CN118024016A - 用于测量物体表面上的测量值的测量设备以及具有这种测量设备的测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测量设备(10)以及包括测量设备(10)和机床(12)的测量系统(42)。测量设备(10)具有支撑件(16)和布置在支撑件上的连接体(15),该连接体作为到机床(12)的机器侧保持设备(11)的接口。测量单元(21)布置在支撑体(16)上，其包括探针尖端(22)、用于探针尖端(22)在移动方向(B)上移动的线性驱动单元(23)、用于检测探针尖端(22)在探测方向(T)上的位置的传感器单元(25)以及与线性驱动单元(23)和传感器单元(25)通信连接的测量控制单元(24)。测量单元(21)优选地另外包括自己的电能供应，特别是蓄电池(30)。测量控制单元(24)被配置用于与机床的机器控制设备(27)无线通信。以这种方式，测量控制单元(24)和机器控制设备(27)可以协作，以便控制测量进度。

Description

用于测量物体表面上的测量值的测量设备以及具有这种测量 设备的测量系统

技术领域

本发明涉及一种用于测量物体的物体表面上的测量值的测量设备，其中该测量设备被配置用于传统的机床中。本发明另外涉及一种测量系统，该测量系统包括测量设备以及附加控制，其中该测量系统被配置用于例如机床中。

根据本发明的测量设备特别被配置成测量描述物体表面的粗糙度的测量值。

背景技术

粗糙度测量装置是已知。例如，Mahr GmbH公司提供粗糙度测量装置，诸如装置MarSurf SD26。该粗糙度测量装置具有探针臂，该探针臂设置有磁性保持器，该磁性保持器布置在向前馈送装置的探针臂保持器上。借助于向前馈送装置，探针臂可以线性移动。在探针臂上布置探针尖端，借助于该探针尖端可以测量粗糙度测量值。

在DE 103 34 219 B3中描述了具有参考标准的粗糙度测量设备。参考标准因此被集成在用于向前馈送装置的保持设备中，并且被布置在探针臂的探针尖端的范围内。

Blum-Novotest GmbH公司提供一种粗糙度测量装置TC 63-RG Single，它允许对笔直表面的机器集成质量监控。粗糙度测量装置具有用于传输检测的测量值的无线接口。

从以下文献中已知另外的粗糙度测量装置，例如:DD 204 542 A1、DE 10 2005035 786 B3、DE 10 2017 105 814 B3、DE 20 2014 101 900 U1、WO 2015/036299 A1或WO2018/150178 A1。

EP 3 229 088 B1描述了一种用于监视齿加工机器的机器几何形状的方法以及用于该目的的测量设备和合适的软件模块。

从EP 1 627 203 B1中已知一种借助坐标测量装置在工件上的测量值检测的方法。探针引脚的偏转由探针头检测，并被转换到坐标测量装置的坐标系中。因此，探针尖端偏转被认为是与工件表面相切发生的。

DE 10 2018 109 880 A1公开了一种用于机床的传感器模块，该传感器模块可以在加工工件期间检测系统和操作条件，并且可以将它们传输到评估单元。

在DE 10 2007 020 172 A1中描述了一种借助测量探针对物体进行空间测量的方法。在多个校准点处，至少一个校正值可以使用校准体来确定，并且可以用于测量值的校正。从DE 10 2005 018 239 B3已知一种具有光学或干涉测量原理的测量设备，其中测量可靠性将被提高。为此目的，测量设备借助于支撑杆支撑在待测物体或物体载体上。

在DE 10 2015 006 636 A1中描述了一种用于在机床中检测工件轮廓和校正用于测量工件的设定点路径的系统中的方法。为此，具有探针尖端的测量探针连续创建输出数据，该输出数据描述了要产生的轮廓的设定点实际值偏差。这些数据在机床的控制中被转换到机床坐标中，并且如果适用的话，沿着其加工工件的路径被校正。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测量测量值的简单测量设备，该测量值特别描述了物体表面的粗糙度，该测量设备适合于在不同的机床中使用，同时具有简单的配置，并且可以特别使用机床的标准接口。

这个目的借助于具有权利要求1的特征的测量设备来解决。本发明还涉及根据权利要求19的测量系统，其包括机床和根据本发明的测量设备。

根据本发明的测量设备被配置用于测量物体的物体表面上的测量值。它包括支撑件，在支撑件上布置连接体。连接体形成到机床的机器侧保持设备的接口。例如，机器侧保持设备可以是卡盘、旋转器或主轴，其中可以布置或夹紧连接体。机器侧保持设备是机床上的用于借助于连接体布置工具或支撑件的接口。

连接体可以是支撑件的一部分，或者可以与支撑件和工具夹持器的类型连接。借助于连接体，测量设备可以插入到机床的机器侧保持设备中和从其中移除。插入和移除可以手动或自动执行，例如借助于机器人、夹具或另一个操纵器。

例如，连接体可以形成标准接口，诸如根据DIN ISO 7388的陡角锥(SK)或根据DIN69893的空心柄锥(HSK)。

机床特别是处理机器，借助于所述处理机器来处理和修改物体或工件的形状或几何形状。例如，机床可以是磨床、铣床、激光处理机器、车床、成型机或它们的任意组合。

测量设备具有在探测方向上可移动地支撑的探针尖端。探针尖端的移动可以是包括探测方向上的移动分量的枢转移动，或者是探测方向上的线性移动。在任何情况下-探针尖端至少可以执行具有在探测方向上的移动分量的移动。探针尖端被配置为与物体表面接触以测量测量值，使得其邻接物体表面上的测量位置。测量值由测量期间探针尖端在探测方向上的位置或位置变化来定义。

测量设备包括测量控制单元。为了检测测量值，测量设备另外包括与测量控制单元通信连接的传感器单元。借助于传感器单元，探针尖端在探测方向上的位置被检测，该位置借助于传感器单元的传感器值来描述。传感器值被提供给测量控制单元。传感器值可以在测量控制单元中进一步处理和/或可以直接传输到机器控制设备。在最简单的情况下，传感器值可以用作测量值。然而，也可以从至少一个传感器值确定或计算测量值。

测量设备另外包括线性驱动单元，该线性驱动单元被配置成在测量期间在运动方向上线性移动探针尖端。移动方向被定向为正交于移动方向。

测量设备的测量控制单元包括无线通信接口，该无线通信接口被配置用于与附加控制进行无线通信。例如，检测到的测量值可以借助于通信接口以无线方式传输到附加控制。

探针尖端、分配的传感器单元和线性驱动单元以及测量控制单元直接或间接地布置在测量设备的支撑件上，并形成测量单元。因此，测量单元可以作为一个整体来处理，并且可以例如借助于连接体和由此提供的接口插入到机器侧保持设备中和从机器侧保持设备移除。

特别有利的是，如果测量设备，特别是测量单元另外包括用于能量供应的可再充电蓄电池，该蓄电池优选地间接或直接布置在支撑件上。在这样做时，测量设备可以被供应有电能，而不需要到能量源的供电电缆。电能被提供给测量设备或测量单元的所有电操作的组件，例如线性驱动单元、测量控制单元和传感器单元。

测量设备，特别是测量单元可以包括用于将蓄电池电连接到充电设备的适配器。适配器可以是测量设备或测量单元的不可移除部分，因此可以间接或直接布置在支撑件上。替代地，适配器也可以可移除地直接或间接地布置在支撑件上。如果测量设备不用于机床中的测量，例如在加工物体期间，则充电设备可以用于存储测量装置。充电设备也可以被分配给工具盒中的测量设备的存储位置，并且可以是例如工具盒的一部分。在工具盒中，除了测量设备之外，还可以提供用于机床的处理工具的附加存储位置。适配器可以被配置成在一侧的测量单元或蓄电池和另一侧的充电设备之间建立有线和/或无线连接(例如感应连接)。

除了线性驱动单元之外，测量设备特别是测量单元还可以包括旋转或平移的附加驱动器。借助于至少一个附加驱动器，探针尖端可以线性移动或者以旋转或枢转的方式移动。因此，探针尖端相对于测量设备的连接体和/或支撑件移动。

对于探针尖端相对于连接体或支撑件的每个运动自由度，可以设置对应的位置传感器，该位置传感器将相应检测的位置值传输到测量控制单元。

优选地，可选的附加驱动器中的一个可以被配置成在多个以下位置之间移动探针尖端:提供用于测量物体表面的测量位置、远离测量位置的静止位置和提供用于执行校准方法的校准位置。例如，可选提供的附加驱动器之一可以被配置成在测量位置和静止位置之间移动探针尖端。因此，探针尖端可以占据两个或三个不同的位置。

在可选的校准位置，探针尖端被分配给测量标准，并邻接标准的表面。例如，该标准可以是测量设备的一部分，并且可以直接或间接地布置在支撑件上。在校准位置，探针尖端可以沿着标准的表面移动，以便执行测量设备的校准方法。

测量位置和校准位置可以是彼此不同的位置，或者测量位置也是校准位置。

在另一个有利的实施例中，测量设备特别是测量单元包括保护外壳，以便保护测量设备特别是探针尖端和/或可选提供的标准免受外部影响。保护外壳可以具有开口，至少在探针尖端处于测量位置的情况下，探针尖端可以通过该开口伸出保护外壳。开口可以借助于盖子打开和关闭，盖子可以手动或自动移动。特别地，测量设备可以被配置成只要盖子关闭开口就阻止探针尖端在测量位置的移动。

如果测量设备特别是测量单元包括至少一个支撑体或者彼此间隔布置的多个支撑体，这是有利的。每个本发明的支撑体被配置成将测量设备支撑在测量设备的操作位置，该操作位置邻近物体表面上的测量位置。因此，例如，支撑体可以直接邻接物体或物体保持器。至少一个支撑体可以布置在测量设备的支撑体或保护外壳或另一个合适的组件上。所述至少一个支撑体还可以被配置成选择性地布置在测量设备的壳体(例如保护外壳)上的支撑体上的多个不同位置。

所述至少一个支撑体可以弹性变形。因此，在操作位置，支撑体提供阻尼功能，使得来自物体或物体保持器的振动或振荡不会传递到测量设备，或者至少被充分阻尼。如果测量设备处于操作位置，则至少一个支撑体优选地相对于其初始形式变形。至少一个支撑体可以包括可弹性变形的环形(例如圆形或椭圆形或卵形)元件。

这里，可弹性变形的支撑体是指在测量设备和物体之间通常产生的力下能够弹性变形的支撑体。

优选的是，如果测量设备，特别是测量单元包括位置传感器，该位置传感器通信连接到测量控制单元。位置传感器被配置为检测操作位置相对于物体表面或物体的到达，并提供相应的位置信号。位置传感器可以是开关传感器或连续测量传感器。例如，位置传感器可以创建位置信号并将其提供给测量控制单元，该测量控制单元表征到物体表面的距离并至少指示定义操作位置的距离。

作为借助于测量设备检测操作位置的替代方案，测量装置的位置监视也可以借助于机器控制设备来执行，并且如果需要或期望的话，可以从机器控制设备传输到测量设备的测量控制单元。

测量设备的可选设置的位置传感器可以分配给至少一个支撑体，并且可以例如直接或间接地检测作用在支撑体上的力。在一个实施例中，位置传感器可以是应变仪，借助于该应变仪可以检测支撑体的弹性变形。

测量控制单元可以被配置为将操作位置的到达传输到机器控制设备。

有利的是，如果测量控制单元被配置成在到达操作位置之后控制可选设置的附加驱动器中的一个，以便将探针尖端移动到物体表面上的测量位置。借助于这种额外的驱动，也可以开环或闭环方式控制探针尖端和物体表面之间的压力。为此目的，可以提供附加驱动器的相应的力产生单元，该力产生单元可以机械地和/或磁性地和/或电磁地操作。

替代于此，当测量设备到达操作位置时，探针尖端也可以自动占据测量位置。在该实施例中，可以避免额外的驱动器，然而其中可以提供用于调节探针尖端和物体表面之间的压力的力产生单元，如上所述。

在另一个有利的实施例中，测量设备特别是测量单元可以包括清洁单元。替代于此，清洁单元也可以与测量设备分开设置，并且可以是测量系统的一部分，其中测量设备形成测量系统的一部分。清洁单元被配置成清洁物体表面上的测量位置，特别是通过产生气流，例如空气流。例如，清洁单元可以包括可由电动机驱动的风扇和/或流体喷嘴，特别是空气喷嘴，其连接到或者可以连接到压力源。在这种情况下，测量设备包括介质接口，当测量装置插入到机床的机器侧保持设备中时，该介质接口建立到流体源的流体连接，以便向流体喷嘴供应清洁流体。

如果流体喷嘴相对于探针尖端或其可移动支撑件的布置被配置成使得流体喷嘴的流体流，特别是空气流，阻碍污染物，例如颗粒和/或液体，潜在进入测量设备，特别是探针尖端的区域中的测量单元，这是有利的。

在一个实施例中，至少在执行清洁时的清洁阶段期间，测量单元，特别是探针尖端及其可移动支撑件，可以通过适当的措施被保护免受流体流和由流体流激起和/或携带在流体流中的污染物(例如颗粒和/或液体)的影响。例如，可选的措施可以是在清洁阶段期间将测量单元和/或探针尖端适当定位在不受流体流和由此产生的搅动或输送的污染物影响的区域中。附加地或替代地，测量单元和/或探针尖端可以在清洁阶段期间借助于保护设备被屏蔽和/或封闭和/或封装。例如，具有开口的壳体部件可以被设置在探针尖端和/或其可移动支撑件周围。保护设备的可控可移动盖(例如，挡板、滑块、快门……)可以分配给该开口，并且可以在关闭位置覆盖该开口，并且可以在打开位置保持该开口打开。在打开位置，探针尖端可以通过开口伸出以进行测量。在关闭位置，开口和探针尖端被盖子以从外部不可接近的方式覆盖。

此外，如果测量设备包括阻尼设备，则是有利的。通过阻尼设备，可以实现振动和振荡的阻尼，该阻尼可以通过机器侧保持设备引入测量设备中。因此，阻尼设备用于将测量设备与机床分离。阻尼设备特别设置在连接体和探针尖端或线性驱动单元之间的机械连接中。例如，阻尼设备可以布置在连接体和支撑件之间或者第一支撑部件和第二支撑部件之间。

如上所述，测量设备可以是根据本发明的测量系统的一部分。由此，测量设备可以手动或自动地插入机床的机器侧保持装置中或从该其中移除。由于无线通信连接，机床的机器控制设备和测量设备的测量控制单元可以协作，以便控制用于测量测量值的测量过程。

为了校准测量设备，可以存在测量标准，该测量标准被布置在机床中的适当位置或者可选地是测量设备的一部分，特别是测量单元，如上面已经解释的。优选地，该标准是粗糙度标准。

在一个实施例中，标准可以可释放地附接在机床的操作区域中。机床的操作区域是在机器侧保持设备相对于机器基座运动期间，布置在机器侧保持设备中的工具能够到达的区域或者布置在机器侧保持设备中的测量设备能够到达的区域。标准可以被保护性地布置在该操作区域中，例如，在相对于其余操作区域可以打开和关闭的腔室中，以便保护标准在加工物体或工件期间不受影响。例如，该标准可以通过磁性附接设备或以另一种方式可释放地附接在机床中或机床上。

附图说明

本发明的附加有利实施例从从属权利要求、说明书和附图中得出。下面，基于附图详细解释本发明的优选实施例。该图显示:

图1是测量设备的一个实施例的示意性类似框图的图示，

图2是包括机床和根据图1的测量设备的测量系统的实施例的示意性类似框图的图示，图3和图4是测量设备的一个实施例的原理示意图，该测量设备分别具有附加的驱动器，以便能够在多个位置之间移动测量设备的探针尖端，其中测量设备的连接体未示出，

图5是示出测量设备的测量控制单元以及机床的机器控制设备的框图，

图6是具有保护外壳以及清洁单元的测量设备的实施例的示意图，以及

图7是包括阻尼设备的测量设备的实施例，以及

图8是使用机床中的测量设备测量物体的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

图1是测量设备10的实施例的示意图。测量设备10被配置成通过限定的接口(图2)布置在机床12的机器侧保持设备11中。从图2中还可以明显看出，测量设备10被配置用于测量物体14的物体表面13上的测量值。例如，测量值可以描述物体表面13的粗糙度。

测量设备10包括作为机器侧保持设备11的接口的连接体15。例如，连接体15可以包括或者是空心柄锥(HSK)或者短锥(SK)。连接体15不可释放地或可释放地与测量设备10的支撑件16连接。例如，连接体15可以设置在工具夹持器上，支撑件16可以可释放地附接在该工具夹持器上。在该实施例中，支撑件16包括连接设备17(例如连接销)，该连接设备17可以可释放地安装在连接体15上的安装设备18(例如安装凹部)上，例如通过形状配合和/或压配合连接。例如，连接销可以插入到安装凹部中，并且可以固定在那里，特别是使用紧固螺钉。因此，多个不同的连接体15也可以可释放地连接到支撑件16，以便使测量设备10适应机器侧保持设备11的配置。

测量单元21位于支撑件16上。可在探测方向T上移动的探针尖端22、线性驱动单元23、测量控制单元24以及传感器单元25是测量单元的一部分(图5)。命名的单元23、24、25可以布置在测量单元21的壳体中。

探针尖端22在探测方向T上的可移动支撑件可以被配置为使得探针尖端22可以在探测方向T上线性移动。然而，在探测方向T上的移动也可以仅仅是可移动探针尖端22的移动分量，其可以例如围绕正交于探测方向定向的轴线被可枢转地支撑。

借助于线性驱动单元23，探针尖端22可以在移动方向B上线性移动。移动方向B正交于探测方向T定向，并且根据该示例，平行于纵向轴线L延伸。支撑件16从其分配给连接体15的端部沿着纵向轴线L延伸直到其自由端，测量单元21布置在该自由端上。

根据该示例，探针尖端22被配置成如果探针尖端22处于测量位置M(图2、3和7)与物体表面13建立点状或尽可能点状的接触。特别地，测量单元21除了探针尖端22之外不包括其它探测元件，诸如滑块或类似物，其在测量期间与探针尖端22一起在移动方向B上移动。

传感器单元25和测量控制单元24通信连接。传感器单元25被配置成产生传感器值W并将其提供给测量控制单元24，由此传感器值W描述探针尖端22在探测方向T上的位置或位置变化。

测量控制单元24被配置成与控制28间接或直接通信。为此目的，测量控制单元24具有通信接口26，其在实施例中被配置用于无线通信。控制28可以是机器控制设备27的一部分，或者可以被配置成与机器控制设备27进行无线和/或有线通信。根据该示例，控制28还包括被配置用于无线通信的通信接口26。经由通信接口26，测量控制单元24和控制28可以以无线方式彼此通信。该通信优选地对应于标准化的通信协议，例如对应于“蓝牙”标准或“蓝牙低能量”标准。也可以使用被配置用于无线通信的任何其他通信协议。在该实施例中，通过附加的通信连接，控制28和机器控制设备27可以彼此通信。控制28可以被配置成接收和可选地处理来自测量控制单元24的测量值。控制28也可以可选地被配置为基于接收的和/或处理的测量值将评估信息和/或控制信息传输到机器控制设备27。

如从图5中进一步显而易见的，测量单元21可以另外包括可再充电的蓄电池30，用于测量单元21的能量供应。借助于蓄电池30，特别是测量控制单元24，线性驱动单元23和传感器单元25可以被间接或直接供应电能。优选地，蓄电池30向布置在支撑件16上的测量单元21的所有电操作单元和组件提供所需的电能。

可以在蓄电池30上或者在测量单元21的另一个合适的位置上设置适配器31，该适配器31可以从外部接近并且具有电接触32。通过适配器31，可以建立与未示出的充电设备的电连接，例如，如果测量设备10存储在机床12的工具盒37中。如果不需要测量设备10，则可以通过充电设备给蓄电池30充电。可以通过电接触32建立到充电设备的电连接。

在对图5中示意性示出的适配器31的修改中，测量单元21和/或适配器31可以附加地或替代地包括用于蓄电池30的感应充电的接口。

适配器31可以是测量单元21的可移除或不可移除的部分。

基于图3-5，示意性地示出了除了线性驱动单元23之外，测量单元21可以包括至少一个附加驱动器33。至少一个附加驱动器33可以被配置成除了在移动方向B上的线性移动之外，还在至少一个附加的平移和/或旋转自由度上移动探针尖端22，例如在探测方向T上和/或围绕平行于移动方向B定向的枢转轴线S。可选地提供的附加驱动器33的数量是任意的。例如，可以存在例如多达两个线性附加驱动器33和多达三个旋转附加驱动器33。

在图3、4和5示意性示出的实施例中，分别提供了一个线性附加驱动器33和一个旋转附加驱动器33，使得探针尖端22可以围绕枢转轴线S枢转，并且可以在探测方向T上线性移动。用于在探测方向T上移动探针尖端22的附加驱动器33可以同时用作力产生单元，以便调节探针尖端22和物体表面13之间的压力。如果没有提供这种附加的驱动器33，力产生单元也可以单独配置。力产生单元可以机械地、磁性地或电磁地操作，以便产生压力。

在具有至少一个附加驱动器33的实施例中，探针尖端22可以在以下位置中的至少两个位置之间移动:测量位置M、静止位置R(图6)和校准位置k。在这些附加位置中，探针尖端22没有被配置成邻接物体表面13。例如，在静止位置R，探针尖端22可以布置在测量设备10的可选设置的保护外壳34内，并且在静止位置R可以特别地完全位于保护外壳34的内部内(图6)。保护外壳34可以具有邻近测量单元21或探针尖端22的开口36，该开口36可以通过盖子35封闭。盖子35可以手动或自动地在打开位置和关闭位置之间移动。在关闭位置，它覆盖开口36，使得保护外壳34的内部不可接近。关闭位置如图6所示。在打开位置，盖子35打开开口36，使得探针尖端22可以从其静止位置R移动出到测量位置M，在测量位置M，探针尖端22向外延伸穿过开口36。

图3和图4示出了测量设备10的实施例，其中测量标准41设置在支撑件16上。根据该示例，标准41是粗糙度标准。在校准位置K(图4),探针尖端22邻接在标准41上，并且可以通过线性驱动单元23沿着标准41的表面在移动方向B上移动。以这种方式，可以校准测量设备10。

替代地，标准41可以布置在测量设备10的外部，并且可以是图2中示意性示出的测量系统42的一部分，该测量系统包括根据本发明的测量设备10以及机床12。标准41可以借助于附接设备40(例如附接磁体)布置在机床12的操作区域中的合适位置，使得探针尖端22可以到达该标准41以执行校准。标准41和测量设备10之间的移动特别是排他地通过机床12的机器侧保持设备11来执行。附加地或替代地，也可以提供机器轴线，用于相对于机器基座或机器侧保持设备11移动标准41。附加地或替代地，标准41也可以不可释放地附接在机床12的操作区域中，例如在工具盒37上。

为了在机器侧保持设备11中插入或移除测量设备10，测量系统42或机床12可以包括操纵器43，例如具有抓取设备的机器人臂。作为选项，可以借助于操纵器43将标准41定位在机床12的操作区域中或者机器侧保持设备11的移动范围中的合适位置。例如，标准41可以从工具盒37中取出用于校准，并且可以放置在合适的位置，并且可以在校准过程结束后恢复到工具盒37中。标准41和/或整个工具盒37可以在单独的腔室中和/或在工作空间内通过隔板44受到保护，以避免在物体14的加工期间损坏和/或污染标准41或储存在工具盒37中的工具。为了工具更换或者为了借助机器侧保持设备11和插入的测量设备10到达布置在工具盒37中的标准41，隔板44可以打开。

在图2和5中，同样明显的是，机床12包括一个或多个机床轴45、操作者接口46和物体保持器47。机器轴45以及物体保持器47的数量和配置取决于机床12的配置。例如，物体保持器47可以是用于杆状和/或旋转对称物体14的卡盘。

借助于至少一个机器轴45，机器侧保持设备11和/或物体保持器47可以相对于彼此或相对于机器基座移动。因此，机器轴线45可以被配置为线性机器轴线或旋转机器轴线，如图2和5中通过直箭头或弧形箭头示意性表示的。可以存在多达三个线性机器轴和多达三个旋转机器轴。相应机器轴线45的位置可以通过传感器单元48的传感器来检测，并且可以传输到机器控制设备27(图5)。

测量设备10可以具有支撑体51(图2和5)。支撑体51可以间接或直接布置在支撑件16上，例如测量单元21的壳体上。优选地，其位于物体表面13上的测量位置附近，因此如果探针尖端22处于测量位置M，则邻近探针尖端22。如果测量设备10处于操作位置A，则支撑体51被配置为邻接物体表面13和/或物体保持器47。操作位置A在图2中示意性示出。借助于支撑体51，提高了测量设备10和待测物体14之间的相对位置的稳定性。如果由于机床12的配置，在测量期间也执行至少一个机床轴45的机动化激活，以便保持机床侧保持设备11和物体保持器47之间的相对位置和相对定向，则这可能是特别有利的。至少一个机器轴线45的这种主动控制可以导致最小的振荡、振动或移动，这些振荡、振动或运动可以通过支撑体51来支撑或阻尼。

为此目的，在该实施例中，支撑体51被配置为可弹性变形的支撑体。在力通常作用在操作位置A的支撑体51上的情况下，支撑体51弹性变形或可变形。例如，在其未变形的初始状态下，它可以是具有圆形、椭圆形或卵形轮廓的环形。

在对所示实施例的修改中，也可以将多个支撑体51布置在测量设备10的不同位置，特别是测量单元21的壳体和/或支撑件16上。

测量设备10的测量单元21可以具有位置传感器52，该位置传感器52通信连接到测量控制单元24(图5)。位置传感器52为测量控制单元24提供位置信号P。根据该示例，位置信号P指示至少到达操作位置A。此外，位置信号P还可以检测相对于物体14的其他位置，并产生指示这些相对位置的位置信号P。为此目的，位置传感器52例如可以被配置为距离传感器。

在这里所示的实施例中，位置传感器52被分配给支撑体51，并且检测在测量位置M中作用在支撑体51上的力。例如，位置传感器52可以确定支撑体51在测量设备10的操作位置A中的变形，并且由此间接指示测量设备10和物体表面13之间的距离。例如，位置传感器52可以被配置为布置在支撑体51上的应变仪。

在到达操作位置A时，探针尖端22可以自动处于测量位置M，并且可以用所需的压力压靠在物体表面13上。为此目的，测量单元21可以包括力产生单元——如上所述。替代地，在到达测量设备10的操作位置A时，也可以通过可选地设置的附加驱动器33(线性移动或枢转移动)将探针尖端22移动到测量位置M。

测量设备10的另外的配置选项在图6中以示例的方式示出。在该实施例中，测量设备10另外包括清洁单元53。清洁单元53被配置为在测量之前，特别是在探针尖端22移动到测量位置M之前，清洁物体表面13上的测量位置。清洁单元53可以包括例如流体喷嘴54，其间接或直接布置在支撑件16上(根据保护外壳34上的示例)。借助于流体喷嘴54，可以将流体，特别是气体和例如空气喷射到物体表面13上，并且在那里可以清除测量位置上的污染颗粒。为此，流体喷嘴54与流体连接55流体连接。流体连接55间接或直接布置在支撑件16上，并且定位成使得当测量设备10布置在机器侧保持设备11中时，建立与机器侧连接56的流体连接。机器侧连接56与流体源57连接或者可以与流体源57连接，以便在建立连接的情况下通过流体喷嘴54将清洁流体喷射到物体表面13上。流体特别可以是压缩空气。

此外或作为替代，清洁单元还可以包括可以通过电动机驱动的风扇。风扇可以是测量设备10或者替代地测量系统42的一部分。例如，风扇可以插入机器侧保持设备11中。如果机器侧保持设备11例如被配置为主轴，并且可以围绕旋转轴线被旋转驱动，代替整个风扇，也可以仅将叶片装置插入机器侧保持设备11中，用于产生气流。

流体的喷射和/或气流的产生可以借助于测量控制单元24和/或机器控制设备27来控制，例如通过使用流体源57和流体喷嘴54之间的流体路径中的一个或多个可控阀，或者通过使用例如风扇的可控驱动器。

在图7中，示出了测量设备10的实施例，其中另外存在阻尼设备60。阻尼设备60布置在连接体15和测量单元21之间，并且用于消除或至少减少从机床12或机器侧保持设备11传输到连接体15的振荡和/或振动。因此，测量单元21通过阻尼设备60与连接体15分离。例如，为此目的，阻尼设备60可以包括可弹性变形体。

上述实施例可以彼此任意组合。例如，测量单元的所有实施例可以包括标准41(图3和4)和/或至少一个支撑体51(图2)和/或清洁单元53(图6)和/或阻尼设备60(图7)。根据图2的测量系统42可以包括测量设备10的任何实施例。

测量设备10用于执行测量，如下面基于根据图8的流程图作为示例解释的:

在第一步骤V1中，请求执行测量。该请求可以由机床12的测量程序借助于机器控制设备27和/或由操作人员借助于操作者接口46来触发。在请求测量之后，在第二步骤V2中，测量设备10被布置在机器侧保持设备11中。这可以自动执行，例如，因为机器侧保持设备11和工具盒37相对于彼此定位，使得测量设备10可以通过机器侧保持设备11直接从工具盒37移除。替代地，也可以通过操纵器43将测量设备10从工具盒37中移除，并将其插入机器侧保持设备11中。如果适用的话，在此之前，存在于机器侧保持设备11中的工具必须首先被移除并储存在工具盒37中。

在第三步骤V3中，检查是否存在有效的校准，并且如果不存在(从第三步骤V3分支“NOK”)，则在附加的第四步骤V4中校准测量设备。否则(从第三步骤V3分支OK)，该方法可以直接在第五步骤V5中继续。

在第五步骤V5中，测量设备10随后移动到邻近物体14的操作位置A。一旦到达操作位置A，探针尖端22可以已经处于测量位置M，或者其随后借助可选设置的附加驱动器33移动到测量位置M(可选的第七步骤V7)。

在另外的可选的清洁步骤中，可以在将探针尖端22定位在测量位置M之前清洁测量位置，由此清洁步骤在实施例中被示为第六步骤V6，然而，它也可以暂时在第五步骤V5之前执行。

在这之后，在第八步骤V8中执行测量。为此，控制线性驱动单元23，以便在移动方向B上沿着物体表面13移动探针尖端22，同时传感器单元25检测描述探针尖端22在探测方向T上的位置的传感器值W。从多个传感器值W中，粗糙度值可以随后在测量控制单元24或机器控制设备27中确定，并且可以例如经由操作者接口46输出。

可选地，在第九步骤V9中，可以检查测量的合理性。例如，为此目的，可以检查传感器值W的时间进程，例如关于传感器值W的变化频率(例如变化频率、时间梯度、最大值、最小值等。如果存在关于物体14或物体表面13的先验知识，则在第九步骤V9中的这种合理性检查例如是可能的。

基于测试或校准测量，第九步骤V9中的合理性检查可以替代地或附加地检查测量单元21是否仍然正确测量。不正确的测量可能是由于探针尖端损坏造成的，例如，探针尖端损坏可能是由于移动到测量位置造成的。通过测试或校准测量的合理性检查不需要关于物体的先验知识。

如果在第九步骤V9中的可选合理性检查导致测量是合理的(从第九步骤V9分支OK)，则测量方法可以被终止，并且测量设备10可以被再次存储在工具盒37中。否则(从第九步骤V9的分支“NOK”)，探针尖端22可以移回到初始位置(第十一步骤V11)。随后，可以在第八步骤V8中再次执行测量。如果在预定义数量的测量之后仍不能获得合理的测量结果，则可以停止测量方法。那么可以通过操作者接口46输出错误消息。

本发明涉及测量设备10以及包括测量设备10和机床12的测量系统42。测量设备10具有支撑件16，并且在支撑件上布置有连接体15，作为到机床12的机器侧保持设备11的接口。测量单元21布置在支撑件16上，其包括探针尖端22、用于探针尖端22在移动方向B上移动的线性驱动单元23、用于检测探针尖端22在探测方向T上的位置的传感器单元25以及与线性驱动单元23和传感器单元25通信连接的测量控制单元24。测量单元21优选地另外包括自己的电能供应，特别是蓄电池30。测量控制单元24被配置用于与机床的机器控制设备27无线通信。以这种方式，测量控制单元24和机器控制设备27可以协作，以便控制测量进度。

参考符号列表:

10 测量设备

11 机器侧保持设备

12 机床

13 物体表面

14 物体

15 连接体

16 支撑件

17 连接设备

18 安装设备

21 测量单元

22 探针尖端

23 线性驱动设备

24 测量控制单元

25 传感器单元

26 通信接口

27 机器控制设备

28 控制

30 蓄电池

31 适配器

32 电接触

33 附加驱动器

34 保护外壳

35 盖子

36 开口

37 工具盒

40 附接设备

41 测量标准

42 测量系统

43 操纵器

44 隔板

45 机器轴线

46 操作者界面

47 物体保持器

51 支撑体

52 位置传感器

53 清洁单元

54 流体喷嘴

55 流体连接

56 机器侧连接

57 流体源

60 阻尼设备

A 操作位置

B 移动方向

K 校准位置

L 纵向轴线

M 测量位置

P 位置信号

R 静止位置

S 枢转轴线

T 探测方向

V1 第一步骤

V2 第二步骤

V3 第三步骤

V4 第四步骤

V5 第五步骤

V6 第六步骤

V7 第七步骤

V8 第八步骤

V9 第九步骤

V10 第十步骤

V11 第十一步骤

W 传感器值。

Claims (22)

1.一种用于测量物体(14)的物体表面(13)上的测量值的测量设备(10)，包括：

-布置在支撑件(16)上的连接体(15)，该连接体被配置成可更换地布置在机床(12)的机器侧保持设备(11)中，

-探针尖端(22)，其被可移动地支撑在探测方向(T)上，并且被配置为与物体表面(13)接触，

-线性驱动单元(23)，其被配置成在测量期间在正交于探测方向(T)定向的移动方向(B)上线性移动探针尖端(22)，

-测量控制单元(24)，其包括无线通信接口(26)，所述无线通信接口被配置成与机器控制设备(27)建立无线通信连接，

-传感器单元(25)，其与测量控制单元(24)通信连接，并且被配置为检测描述探针尖端(22)在探测方向(T)上的位置的传感器值(W)，并且将其提供给测量控制单元(24)。

2.根据权利要求1所述的测量设备，包括用于测量设备(10)的能量供应的可再充电蓄电池(30)。

3.根据权利要求2所述的测量设备，包括用于将蓄电池(30)与充电设备电连接的适配器(31)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，包括至少一个旋转或平移附加驱动器(33)，其被配置为相对于连接体(15)移动探针尖端(22)。

5.根据权利要求4所述的测量设备，其中，所述附加驱动器(33)之一被配置为在为测量所述物体表面(13)而提供的测量位置(M)和至少一个附加位置(R，K)之间移动所述探针尖端(22)。

6.根据权利要求4或5所述的测量设备，其中，所述附加驱动器(33)中的一个被配置成在测量位置(M)和校准位置(K)之间和/或在测量位置(M)和静止位置(R)之间移动所述探针针尖(22)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，包括具有开口(35)的保护外壳(34)，通过所述开口，探针尖端(22)至少在测量位置(M)从保护外壳(34)伸出。

8.根据权利要求7所述的测量设备，其中，所述保护外壳(34)的开口(35)能够通过可移动盖子(36)打开和关闭。

9.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，包括至少一个支撑体(51)，该支撑体在测量设备(10)的操作位置(A)中在测量位置附近邻接物体表面(13)或物体保持器(47)。

10.根据权利要求9所述的测量设备，其中，所述至少一个支撑体(51)是可弹性变形的。

11.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，包括位置传感器(52)，所述位置传感器(52)与所述测量控制单元(24)通信连接，并且被配置为检测相对于所述物体表面(13)到达所述操作位置(A)，并且为所述测量控制单元(24)提供位置信号(P)。

12.根据权利要求9或10以及权利要求11所述的测量设备，其中，所述位置传感器(52)被分配给所述至少一个支撑体(51)，并且检测作用在所述支撑体(51)上的力。

13.根据权利要求11或12所述的测量设备，其中，所述测量控制单元(24)被配置成向所述机器控制设备(27)指示到达所述操作位置(A)。

14.根据权利要求11至13中任一项以及根据权利要求5或6所述的测量设备，其中，所述测量控制单元(24)被配置成在到达所述操作位置(A)之后控制所述附加驱动器(33)中的一个，以便将所述探针尖端(22)移动到所述物体表面(13)上的测量位置(M)中。

15.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，包括清洁单元(53)，所述清洁单元能够借助于所述测量控制单元(24)来控制，并且被配置为在测量之前清洁所述物体表面(13)上的测量位置。

16.根据权利要求15所述的测量设备，其中，所述清洁单元(53)包括可电驱动的风扇和/或流体喷嘴(54)。

17.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，包括阻尼设备(60)，该阻尼设备布置在连接体(15)和探针尖端(22)或线性驱动单元(23)之间的机械连接中。

18.根据前述权利要求中任一项所述的测量设备，包括布置在所述支撑件(16)上用于执行校准方法的测量标准(41)。

19.测量系统(42)，其包括根据前述权利要求中任一项所述的测量设备(10)和附加控制(28)，所述测量系统(42)被配置用于包括机器侧保持设备(11)的机床(12)中。

20.根据权利要求19所述的测量系统，其中，所述附加控制(28)和所述测量控制单元(24)以及作为选项的所述机床(12)的机器控制设备(27)协作以便控制测量进程。

21.根据权利要求19或20所述的测量系统，包括用于执行校准方法的测量标准(41)。

22.根据权利要求21所述的测量系统，其中，所述测量标准(41)能够通过附接设备(40)可释放地附接在所述机床(12)的操作区域中。