CN101419067A - 用于重型工件的测量装置和用于这种测量装置的工件接受器 - Google Patents

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Abstract

一种用于测量工件(2)的测量装置，包括：用于接受工件(2)的转台(1)，带有转台轴承的基板(3)，以及基座(12)，基板(3)搁置在基座(12)上。转台(1)包括垂直轴(W)，该轴(W)位于转台(1)之下并借助转台轴承保持在基板(3)中。转台轴承包括轴向轴承(9)，该轴向轴承(9)在轴(W)与转台(1)隔开的底面端(13)。轴(W)可转动地保持在轴向轴承上，从而当工件(2)的重量(G)被转台(1)接受时，通过转台(1)、轴(W)和轴向轴承(9)将工件(2)的重量(G)引入基座(12)中。

Description

用于重型工件的测量装置和用于这种测量装置的工件接受器
技术领域
本发明涉及一种用于测量重型工件的测量装置和用在这种测量装置中的工件接受器。
背景技术
使用测量装置借助测量探头来测量工件的几何形状、性质和其它方面。这些测量装置常常用于测量齿轮和类似工件。
在这些测量装置中有关的是确保高的测量精度。因此，投入相应的工作量来设计这些测量装置的所有相关部件以使测量误差较低。
为了用测量探头到达三维空间中的任何所需位置，测量装置应有三个或多个数字控制(CNC)轴线。
与大型、体积大和重量重的工件相关地引起不同的问题，不允许以相应的方式按比例放大现有的测量装置，例如像图1所示的现有已知装置那样。工件的重量是尤其成问题的，因为例如当机器底板或测量台没有足够的硬度时，在传统测量装置中会发生机器底板或测量台的变形。这种变形会引起无法容忍的测量不精确性。
从德国专利说明书DE 10 2005 058 504 B3中已知一种门型测量装置，该测量装置包括测量探头，该测量探头可在笛卡尔坐标系的所有空间方向移动。待测量的物体搁置在台子上，该台子借助若干特殊支脚设置在底座或基座上。该测量探头借助门状框架在物体上并沿着台子移动。通过垂直地降低测量探头，可从上方扫描物体。该专利说明书提供一种方案，其可减小重量对位置和测量精度的影响。
然而，这种结构的缺点是，由于门状框架的间隙高度，待测量物体的最大高度受限，由于门状框架的间隙宽度，待测量物体的最大宽度也受限。而且，多种工件由于其几何形状，无法在水平位置在这种门型测量装置上进行测量，或者只可受限地进行测量。此外，所述门型测量装置有以下缺点，在工件重量很重的情况下，被称为一相关特性的垂直可调节性将不再起作用或只受限地起作用。
这种方案的另一缺点是，当需要测量旋转对称的工件(诸如齿轮)时，测量探头的工作量或移位距离是相当大的，因此测量持续时间较长。
发明内容
因此，本发明的一目的是提供一种测量装置和一种新颖的工件接受器，允许以迅速可靠的方式测量大型尤其是重型的工件，而工件的重量不会对测量精度有负面影响。
而且，该装置应该制造起来不昂贵，但仍可以高精度方式进行测量。
因此根据本发明提供一种用于测量工件的测量装置，该测量装置包括：用于接受工件的转台，带有转台轴承的基板，以及基座，基板搁置在基座上。根据本发明，转台包括垂直轴，该轴位于转台之下并借助转台轴承保持在基板中。转台轴承包括轴向推力轴承。轴与转台隔开的底面端可转动地保持在轴向推力轴承上，从而当工件的重量被转台接受时，通过转台、轴和轴向推力轴承将工件的重量引入基座中。
而且，根据本发明提供一种安装在测量装置中的相应工件接受器，该工件接受器的特点在于对应主权利要求的特征。
根据本发明的测量装置和相应工件接受器的有利实施例分别形成诸独立权利要求的主题。
附图说明
下面借助附图来描述本发明的诸实施例，在附图中：
图1示出了已知测量装置的示意图；
图2示出了根据本发明的工件接受器的示意图；
图3示出了根据本发明的另一工件接受器的示意图；
图4示出了带有根据图2的工件接受器的、根据本发明的测量装置的示意图。
具体实施方式
术语将联系本说明书来使用，也在相关标准中使用。然而应该注意的是，这些术语的使用将仅仅用来更好的理解。本发明创意和权利要求书的保护范围将不被术语特定选择的解释所局限。本发明一般可转移到其它术语系统和/或专门领域。在其它专门领域中，这些术语将变化地进行应用。
如上所述，本发明处理对于大型和重型工件的测量。尤其，它涉及车削工件(例如轴)或齿轮的测量。根据本发明的装置尤其适于大模数齿轮，诸如用在造船、电站和工厂中的大模数齿轮。如下所述的例子聚焦于齿轮的测量，但这并不以任何方式理解成对于保护范围的限制。
术语“测量”用来描述对于工件的几何形状、位置和其它方面的测量或确定。该术语一般应包括借助传感头、采样头或扫描头例如用以机械、光学、电容和/或电感方式工作的探头来获取任何种类的测量变量。
在详细描述本发明之前，借助图1来说明现有的已知测量装置100的相关部件。这些部件中的一部分部件也可用在根据本发明的装置100中。
测量装置100包括机器底板，该机器底板在下面设计成基板3。基板3涉及一种支承部件或框架(例如呈铸件的形式)，该支承部件或框架支承测量装置100的相关部件。带有测量探头14的垂直测量塔16可设置在基板3上(也可设置两个测量探头14)。测量塔16可例如沿着基板3沿Y’方向移动，因此缩短与待测量的工件2的距离。测量探头14(在图1中，所述测量探头14显示在两个位置)也可单独地前进，从而它平行于Y方向(Y方向平行于Y’方向延伸)伸出或缩回。
工件2在所示的例子中是带有轴的圆柱形轮子，垂直地保持在称为转台1的可转动台子上。较佳的是，底部心轴D1和上部心轴D2(也称为尾顶尖)用来夹紧工件2。可设置相应的侧向臂21，从而能夹紧工件2。相应的侧向臂21可设置成能夹紧工件2。可设定心轴D1和D2之间的距离。基板3和所有上部结构用若干支脚22搁置在基座12上。
图2现在示出了本发明的第一实施例的极其简略的示意图。示出了新颖的基板3的简化剖视图，该基板3包括垂直穿过的开口17。所述穿过的开口17从基板3的上侧3.1延伸到底侧3.2。它较佳地涉及一种旋转对称的穿过的开口17(关于转动轴线A旋转对称)。转台1(也称为旋转台)插入穿过的开口17，并包括将在下面描述的结构。该结构包括轴W，轴W固定至转台1或与转台1是一体部件。所述轴W由径向轴承5保持在径向。所述轴W居中地延伸穿过径向轴承5。轴W的底面端13搁置在轴向轴承9上，或通向轴向轴承9。所述轴向轴承9的尺寸和设置使得沿轴向作用的力(例如工件2的重力G)由轴向轴承9来接受。在底面侧，轴向轴承9因此相对于基座12被支承。所述支承根据本发明而发生，从而将全部重量(图2所示实施例中的情况下)或大部分重量(图3所示实施例中的情况)引入基座12中。在垂直方向(即平行于转动轴线A)，转台1可与轴W一起稍稍移动或移位，即转台1的轴W在垂直方向以自由浮动的方式被保持。
在所示的实施例中，在带有结构的转台1和基板3之间没有机械连接(因此设计成自由浮动)。只有轴W上作用在径向轴承5的区域中的摩擦力确保两个区域的稍稍机械联接。换句话说，转台1可与结构一起几乎独立于基本3向上或向下移动，或者基板3可向上或向下移动而不会同时移动带有结构的转台1。
为了将测量装置100整体地限定在位，基板3可用相应的支脚22或块体搁置在基座12上，如图4所示。
当例如在转台1上(例如在两个心轴D1和D2之间，如图1和4所示)夹紧重型工件2时，工件2的全部重量G通过轴W和轴向轴承9被引入基座12中。由于浮动轴承，基板3不会有弯曲/变形或其它影响，这意味着在非常敏感的三维测量结构上(例如在带有测量探头14或两个测量探头的测量塔16上)也不会有偏差或任何其它影响。
图3示出了本发明的一目前较佳的实施例。与本发明的第一实施例相比，带有结构的转台1在这里以浮动的方式被保持。这种浮动轴承通过设置相应的挠性轴承18来实现。所述挠性轴承18设置成：带有结构的转台1被基板3完全支承或保持在基板3中。当重量G设置或夹紧在转台1上时，挠性轴承18允许轴W和位于其表面侧13的轴向轴承9稍稍下沉或向下移位。
为了能够这样，设置工件接受器的下列部件(从上到下来看)。设置转台1，如图2所示。在所述转台1之下有轴W，该轴W固定至转台1或与所述转台1是一体部件。所述轴W在径向由径向轴承5保持。轴W穿过径向轴承5延伸到中部。轴W的底面端13设置在轴向轴承9中或进入轴向轴承9中。所述轴向轴承9的尺寸和设置使得沿轴向作用的力(例如，工件2的重量G)被轴向轴承9接受。在底侧，轴向轴承9因此被凸缘10接受。凸缘10以其一部分搁置在基座10或所谓的基底11(如图3所示)上。在第一种情况下，凸缘11将重量直接传递到基座12，而在第二种情况下，通过基底11将重量间接传递到基座12。
凸缘10在结构方面设置成用作挠性轴承18。在轴向具有一定的挠性。在所示的实施例中，通过薄的且挠性的(膜片状)腹板18.1来获得所述挠性。由于这种挠性轴承18(这里称为浮动轴承)，可确保将大部分重量G直接地或间接地引入基座12中。只有可以忽略的少量重量G通过腹板18.1引入基板3的底部区域。然而这些力很小，从而在基板3或三维测量结构(测量装置100)上不会发生弯曲或其它影响。
下面示出图3所示实施例的进一步有利细节。较佳地设置电动机6以使转台1和工件2能绕转动轴线A转动。在所示的例子中，这涉及一种伺服电动机，该伺服电动机同心地设置在轴W上或设置在径向轴承5的接受凸缘中。可以可供选择地使用角度测量系统7、8，以用于触发测量装置100的相应CNC控制单元并用于精确的位置检测。较佳的是，所述角度测量系统7、8直接设置在转台1之上或之下。角度测量系统7、8可包括光学传感器7，该光学传感器7例如固定至基板3。可供选择的是，可扫描的标记8与传感器7相对地位于转台1上。当转台1转动时，传感器7将检测到这种转动。
轴向轴承9较佳地借助螺纹连接件(包括螺钉19与螺纹孔)与轴W的底面端13拧在一起。螺钉19固定在轴W的底端区域4中的螺钉孔/螺纹孔中。
所述基底11可设置在基板3之上或之下，并平放在基座12上。
用于安装在测量装置100(例如根据图4的测量装置100)中的根据本发明的工件接受器20包括至少一个带有垂直轴W的转台1，该轴W在工件接受器20的安装状态中位于转台1之下。转台1包括径向轴承5，轴W居中地(在中间)穿过该径向轴承5。转台1包括轴向轴承9，该轴向轴承9在表面侧上设置在轴W的底面端13之下，该底面端13与转台1隔开。径向轴承5设置成安装在垂直导通孔17的上部区域，轴向轴承9设置成安装在垂直导通孔17的底端区域。导通孔17设置在测量装置100的机器底板(基板3)中。轴向轴承9设置在垂直导通孔17的底端区域中，从而在由工件2的重量G加载垂直重量的情况下，将重量G传递到工件接受器20之下的基座12中。
图4示出了根据本发明的测量装置100的示意图，该测量装置100包括根据图2的工件接受器20。例如，它可涉及一种完全自动的CNC控制齿轮测量工位100。所示的测量装置100类似于已经联系图1进行描述的装置100。因此，下面只描述与本发明有关的本实施例细节。
图4所示的说明涉及一示意说明，其中一部分部件以局部剖视图来显示。如同已经联系图2进行描述的那样，工件接受器20是带有包括轴W、径向轴承5和轴向轴承9的结构的转台1，该工件接受器20设置在基板3(或机器底板)的导通孔17中。基板3搁置在若干支脚22或块体上。在底侧，轴向轴承9直接地(如图4所示)或间接地(如图3所示)搁置在基座12上。
所述方法尤其适于测量大模数齿轮，诸如柱齿轮、锥齿轮和/或环齿轮(较佳的是，模数大于12)。根据本发明的测量工位100尤其适于检测大而重的柱齿轮和蜗杆蜗轮、锥齿轮，以及旋转对称工件中的尺寸、形状和位置偏差，并适于转子测量。
根据本发明的装置100有以下优点，在测量大模数尺寸的过程中，需要最小的工作量来准备设置(夹紧)或者纠正或补偿测量不精确性，当测量重型工件时，在传统测量装置中会引起这种测量不精确性。此时，会出现更加昂贵的测量装置，这从经济观点来看是不利的。
为了接受工件的较大重量G，工件接受器20具有尤其高的装载能力，并设有相当大的储量。允许的测试重量可明显地超过1000kg。根据装置100的结构，还可测量若干吨(例如大于10吨)的工件重量G。

Claims (17)

1.用于测量工件(2)的测量装置(100)，包括：
用于接受所述工件(2)的转台(1)，
带有转台轴承的基板(3)，以及
基座(12)，所述基板(3)搁置在所述基座(12)上，
其特征在于，
所述转台(1)包括垂直轴(W)，所述轴(W)位于所述转台(1)之下并借助所述转台轴承保持在所述基板(3)中，
所述转台轴承包括轴向轴承(9)，所述轴(W)与所述转台(1)隔开的底面端(13)可转动地保持在所述轴向轴承(9)上，从而当所述工件(2)被所述转台(1)接受时，通过所述转台(1)、所述轴(W)和所述轴向轴承(9)将所述工件(2)的重量(G)引入所述基座(12)中。
2.如权利要求1所述的测量装置(100)，其特征在于，所述基板(3)包括垂直导通孔(17)，所述导通孔(17)从所述基板(3)的上侧(3.1)延伸到所述基板(3)的底侧(3.2)，所述底侧(3.2)搁置在所述基座(12)之上或上方。
3.如权利要求1或2所述的测量装置(100)，其特征在于，所述轴向轴承(9)保持在所述基板(3)的挠性轴承(18)中，从而在由所述工件(2)的重量(G)加载垂直重量的情况下，将所述重量引入所述测量装置(100)之下的所述基座(12)中。
4.如权利要求3所述的测量装置(100)，其特征在于，所述挠性轴承(18)将小百分比的所述重量引入所述基板(3)中，并将其余百分比的重量引入所述基座(12)中。
5.如权利要求3或4所述的测量装置(100)，其特征在于，带有挠性腹板(18.1)的凸缘(10)用作挠性轴承(18)。
6.如权利要求3或4所述的测量装置(100)，其特征在于，所述轴向轴承(9)借助螺纹连接件(19)与所述轴(W)的所述底面端(13)拧在一起。
7.如前述权利要求中一项所述的测量装置(100)，其特征在于，在所述基板(3)之上或之下有基底(11)，所述基底(11)以平放方式搁置在所述基座(12)上。
8.如前述权利要求中一项所述的测量装置(100)，其特征在于，设置底部夹紧心轴(D1)以及在所述转台(1)垂直隔开上方的上部夹紧心轴(D2)，从而能在所述夹紧心轴(D1、D2)之间接受所述工件(2)。
9.如权利要求8所述的测量装置(100)，其特征在于，由所述夹紧心轴(D1、D2)和所述转台(1)限定垂直转动轴线(A)，所述轴线与所述轴(W)的中心转动轴线和所述轴向轴承(9)的中心转动轴线重合。
10.如前述权利要求中一项所述的测量装置(100)，其特征在于，设置电动机(6)以转动所述转台(1)和工件(2)，所述电动机(6)较佳地是位于所述基板(3)中的电动机。
11.如权利要求10所述的测量装置(100)，其特征在于，所述电动机(6)涉及设置成与所述轴(W)共轴的伺服电动机。
12.如前述权利要求中一项所述的测量装置(100)，其特征在于，所述测量装置涉及用于测量大模数齿轮(2)的坐标测量装置。
13.安装在用于测量工件(2)的测量装置(100)中的工件接受器(20)，所述工件接受器(20)包括用于接受所述工件(2)的转台(1)，其特征在于，
所述转台(1)包括垂直轴(W)，在所述工件接受器(20)的安装状态中，所述轴(W)位于所述转台(1)之下，
所述转台(1)包括径向轴承(5)，所述轴(W)穿过所述径向轴承(5)，
所述转台(1)包括轴向轴承(9)，所述轴向轴承(9)设置在所述轴(W)的与所述转台(1)隔开的底面端(13)之下的表面侧上，
所述径向轴承(5)设置成安装在测量装置(100)的基板(3)的垂直导通孔(17)的上部区域中，而所述轴向轴承(9)设置成安装在所述垂直导通孔(17)的底端区域中，所述轴向轴承(9)在所述垂直导通孔(17)的所述底端区域中安置成：在由所述工件(2)的重量(G)加载垂直重量的情况下，通过所述轴向轴承(9)将所述重量引入所述工件接受器(20)之下的基座(12)中。
14.如权利要求13所述的工件接受器(20)，其特征在于，在所述轴向轴承(9)的区域中设置挠性轴承(18)，从而能将带有轴(W)和轴向轴承(9)的所述转台(1)固定在所述测量装置(100)的所述基板(3)上所述导通孔(17)的区域中。
15.如权利要求14所述的工件接受器(20)，其特征在于，带有挠性腹板的凸缘(10)用作挠性轴承(18)。
16.如权利要求13或14所述的工件接受器(20)，其特征在于，所述轴向轴承(9)借助螺纹连接件(19)与所述轴(W)的所述底面端(13)拧在一起。
17.如权利要求13或14所述的工件接受器(20)，其特征在于，设置底部夹紧心轴(D1)以及在所述转台(1)垂直隔开上方的上部夹紧心轴(D2)，从而能在所述夹紧心轴(D1、D2)之间接受所述工件(2)。
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