CN1424556A - 一种测量纵向尺寸的测量柱 - Google Patents

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；滑动架的驱动机构，包括缆绳或传动带(40)，可带动所述滑动架沿所述测量轴移动；测量所述滑动架(3)沿所述测量轴位置的系统。一框架以铰接的方式连接到滑动架。缆绳或传动带连接到该框架。该框架和滑动架之间的铰接件可允许沿平行于所述滑动架平面的枢轴(x)作至少一个枢轴转动。这种测量柱的优点是缆绳或传动带施加的力或力矩不直接作用在滑动架。沿测量轴以外的轴上的力可被该框架吸收。

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。

背景技术

高度测量柱，如专利文件US4924598中所介绍的，可设置在机械加工车间，例如，用于测量或比较尺寸。在图1中示意性显示的测量柱包括带有基部20的固定支撑框架2，可沿支撑框架垂直移动的滑动架3，驱动滑动架的机构，和测量滑动架垂直位置的系统。探测头44连接到滑动架并设计成可接触到进行测量的工件。基部可设置能够形成空气垫的装置，以便可以在工作表面上容易地移动高度测量柱。

驱动机构可以通过曲柄来手动操作和启动，或使用马达来电动操作。曲柄或马达驱动连接到滑动架3以及配重41的缆绳或传动带40，配重可沿与滑动架移动方向相反的方向移动。缆绳或传动带在滑轮42，43之间张紧。滑动架3包括轮子(未显示)，轮子压在连接到支撑框架的导轨上。

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44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。

因为拘束与最大允许空间要求和制造精度相关，传动带40不总是严格地平行于支撑框架2。特别是，在本发明的范围内已经观察到，传动带40固定在滑动架3的角度α根据滑动架的纵向位置变化。当滑动架接近测量柱1的下滑轮43或上滑轮42，以及当滑轮的半径r与支撑框架2和传动带40在滑动架上的固定点之间的距离不同时，这种情形很明显。还发现当滑轮42，43的中心相对滑动架3的位置未能精确控制时也出现这种角度变化。在这些情况下，传动带作用在滑动架上的拉力沿不垂直的方向施加，并造成沿平行于滑动架3平面的水平轴施加的力矩m。该力矩影响探测头和工件之间的接触力，所以测量精度根据滑动架的纵向位置变化。

美国专利US5040308介绍了一种测量柱，其中测量滑动架通过调节件连接到驱动带的上端。滑动架可相对调节件在测量轴的方向滑动。然而，调节件和滑动架之间的铰接件只允许沿测量轴的位移。拉力正交于测量轴的分量因此施加到滑动架并直接作用在探测头。

欧洲专利申请EP223736介绍了一种测量柱，其中测量滑动架通过框架连接到驱动带的上部。滑动架可以枢轴转动和相对框架水平滑动。但是没设置任何机构来使滑动架相对框架沿平行于滑动架和框架平面的水平轴作枢轴转动。驱动缆绳施加到框架的力矩因此将没有没有改变地反映到探测头。

另外，测量探测头沿平行于滑动架和框架平面的轴y设置。这种结构没有什么优越性，由于探测头离由支撑框架上的导轨构成的参考表面很远。另外，探测头靠近支撑框架的边，这样存在着与复杂形状工件的某些部分接触的危险。

发明内容

所以，本发明的目的是提供一种可解决这些问题的高度测量柱。

具体地，本发明的目的是提出一种高度测量柱，其可以减少驱动系统施加到滑动架的不垂直分力。

根据本发明，这些目标的实现是通过一种测量柱，其包括独立权利要求的特征。

具体地，这些目标的实现是通过一种可测量纵向尺寸的测量柱装置，其包括支撑框架，滑动架，可沿设置在所述支撑框架上的测量轴移动；连接到所述滑动架的探测头，其设计成可与进行测量的工件接触；滑动架的驱动机构，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；可测量所述滑动架沿所述测量轴位置的系统。其中所述缆绳或传动带和所述滑动架之间的铰接件允许至少沿平行于所述滑动架平面的枢轴作枢轴转动。

这样的结构具有的优点是施加在滑动架上并因此施加到探测头上的只有缆绳或传动带施加拉力的垂直分量。因此，可以避免该力的水平分量造成的测量误差，尤其是当滑动架接近两个滑轮中的一个时。

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是高度测量柱的主要部分的示意图；

图2是整个高度测量柱的侧视图；

图3是根据本发明的测量柱中的测量滑动架的分解图；

图4是根据本发明的测量柱中的测量滑动架的透视图。

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部20上的垂直支撑框架2。支撑框架包括设置了刻度22和导轨24的前侧面，刻度可是电容的、感应的或磁性的。例如，刻度22可由设置了电容或磁性电极的玻璃刻度构成。刻度设置了电极允许固定到滑动架3的传感器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，导轨形成了滑动架3的轮子31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21形成供另外轮子32用的后滚动表面。侧向轮33可靠在侧面导轨25上。滑动架3在水平面x-y上的位置因此完全由导轨21、24、25限定。

连接到支撑框架的驱动机构包括上滑轮42和下滑轮43。驱动机构还包括马达(未显示)，马达可带动一个滑轮转动；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受到缆绳或传动带40的驱动，因此可在马达的驱动下沿垂直轴Z移动。固定在传动带40的另一部分的配重41以与滑动架3移动方向相反的方向移动。传动带40上的拉力，例如，可通过摩擦组件(未显示)和/或控制马达的驱动力矩来精密控制，摩擦组件设置在马达和驱动滑轮之间。

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的位置或探测头44在两个测量点之间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束(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。

根据本发明，缆绳或传动带40通过这个示例中的框架5和枢轴30构成的铰接件连接到滑动架3。框架成为力扩展件并包括前轮52和后轮51，前轮可靠在支撑框架2的前导轨22上而后轮可靠在支撑框架2的后导轨21上。两个间隔柱54用作制动件，如果必要可通过在接近滑动架的重心处施加很小的力使框架5保持在离距滑动架3一定距离处。框架5通过宽松地插入滑动架中开孔34的枢轴30连接到滑动架3。开孔34靠近滑动架支柱的几何中心。框架5传递到滑动架3的力因此都施加到这个点。具体地讲，滑动架仅通过这个驱动点34沿垂直测量轴z移动。

通过固定在框架中轴上的点53的蝶型螺母或螺钉55，缆绳或传动带40的下和上端固定在框架5上。框架螺纹连接到枢轴30上。碟型螺母或螺钉55使手动移动滑动架成为可能，这可通过在接近滑动架支柱几何中心的位置进行驱动。

开孔34和枢轴30之间的间隙足以使枢轴和框架沿轴y转动。另外，框架5相当松地固定到枢轴30以便容易地沿平行于框架的水平轴x作枢轴转动，并使枢轴端通过。枢轴还可以在开孔34内沿其纵向轴y滑动。

通过这种方式，当缆绳或传动带40和支撑框架2之间的角度α增加时，框架5可绕轴x枢轴转动。框架5的上部因此可以移动，轮子52还能够与导轨22分开。由于枢轴30和开孔34之间的间隙，框架5的下部可朝向或离开滑动架3移动。然而，间隔柱54可防止位移幅度过大，并可当滑动架沿测量轴z快速移动时避免框架振动。

因此，应当理解，缆绳或传动带40的拉力产生的力和力矩未直接施加到滑动架3，而是首先和首要地施加到框架5。力平行于轴y的分量以及沿轴x的力矩通过轮子51，52传递到支撑框架2，框架2可吸收这些力。尤其在力矩m沿水平轴x作用时是这种情况，这种力矩可由传动带40和支撑框架2之间的角度α产生。由未正确地位于支撑框架中轴上的缆绳造成的沿轴y的力矩可造成框架5的枢轴转动，这个转动未反映在支撑框架3上。

除了缆绳或传动带40，将测量传感器连接到显示装置的电缆束(未显示)也可以施加拉力或力矩到滑动架3。尤其是当电缆束在传感器(ride)的端部受到拉伸时或当悬垂的电缆的重量受到滑动架的支撑时会出现这种情况。根据本发明，电缆束还连接到框架5，所以这些不希望有的力和力矩还施加到框架5，而不是直接施加到滑动架3。在所示的实施例中，电缆通过夹子56连接到框架5，夹子将电缆弹性地固定在框架5的背面。在支撑框架2的背面设置夹子还使电缆束与进行测量的工件或与探测头接触的危险减少。

在所显示的实施例中，在缆绳或传动带40和滑动架之间的铰接件是由与滑动架3框架配合的框架5构成。此实施例具有的优点是滑动架-框架配合的总长得到减少，因此，增加了沿给定长度的支撑框架的最大测量量程。由于这种优良配置还可能将驱动缆绳或传动带40的上端和下端固定到同一点。在较好的实施例中，也可能使用不同设置的相对滑动架3的铰接件，例如，一个或多个铰接件固定在滑动架的上和/或下面，和固定在延长部分。

在所显示的实施例中，框架5和滑动架3之间的连接是通过枢轴而起作用的，枢轴使得可实现沿水平轴y传递和沿水平轴x和y转动。其他的具有不同程度自由度的铰接的连接机构也很容易应用于本发明的范围内。

Claims (16)

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)；

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，所述缆绳或传动带和所述滑动架之间的铰接件(5，30)允许沿平行于所述滑动架平面的枢轴(x)作至少一个枢轴转动。

2.根据权利要求1所述的测量柱，其特征在于，所述枢轴(x)是水平的。

3.根据权利要求2所述的测量柱，其特征在于，所述铰接件(5，30)还允许沿正交于所述滑动架平面的轴(y)作枢轴转动。

4.根据权利要求1所述的测量柱，其特征在于，所述铰接件包括固定在所述缆绳或传动带(40)的力扩展件(5)和在所述力扩展件(5)和所述滑动架(3)之间的连接件(30)。

5.根据权利要求4所述的测量柱，其特征在于，所述力扩展件(5)包括至少一个可靠在所述支撑框架(2)上的轮子(51，52)。

6.根据权利要求5所述的测量柱，其特征在于，所述力扩展件(5)包括至少一个可靠在所述支撑框架(2)前侧面(22)的轮子(52)和至少一个可靠在所述支撑框架(2)后侧面(21)的轮子(51)。

7.根据权利要求6所述的测量柱，其特征在于，所述力扩展件(5)可沿水平轴(x，y)作枢轴转动。

8.根据权利要求4所述的测量柱，其特征在于，所述力扩展件的形状加工成可部分覆盖所述滑动架(3)的框架(5)。

9.根据权利要求8所述的测量柱，其特征在于，所述测量柱包括至少一个制动件(54)，可限制所述框架(5)和所述滑动架(3)之间的相对位移的幅度。

10.根据权利要求4所述的测量柱，其特征在于，所述连接件由水平枢轴(30)构成。

11.根据权利要求10所述的测量柱，其特征在于，所述枢轴(30)是固定的，以允许所述力扩展件(5)和所述滑动架(3)沿所述枢轴的纵轴相对移动。

12.根据权利要求1所述的测量柱，其特征在于，所述滑动架(3)在接近所述滑动架支柱的几何中心的单个点34受到所述铰接件(5，30)的驱动。

13.根据权利要求1所述的测量柱，其特征在于，所述缆绳或传动带(40)的上端和下端都固定在所述铰接件(5，30)的同一点。

14.根据权利要求13所述的测量柱，其特征在于，所述缆绳或传动带(40)的上端和下端都固定到所述铰接件(5，30)的点(53)处，所述点(53)接近所述滑动架(3)的所述驱动点(34)。

15.根据权利要求1所述的测量柱，其特征在于，所述探测头(44)正交地固定在所述滑动架(3)的平面(x-z)上。

16.根据权利要求1所述的测量柱，其特征在于，所述测量柱包括至少一根连接到位于所述滑动架(3)的所述测量系统的电缆，所述至少一根电缆连接到所述铰接件(5，30)，以防止所述电缆直接施加力或力矩到所述滑动架(3)。

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