CN1232796C - 一种测量纵向尺寸的测量柱 - Google Patents

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Abstract

一种测量纵向尺寸的测量柱(1)，包括支撑框架(2)，可沿设置在支撑框架上的测量轴(Z)移动的滑动架(3)，连接到所述滑动架的探测头(44)，其设计成可以与进行测量的工件接触；滑动架的电动驱动机构，包括缆绳或传动带(40)和驱动马达(5)，可带动所述滑动架沿所述测量轴移动；测量所述滑动架(3)沿所述测量轴的位置的系统。驱动马达通过减速齿轮和摩擦组件驱动上驱动滑轮。马达、减速齿轮和摩擦组件整体安装在滑轮内部。测量柱的优点是节省空间，零部件数目少，减少了传动带施加给滑动架的拘束。

Description

一种测量纵向尺寸的测量柱
技术领域
本发明涉及一种测量设备，特别是用于测量纵向尺寸的测量柱，例如，高度测量柱。本发明还涉及可用于这种测量柱的电动驱动机构。
背景技术
高度测量柱，如专利文件US4924598中所介绍的，例如，可在机械加工车间，用于测量或比较尺寸。测量柱通常包括带有基础的固定的支撑框架，可沿支撑框架垂直移动的滑动架，驱动滑动架的装置，和测量滑动架的垂直位置的系统。探测头连接到滑动架并设计成可接触到进行测量的工件。一些测量柱包括设置了形成气垫装置的底部，以便可以在工作表面容易地移动高度测量柱。
美国专利US4924598中介绍的测量柱包括位于基础上的电动机，电动机可通过轴或传动带驱动下滑轮，下滑轮驱动连接到滑动架的传动皮带，传动皮带还连接到沿与滑动架相反方向移动的配重。传动皮带在下和上滑轮之间张紧。滑动架包括压在连接到支撑框架上的导轨的轮子。
电子测量系统允许滑动架的位置因而探测头的位置得到测定，并在电子显示装置上显示。这种类型的测量柱的分辨率和精度在微米的量级。
精度主要取决于探测头和进行测量的工件之间的接触力。很大的接触力使得探测头和/或工件弯曲，甚至使材料出现弹性变形，这将影响测量。必须使探测头和进行测量的工件之间的接触力非常小，或者，在任何情况下，每次测量接触力都相同。
因此，有必要设置驱动系统，应使得作用在滑动架上的牵引力是可重复的并独立于滑动架的纵向位置。为了这个目的，很重要的是确保传动带有足够的张紧，使其不会在驱动滑轮上滑动。然而，过大的拉力将造成滑动架出现随滑动架位置变化的力和力矩，因此影响测量。为了吸收这些拘束和减少其间隙，有必要尽可能地减少滑动架的轮子和支撑框架上的导轨之间的间隙。然而，滑动架的轮子和导轨之间很大的压力将增加轮子的阻力。这将使滑动架的移动变得困难，甚至出现噪音。很大的轮子阻力还会造成传动带更大的拉力，这将进一步增加传动带施加给滑动架和探测头的拘束。
此外，空间要求和测量柱重量应当减少，不同零部件的数目应当受到限制。由许多不同部件构成的大而笨重的的测量柱难以操作，制造和运输的成本很高，并更容易损坏和出现故障。
另外，在马达和驱动滑轮之间的传送带是额外摩擦和间隙的产生源，这对驱动精度是有害的，因而对测量精度是有害的。当滑动架可以由使用者用手移动时，用马达直接驱动滑轮是不可能的，在突然移动时，马达可能被产生的电压损坏。
发明内容
所以，本发明的目的是提供一种测量纵向尺寸的测量柱，其可避免现有技术测量柱的缺点。具体地，本发明的目的是制造一种测量纵向尺寸的测量柱，其中滑动架的传动带或缆绳比现有技术装置中的传动带张紧程度低，其空间要求减少。
根据本发明，这些目标的实现是通过一种测量纵向尺寸的测量柱，包括：
支撑框架；
滑动架，可沿设置在所述支撑框架上的测量轴移动；
探测头，连接到所述滑动架，其设计成可与进行测量的工件接触；
滑动架的电动驱动机构，包括可带动所述滑动架沿所述测量轴移动的缆绳或传动带，和驱动马达，其中所述缆绳或所述传动带形成在位于所述支撑框架上部的上滑轮和位于所述支撑框架下部的下滑轮之间张紧的圈；
系统，可测量所述滑动架沿所述测量轴的位置；
其特征在于，驱动马达设置在支撑框架的顶部，并且所述驱动马达使所述上滑轮转动。
这样的优点是在驱动滑轮上部的传送带的张力只是由滑动架的重量和配重产生。没必要有其他的张量。下滑轮的张力不是临界的，因此，可以使传送带比现有技术的带有较少的张力。
这些目的的进一步实现是通过一种电动驱动机构，其包括滑轮、驱动马达和摩擦组件，其中驱动马达和摩擦组件集成在滑轮的内部。
这些特征的优点是允许非常小型化和轻的结构，另外还非常经济，如在下面将看到的。
附图说明
阅读通过附图显示的实施例和以示例方式对优选实施例的介绍，对本发明将有更多的了解，其中：
图1是根据本发明的测量纵向尺寸的测量柱的侧视图；
图2显示了马达、摩擦组件和上滑轮的分解图，；
图3显示了支撑框架上的驱动机构的固定叉状体的透视图。
具体实施方式
根据本发明的测量柱的实施例包括正交安装到基础20上的垂直支撑框架2。支撑框架包括设置了刻度(未显示)和导轨24的前侧面。刻度上设置了电容或磁性电极，允许通过固定到滑动架3的传感器(未显示)测量相对和绝对位置。导轨24可以设置到支撑框架2，最好是在支撑框架上加工出，形成滑动架的轮子3可以在上面滚动的支撑平面。在支撑框架2后侧面上的另一导轨形成供另外轮子用的后滚动表面。
联接到支撑框架的电动驱动机构包括上滑轮42和下滑轮(未显示)。驱动机构还包括马达，将在下面参考图2进行介绍，马达可带动上滑轮42转动；还包括缆绳或传动带40，传动带在两个滑轮之间张紧成一个圈，滑动架3固定在传动带40的第一端，因此可在马达的驱动下沿垂直轴Z移动。固定在传动带40的另一端的配重(未显示)在支撑框架2内以与滑动架移动方向相反的方向移动。传动带40的拉力受到如摩擦组件的精密控制，摩擦组件设置在马达和驱动滑轮之间和/或受到马达驱动力矩的控制，其将在下面介绍。
探测头44通过探头固定架45固定在滑动架3上。探测头44的球形尖端设计成可与进行测量的工件接触。电容、感应、光电或磁-电阻型的测量系统可将探测头44的位置或在两个测量点之间探测头44的位移显示在电子显示装置(未示出)上。测量系统包括固定在滑动架3上相对刻度22的电子传感器，电子传感器通过柔性的电缆(未显示)，还可以通过局部无线连接系统，连接到测量控制和显示操作台。
在图2和图3中详细地显示了电动驱动机构。其包括通过摩擦其外侧面423驱动传动带40(未示出)的上滑轮42。滑轮42可双向转动并可通过安装在一起的驱动马达5改变速度。电动马达5最好包括集成的减速齿轮，以便减少轴51的转速和增加传递的力矩。接合在开口63的轴51带动摩擦轮6转动。在此示例中，摩擦轮6包括两个被弹簧或弹性件62压在上滑轮42内侧420的摩擦块60。在不同的实施例中，设置了一个弹簧压在两个摩擦块上，这种实施例可更好地补偿上滑轮内侧的形状偏差(不圆)。摩擦块60的摩擦表面最好是凸起的，具有与内侧面420相同的弯曲直径，并包括一个或多个槽61，利用这些槽两个摩擦表面之间的灰尘颗粒或细微刮屑可以排除。驱动滑轮42是通过摩擦块60和滑轮42之间的摩擦副来实现的。摩擦副是由弹簧62确定。弹簧62位于摩擦副的直线作用区，即摩擦块60作用在表面420的压力几乎不取决于摩擦块60的厚度。
马达5的主体通过弹簧251固定在叉形体25的扇形缺口250处。叉形体25设置在支撑框架2的顶部。球轴承50(显示时未带有球)可使滑轮42围绕马达主体转动。滑轮42通过第二轴承421被第二弹簧253固定在第二扇形缺口252，第二扇形缺口252设置在叉形体25的另一端。
应当注意到，这种结构非常紧凑，对空间的要求因此可以减小。另外主要采用车床车出的零件50、6、60、42、421，这些件容易加工，从而是经济的。
传动带40只是依靠位于一端的滑动架3和位于另一端的配重的重量来张紧在滑轮42的外侧面上。不需要额外的张量(尽管是可能的)，这也使结构得到简化。作用在带40上的张力因此可以减少，这限制了施加在滑动架3上的拘束，改进了精度。
摩擦组件6可使驱动马达5传递到滑轮42的力矩得到控制，具体地，可当探测头44压在进行测量的工件上时，将力矩限制在预定值。因此探测头44对进行测量的工件的压力由摩擦组件6的特性来决定，主要靠弹簧62的特性来决定。相反地，当突然用手移动滑动架或当滑动架的移动被阻挡时，摩擦组件6还可以保护马达免于过热或损坏。
驱动马达5通过电子控制装置(未显示)进行控制，可使马达的电流变化以便控制转动速度和驱动力矩。还可以在本发明的范围内控制驱动力矩并通过电流的作用使探测头44的压力得到控制。电子控制装置可以进行另外的力矩控制或代替摩擦组件6进行的力矩机械控制
带有位于测量柱顶部的滑轮42、驱动马达5和摩擦组件6的电动传动机构的优选实施例，如所看到的，是有很多优点的，如可减少传动带40上的必要的张力。还可以在本发明的范围内，通过将所介绍和公开的驱动机构设置在测量柱的底部来得到紧凑的和集成的结构所具有的益处。

Claims (9)

1.一种测量纵向尺寸(1)的测量柱，包括：
支撑框架(2)；
滑动架(3)，可沿设置在所述支撑框架上的测量轴(Z)移动；
探测头(44)，连接到所述滑动架，其设计成可与进行测量的工件接触；
滑动架的电动驱动机构，包括可带动所述滑动架沿所述测量轴移动的缆绳或传动带(40)，和驱动马达(5)，其中所述缆绳或所述传动带(40)形成在位于所述支撑框架(2)上部的上滑轮(42)和位于所述支撑框架下部的下滑轮之间张紧的圈；
系统，可测量所述滑动架(3)沿所述测量轴的位置；
其特征在于，所述驱动马达(5)设置在所述支撑框架的上部，并且所述驱动马达(5)使所述上滑轮(42)转动。
2.  根据权利要求1所述的测量柱，其特征在于，所述滑动架(3)固定在所述圈的一端，配重固定在所述圈的另一端。
3.根据权利要求2所述的测量柱，其特征在于，所述驱动马达(5)通过减速齿轮驱动所述上滑轮(42)。
4.根据权利要求2所述的测量柱，其特征在于，所述驱动马达(5)通过摩擦组件(6)驱动所述上滑轮(42)。
5.根据权利要求4所述的测量柱，其特征在于，所述驱动马达(5)和所述摩擦组件(6)整体位于所述上滑轮(42)的内部。
6.根据权利要求5所述的测量柱，其特征在于，轴承(50)设置在所述驱动马达(5)的主体和所述上滑轮(42)的内侧(420)之间。
7.根据权利要求5所述的测量柱，其特征在于，所述摩擦组件(6)包括所述驱动马达(5)驱动的摩擦轮(6)，所述摩擦轮(6)通过至少一个摩擦块(60)驱动所述上滑轮(42)，所述至少一个摩擦块(60)和所述上滑轮(42)之间的摩擦力由将所述摩擦块(60)压在所述上滑轮(42)的内侧(420)的弹簧(62)决定。
8.根据权利要求1所述的测量柱，其特征在于，所述驱动马达(5)受到电子控制装置的控制，允许所述马达的电流变化，以便控制驱动力矩。
9.根据权利要求2所述的测量柱，其特征在于，所述驱动马达(5)和所述上滑轮(42)安装在所述支撑框架顶部的叉状体(25)上，所述驱动马达(5)的主体固定在所述叉状体的一端，所述上滑轮通过轴承(421)连接在所述叉状体的另一端。
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