CN103322961B - 用于正被机加工工件的探测器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于正被机加工的工件(40)的探测器(1)，所述探测器包括摇臂(20)、第一传感器(31)和至少一个附加传感器(32)，所述摇臂适于探测所述工件(40)，所述第一传感器适于测量所述摇臂(20)的位置，所述至少一个附加传感器操作地连接到所述摇臂(20)并且适于检测作用于所述探测器(1)上的外部干扰。

Description

用于正被机加工工件的探测器

技术领域

本发明涉及一种用于如第一项权利要求的前序部分所指出类型的正被机加工工件的探测器。

具体地，本发明涉及一种用于在机加工期间(即，当工件定位于排屑机上并且通过该排屑机进行机加工时)测量和评估由可用的排屑机产生的机加工操作质量的机床。更具体地，当工件在磨床上进行机加工时，本发明的目的在于探测器适合用于检查工件的直径和圆度。

背景技术

目前已知的是，特别是在磨削期间，使用合适的测量装置检查工件的尺寸和公差。该测量装置包括至少一个探测器，该至少一个探测器接触工件的表面并且连接到测量设备。该测量设备基于探测器的位移，检测尺寸并且将尺寸发送信号到机加工机床，从而可能干预或阻止机加工机床的操作。

例如，为了测量磨削轴的直径，测量装置设置有两个探测器，所述两个探测器在直向相对侧接触工件。否则，为了测量肩部或类似部件的轴向位置，仅设置一个探测器。

每个探测器在一个端部处包括臂，该臂具有适于探测待测量零件的接触元件和适于将臂的位移转化为合适的电信号的测量头，该合适的电信号可以通过测量设备进行分析。

操作人员使用用来运用和进行尺寸和公差控制的测量装置进行如下操作。首先，他/她以认证样品的尺寸校准探测器。随后，他/她将认证样品从探测器移开，将探测器置于工件上并且开始机加工，特别是进行磨削。

然后，探测器以最大精确度测量尺寸，并且在已达到正确尺寸(即，在计划步骤期间确定的尺寸)时发送信号到机器。

上述已知的技术具有一些严重的缺点。

第一个严重的问题以下述事实为代代：有时操作人员在设定从样品获得的参照尺寸之后意外地碰到探测器，从而在一些情况下，参照测量结果可能受到影响。这个缺点由于下述事实进一步恶化：通常，操作人员仅仅在多次机加工操作之后才注意到错误的测量结果，这会产生很多废品或需要进行新的机加工操作。

这些探测器的另一个问题存在于：探测器的结构高度复杂导致制造成本高。

发明内容

在这种情况下，本发明的根本技术任务是构想一种能够基本上消除所述缺点的用于正被机加工工件的探测器。

在此技术任务的范围内，本发明的重要目的是提供一种探测器，该探测器即使经受意外的冲击也不会带来缺点。

本发明另一目的是形成结构简单并且成本降低的探测器。

所述的技术任务和所指定的目的通过如所附权利要求1所述的用于正被机加工工件的探测器来实现。

在从属权利要求中强调优选实施方式。

附图说明

在下文中，参照附图通过本发明优选实施例的详细描述来阐明本发明的特征和优点，其中：

图1a示出包含探测器的测量装置；

图1b表示使用根据本发明的探测器的另一实例；

图2a示出使用本发明的探测器进行有关工件粗糙度的分析结果；和

图2b示出了结合存在意外的力并且使用探测器执行的另一分析结果。

具体实施方式

参照所述附图，根据本发明的用于正被机加工工件的探测器总体由附图标记1标记。

其适合用于在进行操作时测量由切屑去除产生的机加工操作质量。因此，探测器1适于被设置成靠近排屑机床50，特别是磨床，该排屑机床包括机床51，诸如砂轮。优选地，如在下文中更好地描述的探测器1被放置成靠近磨床，以用于测量工件40的直径。然而，该探测器也可以设置用于诸如肩部的轴向测量的其他测量。

特别是，在磨床上测量工件40的直径的情况下，使用测量装置10，该测量装置包括两个探测器1和一测量设备11，该测量设备11电连接到测量装置10，特别地是电连接到探测器1。为了能够测量工件40的直径和圆度，两个探测器1随后放置在相对于工件40的相对侧上，更具体地，布置成使得在基本上沿直径方向相对的位置处探测工件40。

装置10进一步包括支撑结构14和驱动系统12，该支撑结构适于支撑所述探测器1，该驱动系统适于使测量装置10沿着合适的滑架在远离或朝向工件40的方向上移动，该滑架未示出且在测量装置10的外部。

探测器1基本包括两个基本部件：摇臂20，该摇臂适于探测工件40；和测量头30，该测量头适于在工件40上进行必要测量和通过合适的线缆13与测量设备11进行数据连接。

摇臂20基本由杆组成，可能包括可拆卸的接头23，从而围绕刚性连接到测量头30的铰链21摆动。摇臂具有适于置于测量头30内部的第一端和适于探测工件40的第二端。特别地，摇臂20的第二端包括适于直接接触工件40的接触元件22。

接触元件22由销组成，销的位置是轴向可调的，以适于识别接触元件22与工件40之间的接触表面的球形体、锥形体或其他相似元件为末端，并且销优选由金刚石或其它高硬度材料制成。

测量头30通常包括控制装置，该控制装置适于使摇臂20的位置被评估并且与测量设备11连接。特别地，该控制装置包括第一传感器31和至少一个附加传感器32，该第一传感器适于基于接触元件22的位置或位移产生第一测量信号，该至少一个附加传感器适于产生作用在探测器1上(特别是作用在臂20上)的外部干扰的附加测量信号。因此，概括性术语“干扰”被理解为指示静止或冲力，所述冲力诸如是：来自外部的碰撞、作用力、脉冲或加速，并且相比于工作时臂20的移动速度来说优选具有高速度或频率。

测量头30进一步具有壳体33，该壳体适于在其中接纳至少一个第一传感器31。

第一传感器31适于在机加工期间检测与工件40接触的摇臂20的位置以及因此检测机加工状态。特别地，第一传感器31适于产生电类型的第一信号，该第一信号与接触元件22相对于壳体33的位移(从而位置)成正比。

它例如由电感式位移传感器组成，更具体地，已知的LVDT(即，如线性可变差动变压器)型传感器或电容式传感器。这些传感器检查铁磁芯的位移(从而位置)，该铁磁芯刚性连接到摇臂20的第一端并且与其垂直，在包括电磁线圈的圆柱形中空壳体内部并且与壳体33形成一体。

附加传感器32有利地适于检测所述脉冲干扰。特别地，它由适于检测从外部施加的这些振动和作用力的压电元件、压阻传感器、加速度计或任何传感器构成。

该附加传感器32进一步也适于在机加工期间检测由于表面缺陷和粗糙度或任何以显著减少的时间周期或高变化速度为特征的其它干扰造成的臂20的位移。

附加传感器32可以定位在不同位置。特别地，如图2a中所示，它可以沿着摇臂20定位。可替代地，如图2b表所示，它可用于测量头30的外部，直接接触测量头30本身和支撑结构14。在最后提及的情况中，附加传感器32不直接接触臂20，但是由于铰链21仅允许少量运动，它一样成功的感知所述干扰。

最后，探测器1可设置有驱动机构，该驱动机构适于能够使得摇臂20移动，以限定摇臂非常邻近工件40的工作位置以及限定开放位置，在开放位置中，臂20相对于测量头30的位置使工件40容易定位于机器50中或从机器50中移出。

根据以下过程使用包括先前所述结构的探测器1的测量装置10。

该过程首先计划进行校准步骤，在校准步骤中，探测器1的位置根据在认证样品获得的直径或尺寸进行校准。如果在这个步骤期间或之后，探测器1偶然经受不期望的脉冲干扰，则该脉冲干扰通过附加传感器32进行检测，如下文所述。

随后，准备进行加载工件的步骤，在该加载步骤中，将工件40定位成靠近机床51，通过致动系统12使两个探测器1移动，以及使两个探测器靠近待磨削或机加工的工件，如图1a和1b所示。

当已经完成加载步骤时，开始机加工工件40的步骤，同时，进行工件40的测量。详细地，在机加工期间，磨床或机床50从工件40移除切屑。基于工件40的表面形状，移动两个臂20中的每一个臂并且启动第一传感器31，该第一传感器基于接触元件22的位置或位移发出测量信号。第一信号经过线缆13传输到测量设备11，该测量设备因此能够评估机加工操作是否正确和是否结束，并且可能操作机床51停止或将它移开。

此外，在该机加工步骤中，由于附加传感器32的特殊敏感性和由此频率响应的特殊值，探测器1检测工件40的粗糙度或可能缺陷，因而评估工件40本身的表面光洁度。

事实上，与工件表面接触的接触元件22跟随工件40的不平坦表面，因而在臂20上产生振动，由于工件40的旋转速度和粗糙度的尺寸减小，该振动的特征在于特别高的频率，因此可以通过附加传感器32进行检测。

特别是，附加传感器32形成至少一个附加信号，该至少一个附加信号在图2a的曲线中突出显示并且表示表面粗糙度。

一旦不同测量结果已达到要求值，机加工步骤结束，探测器1通过驱动系统12被移动到离工件40一段距离处，并且测量过程完成。

如果在该过程期间，特别是恰好在校准步骤之后，探测器1和特别是臂20偶然经受不期望的干扰(诸如碰撞)，则附加传感器32感知该干扰并且将该信息通过附加信号发送到测量设备11。

如果附加信号超过可接受的阈值，测量设备11将这个缺陷发送给使用者。随后，启动干预步骤，在干预步骤中，对存在于测量装置10上的至少一个探测器1的状态进行评估。特别地，当附加传感器32基于摇臂20的动作产生附加信号的宽度超出预定可接受放热阈值时(如图2b所示)，进行该干预步骤。

甚至当测量装置10不工作时适当地通过附加传感器32检测到的这些外部干扰被传输到测量设备11，可能在启动测量装置10或测量设备11时，测量设备11将存在脉冲干扰的信号发送给操作人员。

特别地，测量设备图形化再现这些脉冲干扰(图2)，从而能够使得操作者评估它们。

如果该信号的宽度超出预定值，从而超出可接受的阈值，则实施干预步骤，其中操作人员对探测器1的校准步骤做出评估，并且可能重新进行该步骤。

本发明实现了重要的优点。

第一个优点由下述事实表示：用于正被机加工工件40的探测器1能够使得由碰撞所导致的可能问题以简单且快速的方式凸显。

事实上，由于附加传感器32的存在，探测器1能够识别这样的碰撞并且评估碰撞量，因而在一个位置中将能够使得操作人员确定该碰撞是否已经引起原始校准的更改、位置是否错误以及甚至摇臂20是否断裂。

特别是，可能由于可接受阈值做出该评估，该可接受阈使得可能理解碰撞是否足够强以导致产生所述问题。

与存在附加传感器32有关的另一个优点表示为测量工件40的相对粗糙度和表面光洁度的能力。

另一个优点在于：从外部连接到测量头30(图1b)的附加传感器32也可用于且适用于已知和商业上可获得的探测器，而无需对探测器本身进行复杂或困难的修正。

最后，探测器1简单而且廉价。

本发明易于进行落入独立权利要求所述的发明构思内的改变。特别地，探测器可以与控制设备联锁而不是与砂轮联锁。此外，两个传感器31和32可以由适于检测两种类型振动的单个传感器组成。

Claims (9)

1.测量装置(10)，所述测量装置包括用于正被机加工的工件(40)的探测器(1)，所述探测器(1)包括摇臂(20)和第一传感器(31)，所述摇臂适于探测所述工件(40)，所述第一传感器适于测量所述摇臂(20)的位置；其特征在于，所述探测器包括至少一个附加传感器(32)，所述至少一个附加传感器操作地连接到所述摇臂(20)并且适于在工件(40)未被装载在所述测量装置(10)上时检测作用于所述探测器(1)上的外部干扰，其中所述至少一个附加传感器(32)还适于检测由于工件(40)的旋转速度和粗糙度的尺寸减小而引起的具有特别高频率的振动。

2.如权利要求1所述的测量装置(10)，其中所述至少一个附加传感器(32)是压电式传感器。

3.如权利要求1所述的测量装置(10)，其中所述至少一个附加传感器(32)是压阻式传感器。

4.如权利要求1-3中的任一项所述的测量装置(10)，其中所述第一传感器(31)是线性可变差动变压器型传感器。

5.如权利要求1-3中的任一项所述的测量装置(10)，其中所述至少一个附加传感器(32)沿着所述摇臂(20)定位。

6.如权利要求1-3中的任一项所述的测量装置(10)，其中所述测量装置(10)包括支撑结构(14)，所述探测器(1)固定到所述支撑结构(14)，其中所述至少一个附加传感器(32)定位于所述探测器(1)与所述支撑结构(14)之间。

7.如权利要求1-3中的任一项所述的测量装置(10)，所述测量装置(10)包括相互对置并且适于测量直径的两个所述探测器(1)。

8.排屑机床(50)，所述排屑机床包括如权利要求1-7中的任一项所述的测量装置(10)。

9.如权利要求8所述的排屑机床(50)，所述排屑机床包括砂轮。