割循環(huán)被觸發(fā)。切割循環(huán)通常涉及的動(dòng)作比刀片接近工件時(shí)的動(dòng)作慢得多。也可對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾。
[0036]這種系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，測(cè)量帶張緊器18的角度變化Λ Θ可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)式譯碼器30或類似裝置以有經(jīng)濟(jì)利益的方式實(shí)現(xiàn)。感測(cè)轉(zhuǎn)矩傳統(tǒng)上通過(guò)感測(cè)馬達(dá)電流完成。然而，對(duì)于一些傳動(dòng)系統(tǒng)，例如那些具有其它負(fù)載或大的慣性的傳動(dòng)系統(tǒng)，馬達(dá)電流信號(hào)可能過(guò)于嘈雜或者延遲以致無(wú)法使用。另外，隨著馬達(dá)功率增大，感測(cè)電流的成本也增加。
[0037]如上面所指出的，在樣品制備鋸中所使用的刀片是消耗品。也就是說(shuō)，隨著樣品被切割，它們也被磨損。因此，還需要能夠在刀片14旋轉(zhuǎn)時(shí)監(jiān)測(cè)刀片14的尺寸d14，以便有效地操作該鋸。這樣的系統(tǒng)必須在如下操作條件下工作，這些操作條件包括:在切割過(guò)程中，冷卻劑流至刀片；刀片14移向工件，以及刀片14的橫向移動(dòng)以切割多個(gè)樣品，例如刀片垂直于切割平面的移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，刀片沿弧形移向工件。
[0038]刀片尺寸的檢測(cè)是通過(guò)包括穿透光束的光電發(fā)射器32和接收器34對(duì)的系統(tǒng)31來(lái)完成的。該傳感器對(duì)32、34定位成使得最大的刀片14可在光束上方移動(dòng)，而不考慮刀片的水平位置(見圖3)。在操作中，為了檢測(cè)刀片的尺寸，刀片從低位置開始移動(dòng)，使得光束被阻擋。
[0039]然后，刀片14樞轉(zhuǎn)或向上移動(dòng)，同時(shí)監(jiān)測(cè)光電傳感器信號(hào)。來(lái)自光電接收器的信號(hào)被過(guò)濾以減少由冷卻劑或其他干擾光束的物體造成的錯(cuò)誤信號(hào)。
[0040]當(dāng)傳感器信號(hào)滿足某些標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，(同一刀片的)豎直軸線的位置被傳感器35感測(cè)并記錄。每250 μ S抽取傳感器對(duì)32、34信號(hào)樣本，并且系統(tǒng)等待最后40個(gè)傳感器32、34對(duì)的信號(hào)中的20個(gè)未被阻擋(接收)的光束。此時(shí)由控制器36通過(guò)軸線A14位置傳感器35計(jì)算刀片的尺寸。
[0041]本發(fā)明的刀片尺寸檢測(cè)系統(tǒng)31的優(yōu)點(diǎn)之一是，其是非接觸式系統(tǒng)。這樣，不需要額外的磨損部件。此外，已發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)在刀片旋轉(zhuǎn)和冷卻劑流動(dòng)時(shí)運(yùn)行良好。這減少了感測(cè)刀片尺寸所需的時(shí)間，并通過(guò)允許在單位時(shí)間內(nèi)更多的切割操作來(lái)增加系統(tǒng)的工作效率。
[0042]還應(yīng)當(dāng)理解的是，在所示實(shí)施例中，傳感器不移動(dòng)；然而，其他實(shí)施例可以包括與刀片一起移動(dòng)的傳感器。
[0043]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，程序?qū)τ谕瓿上到y(tǒng)的操作和控制是必需的，并且應(yīng)當(dāng)理解，該系統(tǒng)的控制可以許多其他的方式操作。
[0044]在此涉及的所有專利在此通過(guò)參考(不論是否具體地參考)的方式并入本公開的文本中。
[0045]在本發(fā)明中，詞語(yǔ)“一”或“一個(gè)”被用于包括單數(shù)和復(fù)數(shù)。相反，任何對(duì)于復(fù)數(shù)術(shù)語(yǔ)的引用在適當(dāng)?shù)牡胤綉?yīng)包括單數(shù)。
[0046]從上文可以看出，在不脫離本發(fā)明的新穎觀點(diǎn)的真實(shí)精神和范圍的情況下可產(chǎn)生許多修改和變化。但是應(yīng)該理解的是，對(duì)于所示出的具體實(shí)施例都旨在或推斷為沒(méi)有任何限制。本發(fā)明旨在覆蓋落入其范圍之內(nèi)的所有上述修改。
【權(quán)利要求】
1.一種鋸，具有用于感測(cè)切割刀片的轉(zhuǎn)矩以在刀片開始切割材料時(shí)發(fā)出信號(hào)的系統(tǒng)，鋸具有在從動(dòng)輪和驅(qū)動(dòng)輪之間延伸的驅(qū)動(dòng)帶，該系統(tǒng)包括: 帶張緊器，與帶的面接合并保持帶的張力，帶張緊器可移動(dòng)以保持帶的張力；以及 控制系統(tǒng)，用于計(jì)算帶張緊器的移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋸，其中，帶張緊器可樞轉(zhuǎn)以保持帶的張力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋸，其中，帶張緊器在第一和第二角度之間樞轉(zhuǎn)以保持帶的張力，并且其中，在第一和第二角度之間的移動(dòng)檢測(cè)切割刀片上的轉(zhuǎn)矩變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋸，包括可操作地安裝到帶張緊器的旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)換器，其中，旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)換器檢測(cè)第一和第二角度之間的移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋸，其中，刀片以第一速度向工件移動(dòng)，并且其中，帶張緊器移動(dòng)以增加帶的張力，刀片以第二速度向工件移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋸，其中，第一速度大于第二速度。
7.—種利用具有移動(dòng)的、旋轉(zhuǎn)的刀片的鋸切割物體的方法，刀片在與刀片的旋轉(zhuǎn)平行的方向上移動(dòng)，包括: 以第一速度在朝向物體的方向上移動(dòng)刀片； 使刀片與物體接觸；以及 將刀片移動(dòng)的速度從第一速度調(diào)節(jié)到與第一速度不同的第二速度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，第一速度大于第二速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，包括感測(cè)可操作地連接到刀片的驅(qū)動(dòng)帶上的轉(zhuǎn)矩的步驟，并且其中，調(diào)節(jié)刀片移動(dòng)的速度的步驟響應(yīng)于所感測(cè)的帶轉(zhuǎn)矩的變化。
10.一種鋸，具有用于確定鋸中所使用的切割刀片的尺寸的系統(tǒng)，切割刀片是消耗的切割刀片，切割刀片從非接觸原位置移動(dòng)到樣品接觸位置，包括: 穿透光束的光電發(fā)射器和接收器對(duì)，發(fā)射器和接收器位于切割刀片的相對(duì)兩側(cè)，發(fā)射器和接收器對(duì)的定位使得最大的切割刀片在光束上方移動(dòng)，而不考慮切割刀片的水平位置；以及 傳感器，用于感測(cè)切割刀片的旋轉(zhuǎn)軸線的豎直位置； 其中，當(dāng)切割刀片在光束上方移動(dòng)時(shí)，傳感器感測(cè)切割刀片的旋轉(zhuǎn)軸線的豎直位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鋸，其中，鋸安裝在機(jī)柜中，并且其中，發(fā)射器和接收器對(duì)安裝在機(jī)柜的相對(duì)壁附近，切割刀片在其間豎直移動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鋸，其中，鋸片以弧形從非接觸原位置移動(dòng)到樣品接觸位置。
13.—種用于檢測(cè)鋸的切割刀片的尺寸的方法，其中，切割刀片是消耗的切割刀片，并且其中，切割刀片從非接觸原位置移動(dòng)到樣品接觸位置，鋸具有穿透光束的光電發(fā)射器和接收器對(duì)，發(fā)射器和接收器位于切割刀片的相對(duì)兩側(cè)并在其間產(chǎn)生光束，發(fā)射器和接收器對(duì)產(chǎn)生信號(hào)，鋸還包括用于感測(cè)切割刀片的旋轉(zhuǎn)軸線的豎直位置的傳感器， 該方法包括以下步驟: 將刀片定位在低位置使得光束被阻擋； 將刀片移出光束之間的路徑，并監(jiān)測(cè)光電傳感器信號(hào)； 感測(cè)切割刀片的旋轉(zhuǎn)軸線的豎直位置，并且一旦感測(cè)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，則記錄切割刀片的豎直位置；以及 計(jì)算切割刀片的尺寸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括以下步驟:以預(yù)定間隔取樣光電傳感器信號(hào)，并且一旦達(dá)到指示刀片不存在于路徑中的預(yù)定量的信號(hào)，則計(jì)算切割刀片的尺寸。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括對(duì)由發(fā)射器和接收器對(duì)產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，鋸片以弧形從非接觸原位置移動(dòng)到樣品接觸位置。
【文檔編號(hào)】G01L5/10GK104520040SQ201380041264
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月17日
【發(fā)明者】庫(kù)爾特·G.·阿戴爾, 道格拉斯·A.·?？丝妓够? 邁克爾·F.·哈特 申請(qǐng)人:伊利諾斯工具制品有限公司