CN201261146Y - 用于检查埋头孔尺寸的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于检查埋头孔尺寸的装置，包括：测量头(2)，该测量头与多轴处理机(4)的心轴(3)相关联；以及处理单元，该处理单元可操作地与心轴(3)相关联以控制心轴的运动；测量头(2)包括可插入埋头孔(101)内的接触元件(5)和通过与埋头孔接触并回撤来探测接触元件(5)插入埋头孔(101)内程度的比较元件(7)。浮动构件(22)自动地纠正接触元件(5)和埋头孔(101)轴线之间的任何对准误差。

Description

用于检查埋头孔尺寸的装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于检查埋头孔尺寸的装置。
本实用新型特别适用于大型零件加工过程检验的尺寸检查。
本实用新型的典型应用是对用数控机床在诸如飞机机翼板片和机身部分的大型板片上加工的埋头孔进行尺寸检查。
背景技术
飞机机翼板片或机身部分需要上百个或甚至上千个埋头孔来容纳铆钉头，这些铆钉用来将机翼板片连接到机翼肋骨上或将机身板片固定到机身框架上。
这些埋头孔通常用数控机床进行加工，机床上合适的工具头按要求加工板片。
由于零件加工和最后组装是由不同公司完成，所以，加工零件的检验正变得要求越来越严格。
组装车间要求检验它们所组装的每个零件，以确保先前所有的加工过程已按照技术规格书执行并不会使最后组装变得无效。
目前，为了检验零件，只要精确地测量某些加工的埋头孔就可以了，总体上加工过程的有效性是后验确定的且立足于统计的基础。
由于航空应用中的加工公差现已要求达到500分之一毫米，因此，统计方式的检验过程不再被接受，相反，需要测量逐一单个的埋头孔。
在现有技术中，一个或多个操作员手拿量具测量每个单一的埋头孔。
除了速度非常慢因而费钱之外，该过程需要提供脚手架和其它设备，以便接近需要进行测量板片的部分，并能使操作员到达每个要测量的埋头孔。
此外，上述方式检查埋头孔还会遇到人工误差和使用量具的问题，为了提供可靠的读数，所使用的量具必须极其精确和小心翼翼地定位在埋头孔上。
本申请人业已发现，测量埋头孔的仪表和测量过程本身可在好多方面尤其是测量时间和可靠性上加以改进。
实用新型内容
在此情形中，本实用新型的基本目的是提供一种能克服上述缺点的用于检查埋头孔尺寸的装置。
尤其是，本实用新型的一个目的是提供一种能提供高精度和可靠性的用于检查埋头孔尺寸的装置。
本实用新型另一目的是提供能减少检查埋头孔所需时间的用于检查埋头孔尺寸的装置。
这里规定的技术目的和目标基本上通过一种用于检查埋头孔尺寸的装置得以实现，其特征在于，该装置包括：测量头，所述测量头与多轴处理机的心轴相关联；以及处理单元，所述处理单元可操作地与所述心轴相关联以控制心轴的运动；所述测量头包括可至少部分地插入埋头孔内的接触元件和探测所述接触元件插入所述埋头孔内程度的比较元件。
本实用新型的用于检查埋头孔尺寸的装置达到了高精度和可靠性，因为正确的测量不依赖于操作者的技术，相反地，测量以完全自动和重复的方式实施。此外，应该强调的是，浮动构件能够纠正测量头相对于埋头孔轴线的定位误差。此外，用于检查埋头孔尺寸的装置大大地减少埋头孔检查时间，因为测量程序是完全自动化的，无需移动其中加工埋头孔所用的板片，或竖起脚手架以求接近埋头孔。还应该强调的是，启动发送测量信号的装置将实施测量所需的时间减到最小。
附图说明
现将参照附图来详细地描述用于检查埋头孔尺寸的装置的优选而非限制性的实施例，该描述不限制本实用新型的范围，在附图中：
图1是根据本实用新型的用于检查埋头孔尺寸的装置的侧视图；
图2和3是处于两个不同操作位置的图1细节的截面图；
图4是图2和3中细节的立体图，其中某些部分已被剖去；
图5是通过垂直于图2和3截面的平面的截面图，示出与该两图相同的细节。
具体实施方式
参照附图，用于检查埋头孔尺寸的装置总体上用附图标记1表示。
装置1包括与多轴处理机4(示于图中)的心轴3相关联的测量头2。多轴处理机可以是任何定制型的数控机床。在优选实施例中，多轴处理机就是加工尺寸需检查的埋头孔的机器。
因此，在优选实施例中，多轴处理机4包括装有多个工具(未示出)的盒仓(未示出)，工具例如有铰刀、多个刀具、埋头孔工具和测量头2。
根据在零件(图1中表示为100，并表示为薄板)上所要执行的加工工艺，多轴处理机4装上从盒仓中取出的最合适的工具。在本实用新型的情形中，多轴处理机4装上取自盒仓的测量头2并自动地将它与心轴3相关联。
应该强调的是，在本实用新型中，测量或检查埋头孔就是测量埋头孔的深度，也就是说，沿与埋头孔的对称轴相一致的轴线介于埋头孔外边缘和内边缘之间的距离。
测量头2包括接触元件5，其可至少部分地插入待测量的埋头孔101内。
在附图所示的示例实施例中，接触元件5包括带有末端6a的冲头6，该末端6a具有角锥形状和圆形的底部，即，锥形形状。末端6a是设计插入到埋头孔101内的接触元件的部分。
具体来说，接触元件5的锥形末端6a具有的锥度与埋头孔101的锥度相同，例如用螺钉可拆卸地紧固到冲头6的其余部分。因此，为了检查不同锥度的埋头孔，锥形末端6a可换成与埋头孔的锥度匹配的另一末端。
装置1还包括比较元件7，其设计成探测接触元件5插入到埋头孔101内的程度，即，探测埋头孔101内冲头6所到达的深度。
处理单元(未示出)可操作地与心轴3相关联并控制着心轴的运动，以将测量头2定位在每个待测量的埋头孔101处。
根据定位程序，处理单元作用在心轴驱动装置(未示出)上来控制心轴3的运动，在优选实施例中，定位程序与加工埋头孔操作中驱动心轴3所使用的定位程序相一致。
这样，测量埋头孔101可无需将其中加工埋头孔的板片与加工埋头孔操作中所使用的支承件移开，同时，合适地确定测量头2已经正确定位在待测量埋头孔101上。
比较元件7包括第一部分8，其可沿着滑动方向Y相对于接触元件5平移移动。滑动方向Y基本上平行于埋头孔101的对称轴。
尤其是(见图4)，接触元件5包括圆柱形内腔9，其沿方向Y滑动地接纳比较元件7的第一部分8。内腔9与比较元件7的第一部分8一样基本上呈圆柱形，并包括开口10，该开口能使移动部分8被推出接触元件5之外而与埋头孔101的边缘接触。
比较元件7的第二部分11与接触元件5形成一体，并受第一部分8作用。
尤其是，第二部分11附连到接触元件5位于开口10的相对一侧上，并包括延伸到接触元件5内腔9中的可移动端12(见图4)。第一部分8直接作用在比较元件7的第二部分11的可移动端12上。因此，可移动端12的运动正比于第一部分8相对于接触元件5的滑动(回撤)。
为了避免第一部分8相对于比较元件7的第二部分11的可移动端12运动失控，有弹簧13作用在内腔9的上壁14和构成比较元件7第一部分8的圆柱形元件的台肩15之间(见图4)。弹簧13恒定地推可移动的第一部分8朝向开口10。
如上所述，当接触元件5的锥形末端插入埋头孔101内时，第一部分8移动，具体来说，该第一部分8回撤。
详见附图，锥形末端6a具有多个狭缝16，比较元件7的第一部分8的同样数量的突出物17通过狭缝16突出出来。
这些突出物或瓣状物17朝向开口10延伸并通过锥形末端6a的狭缝16而邻接到埋头孔101的边缘。
在本实用新型的优选实施例中，三个瓣状物17呈120°的等角距间隔，就像锥形末端6a内的狭缝16一样。
在接触元件5插入埋头孔101内的过程中，瓣状物17与埋头孔的边缘接触，当锥形末端6a进一步进入埋头孔内时，接触元件7的第一部分8也即安装瓣状物17的那部分，沿着内腔9内的Y方向回撤。接触元件7的第二部分11探测该回撤运动，具体来说，回撤的程度，作为埋头孔101深度的测量值。
测量头2还包括致动装置18，其启动将埋头孔深度测量值传送到远处工位的操作。远处工位例如可以实施为计算机，其接收每个埋头孔101的测量读数，并将它们与预定的设计和公差值相比较，以确定埋头孔测量值是否落入检验要求内。
有利地是，信号传输致动装置18能送出表示实际埋头孔101测量值(即，比较元件7的可移动第一部分8回撤的最大程度)的单一信号，而不是送出多个各指示比较元件7的第一部分8所回撤的逐渐增加程度的信号。
致动装置18的操作可构思将测量头2分为两个半部2a、2b(图2和3)。
接触元件5和比较元件7可调整地沿方向Y安装在第一半部2a上，以使它们也可沿方向Y相对于测量头2的第二半部2b滑动。
第二半部2b附连到第一半部2a使其只有一个自由度，具体来说，两个半部2a、2b沿方向Y可滑动地彼此连接。
该连接包括一个或多个滑动导向装置19，其延伸在第一和第二半部2a和2b之间(见图2和3)。
在第一和第二半部2a和2b之间，还延伸着一个弹性元件20，其屈服于第二半部朝向第一半部的推压作用，能够使两个半部2a、2b彼此靠近地移动。在优选实施例中，弹性元件20包括一个或多个平行于滑动导向装置19延伸的弹簧。
微动开关21设置在第一和第二半部2a和2b之间，当两个半部2a、2b移动至彼此靠近时，微动开关21被致动。应该强调的是，微动开关21可以是任何类型，即，机械的、电气的、机电的、磁性的或光学的。这样，当接触元件7的第一部分8完全回撤时，埋头孔101的测量由此完成，进一步朝向埋头孔101的内部推动测量头2导致弹性元件20屈服，以使两个半部2a、2b更靠近地移到一起。这种靠近的移动致动微动开关21，能使测量信号从比较元件7的第二部分11中送出。
有利地是，该装置1还包括在接触元件5和心轴3之间操作的浮动构件22。该浮动构件22给心轴3和接触元件5之间的连接提供至少有一个自由度，最好是三个、更多个自由度。
尤其是，浮动构件22在冲头6的外表面和测量头2的第一半部2a的外表面之间操作(见图2和3)。
对于心轴3和比较元件7之间的连接，浮动构件22还提供至少一个自由度，最好是三个、更多个自由度，因为比较元件7部分地与冲头6形成一体(第二部分11)，并部分地沿着方向Y相对于冲头内部滑动(第一部分8)。
如图5所示，浮动构件22包括第一部件23，其连接到接触元件5并可在基本上垂直于方向Y的平面P1内滑动。第一部件23包括多边形的环，最好是四边形或六边形，该环安置在凹陷24内，该凹陷形成在测量头2第一半部2a内，且该环面向插入冲头6的第一半部2a的内腔2c。该凹陷24的形状与环23匹配，因此具有平壁。
多个推力器25，最好是弹簧驱动的，在平面P1内的凹陷24中操作，从而无需外力就可使环23较佳地保持对中在内腔2c内。
这样，冲头6可在平面P1内相对于第一半部2a因此相对于心轴3移动，从而补偿心轴3和埋头孔101轴线之间任何的对准误差。
浮动构件22还包括第二部件26，其沿基本上垂直于方向Y的第一轴线X1可转动地连接到接触元件5，并沿第一轴线X1可转动地连接到心轴3。
具体来说，第二部件26包括与两个销28形成一体的环27，两个销彼此间距180°并位于第一轴线X1上。两个销28插入形成在冲头6外表面内的孔中，以使环27或冲头6围绕第一轴线X1转动。轴线X1包含在上述平面P1内。
第二部件26的环27还包括两个附加的销29，它们彼此间隔180°而与销28间隔90°。
附加的销29插入对应孔中并操作在第二部件的环27和构成第一部件的环23之间。
因此，第二部件26围绕垂直于第一轴线X1的第二轴线X2转动，并也包含在平面P1内。
因此，有利地是，接触元件5和比较元件7可围绕两个轴线X1、X2相对于测量头2的第一半部2a转动，因此相对于心轴3转动，从而在接触元件5定位在埋头孔101上过程中补偿任何的对准误差。
应该指出的是，见图2和3，第一部件23和第二部件26之间的接触点以及冲头6和第二部件26之间的接触点形成圆和线及面。
事实上，与第二部件26接触的冲头表面是圆形，而与冲头6接触的第二部件的表面是平的。
同样地，第一部件23和第二部件26彼此接触，前者具有圆表面，而后者具有平的垂直表面。
在使用中，心轴3移动测量头2靠近待测量的埋头孔，具体来说，移动冲头6的锥形末端6a靠近埋头孔101的口(图2)。
接下来，锥形末端6a开始进入埋头孔101内，比较单元7的第一部分8的瓣状物17与埋头孔101的边缘接触。第一部分8因此在心轴3施加的推力作用下开始沿方向Y回撤。
该回撤造成比较元件7第二部分11的可移动端12同样程度的回撤，因此，确定出埋头孔101深度的测量值(仍为部分的)。
当锥形末端6a完全接触埋头孔101的锥形壁时，由比较元件7第二部分11的可移动端12测得的瓣状物17回撤的程度确定出埋头孔101的深度。
此时，朝向埋头孔101内进一步施加到测量头2上的推力致使弹性元件20屈服，使得测量头2的两个半部2a、2b更加靠拢到一起。
该种靠拢的移动致动了微动开关21，微动开关能使测量信号传送到远处工位。
应该指出的是，每次测量循环实旋之前，先测量深度准确已知的主埋头孔101，以便精确地标定测量头2。
如果埋头孔101的轴线和冲头6的轴线不是完全地对准，同时，两个轴线彼此偏移，那么，冲头6的锥形末端6a与埋头孔101未对准。
这些对准误差可由浮动构件22进行纠正。
的确，在对不准的情况下，冲头6围绕属于同一平面P1的两个轴线X1和X2可转动地运动的自由度，以及冲头6相对于心轴3在平面P1内平移运动的自由度能使冲头6再次与埋头孔准确对准并实施正确的测量。
尤其是，冲头6的锥形末端6a将心轴传递的力发送到埋头孔，由埋头孔的部分作用的反力具有朝向Y方向和垂直于Y方向(即，位于平面P1内)的两个分量。
该反力作用到浮动构件22上，具体来说，作用在其可移动的部分上。
由于浮动构件22的可移动部分在平面P1内方向力作用下屈服(而可移动部分可阻止沿Y方向的力)，所以，它们可移动并因此致使冲头6移动，直到传递的约束反力具有仅沿方向Y的分量。
此时，冲头6以及接触元件5和比较元件7较佳地与埋头孔轴线对准，可准确地进行测量(图3)。
换句话说，冲头6的锥形末端6a由于进入埋头孔101而致使冲头6沿着垂直于方向Y的方向转动地和平移地运动，直到末端6a的锥形壁贴切地接触埋头孔101的锥形壁，即使起初没有对准(图3)，也能确保埋头孔轴线与比较和接触元件7和5的轴线完全地对准。
本实用新型实现了上述目标。
的确，用于检查埋头孔尺寸的装置1达到了高精度和可靠性，因为正确的测量不依赖于操作者的技术，相反地，测量以完全自动和重复的方式实施。
此外，应该强调的是，浮动构件能够纠正测量头相对于埋头孔轴线的定位误差。
此外，用于检查埋头孔尺寸的装置大大地减少埋头孔检查时间，因为测量程序是完全自动化的，无需移动其中加工埋头孔所用的板片，或竖起脚手架以求接近埋头孔。
还应该强调的是，启动发送测量信号的装置将实施测量所需的时间减到最小。

Claims (10)

1.一种用于检查埋头孔尺寸的装置，其特征在于，它包括：测量头(2)，所述测量头与多轴处理机(4)的心轴(3)相关联；以及处理单元，所述处理单元可操作地与所述心轴(3)相关联以控制心轴的运动；所述测量头(2)包括可至少部分地插入埋头孔(101)内的接触元件(5)和探测所述接触元件(5)插入所述埋头孔(101)内程度的比较元件(7)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，它包括浮动构件(22)，所述浮动构件(22)在所述接触元件(5)和所述心轴(3)之间操作，以给所述心轴(3)和所述接触元件(5)之间的连接提供至少两个自由度。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述浮动构件(22)还在所述比较元件(7)和所述心轴(3)之间操作，以给所述心轴(3)和所述比较元件(7)之间的连接提供至少两个自由度。
4.如上述权利要求中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述比较元件(7)包括第一部分(8)，所述第一部分(8)沿着基本平行于所述埋头孔(101)轴线的滑动方向(Y)可滑动地连接到所述接触元件(5)；所述第一部分(8)被设计成邻接所述埋头孔(101)的边缘并在所述接触元件(5)插入过程中回撤。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述比较元件(7)包括第二部分(11)，所述第二部分(11)与所述接触元件(5)形成一体，并且所述第二部分(11)的一端(12)与所述第一部分(8)接触以探测所述第一部分(8)回撤的程度。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述比较元件(7)的所述第一部分(8)包括圆柱，所述圆柱装配到构成所述接触元件(5)的一部分的中空圆柱(9)内；所述圆柱包括三个瓣状物(17)，所述瓣状物从所述中空圆柱(9)中突出并被设计成与所述埋头孔(101)的边缘接触。
7.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述浮动构件(22)包括第一部件(23)，所述第一部件沿基本垂直于所述比较元件(7)的所述滑动方向(Y)的平面(P1)连接到所述接触元件(5)，并可在所述第一平面(P1)内相对于所述心轴(3)滑动。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述浮动构件(22)包括第二部件(26)，所述第二部件围绕基本垂直于所述比较元件(7)的所述滑动方向(Y)的第一轴线(X1)可转动地连接到所述接触元件(5)，并围绕所述第一轴线(X1)可转动地连接到所述心轴(3)。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一轴线(X1)包含在所述平面(P1)内，而所述第二部件(26)沿着垂直于所述第一轴线(X1)并包含在所述平面(P1)内的第二轴线(X2)可转动地连接到所述第一部件(23)。
10.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述测量头(2)包括：第一半部(2a)和第二半部(2b)，所述第二半部(2b)可沿所述比较元件(7)的所述滑动方向(Y)相对于所述第一半部(2a)滑动；致动装置(18)，所述致动装置(18)位于所述两个半部(2a、2b)之间，以致动测量值从所述比较元件(7)传输到远处工位，并在所述两个半部(2a、2b)靠近地移到一起时实施致动。
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