CN100588504C - 磨床金加工过程中检查机械零件的偏心部分直径的设备 - Google Patents

Abstract

一种用来检查小型轴(8)(例如，压缩机轴)的偏心销(8’)的直径的设备(10)，其包括一支承(16)，一相对于支承(16)转动的第一臂(19)，一相对于由第二臂承载的第一呈V形的参照装置(28)转动的第二臂(22)，一与参照装置相连的测量装置(25、26、24、37、38)，用来限制诸臂转动的限制装置(29、29’、30、30’)，以及用来在检查中保持参照装置与销接触的推力装置(33)。一液压致动器(13)将设备(10)从静止的状态移位到检查的状态，其中，参照装置(28)与待检查的销(8’)接触，且反之亦然。

Description

磨床金加工过程中检查机械零件的偏心部分直径的设备

技术领域

本发明涉及一种用来检查机械零件的基本圆柱形的偏心部分的直径的设备，该机械零件形成有一几何轴，在所述部分环绕几何轴偏心转动过程中，设备包括一大致V形的参照装置，其适于与待检查的偏心部分合作，一与参照装置一起移动的测量装置，一用来支承参照装置和测量装置的支承装置，支承装置包括一支承元件，一连接到支承元件上的第一转动连接元件，以便绕平行于几何轴线的转动轴线转动，一承载参照装置和测量装置并连接到第一连接元件的第二转动连接元件，以便绕平行于几何轴线和转动轴线的一附加的转动轴线相对于第一连接元件转动，以及限制和参照装置，其用来限制第一转动连接元件和第二转动连接元件的转动，并限定设备的静止的状态，它在所述偏心转动过程中不会干扰随从基本圆柱形部分的参照装置的位移。

背景技术

已知具有这些特征的各种装置，检查在磨床金加工过程中沿轨道运动的诸销子。例如，由本专利申请的同一申请人提出的以公开号WO-A-9712724公开的国际专利申请，介绍一种用来检查在磨床金加工曲柄轴过程中沿轨道运动的诸曲柄销子直径的装置，其包括一床身，一工作台，一磨轮滑架，以及一连接在磨轮滑架上的磨轮。该装置连接在磨轮滑架上，接触工件，并基本上依靠施加在装置的相当大质量上的重力，在工件沿轨道运动的过程中跟从工件。该装置特别适合于检查汽车发电机的曲柄轴，装置具有合适的质量和设计尺寸。

由于相当大的设计尺寸，这种类型的装置不能连接到小型磨床的磨轮滑架上，例如，用于金加工如图1所示的轴8的压缩机轴的磨床，更具体来说，金加工与轴相连的偏心销8’。这些轴的尺寸远比曲柄轴的尺寸小的多：压缩机的轴通常是150-200mm长，偏心销的直径大约是12-40mm，而一曲柄轴的长度至少为50-100cm，且曲柄销的直径可在40至90mm的范围内。在金加工这些偏心销的过程中，为了执行直径的检查，目前所应用的实例基本上类似于意大利专利No.1258154中所述和图示的实例。这些应用实例(一实例示于图2中的简化的形式)包括两个静止的测量头H1和H2，它们连接到床身B上或工作台上，在其偏心的转动过程中，使探头接触销子，就在其轨道T的直径方向上的相对的两个点P1和P2处。通过求得有关轨道的所述两个点的位置的数据来计算销的直径，并考虑被检查工件的几何特性进行适当的处理。

即使这种类型的检查应用实例使用简单，但不能保证满意的度量衡学上的特性，因为销的直径尤其是“推导”得出的，其根据通过接触工件的两个相对布置的表面的相同的点而实施的检查来进行推理。

不可能确定由两个测量头探测的任何可能的变化，是否起因于直径的变化、形状和/或偏心度的误差，或起因于这些因素的组合。此外，组合两个测量头的探测来进行测量，也受到存在于两个测量头之间的互相布置的影响，以及所述布置的可能修改的影响。而且，探测和处理操作缓慢，只要被检查工件的名义直径尺寸变化，则必须手工重新设定该装置，因此，这就意味着机器的停工时间，由此，失去相当的时间。

发明内容

本发明的目的是提供一用来检查小型轴的偏心销的设备，而销在磨床金加工的过程中偏心地旋转，该设备克服已知设备的缺点，并提供良好的度量衡学上的特性和高标准的可靠性和灵活性。上述的和其它的目的通过如下设备得以实现，一种用来检查机械工件的大致圆柱形偏心部分的直径的设备，工件限定一几何轴线，在所述部分环绕所述几何轴线偏心转动过程中进行直径的检查，其包括：一基本上呈V形的参照装置，其适于与待检查的所述偏心部分合作，一测量装置，其可与参照装置一起移动，以及一用来支承参照装置和测量装置的支承装置，支承装置包括：一支承元件，一连接到支承元件上的第一转动连接元件，以使绕一平行于所述几何轴线的转动轴线转动，一承载参照装置和测量装置并连接到第一连接元件的第二转动连接元件，以相对于第一连接元件绕平行于所述几何轴线和所述转动轴线的附加的转动轴线转动，以及限制和参照装置，其用来限制所述第一转动连接元件和所述第二转动连接元件的转动，以及限定装置的一静止的状态，它在所述偏心转动过程中不会干扰随从基本圆柱形部分的参照装置的位移，其中，设备还包括一推力装置，其用来推压所述参照装置与待检查的圆柱形偏心部分邻接，并在所述偏心转动过程中保持参照装置与圆柱形偏心部分的接合，保持推力装置布置在支承元件和所述第一及第二转动连接元件之一之间，所述限制和参照装置包括第一对和第二对邻接表面，它们被推压而彼此合作以限定设备的静止的状态，并且所述邻接表面被设置成当所述参照装置(与待检查的所述圆柱形偏心部分合作时相互分开。

一根据本发明的设备提供能跟从工件、高速(在每分钟几百转的量级)偏心地旋转的优点，这是由于有其限制的质量和弹簧的牵引力，它们将在下文中予以介绍。

附图说明

本发明现将参照附图，根据非限制性的实例作详细的描述，其中：

图1示出一压缩机的轴；

图2是一侧视图，示出一已知的在磨床金加工过程中用来检查压缩机轴的偏心销直径的测量设备的简化形式；

图3是根据本发明的一测量设备的侧视图，其安装在用来磨削压缩机轴的偏心销的磨床的床身上；

图4是根据不同操作位置的图3中所示的设备的放大的和局部的截面图；

图5是图4所示的测量设备的截面图，其根据图4中线V-V表示的不同的平面截取，并以不同的比例绘出；

图6以不同的比例示出图4所示的设备的测量装置的一部件部分；以及

图7是根据本发明的一不同的实施例的测量设备的侧视图。

具体实施方式

现参照图3，一计算机数控(“CNC”)磨床1包括一床身2，床身上连接一磨轮滑架3，以便支承一限定磨轮6的旋转轴线5的心轴4。磨轮滑架3可相对于床身2以熟知的方式沿图3所示的箭头F的方向移动。

一承载被检查的工件(例如，带有至少一个圆柱形偏心部分，或销8’的压缩机的轴8)的工作台7连接到在一心轴和一尾端顶针座(未示出)之间的床身2上，它们限定与工件8的主几何轴线相一致的旋转轴线9。因此，在工件8的旋转过程中，曲柄销8’绕轴线9执行一偏心的运动。

此外，一设备10连接在床身2上，也示于图4和5中，其在金加工过程中，用来检查工件8的销8’的直径尺寸和/或可能的形状误差。设备10连接在一滑架12上，它可沿横向方向位移并由包括一液压缸14和一活塞15的液压致动器13进行致动。液压致动器13的液压缸14借助于一支承11连接到床身2，而活塞15承载滑架12。设备10包括一借助于转动销17而连接到滑架12上的支承元件16，转动销17限定一转动的第一轴线18，其平行于磨轮6的转动轴线5和工件8的转动轴线9，它支承第一转动连接元件19。连接元件19又借助于转动销20支承第二转动连接元件22，转动销限定一第二转动轴线21，其平行于磨轮6的转动轴线5和工件8的转动轴线9。

一测量装置包括一管形的导向壳体24，其借助于螺钉在一放大的部分31连接到连接元件22上。在管形导向壳体24内有一传输杆25(示于图6中)，其能轴向地平移和承载一探头26，以便接触待检查的工件8的销8’的表面。

管形导向壳体24的自由端连接到一支承块27上，以便支承呈V形的参照装置28，通过销17和20发生的转动，与被检查的工件8的销8’的表面接合。传输杆25沿V形参照装置28的对分线可移动。

示于图3，尤其是图4中的限制和参照装置包括一第一和一第二对的邻接表面。第一对包括一转动连接元件19的表面和一对应的邻接元件的表面，具体来说，一销子30以可调整的方式连接到一支柱23上，支柱23与支承元件16连成一体。第二对邻接表面包括一连接到第二转动连接元件22的块体29”的表面29’，以及一对应的邻接元件的表面，具体来说，一销子30’以可调整的方式连接到一板23’上，板23’与支承元件16连成一体。由于发生在邻接表面29和销子30之间的接触，连接元件19绕转动轴线18沿顺时针方向(参照图3和4)的转动受到限制，而由于发生在邻接表面29’和销子30’之间的接触，连接元件22沿顺时针方向(图3和4)的转动受到限制。为了修正第一连接元件19和第二连接元件22的转动量，销子30和30’的位置可如上所述地进行调整。

一推力装置包括一返回弹簧33，其端部连接在第一支承元件34上，借助于一螺钉的头部32夹紧在第一连接元件19上，并绕轴线18与螺钉一体地转动，弹簧的端部还连接在螺钉35的端部上，螺钉35旋紧在固定在支承元件16上的第二支承元件34’上。

上述返回弹簧33保持在静止的状态下，连接元件19的连接表面29与销子30邻接，在检查的过程中，弹簧偏压参照装置28抵靠在工件8的销8’的表面上，保持探头26与销8’的这样的表面接触。通过分别旋紧或旋松螺钉35可减小或增加弹簧33的牵引力，然后，操作一螺母35’，以便在要求的位置上锁定所述螺钉35。

在静止的状态下，换句话说，当在工作台上没有待检查的工件8时，连接元件19和22的位置由表面29和销子30之间的邻接而限定，通过弹簧33的推力而互相推压，并分别借助于表面29’和销子30’之间的接触；该接触由作用在元件22上的重力来确定，且测量装置连接在其上。在所述的静止的状态下，液压致动器13保持滑架12处于缩回的位置，根据该位置，V形参照装置28远离工作台7。

然后，工件8定位在心轴和顶针座之间的工作台7上。因此，销8’经受一绕轴线9的偏心转动。在图3中，在其偏心转动的过程中，一虚线指示出销8’的轴线9’的轨道36，也示于图1中。在工件8开始转动之前，液压致动器13移动滑架12到一检查位置，根据该位置，参照装置28的表面接触销8’的表面。

应该认识到，参照装置28可朝向工件8移动，而后者正处于转动中。不管工件是处于静止还是运动状态，在任何情况下，总可快速地在销8’和参照装置28之间达到正确的合作。

由于弹簧33，在工件8的运动过程中，参照装置28保持与销8’的接触，由此，在其偏心的转动中，跟从工件。

接下来，对于销8’上的V形28的结构，借助于销子30、30’和滑架12所处的合适的位置，表面29和29’从与其相关的销子30、30’上分离，限制和参照装置与随从销8’的参照装置28的位移不发生干扰。

通过液压致动器使检查设备10返回到静止状态，通常由磨床的数控装置进行控制，当根据探测的测量信号，由检查设备进行传输时，它探测到销8’已经到达要求的(直径)尺寸。借助于液压致动器13的活塞15的延伸来实施该返回，致使参照装置28移离销8’的表面，并使表面29和29’再次与其相关的销子30、30’接触。然后，进行另一销8’的金加工，或者，如果工件8的金加工已经结束，则用手动或自动的方法卸载工件8，将另一工件8加载在工作台7上。

与图1所示的工件不同，在工件具有多个偏心销并需要金加工一新的销8’的情形中，通常通过位移工作台7将新销装载在磨轮6的前面(带有一单一磨轮的磨床的情形中)，且检查设备10移向操作位置。

图6较详细地示出设备10的测量装置的某些元件。

传输杆25相对于参照位置的轴向位移由已知类型的测量传感器37进行探测，其连接到管形壳体24上，并使磁性芯连接到旋入传输杆25的一杆38上。

传输杆25的轴向位移由布置在壳体24和杆25之间的两个轴衬40、40’进行导向。一相对于扭转力刚度较大的金属的波纹管41，其两端分别固定在杆25和壳体24上，它实现双重的功能：防止杆25相对于壳体24转动(因此，防止探头26呈现不适当的位置)，以及对壳体24的下端进行密封。

参照装置28由两个具有倾斜侧表面的元件45和46组成，有两个杆47和48固定在其上。

支承块27和参照装置28之间的连接由横穿槽口44的螺钉43形成，并基本上沿由杆47和48限定的V形的对分线的方向，能沿轴向互相邻接，以确保两个杆47和48、以及探头26和工件8的销8’的接触。

各参照装置28具有特定的尺寸和几何形(例如，V形的角)，以涵盖特定的测量范围。当后者变化时，通过实施简单和快速的操作，可用表征不同设计的另一种装置来替换参照装置。

各探头26可以同样快速和简单的方式进行替换，只要根据特定的应用要求其这样做。

图7所示的设备基本上类似于图3至6的设备，其表征一探测装置50，用来探测销8’绕轴线9的角向位置。探测装置50包括一线性的量器，例如，一所谓的“盒式磁头”51，其包括一轴向可移动的探头52和一传感器(众所周知的，图中未予示出)，它提供表示探头52位移的信号。一突出的元件或柱头螺栓53一体地连接到第一连接元件19上，并随其一起移动，基本上绕轴线18循一弧形轨迹。磁头51在一适当位置(例如，如图7所示，通过一支架)连接到滑架12，从而连接到支承元件16上，以在检查偏心地旋转的销8’的过程中，允许探头52和柱头螺栓53间歇地彼此接触。尤其是，探头52和柱头螺栓53之间的接触在绕图7所示的位置，发生在销8’的角向位置上。由磁头51提供的信号给出有关第一连接元件19相对于支承元件16的布置的指示，并当销8’呈现在图7的位置时，允许进行探测(例如，当磁头51的信号达到最大值或最小值时，它发生)。这样，在其绕轴线9作偏心转动的过程中，可探测销8’的角向位置。

根据另一实施例(在附图中未予示出)，探测装置50可包括线性量器51，其相对于图7所示的量器作不同的布置。例如，线性量器51可垂直布置，并包括一杆形的探头，在销8’的检查循环中，探头保持与柱头螺栓53连续地接触，并沿相对于由柱头螺栓53循迹的弧形的横向方向移动。在此情形中，通过监视由量器51提供的信号，也可探测销8’绕转动轴线9的角向布置。

本设备特别适于检查机械工件的偏心转动的圆柱形部分的直径，但它一般可用来检查具有转动对称性的工件的直径，同时其偏心地或绕其几何轴线转动。通过选择一合适的参照装置28和一具有合适的接触表面(例如，平面)的探头26，甚至具有槽的表面的转动部分也可进行检查。

不同于发生在已知的对于偏心转动部件(图2)的应用，一根据本发明的设备能获得显著的度量衡学上的特性，在金加工所有阶段过程中，发生工件的检查。此外，这可一时一刻而无延迟地探测销8’的尺寸，因此，允许通过调整某些金加工参数来翻新机器的循环。

最后，根据本发明的设备能检查具有在特定范围(通常25mm)内的变化的公称尺寸的工件的直径，而不需替代或置换任何的部件。这样，不需停止机器即可进行金加工和检查工件，工件尽管属于同一系列，但彼此具有不同的公称尺寸。

对于上述已作介绍的实例作出的变体也是可行的，具体来说，检查设备可装备有另外的探头、相关的传输杆和测量传感器，其用来探测正在金加工的销8’的另外的直径和其它的尺寸，和/或几何的或形状的特征。显然，在同时金加工多个销8’的多磨轮的磨床中，可预见有多个检查设备10。

利用根据本发明的设备，除了在这里所述的金加工的过程中执行检查，还可在金加工之前或之后执行工件的检查。

在根据本发明的设备中，探头26也可沿相对于参照装置28的V形的平分线略微倾斜的方向平移，以在执行某些类型的检查时(例如，圆度检查)提高设备的灵敏度。在机器的设计尺寸不能连接设备而使测量装置能根据如图所示的优选的结构作水平平移的情形中，根据其它的结构，可将设备连接到机器上，以使测量装置沿不同于水平方向的方向排列自己，所述结构保证在销子30’上的表面29’在静止状态下的由于重力作用的静止，或由于附加弹簧的作用的静止。

Claims (15)

1.一种用来检查机械工件(8)的大致圆柱形偏心部分(8’)的直径的设备，工件限定一几何轴线(9)，在所述偏心部分(8’)环绕所述几何轴线(9)偏心转动过程中检查所述直径，其包括：

·一基本上呈V形的参照装置(28)，其适于与待检查的所述大致圆柱形偏心部分(8’)合作，

·一测量装置(25、26、37、38)，其可与参照装置(28)一起移动，以及

·一用来支承参照装置(28)和测量装置(25、26、37、38)的支承装置，支承装置包括：

·一支承元件(16)，

·一连接到支承元件(16)上的第一转动连接元件(19)，以使绕一平行于所述几何轴线(9)的转动轴线(18)转动，

·一承载参照装置(28)和测量装置(25、26、37、38)并连接到第一转动连接元件(19)的第二转动连接元件(22)，以相对于第一转动连接元件绕平行于所述几何轴线(9)和所述转动轴线(18)的附加的转动轴线(21)转动，以及

限制和参照装置(29、29’、30、30’)，其用来限制所述第一转动连接元件(19)和所述第二转动连接元件(22)的转动，以及限定所述设备的一静止的状态，它在所述偏心转动过程中不会干扰随从大致圆柱形偏心部分(8’)的参照装置(28)的位移，

其特征在于，所述设备还包括一推力装置(33)，其用来推压所述参照装置(28)与待检查的大致圆柱形偏心部分(8’)邻接，并在所述偏心转动过程中保持参照装置(28)与大致圆柱形偏心部分(8’)的接合，保持推力装置(33)布置在支承元件(16)和所述第一及第二转动连接元件(19，22)之一之间，所述限制和参照装置包括第一对和第二对邻接表面(29，30；29’，30’)，它们被推压而彼此合作以限定所述设备的静止的状态，并且所述邻接表面被设置成当所述参照装置(28)与待检查的所述大致圆柱形偏心部分(8’)合作时相互分开。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一对邻接表面(29、30)通过推力装置(33)的推力被推压而彼此合作，而所述第二对邻接表面(29’、30’)通过重力被推压而彼此合作。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一对邻接表面包括与支承元件(16)和第一转动连接元件(19)一体的表面(29、30)，而所述第二对邻接表面包括与支承元件(16)和第二转动连接元件(22)一体的表面(29’、30’)，第二对邻接表面(29’、30’)，通过施加到第二转动连接元件(22)、参照装置(28)和测量装置(25、26、37、38)上的重力被推压而互相合作。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述限制和参照装置包括限定所述第一和第二对表面的销子(30、30’)，销子以可调整的方式分别连接到支柱(23)和板(23’)上，支柱(23)和板(23’)连接到支承元件(16)上。

5.如上述权利要求中任何一项所述的设备，其特征在于，所述推力装置包括一连接在所述第一转动连接元件(19)和所述支承元件(16)之间的返回弹簧(33)。

6.如上述权利要求1所述的设备，其特征在于，在一数控磨床(1)中进行金加工的过程中，所述设备用来检查绕几何轴线(9)偏心地转动的所述大致圆柱形偏心部分(8’)的直径，其具有一床身(2)，一用来限定所述几何轴线(9)的工作台(7)，以及一磨轮滑架(3)，所述磨轮滑架沿横向于所述几何轴线的一个方向(F)可移动，其中，所述支承元件(16)沿横向于几何轴线(9)的方向相对于床身(2)可移动。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述支承元件(16)连接到滑架(12)上，所述滑架借助于一液压致动器(13)相对于床身(2)可移动，液压致动器包括一液压缸(14)和一活塞(15)，所述活塞(15)连接到滑架(12)上，而所述液压缸(14)连接到床身(2)上。

8.如上述权利要求1所述的设备，其特征在于，测量装置包括一传输杆(25)和一连接到传输杆(25)上的探头(26)，所述探头适于接触所述大致圆柱形偏心部分(8’)，所述传输杆(25)适于根据大致圆柱形偏心部分(8’)的直径尺寸，执行相对于机械工件(8)的几何轴线(9)的横向位移。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述测量装置包括一测量传感器(37)，其用来探测所述传输杆(25)的横向位移量。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，包括一连接到所述第二转动连接元件(22)上的管形的导向壳体(24)，其内部容纳可移动的传输杆(25)。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，包括导向装置(40、40’)，其用来导向传输杆(25)相对于管形的导向壳体(24)的位移，以及防转动装置(41)，其用来防止传输杆(25)相对于管形的导向壳体(24)的转动。

12.如上述权利要求1所述的设备，其特征在于，参照装置(28)在互相可调整的位置上连接到第二转动连接元件(22)上，且基本上沿所述V形的对分线的方向。

13.如上述权利要求1所述的设备，其特征在于，所述参照装置(28)可被替换，以允许测量装置的测量范围的变化。

14.如权利要求6或7所述的设备，其特征在于，还包括一探测装置(50)，其适于探测待检查的所述大致圆柱形偏心部分(8’)绕所述几何轴线(9)的角向位置，探测装置包括一线性量器(51)，其提供指示第一转动连接元件(19)相对于支承元件(16)的位置的信号。

15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述探测装置(50)包括一与第一转动连接元件(19)一体的突出元件(53)，所述线性量器(51)相对于所述支承元件(16)固定，并包括一适于接触突出元件(53)的探头(52)。

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