专利名称:加工批量试样的设备和方法
技术领域:
本发明涉及一种用于加工批量试样的设备和方法以及相应的计算机程序产品。
由现有技术已知各种材料检验方法,如摆式冲击试验。其中特别是摆锤式和悬臂梁式的摆式冲击试验是特别重要的。
摆锤式的摆式冲击试验是一种特别用于对金属材料和塑料进行材料检验的标准检验方法。该相应的标准是DIN EN 10045-1“MetallischeWerkstoffe,Kerbschlag-Biegeversuch nach Charpy,Teil 1Prüfverfahren”,DIN EN 10045-2“Metallische Werkstoffe,Kerbschlag-Biegeversuch nach Charpy,Teil 2Prüfung der Prüfmaschine(Pendelschlagwerk)”和179 DIN EN ISO 1997-03“Kunststoffe-Bestimmung der Charpy-Schlagzhigkeit”以及Stahl-Eisen-PrüfblattSEP 1315,“Kerbschlag-Biegeversuch mit Ermittlung Von Kraft undWeg”,Ausgabe Mai 1987,und dem DVM Merkblatt 001,“Messtechnische Anforderungen beim instrumentierten Kerbschlag-Biegeversuch”,Ausgabe September 1986。
摆锤式的摆式冲击试验通常用ISO/DIS 148-2的摆式冲击装置进行,其装备有用于测定力-时间曲线或力-曲率曲线的仪器设备。作为试样通常使用按照ISO/DIS 148-1的具有V-切口的楔冲击弯曲试样或其它检验体。
悬臂梁式的摆式冲击试验也特别用于对金属材料和塑料进行材料检验。对此还可参阅下列的应用标准DIN EN 2003-2“Luft-undRaumfahrt-Stahl,Prüfverfahren-Teil 2Izod-Kerbschlagbiegeversuch”,DIN EN ISO 180“Kunststoffe-Bestimmung der Izod-Schlagzhigkeit”。
对悬臂梁式的摆式冲击试验也可应用经切口的检验体。在悬臂梁式的摆式冲击试验中夹持该检验体,以使切口指向摆锤方向。与此相反,在摆锤式的摆式冲击试验中该试样的定位使该摆锤冲击在切口对面的检验体的面上。
采用这种摆式冲击试验的材料检验的缺点是制备试样体需大的耗费。在塑料情况下,首先要用塑料注塑法制备长方体试样体。然后在可进行摆式冲击试验前必需对该试样体提供V-切口。在大的试验系列下制备该试样体的耗费是相当大的。
本发明的目的在于提供用于加工试样的改进设备。本发明的目的还在于提供加工试样的改进方法以及相应的计算机程序产品。
本发明的目的是由相应的独立权利要求的特征部分实现的。本发明的优选实施方案列于从属权利要求中。
本发明可高效生产试样,特别是用于材料检验的试样。特别有利的是本发明可平行进行试样加工,由此可达特别高的生产量。
按本发明的一个优选实施方案,给批量试样提供用于其后实施摆式冲击试验的切口。但本发明决不仅限于加工用于制备摆式冲击试验的检验体的试样,而也可用于其它那些领域,在这些领城中在实施特定检验过程前还需对试样进行加工。
按本发明的一个优选实施方案,应用具有料斗的X/Y斗式试样台,每个料斗用于接受同样材料的试样的批量试样。对此的基本情况是为进行材料检验通常需试验多个同样材料的试样,以排除统计分散性。例如每个料斗用于接受10个试样。对此适用的斗式台可从Zwick公司以市售得到。
按本发明的一个优选实施方案,每个料斗有一个唯一的机器可读的代码,经该代码料斗可由控制机构寻址。为计划试样的加工,给不同批量试样分别分配这样的代码。分配特定代码X的批量试样安置在有代码X的料斗中。在斗式试样台上的料斗各填有其代码相应于各料斗代码的批量试样。
按本发明的一个优选实施方案,料斗的代码以机器可读形式安置在料斗上,以使试样加料器可自动识别相关料斗。
按本发明的一个优选实施方案,试样加料器从相关料斗中引出第一批要加工的试样,并送到入口筒。通过分离设备将试样从入口筒送到加工单元,并在那里进行加工。该分离设备优选是试样滑板,而加工单元为铣床。
按本发明的另一个优选实施方案,经加工的试样在完成加工后一个一个卸出,并一个一个送入出口筒。优选是该出口筒和入口筒位于斗式试样台和加工单元之间,并在该方向串联排列。
按本发明的另一个优选实施方案,该试样加料器在将一批试样送到入口筒后再返回到斗式试样台。然后该试样加料器从相应料斗中再取出下一批要加工的试样。然后该试样加料器保持在斗式试样台范围内,直到预定的批量试样全部经加工且该经加工的试样被放进出口筒为止。
完成此操作后,该试样加料器朝加工单元的方向移动,用下一批要加工的试样配装该入口筒,然后朝斗式试样台的方向返回到取样位置,以从出口筒取出经加工的试样。从出口筒取出经加工的试样后,该试样加料器完全返回到斗式试样台,并将经加工的试样放入料斗之一中。优选是将经加工的试样放入其在加工开始前从其中取出的同一料斗中。
特别优选是,用于批量试样分离、加工和卸出的过程和下一批量试样的加料和先前经加工的批量试样的送出的过程至少部分平行进行,由此可达到特别高的生产量。
按本发明的另一个优选实施方案,该加工单元具有如切屑防护盖或防尘盖的护盖,该护盖设有可从中一个一个取出经加工过的试样的开口。
按本发明的另一个优选实施方案,该加工单元设计成具有两个适于不同试样(如加厚试样或标准试样)的不同铣床主轴的铣床。主轴的选择通过基于数据库存取的控制单元来实现。
按本发明的另一个优选实施方案,出口筒可旋转180°。在出口筒中的批量试样的旋转与该批量试样的试样是否用于实施悬臂梁式的摆式冲击试验或摆锤式摆式冲击试验有关。如果例如实施摆锤式摆式冲击试验,则不进行旋转;相反如实施悬臂梁式的摆式冲击试验,则旋转180°。因此该批量试样是经旋转过或未经旋转过地放置在斗式试样台上。其优点为该试样处于适于进行相应试验的位置,并在送入相关的摆式冲击装置时不需重新旋转。
按本发明的另一个优选实施方案,该加工的控制是通过可与实验室信息管理系统(LIMS)相连的控制单元实现的。该LIMS包括其中存储有试验计划的数据库。该试验计划可以以表的形式存储,给各批量试样分配料斗代码。此外该数据库还包括适于每批量试样的信息,即是否批量试样是用于悬臂梁式的摆式冲击试验或摆锤式摆式冲击试验和是否该批量试样是由增厚的或标准试样组成。
下面以本发明的优选实施方案并参考附图进行详述
图1示出具有控制单元的用于加工试样的本发明设备的实施方案的透视图,图2示出用于加工试样的本发明方法的实施方案。
图1示出用于加工批量试样的本发明设备的实施方案的透视图。在所考虑的实施方案中,该设备定为自动切口铣床100。该自动切口铣床100用于加工批量试样,例如每批试样有10个试样体。通过自动切口铣床100可提供具有V-切口的该批量试样的试样,以接着进行如摆锤式摆式冲击试验或悬臂梁式摆式冲击试验。
该自动切口铣床100与控制单元102相连,该控制单元用于以自动切口铣床100加工批量试样的程序控制。该控制单元102例如是具有相应控制程序的个人计算机。
该控制单元102(例如网络104经内部网络或互联网)与实验室信息管理系统(LIMS)106相连。该LIMS 106包括数据库108。在数据库108中存储有待加工的批量试样的数据。
给每批待加工的试样分配一个代码。此外,该数据库108还包括是否该批量试样是用于悬臂梁式的摆式冲击试验或摆锤式摆式冲击试验的试样和是否该相关的批量试样是加厚试样或标准试样的数据。在数据库108还可存储为该相关批量试样加工的材料特性参数;在该加工单元为铣床的情况下,该参数包括铣床转数和/或铣床刀架即试样夹具140的送进。
该自动切口铣床100具有其上存在多个料斗112的X/Y斗式试样台110。每个料斗112载有可机读的唯一的条码114。经条码114每个料斗112可由控制装置102唯一寻址。
每个料斗112用于接受如含10个试样的批量试样116。批量试样116中的试样是应经受材料检验的同种材料的试样。
除斗式试样台110外,还有加工台118。在斗式试样台110和加工台118之间延伸有输送轨道120。在输送轨道120安装有带夹钳124的试样加料器122。
该输送轨道120是如此安装,以使试样加料器122可在其上有料斗112的斗式试样台110的范围内运行。用夹钳124可从料斗112中取出批量试样116。可如此控制该试样加料器122,以使其在输送轨道120上经斗式试样台110到加工台118的范围内运行,并且直到输送轨道120的端部,在该端部下面设置有入口筒126。该夹钳124可将先前从料斗112中取出的批量试样116放入入口筒126中。
在入口筒126前有可来回移动的试样滑板128。该试样滑板用于分离在入口筒126中存在的批量试样116中的试样。该试样滑板128总是将批量试样116中的单个试样推入加工单元130中。
该加工单元130是一种铣床,其具有带金刚石铣头134的铣床主轴132和带标准铣头138的铣床主轴136。
为加工批量试样116中的试样,通过试样滑板128从批量试样116中分离该试样,并送入加工单元130。在加工单元中试样由试样夹具140夹紧以进行加工。
此外,该加工单元130还有护盖142以防在试样加工时切掉的切屑。该护盖142在所有侧面围绕在加工单元130的周边;在图1中为看清加工单元130的内部,仅示出该护盖142的部分截面。
该护盖142的上部有缝状开口144,通过该开口可从上面取出在加工单元130中经加工后的试样。
为从加工单元130中运走各个经加工过的试样,还设置有另一个基本上平行于输送轨道120移动的输送轨道146。在该输送轨道146上具有带试样存放箱150的可上下移动的试样输送装置148。
在该试样存放箱150上有可保持住单个试样的试样吸取器152。采用试样吸取器152可通过开口144取出在加工装置130中经加工后的试样,并在加工台118的上方以斗式试样台110的方向输送。
在输送轨道146的面向斗式试样台110的端部安置有出口筒154以接受一批经加工过的试样。该出口筒154如此安置,以使其既可由试样吸取器152也可由夹钳124达到。从加工单元130向斗式试样台110的方向看,该出口筒154位于入口筒126的后面。该出口筒154安置在旋转模块156上,该旋转模块可使出口筒154与在出口筒154中的加工过的试样的批量试样158一起旋转180°。
为运行图1的设备,首先自动地或手工地给斗式试样台110配备批量试样。该配备按数据库108排列加工的批量试样进行。对在数据库108中待加工的每一批量试样均分配有确定的代码,其表明该相关的批量试样要进入料斗112中的哪一个料斗中,这代码是与该条码114是一致的。
给斗式试样台110配备完后,在每个料斗112中均存在有经数据库108分配有代码的批量试样116,该代码与其中存在该批量试样116的相应的料斗112的条码114相同。
开始加工前,控制单元102从LIMS 106经网络104至少装入数据库108中与待处理的批量试样有关的部分。给斗式试样台110配备完后,该控制单元102控制该试样加料器122,以寻址含有第一批待处理的批量试样116的料斗112,并用夹钳124从料斗112中取出该第一批待处理的批量试样116。
然后该试样加料器122在输送轨道120上向加工单元130的方向移动,并将批量试样116放入图1所示位置的入口筒126中。然后该试样加料器122向斗式试样台110的方向返回,并保持在出口筒154上方,以从出口筒154取出经加工过的试样的批量试样158。
之后,该试样加料器122继续朝斗式试样台110的方向移动,并将批量试样158放入料斗112之一中。优选将批量试样158放入先前从其中取出相应的未加工的批量试样116的同一料斗112中。
在将该未加工的批量试样116用夹钳124放入入口筒126中后,该试样滑板128开始运行,并将该批量试样116中的一个试样从入口筒126送入加工单元130。那里该相关试样经试样夹具140固定,并用铣床主轴132或136按是否是标准试样或加厚试样进行加工。
经铣削过程后,该加工过的试样通过在护盖142中的开口144用试样吸取器152从加工单元130中取出,并送往出口筒154,并将该经加工过的试样放置在那里。然后该试样存放箱再返回到加工单元130,以由开口144中取出下一个经加工过的试样,并送往出口筒154。重复该过程直到入口筒126中的批量试样116的所有试样均加工完为止。
在批量试样116的加工时间中,该试样加料器122用夹钳124从斗式试样台110的料斗112中接受下一批待加工的批量试样116,并保留在加工台118外部的区域中,以避免试样加料器122和试样存放箱150相碰撞。
在入口筒126中的现有批量试样全加工完并将该经加工过的试样放入出口筒154中后,该试样加料器122向前移动,并将下一批量试样送到入口筒126。之后,该试样加料器122再朝斗式试样台110的方向返回,并从出口筒154中取出经加工过的试样即批量试样158。
在从出口筒154中接受批量试样158前,该出口筒154可依该试样是否是用于悬臂梁式的摆式冲击试验或摆锤式的摆式冲击试验的试样而旋转180°。该相关信息来自数据库108,并且该旋转模块156需要时由控制装置102相应控制。
特别有利的是,待加工的批量试样116的加料、从待加工的批量试样116中的试样的分离、试样的加工、经加工过的各试样的送出、批量试样的经加工过的各试样的收集和经加工过的各试样返回到斗式试样台的过程以高度平行地在“流水线”上实现,以使该处理以高度自动化和高生产量进行。
此外,有利的是,该经加工过的试样从加工单元130中一个一个取出,因为由于加工过程试样通常有所谓的“毛刺”,并因此在该试样堆放在出口筒154中之前应短时间冷却。由此防止各个经加工过的试样相互粘附。另外有利的是,该经加工过的批量试样可借助于旋转模块156进行对准,这例如在悬臂梁式的摆式冲击试验或摆锤式的摆式冲击试验中进行的材料试验是必需的。
图2示出如图1所示这类设备的运行流程图。在步骤200中,将待加工的批量试样装入料斗中,即每个料斗均装有某种待检验的材料的批量试样。给每个料斗分配有代码,以使在料斗中的各批量试样均可由控制单元寻址。
在步骤202中,该待加工的批量试样的指数i以i=1初始化。
在步骤204中,用试样加料器夹住该第一批待加工试样,并送入步骤206中的入口筒中。
然后,该第i批试样由试样滑板一个一个地送入加工单元,即例如铣削单元中。其在步骤208中进行。在加工单元中该试样经一个一个加工,即例如铣削(步骤210)。
经加工后,该试样由试样吸取器一个一个地从加工单元中取出并送到出口筒。在该第i批的所有试样均加工完并送到该出口筒后,该试样吸取器在步骤214中移到出口位置。
此外,步骤206后进行步骤216。在步骤216中,该试样加料器返回到料斗。当先前已加工完批量试样,即如果i>1,则在返回料斗时从出口筒中取出该先前经加工的i-1批量试样,并送到该料斗。
在步骤218中,视需要将该i-1批量试样放入料斗中。
在步骤220中,该试样加料器夹取下一批待加工的试样i+1。之后该试样加料器在步骤222中移动直到该斗式试样台的边缘,并保持在该加工台的外部。在那里该试样加料器在步骤224中等待直到该第i批试样的所有试样均处于出口筒中。一旦达到该情况,该试样加料器在步骤226中移动到入口筒,以将下一批待加工的试样i+1送往那里。
在步骤228中,该指数i增加1,该程序控制返回到步骤216和208。该过程运行直到在料斗中的所有待加工的批量试样均加工完为止。
标号表切口铣床装置 100控制单元 102网络 104LIMS 106数据库 108斗式试样台 110料斗 112条码 114批量试样 116加工台 118输送轨道 120试样加料器 122夹钳 124入口筒 126试样滑板 128加工单元 130铣床主轴 132金刚石铣头 134铣床主轴 136铣头 138样品夹 140护盖 142开口 144输送轨道 146试样输送装置 148试样存放箱 150试样吸取器 152出口筒 154旋转模块 156批量试样 158
权利要求
1.一种用于加工批量试样(116)的设备,其具有·一些料斗(112),用于接受批量试样,·第一输送工具(120,122,124),用于将批量试样中的一批从料斗之一送到分离装置(128)的入口(126),并将经加工过的批量试样(158)从出口(154)送到料斗之一,·加工单元(130),用于加工从分离装置送来的各个试样,·第二输送工具(146,148,150,152),用于将来自加工装置的各个经加工过的试样送到出口。
2.权利要求1的设备,其具有用于接纳料斗的X/Y斗式试样台(110)。
3.权利要求1或2的设备,其在每个料斗上具有可机读的代码(114)。
4.权利要求3的设备,其中可机读的代码是条码。
5.上述权利要求1-4之一的设备,其中分离装置的入口设计成入口筒以接受来自第一输送工具的批量样品,并且该分离装置有试样滑板用于将来自入口筒的试样一个一个地送到加工装置。
6.上述权利要求1-5之一的设备,其中出口和入口相继安置在料斗和加工单元之间。
7.上述权利要求1-6之一的设备,其中加工单元具有切口铣床(132,134,136,140)。
8.权利要求7的设备,其中切口铣床具有第一和第二铣床主轴,并具有控制单元(102),用于依试样类型选择适于加工试样的第一或第二铣床主轴。
9.上述权利要求1-8之一的设备,其中出口设计成可旋转180°,并且该控制单元依试样是否用于摆锤式摆式冲击试验或悬臂梁式摆式冲击试验来旋转出口。
10.上述权利要求1-9之一的设备,其中第一和第二输送工具设计成用于以平移运动进行输送,该平移运动的轨道基本相互平行。
11.上述权利要求1-10之一的设备,其具有可与实验室信息管理系统(LIMS)(106)相连的控制单元。
12.一种用于加工批量试样的方法,其具有下列步骤a)将批量试样i中的各个试样送到加工单元,在该加工单元中依次加工该试样,并将该i批经加工过的试样送到出口,b)从分配给批量试样i+1的料斗中取出批量试样i+1,并将该批量试样i+1送到分离装置的入口,然后输送批量试样i的所有试样到出口,从出口取出批量试样i,并将该批量试样i送到分配给批量试样i的料斗,重复进行步骤a)和b),并且步骤a)和b)至少部分同时进行。
13.权利要求12的方法,其中以铣削过程加工试样。
14.权利要求13的方法,其中铣削过程的类型与试样类型有关。
15.上述权利要求12、13或14之一的方法,其中依批量试样i是否用于摆锤式摆式冲击试验或悬臂梁式摆式冲击试验来旋转出口。
16.上述权利要求12-15之一的方法,其中每一批量样品均分配有代码,并还具下列步骤·接受控制加工批量试样i+1的指令,·由其中存在有该批量试样i+1的料斗读取分配给批量试样i+1的代码。
17.一种计算机程序产品,特别是数字式储存器,其具有程序工具以控制用下列步骤加工批量试样a)将批量试样i中的各个试样送到加工单元,在加工单元中依次加工该试样,并将该i批经加工过的试样送到出口,b)从分配给批量试样i+1的料斗中取出批量试样i+1,并将该批量试样i+1送到分离装置的入口,然后输送批量试样i的所有试样到出口,从出口取出批量试样i,并将该批量试样i送到分配给批量试样i的料斗,重复进行步骤a)和b),并且步骤a)和b)至少部分同时进行。
18.权利要求17的计算机程序产品,其中程序工具设计成用于访问数据库(108),在该数据库中存储有待加工的批量试样的代码。
19.权利要求18的计算机程序产品,其中所述数据库是实验室信息管理系统(LIMS)(106)的一部分。
20.权利要求17、18或19的计算机程序产品,其中所述程序工具设计成按批量试样的待加工试样的类型来控制加工单元(130)。
21.上述权利要求17-20之一的计算机程序产品,其中该程序工具设计成依批量试样的试样是否是用于摆锤式摆式冲击试验或悬臂梁式摆式冲击试验的试样来控制出口。
全文摘要
本发明涉及一种用于加工批量试样(116)的方法和设备,其具有一些料斗(112)用于接受批量试样;第一输送工具(120,122,124)用于将批量试样中的一批从料斗之一送到分离装置(128)的入口(126),并用于将经加工过的批量试样(158)从出口(154)送到料斗之一;加工装置(130)用于加工从分离装置送来的各个试样;第二输送工具(146,148,150,152)用于将来自加工装置的各个经加工过的试样送到出口。
文档编号G01N3/34GK1965224SQ200580018486
公开日2007年5月16日 申请日期2005年3月24日 优先权日2004年4月6日
发明者M·梅耶, B·萨拉比, H·-D·世米特茨 申请人:拜尔材料科学股份公司