CN102198635B - 测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量装置（2），所述测量装置是圆度和/或尺寸测量装置，用于在磨床上在加工过程期间在曲柄销上进行在线测量，其具有基体（18）和能在静止位置和测量位置之间运动的测量头（12）。该测量装置（2）还具有用于使测量头（12）从静止位置运动到测量位置的器具和用于限定测量头（12）从静止位置运动到测量位置的止挡（57）。根据本发明，给止挡（57）配置用于调整止挡（57）位置的马达式驱动装置（80），使得可以调整测量位置，并且设置用于控制驱动装置（80）的控制装置（96）。

Description

测量装置

技术领域

本发明涉及一种测量装置，尤其是用于在加工机器、尤其是磨床上在加工过程期间在试样上进行在线测量（Inprozess-Messung）。

背景技术

在制造曲轴时要求将曲轴的曲柄销于磨床上磨削到尺寸。为了确保一旦到达期望的尺寸就中止磨削过程，需要在加工过程期间在在线测量方法的范畴中连续检查曲轴销、尤其是在其直径和其圆度方面。EP-A-0859689公开了一种相应的测量装置。

EP-A-1370391公开了一种用于在磨床上于磨削过程期间对曲柄销进行在线测量的测量装置。该已知的测量装置具有测量头，测量头通过连杆可围绕第一枢转轴线枢转地与测量装置的基体连接。该已知的测量装置还具有用于使测量头转入测量位置中和从该测量位置转出的器具。为了在曲柄销上进行在线测量，测量头通过为此设置的器具转入测量位置，在该位置中测量头例如借助测量棱镜靠置在需要测量的曲柄销上。在磨削过程期间曲柄销围绕曲轴的旋转轴线进行轨道运动（Orbitaldrehung）。在此砂轮与曲柄销接触并且可在曲轴的旋转轴线的径向上运动地支撑。为了取保在整个磨削过程期间可以在曲柄销上进行测量，测量头跟随曲柄销的运动。对此，测量装置的基体与磨床的基体连接，从而测量装置在磨削期间在曲轴的径向方向上与磨床的砂轮同步运动。

已知一种有关类型的测量装置，其具有基体和测量头，测量头可在静止位置和测量位置之间运动。该已知的测量装置还具有用于使测量头从静止位置运动到测量位置的器具，该器具尤其可以通过用于枢转测量头的器具构成。该已知的测量装置还具有用于限定测量头从静止位置运动到测量位置的止挡。

发明内容

本发明的任务在于提供一种测量装置，其运行安全性得到提高。

该任务通过一种测量装置得以解决，所述测量装置是圆度和/或尺寸测量装置，用于在磨床上在加工过程期间在曲轴的曲柄销上进行在线测量，所述测量装置具有基体、能在静止位置和测量位置之间运动的测量头、用于使测量头从静止位置运动到测量位置的器具和用于限定测量头从静止位置运动到测量位置的止挡，止挡配置有用于调整止挡位置的马达式驱动装置，使得测量位置是可调的，并且测量装置具有用于控制驱动装置的控制装置。

在实践中有关类型的测量装置例如并且尤其是用于在磨床上于加工过程期间在在线测量的范畴中检查曲轴的曲柄销的尺寸精密性。在此使用同一测量装置来测量具有不同尺寸和不同直径的曲柄销的曲轴。在使测量装置适配于不同直径的曲柄销的范畴中可能需要调整止挡的位置并且由此为不同直径的曲柄销调整出不同的测量位置。本发明的所基于的构思是：这样地构造测量装置，使得可以以特别简单且可靠的方式调整止挡。

本发明为此规定：为止挡配置用于调整止挡位置的马达式驱动装置，使得可以调整测量位置，为驱动装置配置用于控制驱动装置的控制装置。因此按本发明，止挡位置通过马达在控制装置的控制下进行调整。与手动调整止挡位置相比，这种方式大大减小调整错误的风险。

例如当使用不同的测量棱镜来测量不同直径的曲柄销时，可以为每个测量棱镜配置一个测量位置（在该位置中测量头的运动通过止挡来限定）和由此一个预定的止挡位置。在更换测量棱镜后止挡位置和由此测量位置的调整按本发明可以半自动或全自动地进行。通过这种方式大大简化了本发明测量装置的操作。因此完全或很大程度上省去了复杂的手动调整。

因此本发明以令人惊讶的简单方式改善了本发明测量装置的运行安全性和操作。

原则上可以以任意适合的方式构造马达式驱动装置，例如构造成液压或气动驱动器。为了特别简单且成本低廉以及运行安全地构造本发明的测量装置，本发明有利的进一步构型规定：将驱动装置构造成电动马达式驱动装置。适合的马达可作为相对简单且成本低廉以及牢固的标准部件来使用。

本发明另一种有利的进一步扩展规定：将控制装置构造成用于自动或半自动控制驱动单元。在自动或者说全自动控制驱动单元的情况下例如可以设置这样的器具，其在更换测量棱镜之后识别安装了哪个棱镜并且将相应的信息传输到控制装置。控制装置于是可以调整出所属的止挡位置。例如可以为每个测量棱镜配置一个RFID（射频识别）芯片，在这种情况下控制装置具有RFID读取器。在安装测量棱镜之后通过控制装置可自动识别安装了哪个棱镜。由此出发，止挡可通过控制装置控制，全自动地进入要求的位置中。在该实施方式的情况下，测量棱镜的更换会自动导致止挡位置的相应调整和由此测量位置的调整。根据本发明，驱动装置的控制能够半自动地进行。在此实施方式中，在更换测量棱镜之后例如可以由操作者说明是哪个测量棱镜。由此出发，控制装置控制止挡进入所属的位置中。

在半自动地控制驱动装置的情况下合乎目的的是，为控制装置配置用于输入需要调整的止挡位置的输入装置。输入装置例如可以由键盘或触摸屏构成。在此可以由使用者直接输入需要调整的止挡位置。但是也可以以下述方式间接输入该位置，即使用者说明例如需要测量的曲柄销的直径并且控制装置由此出发计算出要求的止挡位置并且相应地控制驱动装置。

本发明的另一种有利的进一步扩展规定：用于使测量头在静止位置和测量位置之间运动的器具具有连杆，借助连杆，测量头与加工机器的一部分、尤其是磨床的滑座连接或者能连接。

当测量装置用于测量例如曲轴曲柄销（其在磨床上于加工过程期间围绕曲轴的旋转轴线进行轨道运动）时，在上述实施方式中合乎目的的是：这样地构造连杆，使得测量头在加工过程期间跟随试样围绕轴线的轨道运动。通过这种方式，测量头可以在加工过程期间连续地与进行轨道运动的试样保持接触，从而可以连续执行相应的测量任务。

另一种有利的进一步扩展规定，测量头具有测量探头和测量棱镜。根据本发明测量棱镜是一种与试样直接进行一定的接触从而能够获取按探头原理工作的测量探头的输出信号来得出例如试样的圆度和/或尺寸的装置。

有利的是，测量装置是一种用于尤其是在曲轴的曲柄销上测量圆度和/尺寸、尤其是直径的圆度和/或尺寸测量装置，如另一种有利的进一步扩展中所规定的那样。在该实施方式中，测量探头与下游的分析单元处于信号传输连接，分析单元分析测量探头的输出信号，从而可以得出试样、尤其是曲轴的曲柄销的圆度和/或尺寸。

本发明的加工机器、尤其是磨床，其设有至少一个根据本发明的测量装置。

根据本发明，止挡位置的调整可以无级地进行。但本发明中止挡位置的调整也能够以具有预给定步长的离散步骤进行。

本发明的另一种进一步扩展规定：驱动装置具有至少一个直线驱动器。相应的直线驱动器可以作为简单且成本低廉的标准组件来使用。

根据本发明，转入和转出可理解为测量头在其静止位置和测量位置之间的运动，在测量位置中测量头靠置在需要测量的试样上，与测量头在其静止位置和测量位置之间描述的轨迹曲线无关。测量头尤其可沿其静止位置和其测量位置之间任意的、例如抛物面的轨迹曲线运动。本发明的测量装置尤其良好地适合用于在加工机器上于加工过程期间在试样上进行在线测量。但本发明的测量装置也适合用于在加工过程之外进行测量。

接下来借助大大简化示意的附图进一步解释本发明，附图中示出了本发明测量装置的实施例。在此，所有在附图中表示的并且在权利要求书中被要求保护的特征本身以及其任意的组合均构成本发明的技术方案，与其在权利要求书中的概括和其引用关系无关以及与其说明或在附图中的显示无关。

附图说明

附图如下：

图1测量头位于静止位置中的本发明测量装置的实施例的大大简化示意的侧视图；

图2A至2E按图1的处于不同运动阶段的测量装置；

图3按图1的实施例在测量头向测量位置运动期间相应于图1的视图；

图4A和4B本发明设置用于在止挡的两个位置中调整止挡位置的马达式驱动装置的第一实施例的大大简化示意的视图；

图5A和5B马达式驱动装置的第二种实施例相应于图4的视图。

具体实施方式

图1示出了本发明测量装置2的一种实施例，该测量装置用于在磨床4上在加工过程期间在试样上进行在线测量。简化起见仅部分地示出磨床4，磨床4具有可围绕与机器固定的旋转轴线转动的、用于加工试样的砂轮8，在该实施例中试样由曲轴的曲柄销10构成。

测量装置2具有测量头12，该测量头通过连杆14可围绕第一枢转轴线16枢转地与测量装置2的基体18连接。

测量装置2还具有用于使测量头12转入测量位置或从该测量位置转出的器具，在下面还将一步说明该器具。

首先借助图2A进一步说明连杆14的结构。为清晰起见在图2A～2E中省略了用于使测量头转入测量位置和转出该测量位置的器具。连杆18具有第一连杆件20和第二连杆件22，它们可围绕第一枢转轴线16枢转。第二连杆件22的背离第一枢转轴线16的端部可围绕第二枢转轴线24枢转地与第三连杆件26连接，第三连杆件的背离第二枢转轴线24的端部可围绕第三枢转轴线28枢转地与第四连杆件连接，第四连杆件远离第三枢转轴线28地可围绕第四枢转轴线枢转地与第一连杆件20连接。

在所示实施例中，第一连杆件20和第三连杆件26彼此不平行，第一枢转轴线16和第二枢转轴线24之间的距离小于第三枢转轴线28和第四枢转轴线32之间的距离。

在所示实施例中，第二连杆件22具有杠杆臂34，该杠杆臂34与连杆件22一起构成双臂式肘形杆，其功能将在下面进一步说明。

测量头12在该实施例中设置在支撑臂35上，该支撑臂与延长超过第四枢转轴线32的第四连杆件30连接。在所示实施例中支撑臂35与第四连杆件30之间的连接构造成刚性的。如图2A可见，在所示实施例中，支撑臂35的固定测量头12的自由端部朝向第一枢转轴线16弯折，支撑臂35与第四连杆件30连接的部分与第四连杆件30构成大于90°的角。

在所示实施例中，测量头12具有可直线偏移的测量探头36，其在图2A中以虚线来表示。在所示实施例中，测量头12还具有测量棱镜38。如何借助由可直线偏移的测量探头36和测量棱镜38在试样、尤其是曲轴的曲柄销或其它圆柱形构件上进行圆度测量和/或尺寸测量，其方式方法对于技术人员来说是普遍公知的，因此在此不作进一步解释。

测量装置2还具有用于使测量头12从静止位置运动到测量位置的器具，所述器具在所示实施例中包括用于使测量头12转入和转出的器具，其作用到连杆14上并且还将通借助图1进一步说明。在所示实施例中，用于使测量头12转入和转出的器具包括转入装置40和分开的转出装置42。

在所示实施例中，转入装置40具有弹簧装置，其在该实施例中具有构造为压簧的弹簧44，弹簧通过连杆14在图1中在箭头46表示的转入方向上加载测量头12。在该实施例中，弹簧44构造为压簧，它的一个端部支撑在测量装置2的基体18上，它的另一个端部支撑在杠杆臂34上，从而弹簧44在图1中在逆时针方向上加载杠杆臂34并且因此借助连杆14在转入方向上加载测量头12并且试图使之运动。

转出装置42在该实施例中具有液压缸48，其活塞在其自由端部与测量装置2的基体18连接。液压汽缸48的活塞杆50与在该实施例中构造为肘杆的杠杆装置42连接，其背离活塞杆50的自由端部偏离于第一枢转轴线16地与单臂式杠杆54连接，该杠杆54与枢转轴线16共轴地支承。杠杆54在其自由端部具有向图平面内延伸的销56，该销松动地加载第一连杆件20，使得杠杆54在转出方向的运动中（在该图中相应于顺时针方向的运动）用作第一连杆件20的带动件。

为了探测测量头12的各个位置设置传感器装置，其与用于控制转入装置40和转出装置42的控制器具处于作用连接。

通过分析计算机对借助测量探头36在测量过程期间取得的测量值进行分析。如何分析相应的测量值，其方式方法对于技术人员来说是普遍公知的，因此在此不再作进一步说明。

本发明测量装置2的工作原理如下：

在图1和图2A所示的静止位置中测量头12与曲柄销10脱离接合。在静止位置中液压缸48停止运转，从而锁止了图1中杠杆臂34的由压簧44试图引起的逆时针方向运动。

为了使测量头12在转入方向46上转入，这样地操作液压缸48，使得其活塞杆50在图1中向右伸出。在活塞杆50伸出时弹簧44压到杠杆臂34上，使得杠杆臂34在图2中逆时针方向枢转。由于杠杆臂34与第二连杆件22不可相对转动地连接，所以第二连杆件22和由此整个连杆14在图2中逆时针方向枢转。

图2B示出了处于静止位置和测量位置之间的位置中的测量头12。

在到达预定的、图2C中所示的角度位置时，杠杆臂34碰到止挡57上，在杠杆臂34碰到止挡57上时向控制器具发出控制信号，基于该控制信号，液压缸48被停止运转。图2C示出了处于搜索位置中的测量头12，在该位置中测量头尚未与曲柄销10接触。

图2D示出了处于测量位置中的测量头12，在该位置中测量头与曲柄销10接触。

图2E相应于图2C，示出了测量头12相对于更大直径的曲柄销10'的搜索位置。

图3示出了测量头12处于搜索位置中的测量装置2，该位置也在图2C中示出。将图1与图3相比可以得出，杠杆54借助杠杆装置42在图1中的液压缸48的活塞杆50伸出时逆时针方向枢转，直至到达图3中所示的杠杆54的角度位置。如图3所示，在该角度位置中，销56在第一旋转轴线16的圆周方向上与第一连杆件16隔开距离，使得第一连杆件20和由此整个连杆14可以在测量头12连同支撑臂35的重力和由弹簧44施加的压力作用下自由运动。在测量位置中（参见2D）测量头12靠置在曲柄销10上，测量头跟随在磨削过程期间曲柄销围绕曲轴的轨道运动。对此，测量装置2的基体18与砂轮8的支座、尤其是磨床的滑座不可相对移动地连接，使得测量装置2在旋转轴线6的径向方向上跟随砂轮8的平移运动。

当测量头12与曲柄销10接触时，测量探头36获得测量值，借助测量值可以在测量探头36下游的分析计算机中判断曲柄销的圆度和/或直径。例如当直径达到确定的尺寸时，砂轮8与曲柄销10脱离接合。

为了使测量头12在测量结束之后逆着转入方向46转出，控制装置这样地控制液压缸48，使得其活塞杆50在图3中向左移动。在此，杠杆54借助图3中的杠杆装置42顺时针方向枢转。只要滚子56在第一枢转轴线16的圆周方向上与第一连杆件20隔开距离，测量头12暂时处于测量位置。当滚子56在图3中杠杆54围绕枢转轴线16顺时针方向进一步枢转下而靠置到第一连杆件20上时，杠杆54在顺时针方向继续枢转时就用作带动件并且带动第一杠杆件20和由此整个连杆14在顺时针方向上，使得测量头逆着转入方向转出，直至到达图1中所示的静止位置。

在测量过程期间测量头12在曲柄销10的圆周方向上以一定的角度行程运动，其在所示实施例中约为－7°和＋5°，即总共12°。

根据本发明，为止挡57配置马达式驱动装置80（参见图4）,以便通过调整止挡57的位置来调整测量位置。在本发明上下文中这样地理解测量位置，在该位置中杠杆臂34靠置在止挡57上，与测量头和曲柄销进行接合之后测量头12是否与曲柄销10一起运动无关。

在图4所示的实施例中，驱动装置构造为电动马达式驱动装置并且具有带电动马达84的直线驱动器82。在所示实施例中，止挡57与单臂式杠杆86的一个端部连接，杠杆86的另一个端部围绕枢转轴线88可枢转地支撑。因此，止挡57的位置的调整在该实施例中通过枢转杠杆86来实现。对此可沿双向箭头90直线移动的输出件92与杆94的一个端部铰接，杆94的另一个端部离开枢转轴线88和止挡57地与杠杆86铰接。当图4A中的直线驱动器82的输出件92向左运动时，杠杆86围绕枢转轴线88在图4A中逆时针方向枢转，由此止挡57的位置改变。

为了控制驱动装置80设置控制装置96，其例如可以由控制计算机构成。在所示实施例中为控制装置96配置输入装置98，该输入装置用于由测量装置2的操作者手动输入止挡57的需要调整的位置。

如果需要调整止挡57的位置，操作者通过输入装置98输入止挡57所希望的或者说要求的位置。控制装置于是这样地控制驱动装置80，使得止挡57进入所选择的位置。例如当需要对具有相对于图2A更大直径的曲柄销10进行测量并且尤其是为此使用更大的测量棱镜38时，会需要调整止挡57的位置。在这种情况下操作者例如可以通过输入需要测量的曲柄销的直径或者说所使用的测量棱镜38的身份名称来调整止挡57的位置。控制装置96将曲柄销的直径或者测量棱镜38的身份名称转化成止挡57的相配位置并且相应地控制驱动装置80。就这点而言止挡57的位置的调整是半自动进行的。

为了自动调整止挡57的位置，在所示实施例中控制装置96与RFID读取器连接，为每个与测量装置2关联使用的测量棱镜38配置一个RFID芯片。例如在测量装置2启动时，RFID读取器读取配置给所使用的测量棱镜38的RFID芯片并且将所属数据传输到控制装置96，控制装置于是计算止挡57的所要求的位置并且相应地控制驱动装置80。

为清晰起见，图4B、5A和5B中省略了控制装置96、输入装置98和RFID读取器。

图4B示出了相对于图4A调整了位置的止挡57，杠杆86相对于图4A逆时针方向枢转，使得在测量头12转入时杠杆臂34相应较晚地靠置在止挡57上。

图5A示出了本发明所使用驱动装置80的第二实施例，该实施例与按图4A的实施例的不同之处在于，止挡57直接设置在直线驱动器82的输出件92上。因此，在按图5A的实施例止挡57并不枢转，而是沿着输出件92的直线移动轴线进行直线调整，在所示实施例中是在高度上进行调整。

图5B示出了按图5A的实施例，其止挡57与图5A相比在图中处于向下调整的位置中，从而与图5A相比杠杆臂34相应较晚地靠置在止挡57上。

本发明显著提高了本发明测量装置2的运行安全性并且使操作更加简单且省时。

在附图中相同或者说相应的部件使用了同一附图标记。图2A至2E示出按图1和图3的实施例的结构上略微变化的变型方案，但是其在本发明基本原理方面与按图1和图3的实施例是一致的。

Claims (10)

1.测量装置（2），所述测量装置是圆度和/或尺寸测量装置，用于在磨床上在加工过程期间在曲轴的曲柄销上进行在线测量，所述测量装置具有基体、能在静止位置和测量位置之间运动的测量头（12）、用于使测量头（12）从静止位置运动到测量位置的器具和用于限定测量头（12）从静止位置运动到测量位置的止挡（57），其特征在于，止挡（57）配置有用于调整止挡（57）位置的马达式驱动装置（80），使得测量位置是可调的，并且测量装置具有用于控制驱动装置（80）的控制装置（96）。

2.根据权利要求1的测量装置，其特征在于，所述驱动装置（80）构造成电动马达式驱动装置。

3.根据权利要求1或2的测量装置，其特征在于，所述控制装置（96）构造用于自动或半自动地控制驱动装置（80）。

4.根据权利要求1或2的测量装置，其特征在于，所述控制装置（96）配置有用于输入需要调整的止挡位置的输入装置（98）。

5.根据权利要求1或2的测量装置，其特征在于，所述驱动装置（80）具有至少一个直线驱动器。

6.根据权利要求1或2的测量装置，其特征在于，所述用于使测量头在静止位置和测量位置之间运动的器具具有连杆（14），借助该连杆，测量头（12）与磨床的滑座连接或能连接。

7.根据权利要求6的测量装置，其特征在于，所述连杆（14）构造成，使得所述测量头（12）在加工过程期间跟随曲柄销围绕曲轴的旋转轴线的轨道运动。

8.根据权利要求1或2的测量装置，其特征在于，所述测量头（12）具有测量探头（36）和测量棱镜（38）。

9.根据权利要求1或2的测量装置，其特征在于，所述测量装置（2）用于在曲轴的曲柄销（10）上测量直径。

10.磨床，其特征在于，所述磨床设有至少一个根据权利要求1至9中任一项的测量装置（2）。

Images