CN104729405A - 用于检验部件的支撑装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于检验部件的支撑装置。一种支撑装置(2)，其包括具有主体(12)的支撑件(6)、布置在支撑件的表面上的工作表面(20)、安装在支撑件的外壳(15)中的场集中元件(10)、以及场发生器(8)。场集中元件包括基座部分(22)和布置成靠近工作表面的通量集中部分(24)，该基座部分包括在其周边处具有平均宽度或直径D2的轴向基座表面(26)，该平均宽度或直径D2大于在轴向端表面(28)上的通量集中部分的直径D1。基座部分由弯曲表面(33)连接到通量集中部分。
Description
技术领域
本发明涉及用于测量或检验具有小尺寸的部件、特别是用于对旋转或枢转部件定心的支撑装置。本发明的特定应用领域涉及手表机构部件的测量或检验。
背景技术
钟表心轴和轮组的测量必须通过在不造成任何测量不确定性的情况下定位样品来进行。常规地，若干测量技术用来检验移动部件的所有几何形状，这些检验操作在合格人员和材料方面需要大量的资源。
目视检验方法可用来测量几种待检验的几何形状，但这些方法的困难在于确保待检验表面不通过将零件保持在位而被遮挡。此外，为了支撑旋转的钟表零件，旋转轴线在每个零件的旋转期间必须连续地保持平衡，而没有显著的振动。
迄今为止使用的常规测量技术不能在轮组心轴的两个端部之间的径向距离上以小于100微米的精度测量轮组的倾斜误差。
本发明的目的是提供一种用于检验或测量具有毫米尺度或更小的小尺寸的部件的支撑装置，该装置是实施起来准确、可靠而经济的。
本发明的特定目的是提供一种用于通过允许观察小尺寸部件的设备检验或测量的支撑装置，该装置是实施起来准确、可靠而经济的。
本发明的特定目的是提供一种用于通过允许观察小尺寸的钟表机构部件的设备检验或测量的支撑装置，该装置是实施起来准确、可靠而经济的。
本发明的特定目的是提供一种包括支撑装置的测量和检验设备，该支撑装置用于通过允许观察诸如钟表机构部件的小尺寸部件的设备检验或测量，并且是实施起来准确、可靠而经济的。
有利的是提供一种具有非常低的旋转构件磨损的一体化了轴向轴承的支撑装置。
有利的是提供一种具有高效率的一体化了轴向轴承的支撑装置。
有利的是提供一种紧凑而稳固的支撑装置。
有利的是提供一种支撑装置，其确保将由不合格的操作者测量或检验的零件能被迅速地设定到位。
有利的是提供一种能够在测量期间将旋转的零件保持在稳定位置的支撑装置。
有利的是提供一种支撑装置，其能够在静止和动态尺寸被检验时保证旋转零件的旋转轴线的取向。
有利的是提供一种测量设备，其能够接受具有轮和小齿轮的各种成形零件(例如，长的、短的或梯级的心轴)和其它钟表机构部件。
发明内容
本发明的目的通过根据权利要求1所述的支撑装置来实现。从属权利要求描述了本发明的有利方面。
本说明书描述了一种支撑装置，该装置包括具有主体的支撑件、布置在支撑件的表面上的工作表面、安装在支撑件的外壳中的场集中元件、以及取决于变型的磁场和/或电场发生器。场集中元件包括基座部分和布置成靠近工作表面的场集中部分，该基座部分包括在其周边处具有平均宽度或直径D2的轴向基座表面，该平均宽度或直径D2大于在轴向端表面上的通量集中部分的直径D1。基座部分由弯曲表面连接到通量集中部分。
集中元件的弯曲表面优选地具有连续的形状。在一个变型中，弯曲表面具有环形圆纹曲面的（复曲面的，toric）形状，该形状具有恒定的曲率半径。在另一个有利的变型中，弯曲表面具有环形圆纹曲面的形状，该形状具有可变的曲率半径，弯曲部分具有布置在通量集中部分侧上的大的半径。弯曲表面可以有利地相切地接合通量集中部分。通量集中可以有利地包括圆柱形部段和垂直于支撑装置的轴线的平面或大致平面的轴向端表面。
在一个特定实施例中，集中元件的轴向端表面的直径包括在0.15和0.6毫米之间，基座部分的直径或宽度包括在2和3毫米之间，并且弯曲表面的半径包括在1.5和4毫米之间。
在一个特定实施例中，场集中元件的材料为磁性软钢，其由等于或大于100的最大磁导率mR和等于或大于5kA/m的矫顽磁场Hc来表征。
在一个特定实施例中，场集中元件的材料为电介质，其介电强度等于或大于10kV/mm。
在一个特定实施例中，场发生器是具有超过1特斯拉的饱和磁场的稀土永磁体。
在一个实施例中，场发生器可包括电容器。
场发生器可安装在形成于支撑件主体中的腔体中，场发生器邻接或靠近场集中元件的一部分的轴向基座表面。
工作表面的材料可有利地选自具有高的硬度和良好的摩擦学性质的材料，包括金刚砂、金刚石和其它贵重的石头和陶瓷材料。
工作表面可形成组装在封闭外壳的端壁上的端件的一部分。外壳可包括圆柱形壁，并且端壁大致呈圆盘形式，该圆盘具有用于固定端件的中心孔。
本发明的目的由根据权利要求15所述的用于测量或检验小尺寸零件的器械来实现。
这里描述了一种测量或检验器械，其包括承载第一支撑装置和第二互补的支撑装置的框架，第一支撑装置包括：具有主体的支撑件、布置在支撑件的表面上的工作表面、安装在支撑件的外壳中的场集中元件、以及取决于变型的磁场和/或电场发生器。场集中元件包括基座部分和布置成靠近工作表面的场集中部分，基座部分包括在其周边处具有平均宽度或直径的轴向基座表面，平均宽度或直径大于在轴向端表面上的通量集中部分的直径，两个支撑装置在相同的轴线A上对齐，支撑装置相对于彼此以相对方式取向并且构造成在支撑装置之间接纳待测量或待检验的构件。
框架可有利地包括滑动装置，用于改变支撑装置之间的距离，以便测量或检验不同长度的构件。
在一个有利的实施例中，器械构造成使得待检验的构件的第一端部邻靠支撑装置中的第一个，另一端部通过小的空间与互补的支撑装置间隔开。该构型通过使由第一支撑装置施加的磁性和/或电吸引力比由互补的支撑装置所施加的磁性和/或电吸引力大来获得。
该器械的支撑装置可有利地包括上述装置的一个或多个特征。
本发明的目的也由光学测量或光学检验设备实现，其包括光学摄像机并且并入测量或检验器械。
附图说明
本发明的其它有利的目的和方面将在阅读权利要求书以及下文中的具体实施方式和附图之后显而易见，在附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的测量器械的视图。
图2a和图2b是根据本发明的一个实施例的支撑装置的剖视图和前视图。
图3a是根据本发明的一个实施例的支撑装置的场集中元件的透视图。
图3b是根据本发明的一个实施例的支撑装置的场集中元件的变型的侧视图。
图4a、4b是由根据本发明的一个实施例的测量或检验设备的光学摄像机在待检验构件的检查期间拍摄的照片，图4a示出整个构件，而图4b示出构件的一个端部的详细视图。
具体实施方式
参看附图，根据本发明的一个实施例的测量器械1包括承载支撑装置2和互补的支撑装置4的框架9，这两个支撑装置在相同的轴线A上对齐，支撑装置相对于彼此以相对的方式取向并且构造成在装置之间接纳待测量或待检验的构件3。框架9可包括具有其它可移动元件的滑动装置以用于改变两个支撑装置2和4之间的距离，以使得不同长度的构件能够被测量或检验。
支撑装置构造成集中和导向磁场、或在一个变型中电场、或在一个变型中电场和磁场的组合，以便根据一个变型通过将静磁力和/或静电力施加到所述构件而对待检验或待测量的构件3定心。
如图4a所示，在一个优选的实施例中，测量器械构造成使得待检验的构件3的心轴5的第一端部7a邻靠支撑装置中的一个2，另一端部7b通过小的空间与互补的支撑装置4的表面间隔开。该构型可通过使由支撑装置2施加的静磁和/或静电吸引力(取决于变型)比由互补的支撑装置4所施加的静磁和/或静电吸引力大来获得。待检验的构件3在仅一个端部处的邻接使减小的摩擦力成为可能并且确保待检验的构件的准确定心仅取决于或主要取决于在穿过待检验的构件3的两个支撑装置之间的磁场的磁通线和/或电场线(取决于变型)。框架9可包括用于执行一个或两个支撑装置的位置的微调以优化在心轴5的端部7b和支撑装置4的表面之间的自由空间的装置。
在一个有利的实施例中，支撑装置构造成集中和导向磁场。在用于测量或检验钟表的旋转构件的移动的测量或检验器械或机构或其它微机械机构中使用磁性部件是有利的，因为它能形成伴有低摩擦的显著的局部力。这允许具有至少一个铁磁体或导磁性很强的心轴的旋转的钟表轮组通过由两个平行的磁偶极子形成的磁场来保持连续平衡，该磁偶极子取向成使得它们彼此吸引。
互补的支撑装置4可具有这样的构造：其遵循与支撑装置2相同的原理，但由于前述原因而具有略微不同的场强度。在其中待检验的构件3由于其构造而使一个端部比另一端部更强地被吸引的情况中，这两个表面装置也可以是相同的。
现在参看图2a、2b，根据本发明的一个实施例的支撑装置2包括支撑件6、安装在支撑件6中的场集中元件10、以及场发生器8。在一个优选的实施例中，场发生器包括磁体；该磁体也可安装在支撑件6中。根据支撑件的几何形状，磁体也可安装在支撑件6的外部，前提条件是磁体的功能被实现，即，该磁体构造成将具有所需强度的磁场施加到场集中元件10。
支撑件6可包括：具有腔体13的主体12，在腔体13中可容纳或插入场发生器8或场发生器的仅一部分；以及外壳15，其构造用于场集中元件在支撑件中的组装和定位。支撑件6也可包括端壁14以封闭提供到外壳15的通路的孔口，端壁14包括支撑部分16和具有工作表面20的端件18。
在一个变型中，用于场集中元件10的组装的外壳15可通过腔体13的侧面触及；在这种情况下，端壁14可与主体12一体地形成。在一个变型中，工作表面20可被直接施加和与场集中元件10的轴向端表面28一体化。
在一个优选的实施例中，外壳15包括圆柱形壁，并且端壁14大致制造成圆盘形式，该圆盘具有用于固定端件18的中心孔。
工作表面20的材料选自具有良好的机械性质且尤其具有高的硬度和良好的摩擦学性质的材料。符合这些标准的材料的示例包括金刚砂、金刚石和其它贵重的结晶石以及某些陶瓷材料。贵重的天然石可用来形成端件，或者在各变型中可通过诸如等离子沉积或CVD(化学气相沉积)的已知沉积技术来施加合成层。
磁体8可制造成永磁体或电磁体的形式。在该第二变型中，感应线圈可布置在形成于主体12中的腔体13外部，磁场通过由磁性材料(即，具有等于或大于100的高的最大磁导率的材料)制成的插件形成，该磁性材料被容纳在腔体13内部并且邻接或靠近场集中元件的基座部分22的轴向基座表面26。
在另一个实施例中，支撑装置2可包括电场发生器，例如电容器，而不是磁体，以便施加电场，场集中元件10用来集中电场。在该实施例中，支撑装置可用于非磁性构件或具有低磁导率的构件的测量或检验。在另一个实施例中，支撑装置可包括磁场发生器和电场发生器以用于交替地或同时地施加电场和磁场，以用于对待测量或待检验的构件定心。
测量设备可包括具有检验系统的电路，该检验系统用于开启或关闭磁场或电场并且检验随时间推移的场的强度。
参看图2a、2b和图3a、3b，支撑装置2包括场集中元件10，该元件包括基座部分22和通量集中部分24。基座部分22包括在其周边30b处具有平均宽度或直径D2的轴向基座表面26。在场集中元件的另一端部处，通量集中部分24具有轴向端表面28，其具有比直径D2小的直径D1。基座部分22由弯曲表面33连接到通量集中部分。在一个优选的实施例中，弯曲表面33具有连续的形状，即，不具有不连续处，并且在一个特定实施例中，该弯曲表面可具有大致环形圆纹曲面的形状，该形状具有恒定的或可变的曲率半径R。在各变型中，弯曲表面33的轮廓具有椭圆或抛物线形状，弯曲部分具有布置在布置在通量集中部分24的一侧上的大的半径。限定轴向端表面28和基座部分22之间的距离的轴向高度H优选地大于曲率半径R。接合通量集中部分24的弯曲表面可相切地连接到该部分。在一个实施例中，通量集中部分24包括圆柱形部段，并且轴向端表面28可具有垂直于支撑装置的轴线A的平面或大致平面的表面。
基座部分22可具有使场集中元件能够固定在支撑件6中的轴向厚度。基座部分22可具有构造用于将支撑装置固定在支撑件中的不同形状。图3a示出场集中元件，其具有包括凸缘34的基座部分和形成嵌入形状互补的外壳中的台阶的缩小部段36，如图2a所示。凸缘34可设有极化部分，例如平坦部分38，以用于设定场集中元件10在主体12中的方向。该后一特征可能在以下变型中有用：其中，场集中元件放置在外壳15中，并且可能由于由待测量或检验的构件3的旋转产生的旋转磁力而在不存在极化元件的情况下旋转。通量集中部分的弯曲形状33和圆柱形延伸以最佳方式优化了通量集中(尤其是磁通量的集中，但也有电场的集中)，同时防止高点的局部饱和。实际上，环形圆纹曲面或大致环形圆纹曲面的形状允许通量在场集中元件10的端部处集中在减小很多的直径D1内，其中在靠近和离开轴向端表面28的部分中的场线与轴向方向A对齐，使得可以向待测量或控制的构件3施加集中在轴线A周围且在轴线的方向上导向的高强度磁场或电场。
在一个有利的实施例中，特别是对于用于测量或检验钟表移动的移动的心轴的设备来说，轴向端表面的直径D1包括在0.15和0.6毫米之间，基座部分22的直径或宽度D2包括在2和3毫米之间，半径R包括在1.5和3毫米之间，例如2毫米，并且在轴向端表面和基座之间的高度H包括在1和2毫米之间，例如在1和1.5毫米之间。
测量器械1可一体化在光学检验或测量设备中，该设备例如包括在人眼可见或不可见的电磁波谱内的光学摄像机，例如，在X射线或红外设备中。测量器械1也可一体化在具有检测固体形状的其它手段例如使用超声波的机器。根据本发明的测量设备可有利地提供到待测量或控制的构件的无障碍视野。
在使用磁场的一个特定实施例中，AFK502软钢可用于磁场集中元件和用于磁场发生器的具有超过1特斯拉的饱和磁场的稀土磁体。
在使用电场的一个特定实施例中，可使用电容器以代替磁体和形成场集中元件或覆盖场集中元件的导电材料，例如镀金材料。
最后应当指出，根据一个变型实施例，通量集中部分可以是磁性不均匀的，并且靠近其回转轴线具有更高的磁导率。
本发明的优点包括以下特征：
- 高测量效率
- 测量条件的可重复性
- 准确到旋转钟表轮组(板、心轴、平衡弹簧等)的倾斜误差的± 0.15%的动态测量
- 准确到旋转钟表轮组(板、心轴、平衡弹簧等)的定心和偏心误差的± 0.005mm的动态测量
- 通过磁性成像对设备的简单校准和检验
- 紧凑的尺寸
- 移动方便
- 每个零件的实施非常简单
- 脉冲空气激活旋转的可能性
- 零件的几何形状均不被支撑件遮挡
- 测量较重的钟表零件的倾斜、定心和偏心误差的可能性
- 测量失衡的钟表零件的倾斜、定心和偏心误差的可能性
- 端件的可互换性，以使支撑件适合不同的零件构型。
参考列表
- 测量设备1
- 支撑装置2
- 场集中元件10
- 基座部分22
- 轴向基座表面26
- 周边30a、30b
- 极化部分38
- 通量集中部分24
- 轴向端表面28
- 周边32
- 弯曲表面33
- 支撑件6
- 主体12
- 腔体13
- 外壳15
- 端壁14
- 支撑部分16
- 端件18
- 工作表面20
- 场发生器8
- 磁体/电容器
- 互补的支撑装置4
- 待测量/检验的构件3
- 枢转心轴5
- 第一端部7a
- 第二端部7b
Claims (21)
1. 一种支撑装置(2)，包括：具有主体(12)的支撑件(6)；工作表面(20)，其布置在所述支撑件的表面上；场集中元件(10)，其安装在所述支撑件的外壳(15)中；以及场发生器(8)，所述场集中元件包括基座部分(22)和布置成靠近所述工作表面的通量集中部分(24)，所述基座部分包括轴向基座表面(26)，所述轴向基座表面(26)在其周边处具有的平均宽度或直径D2大于在轴向端表面(28)上的所述通量集中部分的直径D1，所述基座部分由弯曲表面(33)连接到所述通量集中部分，所述弯曲表面相对于所述场集中元件(10)的纵向轴线是凹入的。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弯曲表面具有连续的形状。
3. 根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述弯曲表面具有环形圆纹曲面的形状，所述环形圆纹曲面的形状具有恒定的曲率半径R。
4. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述弯曲表面具有环形圆纹曲面的形状，所述环形圆纹曲面的形状具有可变的曲率半径R，所述弯曲部分具有布置在所述通量集中部分的侧面上的大的半径。
5. 根据权利要求2至4所述的装置，其特征在于，所述弯曲表面相切地接合所述通量集中部分。
6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通量集中部分包括圆柱形部段和垂直于所述支撑装置的轴线A的平面或大致平面的轴向端表面(28)。
7. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴向端表面的所述直径D1包括在0.15和0.6毫米之间，所述基座部分的所述直径或所述宽度D2包括在2和3毫米之间，所述弯曲表面的所述半径R包括在1.5和4毫米之间。
8. 根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述场集中元件的材料为软钢，其由等于或大于5kA/m的矫顽磁场和等于或大于100的最大磁导率来表征。
9. 根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述场发生器是具有高于1特斯拉的饱和磁场的稀土永磁体。
10. 根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述场发生器包括电容器。
11. 根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述场发生器布置在形成于所述支撑件的所述主体中的腔体(13)中，所述场发生器邻接或靠近所述场集中元件的一部分的轴向基座表面(26)。
12. 根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述工作表面的材料选自于金刚砂、金刚石和陶瓷材料之中。
13. 根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述工作表面在组装于封闭所述外壳(15)的端壁(14)上的端件(18)上。
14. 根据权利要求13所述的支撑装置，其特征在于，所述外壳包括圆柱形壁，并且所述端壁大致制造成圆盘的形式，所述圆盘具有用于固定所述端件的中心孔。
15. 根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述通量集中部分为磁性不均匀的，靠近其回转轴线具有高的磁导率。
16. 一种测量和检验器械(1)，其特征在于，所述器械包括支撑第一支撑装置(2)和第二互补的支撑装置(4)的框架(9)，两个所述支撑装置在相同的轴线A上对齐，所述支撑装置相对于彼此以相对方式取向并且构造成在所述装置之间接纳待测量或检验的构件(3)，所述第一支撑装置包括具有主体(12)的支撑件(6)、布置在所述支撑件的表面上的工作表面(20)、安装在所述支撑件的外壳(15)中的场集中元件(10)、以及场发生器(8)，所述场集中元件包括基座部分(22)和布置成靠近所述工作表面的通量集中部分(24)，所述基座部分包括在其周边处具有平均宽度或直径D2的轴向基座表面(26)，所述平均宽度或直径D2大于在轴向端表面(28)上的所述通量集中部分的直径D1。
17. 根据权利要求16所述的器械，其特征在于，所述框架包括滑动装置，所述滑动装置用于改变在所述两个支撑装置之间的距离以允许测量或检验不同长度的构件。
18. 根据权利要求16所述的器械，其特征在于，所述器械构造成使得待检验的构件(3)的心轴(5)的第一端部(7a)邻靠所述支撑装置(2)中的第一个，另一端部(7b)通过小的空间与所述互补的支撑装置(4)间隔开，由所述第一支撑装置施加的磁吸引力和/或电吸引力大于由所述互补的支撑装置施加的磁吸引力和/或电吸引力。
19. 根据权利要求16所述的器械，其特征在于，所述第一支撑装置包括所述支撑装置的所述特征中的一个或多个，所述支撑装置包括：具有主体(12)的支撑件(6)；工作表面(20)，其布置在所述支撑件的表面上；场集中元件(10)，其安装在所述支撑件的外壳(15)中；以及场发生器(8)，所述场集中元件包括基座部分(22)和布置成靠近所述工作表面的通量集中部分(24)，所述基座部分包括轴向基座表面(26)，所述轴向基座表面(26)在其周边处具有的平均宽度或直径D2大于在轴向端表面(28)上的所述通量集中部分的直径D1，所述基座部分由弯曲表面(33)连接到所述通量集中部分，所述弯曲表面相对于所述场集中元件(10)的纵向轴线是凹入的。
20. 根据权利要求16所述的器械，其特征在于，所述第二支撑装置包括所述支撑装置的所述特征中的一个或多个，所述支撑装置包括：具有主体(12)的支撑件(6)；工作表面(20)，其布置在所述支撑件的表面上；场集中元件(10)，其安装在所述支撑件的外壳(15)中；以及场发生器(8)，所述场集中元件包括基座部分(22)和布置成靠近所述工作表面的通量集中部分(24)，所述基座部分包括轴向基座表面(26)，所述轴向基座表面(26)在其周边处具有的平均宽度或直径D2大于在轴向端表面(28)上的所述通量集中部分的直径D1，所述基座部分由弯曲表面(33)连接到所述通量集中部分，所述弯曲表面相对于所述场集中元件(10)的纵向轴线是凹入的。
21. 一种光学测量或检验设备，包括光学摄像机和器械，其特征在于，所述器械包括支撑第一支撑装置(2)和第二互补的支撑装置(4)的框架(9)，两个所述支撑装置在相同的轴线A上对齐，所述支撑装置相对于彼此以相对方式取向并且构造成在所述装置之间接纳待测量或检验的构件(3)，所述第一支撑装置包括具有主体(12)的支撑件(6)、布置在所述支撑件的表面上的工作表面(20)、安装在所述支撑件的外壳(15)中的场集中元件(10)、以及场发生器(8)，所述场集中元件包括基座部分(22)和布置成靠近所述工作表面的通量集中部分(24)，所述基座部分包括在其周边处具有平均宽度或直径D2的轴向基座表面(26)，所述平均宽度或直径D2大于在轴向端表面(28)上的所述通量集中部分的直径D1。
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