CN101384397A - 用于检测机械工件径向尺寸的量规 - Google Patents

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Abstract

一种量规(1)，用于检测工件(60)的径向尺寸，例如在磨削作业中沿轨道旋转的曲柄销的直径。所述量规包括外壳、V型参照物(4)和能够在外壳(2)内相对于所述参照物移动的杆，该杆的端部从外壳伸出并支撑塞尺(20)。该塞尺(20)用于接触被测工件表面并将塞尺的运动传递到传感器(22)。密封系统用于防止冷却液、灰尘或其他外界物质进入外壳，该密封系统包括空气导管(6)和内部密封圈，空气导管允许压缩空气由外壳内部流向外部，在不工作的情况下密封圈密封杆从外壳伸出的孔。根据一个优选的实施方式，密封圈紧固在引导所述杆的轴衬上，并与所述杆的表面配合，以得到密封性。

Description

用于检测机械工件径向尺寸的量规
技术领域
本发明涉及一种用于检测特征为具有圆柱面的工件的径向尺寸的量规，该量规包括外壳，V型参照物，塞尺(feeler)，传动元件，传感器，以及密封系统，其中，所述V型参照物连接到所述外壳上，用于与工件的圆柱面相配合；所述塞尺用于接触工件的圆柱面并且进行线性位移；所述传动元件可移动地设置在外壳中并支撑所述塞尺；所述传感器用于提供指示所述塞尺相对于所述V型参照物的位置的信号，所述传感器包括连接到所述传动元件的可移动元件；所述密封系统位于传动元件和外壳之间。
背景技术
具有上述特征的量规在本领域是公知的。一个实例公布在公开号为WO-A-9712724的国际专利申请中，该国际申请涉及一种特定装置，该特定装置在曲柄销围绕几何轴线作轨道运动过程中用于检测曲柄销的直径。量规(是该装置的一部分，并表示在上述国际申请的图6和图7中)包括依靠在被测销轴上的V型参照物和管状导向外壳。传动杆在导向外壳内轴向平移并且支撑与被测曲柄销表面相接触的塞尺。所述杆的位移通过具有感应传感器的测量装置来检测，该感应传感器包括与管状外壳一体的第一部分和与传动杆一体并且可随传动杆移动的第二部分。
在上述国际专利申请中所示的具体应用中，为检测在磨床上进行加工的曲柄轴，量规的固定部分(包括管状外壳，V型参照物和感应传感器的一部分)连接到支撑系统上，该支撑系统允许整个量规执行在被测销进行轨道运动的同时与该被测销保持接触所必须的位移。
管状外壳具有开口，支撑塞尺的传动杆的端部穿过该开口而伸出。密封装置封住这个开口，以防止存在于工作环境中的冷却液和其他外界物质进入外壳中。更具体地说，所述密封装置由金属波纹管制成，该波纹管的端部分别固定在杆和外壳上，所述密封装置还具有防止杆和外壳之间轴向转动的功能，因而防止塞尺位于不适当的角度位置。
作为一种选择，已知量规包括不同形状和/或材料的管状外部垫圈，例如由橡胶制成，该管状外部垫圈设置在外壳和支撑塞尺的可移动元件之间。这些垫圈起到密封作用，但就防转而言则没有实质性作用。
对特征为极度紧凑的内燃机的需求量的增大，导致产品的零件具有越来越小的尺寸。这些零件之一就是曲轴，它需要极其精确的尺寸检测。
使用上述的专利公布WO-A-9712724来检测特征为较小公称尺寸的曲轴，这是很困难或者不可能的。例如，在被测曲柄销的长度极短的情况下，随之需要减小量规的部分厚度，这些部分包括V型参照物、塞尺、外壳和杆的相应端部以及密封系统。事实上，在检测作业中，量规的这些部分必须接触或者十分接近销的表面，也就是说，必须设置在销的端部相对的两壁之间。在允许公差小于如8-10mm时，减小密封系统的尺寸特别困难。事实上，得到具有适当横向尺寸的金属波纹管或不同的管状垫圈、安全连接到互相活动的两个部分以及保证关于韧性和密封性方面所需特性的适当性能，这些都是难以实现的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种整体尺寸较小的量规，同时保证在检测机械工件的径向尺寸时具有出色的性能，因此克服了在应用中现有量规相对于被测零件的余量有限的问题。
这个目的通过上述定义的量规而实现，其中，密封系统包括空气导管，压缩空气通过该空气导管而从外壳的内部流向外部。
在根据本发明的量规中，可以省略外部垫圈或金属波纹管，因此(通过正确测定其他零件的尺寸)即使在入口尺寸很小的地方，也允许执行检测作业。一个典型的应用是以前描述过的，其中，检测可沿轨道移动的具有有限轴向尺寸的曲柄销，并且该销的尺寸和/或该应用中的其他机械工件避免使用横向尺寸大于8-10mm的零件。
本发明的一个具体实施方式的特征在于内部密封圈，该密封圈固定在外壳或传送杆上，并且即使在量规不工作的情况下，也能够确保对外界物质的很好的密封性。在该实施方式中，能有效地限制压缩空气的消耗量，因而当不工作的情况下空气不必保持流动。
附图说明
现在参考附图中所示的优选实施方式来详细描述本发明，附图应视为举例说明而不是限定性的，在附图中：
图1为根据本发明一个优选实施方式的量规的纵向截面图，其中一些元件没有剖开；
图2为沿图1的直线II-II截取的图1中量规的横向截面图；
图3为沿图2的直线III-III截取的图1和图2中量规的局部纵向截面图；
图4为沿图1的直线IV-IV截取的图1中量规的横向截面图；
图5和图6为图1的量规的具体部件分别在不工作和工作位置的纵向截面图，其中根据放大的比例尺，而且为了清楚而简化了零件；以及
图7为图1的量规在检测曲轴的曲柄销过程中的侧视图，其中具体的部件为横向剖开。
具体实施方式
图中显示了根据本发明的用于检测机械工件的径向尺寸的量规1，更具体地说为所谓的“卡规”。所述量规1包括具有又长又窄形状的外壳2的支撑系统，和V型参照物4，该V型参照物可调整地连接到外壳2的端部，例如通过螺钉，该螺钉在图1中由附图标记3指示。V型参照物4包括一对形成一角度并用于依靠在被测工件的表面的接触面。外壳2具有贯通的轴向孔6，杆8设置在该轴向孔中并能够通过具有第一轴衬12和第二轴衬14的导向装置的引导而实现纵向平移。杆8的端部10具有减小的直径，并在与V型参照物4相对应的轴向孔6的端部从外壳2伸出。朝向相反的端部，轴向孔6限定有具有不同截面直径的增大区域7。如下文中所解释的，塞尺20用于接触被测工件的表面，并进行线性位移。该塞尺20固定在杆8的端部10，可移动元件或电感传感器22的芯体23通过柄21连接到杆8的相对的端部。传感器22还包括固定部分24，该固定部分24在轴向孔6的上述增大区域7处连接到外壳2上，固定部分24具有线圈，芯体23能够在该线圈中移动。所述线圈(图1中未显示)通过电缆26的电线连接到图1所示和附图标记25所指的已知类型的处理和显示单元。
杆8为传动元件，该传动元件将塞尺20的线性位移(该位移为接触被测工件表面的结果)传递到传感器22的芯体23。
在图1的实施例中，推力装置包括压缩弹簧28。通过作用于固定在所述杆8上的法兰29并且将支撑塞尺20的端部10向外推，所述压缩弹簧28在杆8和轴向孔6的增大区域7的表面之间施加轴向推力。
第二轴衬14设置在V型参照物4附近，并在图4、图5和图6中更具体地得以表示。第二轴衬14包括引导杆8的纵向位移的导向部分13和具有更宽直径的内表面的扩展部分15，在该扩展部分中限定有圆形空腔16。密封元件包括环形内部密封圈18，例如所谓的“O型环”，该密封圈连接到外壳2上，更具体地说，它部分地设置在第二轴衬14的圆形空腔16内。
环形密封圈18从第二轴衬14的内表面突出，并且与杆8的匹配表面相配合，接近杆8的接合区域9，并临近具有减小直径的端部10。
导向部分13包括以120度的角度彼此间隔的3个附加开孔，更具体地说是纵向切口17，以允许压缩空气的流动。
具有金属波纹管30的防转装置具有固定在杆8和外壳2上的端部，并且该防转装置设置在轴向孔6的增大区域7中。金属波纹管30仅具有防止杆8和外壳2之间相互轴向旋转的作用。
如图所示的压缩空气源由附图标记40指示。该压缩空气源40通过管42连接到外壳2的侧面贯通孔44上，使轴向孔6的增大区域7与外界相通。交叉孔46(如图2和图3中所示)限定在外壳2内，位于轴向孔6的所述增大区域7和中间区域之间，该轴向孔6的中间区域在第一轴衬12与第二轴衬14之间。因此，所述交叉孔46和轴向孔6的一部分限定了空气导管，以允许由空气源40提供的压缩空气通过，该空气导管在外壳2内并且朝向V型参照物4上的开孔。压缩空气能够通过所述空气导管从外壳2内部而流向外部。
例如通过与上述专利公开WO-A-9712724所描述和显示的相类似的可移动结构，卡规1能紧固到外部支架上，该外部支架如图1所示并由数字50指示，并且所述可移动结构是用于检测沿轨道旋转的曲柄销的应用的一部分。
在不工作的情况中，在弹簧28推力的作用下，所述杆8设置在如图1和图5所示的位置上。该位置由约束装置限定，该约束装置为已知但未在图上显示并且包括利用弹簧28的推力相互推压的机械支座。靠近接合区域9处，杆8的匹配表面被密封环18挤压，因此保证了量规1的密封。换句话说，所述孔6密闭，并且任何液体或其他外界物质都无法进入外壳2的内部。
为了进行检测操作，所述量规1人工地或者自动地与被测工件60的圆柱面接触，例如部分和示意地显示在图7中的曲轴66的曲柄销设置在夹板62之间。根据所引的实施例，V型参照物4与工件60(图6)的表面接触，并在所述工件60沿轨道旋转的过程中保持与该表面的接触，例如由于重力的作用(在这点上，参考上述专利公布WO-A-9712724的说明书)。
与弹簧28之一反向的推力施加在塞尺20上，并且塞尺20随后的运动通过杆8传递到传感器22的芯体23上。后者向处理和显示单元25提供指示所述塞尺20关于所述V型参照物的位置的信号，该单元处理信号处理该信号并提供工件60尺寸的读数。当量规用于机床(尤其是磨床)的“实时(in-process)”检测时，这种指示能用于控制曲轴66的磨削作业。
由空气源40提供的压缩空气通过侧面孔44吹入外壳2内部，在由交叉孔46定义的空气导管、轴向孔6的间隙、纵向切口17和第二轴衬14的扩展部分15中，纵向穿过外壳2。在塞尺20与工件60的表面接触后，所述杆8的匹配表面远离密封圈18，空气可以排到外部。流向外部的空气排出，并且防止外界物质(可能靠近塞尺20和工件60之间的接触区域)进入外壳2中，因此形成密封系统。在机床中进行加工的工件被冲压和冷却液覆盖的“实时”应用中，密封性尤为重要，可能对量规1的工作产生不利影响，并且损坏包括传感器22在内的零件。
当所述量规1从所述工件60移开时，弹簧28将杆8的匹配表面推回到密封圈18上，从而密封所述孔6。因而，来自空气源40的空气在压力作用下仍然在外壳2中。这样，有利地，将空气的浪费限制在塞尺20移动的检测阶段。作为一种选择，在不工作的情况下，也可以中断压缩空气的供给。
根据本发明的量规1能够保证极好的密封性，而不需要外部密封装置，如不能具备较小尺寸的橡胶或金属管状垫圈，以确保所需要的性能。由于能够省略外部垫圈，因而能够得到与被测工件相接合的部件具有较小横向尺寸的量规。因而，能够用于检测可及性受限的工件，如由两个相互非常接近(如8-10mm)的机械零件纵向限定的曲柄销，如图7所示。
此外，当量规1相对于被测件处于缩回的位置时，或者比如当量规1被存放在仓库中时，内部垫圈18保证在不工作的情况下量规1的密封性。事实上，尽管不工作的情况不是非常重要，但为了防止灰尘或其他外界物质积累在外壳2的入口处并进入内部，将要大大增加压缩空气的消耗。内部垫圈18允许在量规1不必执行任何检测作业时保持压缩空气在外壳2内和/或中断空气的产生，这样不会影响量规1合理的密封。
参考图中所示和以上的描述，根据本发明的量规能够具有不同的实施方式。
第二轴衬14的密封能以不同方法实现，例如密封圈18或具有相似特征的元件活动连接到杆8的合适区域，同时轴衬14的内表面合适地成型，以限定与密封圈相配合的配合表面，并且在量规1不工作的情况下提供密封。
所述推力装置也有不同的实施方式，并且包括具有不同形状和结构的机构，如具有磁性元件。
所述导向装置在第一轴衬12处能够包括其他导向元件(例如球轴衬)或包括合适尺寸的单个元件(例如相当于第二轴衬14)。
根据本发明的实施方式也可以根据V型参照物4的接触面所形成的角度而设置不同的杆8的平移方向。更具体地说，支撑塞尺20的杆8的平移方向可以沿上述角度的平分线对齐，或者可以相对所述平分线略微倾斜。
此外，电感传感器22可被轴向量规头取代，该轴向量规头具有与杆8的末端表面相接触的可移动部件，如图6和图7中已经引用的专利公布WO-A-9712724所示。也可使用其他已知类型的传感器(如光学)。无论如何，优选使用空气装置来获得密封性，该装置独立于检测塞尺20运动的线路。保持两条线路的相互独立，一方面能基于所涉及的不同的应用来选择传感器，以获得最佳度量性能，另一方面用最简单便宜的方法得到上述空气密封线路。事实上，这样的空气线路并不需要例如稳定器来控制压力值，但相反的是，能够利用广泛存在的空气用于车间环境中的其他任务(“空气工厂”)。
此外，根据本发明的量规能固定到不同类型的外部支架上，或者人工地作为独立的设备加以使用。

Claims (15)

1.一种用于检测特征为圆柱面的工件(60)的径向尺寸的量规(1)，该量规包括：
外壳(2)；
V型参照物(4)，该V型参照物(4)连接到所述外壳(2)上，用于与工件(60)的圆柱面相配合；
塞尺(20)，该塞尺(20)用于接触所述工件(60)的圆柱面，并且进行线性位移；
传动元件(8)，该传动元件(8)可移动地设置在所述外壳(2)中，并支撑所述塞尺(20)；
传感器(22)，该传感器(22)用于提供指示所述塞尺(20)相对于所述V型参照物(4)的位置的信号，所述传感器(22)包括连接到所述传动元件(8)的可移动元件(23)；以及
密封系统(18，40-46)，该密封系统(18，40-46)位于所述传动元件(8)和所述外壳(2)之间，
其特征在于，
所述密封系统包括空气导管(6，42-46)，压缩空气通过该空气导管从所述外壳(2)的内部流到外部。
2.根据权利要求1所述的量规，其中，所述密封系统(18，40-46)包括密封件(18)，该密封件(18)连接到所述外壳(2)和传动元件(8)中的一个，并且用于与所述外壳(2)和传动元件(8)中的另一个的匹配表面相配合。
3.根据权利要求2所述的量规，该量规包括用于向所述传动元件(8)施加轴向推力的推力装置(28)，所述轴向推力用于保持所述密封元件(18)和所述匹配表面之间的相互接触。
4.根据权利要求3所述的量规，其中，所述推力装置包括设置在所述外壳(2)与传动元件(8)之间的弹簧(28)。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述的量规，其中，所述传动元件包括杆(8)，所述外壳(2)限定有轴向孔(6)，所述杆(8)容纳在所述轴向孔(6)中，并能够在该轴向孔(6)中轴向移动。
6.根据权利要求5所述的量规，其中，所述空气导管至少包括所述轴向孔(6)的一部分。
7.根据权利要求6所述的量规，该量规包括用于引导所述杆(8)在轴向孔(6)中沿移动方向的平移运动的导向装置(12，14)，该导向装置(12，14)包括在所述V型参照物(4)附近连接到所述外壳(2)上的至少一个轴衬(14)，所述空气导管包括所述至少一个轴衬(14)的开孔(17)。
8.根据权利要求7所述的量规，其中，所述至少一个轴衬(14)限定有内表面(13，15)，并且所述密封元件(18)连接到所述内表面(13，15)，所述杆(8)限定所述匹配表面。
9.根据权利要求7至8中任意一项所述的量规，其中，所述V型参照物(4)限定有形成角度的接触面，所述杆(8)的移动方向设置为沿该角的平分线对齐。
10.根据权利要求2至9中任意一项所述的量规，其中，所述密封元件包括密封环(18)。
11.根据上述权利要求中任意一项所述的量规，其中，所述传感器(22)包括连接到所述外壳(2)上的固定部分(24)。
12.根据权利要求11所述的量规，其中，所述传感器(22)为电感传感器。
13.根据上述权利要求中任意一项所述的量规，该量规包括防转装置，该防转装置具有容纳在所述外壳(2)中并固定于所述传动元件(8)和外壳(2)的金属波纹管(30)。
14.上述权利要求中任意一项所述的量规的应用，其中，在检测操作时，机械工件(60)沿轨道旋转，并且所述V型参照物(4)保持与所述工件(60)的圆柱面相接触。
15.根据权利要求14所述的量规的应用，在机床上进行磨削加工时，用于检测曲轴(66)的曲柄销(60)。
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