CN102362142A - 测量和检验装置 - Google Patents

Abstract

一种塞规(1)，该塞规包括具有把手(2)的支承和保护框架，把手(2)界定纵轴并容纳位置传感器(25)和用于无线地传输表示待检验的尺寸的电信号的电子设备。塞规还包括包含设置有至少一个可移动触角(10)的机械臂组(7)的探针(6)以及将触角的运动传送到容纳在把手中的位置传感器的具有杆(17)的传动机构。探针通过具有可变形的锁定部分(52)的快速耦合机构(5)连接到把手，锁定部分(52)的径向布置由夹紧元件(60)控制。

Description

测量和检验装置

技术领域

本发明涉及用于测量和检验机械零件的装置，该机械零件包括：具有界定纵轴的中空把手的支承和保护框架、具有相对于把手固定的固定部分和沿着大体上纵向方向可移动的可移动部分的位置传感器、包括适合于接触待检验的机械零件的至少一个可移动触角的连接到支承和保护框架的探针、以及具有杆和适合于将可移动触角的运动转换成杆的纵向运动的传动系统的传动机构，杆适合于与位置传感器的可移动部分协作并将纵向运动传送到位置传感器的可移动部分；以及用于将探针连接到具有横向参考表面的把手的耦合机构，所述横向参考表面适合于与用于界定探针相对于把手的纵向位置的探针的参考表面协作。

背景技术

用于检验机械零件的尺寸和形状的检验装置例如所谓的“塞规”是已知的。

美国专利号US-A-4348814公开了这样的量规的例子，其中连接到支承元件的测量臂组包括两个触角，触角固定到在直径相对的位置处的可移动臂，用于接触待检验的孔的表面。

传感器检测可移动臂的相互运动，并通过电缆线给外部处理和显示设备提供表示触角的相互位置的电信号。

无线塞规也是已知的，其中表示待检验的尺寸并由传感器产生的信号被无线地发送到外部单元，用于被处理和显示。

已知的塞规可以相互操作，且一般包括具有把手和探针的支承和保护框架，把手具有外表面，适合于让操作员的手握紧，而探针包括用于检测孔尺寸的机械设备。探针可与主体脱离，以便由另一探针代替，取决于待实施的检验，例如取决于待检验的孔的标称直径。

美国专利号US-A-4571839公开了这样的手动塞规，其包括可被分离和更换的探针。给所示塞规提供测量的电缆电力供应和电缆传动，且探针连接到用作把手的中空支承和保护框架。包括具有传感器的测量单元的探针通过由径向螺钉组成的机械耦合器连接到中空管状框架，径向螺钉穿过位于管状框架中的直通孔并啮合位于探针中的圆形凹槽。

在把手内部，有传感器的电缆，其通过用于实现信号的传输和电力供应的相应连接器耦合到电缆。

由于取决于待执行的检验而更换探针的可能性，在美国专利号US-A-4571839中公开的塞规确保使用中的灵活性。然而，由于所采用的耦合系统和难以到达的电连接器的布置，这样的更换操作相当不容易。可选地用在根据美国专利号US-A-4571839中的探针每个如规定的包括测量单元，测量单元除了传感器以外还包括触角和用于将触角的运动传送到传感器的臂组。被用来使量规适合于不同的标称尺寸的探针因此相当复杂和昂贵。而且，在探针的仅仅机械部分或仅仅电部分破坏的情况下，必须更换整个探针或至少整个测量单元。

在号码WO-A-2007/128805和WO-A-2008/049862下公布的国际专利申请公开了被提供了信号的无线传输并具有可更换的探针的一些类型的塞规。根据公布WO-A-2007/128805的一些实施方式，每个探针包括触角和机械传动系统，而在探针和把手或接口之间的另一中间元件包括传感器和电连接器。探针、接口和把手通过螺纹耦合器连接，且即使系统提供在使用灵活性方面的优点，用于适合待检验的特定标称尺寸的更换操作也需要不可忽视的量的技能和时间。而且，量规的纵向尺寸不能小于可能对某些应用太大的限值。

发明内容

本发明的目的是提供模块化型的量规，其在灵活性、方便性和紧凑性方面提高已知量规的特征，并能够减少用于适合不同的测量范围和/或不同种类的检验的成本和时间。

这个和其它目的由根据权利要求1的装置实现。

根据本发明的用于测量并检验机械零件的装置包括具有界定纵轴并容纳具有固定部分和沿着大体上纵向方向可移动的可移动部分的位置传感器的中空把手的支承和保护框架。具有至少一个可移动触角和用于将可移动触角的运动转换成杆的纵向运动的传动机构的探针通过快速耦合机构连接到支承和保护框架。快速耦合机构固定到把手，并包括探针的横向参考和邻接表面，其界定后者的纵向操作位置和锁定部分。优选地可变形的锁定部分的径向布置通过夹紧元件例如与纵轴同轴的环形螺母被控制，用于锁定和解锁探针。

优选地，位置传感器具有电感类型，且支承和导向元件容纳固定的绕组，在其内部，固定到相关支承元件的磁芯可纵向滑动。借助于传动机构，探针触角的移位使这样的支承元件移动，支承元件由支承和导向元件的外表面引导。

在优选实施方式中，探针的触角可横向移位。

在根据本发明的装置中，组成零件的数量有利地被优化，用于确保使用的显著的容易性和灵活性，同时维持操作可靠性和精确性，减小生产和管理成本，并能够有具有减小的总尺寸的特别紧凑的结构。

而且，根据本发明的优选实施方式的上述耦合机构和无线通信系统的组合确保在改装和处理组成零件中使用的特别灵活性和容易，所述组成零件可用非常简单和快速的方式被更换。

附图说明

现在将参考作为非限制性例子给出的附图的附页详细地描述本发明，其中：

图1是根据本发明的量规(更具体地是塞规)的透视图，为了简单起见，一些部分被除去；

图2是从不同的视点截取的并相对于图1以不同的比例显示的图1的塞规的透视分解图；

图3是图1的塞规的透视纵向剖面图；

图4是图3的一部分的放大视图，其中触角被另外示出；

图5是在前面的附图中示出的塞规的耦合机构的一些组成零件的透视图、分解图、剖面图和放大视图；以及

图6A、图6B和图6C是根据本发明的不同量规的透视、部分和纵向剖面图。

具体实施方式

附图示出根据本发明的测量和检验装置，更具体地，用于手动检验机械零件的线性尺寸的电子量规。在图1到图5的实施方式中，这样的量规是用于检验内径尺寸的、被提供了测量信号的无线传输的塞规1。塞规1包括具有中空把手2的支承和保护框架，中空把手2限定纵轴并成形为使得其中央部分具有用于量规的手动使用的人体工程学形状。把手2具有控制按钮3，其用于使操作员能够手动选择量规1的所需功能，例如开启或关闭量规1，或将表示所检验的尺寸的信号无线地传输到在图1中以简化的方式示出并标有参考数字13的处理和显示单元。在按钮3附近有LED指示器4，其示出量规1的状态和/或按钮3所选择的功能。

探针6通过在下文中将被更详细地描述的耦合机构5连接到把手2，并包括由例如两个臂组件8、8’组成的机械臂组7，其本身是已知的并且只在图1、3和4中部分地可见，每个臂组件设置有支点区域9，支点区域9位于平行轴上并支撑旨在接触在直径相对的位置处待检验的圆柱形孔的表面的相应的可移动触角10。臂组件8和8’的自由端在图1中是可见的，而图3和4的截面只示出臂组件8的部分和两个相应的支点区域9。只有一个可移动触角10在图2和4中示意性示出。

探针6还包括与部件11A和11B相互耦合的支承组件11，支承组件11支撑机械臂组7，而部件11A和11B界定大体上为圆柱形的夹紧表面12。定心护鼻14固定到探针6的支承组件11，且为了清楚起见其端部可由未示出的保护帽封闭。机械臂组7的臂组件8、8’包括适当地倾斜的邻接表面16(本质上已知的且在图3和4中是部分地可见的)，并也限定包括杆17的传动机构的传动系统。杆17可轴向滑动，由连接到支承组件11的导向衬套18引导，并具有大体上为球形的端部20，其由于由弹簧19施加的推力而保持与邻接表面16接触。杆17的相对端21是自由的，并具有大体上为平面的表面。

具有固定部分和可移动部分的位置传感器25容纳在塞规1的把手2中。位置传感器25例如具有电感类型，且固定部分包括绕组26，而可移动部分由在绕组26内部沿着纵向方向可移动的磁芯24(为了简单起见，在图3和4中，本质上已知的绕组没有被明确地绘出，且参考数字26实际上标记容纳这些绕组的支座)组成。轴承和导向元件27固定在把手2内部，并界定绕组26的外壳。可移动支承元件28借助于棒29支撑磁芯24，并包括具有大体上为圆柱形内表面30的中空放大部分。轴承和导向元件27界定大体上为圆柱形外导向表面32，其与内表面30协作，用于引导可移动支承元件28的纵向移动。具有大体上为球形的自由表面的接触元件33以纵向可调节的方式连接到可移动支承元件28，而压缩弹簧35通过朝着把手2的外部向可移动支承元件28施加纵向推力而在轴承和导向元件27与可移动支承元件28之间起作用。例如射频类型的无线传输系统容纳在把手2中，并电连接到传感器25。在图3中的参考数字15以示意性方式标记这样的传输系统和其它电子设备，电子设备包括用于处理位置传感器25所提供的电子测量信号的电路、用于处理按钮3和LED指示器4的电路、以及用于处理容纳在把手2的中央部分中的一个或多个电池23所提供的电力供应的电路。根据本发明的优选实施方式，无线传输系统能够通过位于把手2内部的天线发射射频信号，并在图3中用参考数字22标记。本质上，把手2包括所有电气/电子部件，包括位置传感器25和实现电力供应和信号传输的电路，而探针6只包括作为机械臂组7和具有杆17的传动机构的机械部件。

如前所述，探针6通过实现相互定位和快速紧固的耦合机构5连接到把手2。

耦合机构5大体上包括在图3和4中在组装的塞规中可见的并在图2和5中被示为拆开的三个元件。这三个元件是基部元件40、中间元件50和夹紧元件或螺纹环形螺母60。

基部元件40具有大体上圆柱形的管状主要部分41和通过螺钉连接到把手2的开口端的紧固凸缘42。在图4中用参考数字43标记的适当的径向限制表面限定基部元件40的位置，使得后者相对于把手2的纵轴位于中心。基部元件40的内表面界定大体上为圆柱形的区域和朝着特别具有截锥形状的主要部分41的自由端发散的倾斜内表面44，而在这样的自由端，外螺纹表面45被界定。中间元件50具有带有在图2和5中清楚地可见的可变段的特定的管状，并设置有环形部分51和界定倾斜外表面53的锁定部分52，其包络具有截锥形状。

更具体地，锁定部分52在可变形的厚度减小的区域54处整体地连接到环形部分51，是循环地相邻的并界定具有圆柱形表面和倾斜外表面53的内部扇区，即，具有倾斜表面的扇区，其特别具有截锥形状。锁定部分52的自由端界定圆形径向突出的边缘55的部分。而且，中间元件50界定横向参考表面57，后者位于在环形部分51处的中间元件50内部。

中间元件50同轴地布置在基部元件40内部，使得由锁定部分52界定的具有倾斜表面的扇区接触倾斜内表面44。

螺纹环形螺母60界定内部圆形凹槽61并具有耦合到基部元件40的外螺纹表面45的内螺纹部分62。由锁定部分52的端部界定的圆形边缘55容纳到圆形凹槽中，且拧到基部元件40的螺纹环形螺母60向中间元件50施加沿着纵轴的推力。

当探针6将要被连接到把手2时，耦合机构5的元件以上面描述的方式耦合，且螺纹环形螺母60只部分地拧到基部部件40，中间元件50被布置在前者和后者之间。探针6插入耦合机构5的中央开口中，直到探针6的参考表面——更具体地支承元件11的(更具体地，部件11B的)横向端表面——靠着在中间元件50内部界定的横向参考表面57邻接。一旦绕着纵轴的探针6的适当角位置被手动确定，锁定就通过对螺纹环形螺母60起作用来实现，使得后者被进一步拧到基部部件40。以这种方式，进一步对旨在将中间元件50推到基部元件40的开口中的螺纹环形螺母60所施加的纵向推力，倾斜内表面对倾斜外表面53的作用引起锁定部分52的向心移位，其由于厚度减小的区域54的变形而改变其径向布置。进一步对这些移位，锁定表面52在支承组件11所界定的夹紧表面12上闭合，且这不仅能够实现探针6和把手2之间的耦合，而且锁定这样的耦合。

应注意，可变形的锁定部分52可用相对于附图中所示的方式不同的方式实现，例如通过使用具有大体上恒定的段的部分，其可能由于特定的形状或材料的选择或其它原因而固有地变形。

当探针6连接到在适当界定的位置上的把手2时，传感器25的可移动支承元件28和杆17沿着纵轴排列，特别是接触元件33由压缩弹簧35推向杆17的自由端21。

在检验操作期间，例如为了检验孔的直径尺寸，触角10(或它们中的仅仅一个)的横向运动通过以倾斜邻接表面16和杆17的球形端部20为特征的传动系统传送到杆17，杆17又将纵向位移传送到可移动支承元件28，因而传送到在绕组中间平移的芯24。因此由传感器25产生并表示待检验的直径尺寸的电信号借助于设置有天线22的无线传输系统由塞规1传输到显示和处理单元13。如前所述只包括简单的机械组成零件的探针6可通过松开螺纹环形螺母60的螺钉而被快速移除，并容易由具有不同的尺寸和/或形状的探针6替换，以便检验具有不同特征的零件，例如带有具有不同标称直径的孔的零件，或执行不同类别的检验。图6A、6B和6C示出不同探针的例子，其在根据本发明的量规中可以借助于耦合机构5可选地连接到把手2。

更具体地，图6A示出适合于检验机械零件的外径并包括支承组件11’和携带一对触角10’的本质上已知的机械臂组7’的量规6’，传动系统包括杆17’。

图6B示出适合于检验横向布置的孔的内径尺寸并包括支承组件11”和携带一对触角10”(图中只示出其中一个)的本质上已知的机械臂组7”的量规6”，传动系统包括杆17”。

图6C示出适合于检验沿着纵向方向的距离并包括支承组件11”’和携带轴向触角10”’的本质上已知的机械臂组7”’的量规6”’，非常简单的传动系统包括杆17”’。

即使在探针6的零件破坏的情况下，更换也容易执行，且在任何情况下，位置传感器不必被更换或移除。

而且，包括特定的轴承和导向元件27和可移动支承元件28的所公开的位置传感器25的使用通过确保具有有限的纵向总尺寸的相对宽的测量范围提供了特别在紧凑性方面的显著优点。

根据本发明的量规还能够使用不同类型的位置传感器，例如包括纵向排列并放置在离磁芯一段距离处的导向表面的电感传感器，或其它类型的传感器，例如光学器件。

在上文中描述的两个可被更改，而不偏离本发明的范围。

在上文中参考用于检验内径尺寸的使用无线传输的电子类型的手动量规(图1到图5)描述了在探针和把手之间的耦合机构，但它可也用在塞规或不同类型的量规中。它可例如用在旨在检验外径或形成偏差或被提供了机械传动和/或电缆传动的量规中。它也可自动用在机械臂或机器工具中。而且，使用用于同时检验包括具有平行四边形单元或支点单元的一个或多个臂组的同一机械零件的多于一个的段的探针也是可能的。与量规不同的检验装置(例如包括可提供关于待检验的零件的绝对尺寸的信息的检验设备)也落在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种用于测量并检验机械零件的装置，该装置包括：

支承和保护框架，该支承和保护框架具有界定纵轴的中空把手(2)，

位置传感器(25)，该位置传感器(25)具有相对于所述把手(2)固定的固定部分(26)和沿着大体上纵向方向可移动的可移动部分(24)，

探针(6)，该探针(6)连接到所述支承和保护框架，包括适合于接触待检验的所述机械零件的至少一个可移动触角(10)以及传动机构，所述传动机构具有杆(17)和适合于将所述可移动触角(10)的运动转换成所述杆(17)的纵向运动的传动系统，所述杆(17)适合于与所述位置传感器(25)的所述可移动部分(24)协作并将所述纵向运动传送到所述位置传感器(25)的所述可移动部分(24)，以及

耦合机构(5)，该耦合机构(5)用于将所述探针(6)连接到具有适合于与所述探针(6)的参考表面协作的横向参考表面(57)的把手(2)，用于限定所述探针(6)相对于所述把手(2)的纵向位置，

其特征在于，所述位置传感器(25)容纳在所述把手(2)中，所述耦合机构(5)固定到所述支承和保护框架，并包括具有适合于与所述探针(6)协作的可更改的径向布置的锁定部分(52)；以及适合于控制所述锁定部分(52)的所述径向布置的夹紧元件(60)，用于将所述探针(6)锁定到所述耦合机构(5)并解锁所述探针(6)。

2.根据权利要求1所述的用于测量并检验的装置，其中所述至少一个可移动触角(10)适合于进行沿着横向方向的运动，所述传动系统适合于将所述至少一个可移动触角(10)的沿着横向方向的所述运动转换成所述杆(17)的纵向运动。

3.根据权利要求1或2所述的用于测量并检验的装置，其中所述锁定部分(52)是可变形的锁定部分。

4.根据权利要求3所述的用于测量并检验的装置，其中所述耦合机构(5)包括固定到所述把手(2)并沿着纵向方向排列的大体上为管状的基部部件(40)以及部分地插入所述基部部件(40)中的中间元件(50)，并包括所述可变形的锁定部分(52)和所述横向参考表面(57)。

5.根据权利要求4所述的用于测量并检验的装置，其中所述夹紧元件(60)包括具有适合于与所述基部部件(40)的外螺纹表面(45)协作的内螺纹部分(62)的螺纹环形螺母，所述基部部件(40)包括倾斜内表面(44)，所述中间元件(50)包括倾斜外表面(53)和所述锁定部分(52)的可变形区域(54)，所述倾斜内表面(44)和倾斜外表面(53)适合于在纵向推力的控制下相互协作，所述纵向推理由用于引起所示可变形区域(54)的变形和所述锁定部分(52)的径向布置的随之发生的变化的所述螺纹环形螺母施加。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的用于测量并检验的装置，其中所述位置传感器(25)具有电感类型，且所述固定部分(26)包括固定地容纳在所述把手(2)中的绕组，所述可移动部分(24)包括在所述绕组内纵向可移动的磁芯，所述磁芯连接到适合于与所述杆(17)协作的纵向可移动支架(28)。

7.根据权利要求6所述的用于测量并检验的装置，其中所述位置传感器(25)包括固定在把手(2)内的轴承和导向元件(27)，容纳所述绕组并包括适合于与所述可移动支架(28)的内表面(30)协作的用于引导所述可移动支架(28)的纵向移位的导向外表面(32)。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的用于测量并检验的装置，包括用于无线地传输所述位置传感器(25)的电信号的无线传输系统，所示无线传输系统包括连接到所述位置传感器(25)并容纳在所述把手(2)中的至少一个发射器。

9.根据权利要求8所述的用于测量并检验的装置，其中所述传输系统具有射频类型，且所述发射器是天线(22)。

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