專利名稱：機械工件線性尺寸檢查頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種機械工件線性尺寸檢查頭，它包括限定出一縱向幾何軸線的一支承件；一可動臂組件，它具有一可相對于支承件移動的臂和一連接于該臂的探頭；連接于臂和支承件的一使臂相對于支承件移動的支座；以及連接于臂和支承件的一根據臂相對于支承件的位置而提供信號的傳感器。
本發(fā)明還涉及一種機械工件線性尺寸檢查頭，它包括限定出一縱向幾何軸線的一支承件；一可動臂組件，它具有一可相對于支承件移動的臂和一連接于該臂的探頭；連接于支承件、適于與可動臂配合用于將臂帶到確定的不工作位置的一收回裝置；以及連接于臂和支承件的一根據臂相對于支承件的位置而提供信號的傳感器。
本發(fā)明還涉及一種尺寸檢查頭中所使用的支座的制造工藝。
背景技術：
現在有許多用于檢驗工作臺中、傳送線中或在機床加工過程中的機械工件的檢驗或測量頭。
在這些公知的測量頭中，將可動臂連接于固定支承件并必須確保臂非常精確的位移的支座既可通過去除材料、也就是涉及精密而高成本的機械加工的制造工藝來實現，也可通過在臂與支承件之間通常利用可拆連接件設置允許臂移動的合適裝置來實現，這也是一種要求極高精確度、因而也相當費時和費錢的結構。
發(fā)明揭示本發(fā)明的目的在于提供一種機械工件線性尺寸檢查頭，它可保證高標準的可重復性和精度，并比現有的檢查頭更緊湊、更通用和更便宜。
上述和其它目的可由權利要求1和24的檢查頭實現。
本發(fā)明的另一目的在于通過一種特別經濟、迅速和可靠的方法來獲得一種用于檢驗或測量頭的精確的支座。
上述和其它目的可由權利要求33的制造工藝實現。
附圖簡述下面參照附圖以非限制性實例的方式來詳細描述本發(fā)明，附圖中

圖1是本發(fā)明檢查頭的殼體的立體圖；圖2是圖1所示檢查頭的縱向剖視圖；圖3是圖2檢查頭沿Ⅲ-Ⅲ線朝箭頭方向剖開的剖視圖；圖4是圖2檢查頭沿箭頭Ⅳ方向觀察的平面圖；圖5是圖2檢查頭沿箭頭Ⅴ方向觀察的平面圖；圖6是圖2檢查頭沿箭頭Ⅵ方向觀察的正視圖，其中罩蓋109和143、密封圈137和139、分隔件141以及探頭67已被去掉；圖7是圖2檢查頭沿箭頭Ⅶ方向觀察的后視圖；圖8是本發(fā)明檢查頭的一個部件的放大立體圖；以及圖9是本發(fā)明第二實施例的檢查頭的縱向剖視圖。
本發(fā)明的最佳實施方式圖1-8所示的檢查頭，更具體地說是一測量頭，它包括一平行六面體形的鋼殼體1，該殼體形成一支承件，并限定出一縱向幾何軸線。殼體1限定出六個表面3、5、7、9、11和13。
側表面5和9相互平行并大致呈平面狀，后表面7平行于前表面3，下表面13平行于上表面11。
上表面11具有六個螺紋孔23和一個開口35，該開口通到一個凹陷15。
下表面13具有三個大致呈圓柱形的孔，它們限定出三個座17、19和21。
前表面3具有四個螺紋孔46和一個圓柱形凹陷43，該凹陷具有一通到凹陷15的大致呈橢圓形的中央孔45。
后表面7具有四個螺紋孔47。
可動臂組件包括一部分插入殼體1的臂49，該臂沿大致平行于殼體1縱向幾何軸線的方向設置。臂49包括位于殼體1內的一第一錐形端部部分51；一橫截面縮小的第二部分53；一大致呈平行六面體形的第三部分55；一橫截面縮小的第四部分57；相鄰于殼體1前表面3的一大致呈圓柱形的、具有兩個槽61和63的第五部分59；以及位于殼體1外部的、具有一支承探頭67的支承件66的第六端部部分65。
臂49的第一部分51具有三個螺紋孔68、70和71。
臂49的第二部分53具有一螺紋孔72和一槽76。
板73通過擰入孔72的一螺釘而連接于殼體1。
用于實現臂49受限制的旋轉位移的一支座74(在圖8中也以放大的形式詳細示出)包括一可變形部件，它由三個永久性固定于兩個塊體81和83的薄鋼片75、77和79構成，這兩個塊體例如可由鋅合金制成。模鑄法是一種可用來獲得不同材料部件之間的永久性連接的工藝，但其它類型的工藝(例如焊接)也是可以預見到的。
將薄片75、77和79固定于塊體81和83的模鑄工藝在于將薄片75、77和79插入一模具，而后向其中注入制造塊體81和83所需要的熔融材料。這樣，一旦冷卻下來，薄片75、77和79便被固定到該材料上。
當支座處于閑置狀態(tài)時，兩個塊體81和83大致互相平行，薄片75、77和79相對于塊體81和83呈例如45度。薄片75和79大致共面，而薄片77相對于其它兩個薄片75和79呈約90度。大體上，在一側的薄片75、79與在另一側的薄片77位于由代表臂49旋轉軸線的一條直線所限定的一束平面中的兩個平面(例如兩個互相垂直的平面)內。
塊體81通過兩個螺釘84(圖3)連接于臂49的第三部分55，而塊體83通過另外兩個螺釘86(圖5)連接于殼體1與表面13相應的內表面。支座74可使臂49繞一條垂直于殼體1縱向幾何軸線和平行于上、下表面11和13的軸線實現受限制但準確的旋轉位移。這些位移由機械限位裝置限制，這些限位裝置例如可通過下面所描述的方式獲得。一螺釘85(圖2和3)穿過臂49的一個未圖示出的孔，它在殼體1的再進入部分處擰入殼體1。臂49的部分51抵靠螺釘85的頭部可限制臂49的向上轉動(圖2中的逆時針方向)。在第一部分51處擰入臂49的螺紋孔70的銷釘91(圖3)在表面87處抵靠殼體1可限制臂49的向下轉動(圖2中的順時針方向)。用于將探頭67壓靠于待檢查機械工件表面的一偏壓裝置包括一復位彈簧95，它插設于座19中，其一端連接于一罩蓋94，另一端連接于一擰入孔71的可調銷釘97。罩蓋94被復位彈簧95拉靠于座19的一凹陷，用于使座19密封。彈簧95與銷釘97之間的連接包括一閑銷96，它連接于銷釘97，用于設定彈簧95的牽引力(下面將詳細描述)并防止其扭轉。該復位彈簧95沿順時針方向對臂49施加一個轉矩，以保持探頭67壓靠于一待檢查機械工件。
用于將臂49帶到一確定的工作位置的氣動控制收回裝置如以下這樣制成。
在座17中設有一氣缸98。一活塞100可在氣缸98內滑動，它包括兩個用于容納密封圈的環(huán)形座99和一通過槽76穿過臂49并接觸板73的端部部分。一壓縮彈簧101的兩端分別連接活塞100和殼體1。一罩蓋102通過一部分容納于座17一凹陷中的彈性環(huán)103而固定于殼體1，使座17密封。罩蓋102具有一用于與一管子93連接的開口，該管子用于輸入來自一含壓縮空氣源92的公知氣動線路的空氣。
一類似的收回裝置可以連接于一公知的液壓線路，以便用液壓操作。
一感應式差動傳感器包括繞組105和一由鐵磁材料制成的芯部107。繞組105在座21內連接于殼體1。一根桿104螺紋連接于臂49的螺紋孔68中，并插入殼體1的座21。芯部107連接于桿104的一端，從而設置在繞組105內并在臂49移動時完成(與桿104一起)受限制的移動，該移動基本上是平移。
一罩蓋116通過螺釘連接于殼體1的表面13，它具有一供線纜119(圖5)通過的開口，該線纜帶有連接于傳感器繞組105的電線。
具有三個孔111、113和115的一罩蓋109通過置于螺紋孔23中的螺釘連接于殼體1的表面11。
孔111可供接近螺釘85，用于設定臂49的上行程限止點。實際上，通過擰緊和擰松螺釘85，可降低和升高螺釘85的頭部，如前面所描述的，它代表臂49轉動的上限止點。
孔113可供接近銷釘91，用于設定臂49的下行程限止點。實際上，通過沿某一方向或相反方向轉動銷釘，可使銷釘91的另一端移動離開或接近殼體1的表面87，因而改變銷釘91觸及殼體1表面87之前臂49所完成的行程。
孔115可供接近銷釘97，用于設定彈簧95的牽引力。實際上，通過操作銷釘97，借助只發(fā)生平移而不轉動的閑銷96，可伸長或縮短彈簧95而不使其發(fā)生扭轉，從而設定彈簧95施加于臂49的牽引力。
一圓環(huán)形密封圈117(或O型圈)設置在罩蓋109與殼體1之間，它部分容納于罩蓋109的一槽中。呈管形的一第一柔性密封圈137的一端在槽61處連接于臂49，另一端在限定于圓形開口43中的一槽140處連接于殼體1。一第二柔性密封圈139的一端在槽63處連接于臂49，另一端在槽140處連接于殼體1。槽140中容納有一分隔件141，它使兩個密封圈137和139的端部分開。由橡膠制成的第一密封圈137的作用是保護殼體1內側免受任何可能影響傳感器性能的外部物質侵入，而由砑光成織物狀的橡膠制成的第二柔性密封圈139的作用是保護第一密封圈免受可能的細屑損傷。
一罩蓋143通過四個置于螺紋孔46中的螺釘連接于表面3。
表面7上的四個孔47被用來將檢查頭固定于一支承件(圖中未示出)上，在因所要進行的檢查工作類型的不同而需要使用兩個測量頭的情況下，在該支承件上可連接第二個測量頭。測量頭以下面的方式工作。
在將測量頭和一待檢查的工件以一種公知的方式彼此相向移近之前，為了防止探頭67在該移動過程中撞擊工件或其它障礙物，臂49被帶到一確定的非工作位置，在該位置探頭67遠離檢查位置。為此，使來自空氣源92的空氣通過管子93流入，從而驅動收回裝置?？諝馐┘佑诨钊?00的壓力使其克服彈簧101的偏壓而向上移動，直到它通過槽76抵靠在板73上，并將臂49沿逆時針方向推移(參見圖2)，直到第一部分51抵靠螺釘85的頭部，這樣將限定了臂49的非工作位置。
當將一工件置于檢查位置時，通過切斷空氣流動，使收回裝置不受驅動，彈簧101將活塞100拉回到下面。此時，彈簧95施加于臂49的牽引力迫使探頭67接觸待檢查工件。
根據探頭67、因而也是臂49的位置，桿104在座21中采取一個特定的相應位置，因此芯部107也相對于傳感器繞組105而采取一個相應的特定位置。傳感器響應于芯部107和繞組105的相互位置、因而也是探頭67相對于一初設零位置的位置而提供的電信號，通過線纜119輸送到一存儲和處理單元(該單元未在圖中示出)，它將測量值與預先存儲的額定值相比較。該存儲和處理單元可連接于機床的數控器用于加工反饋。
圖9示出了基本類似于圖1-7測量頭的一測量頭，只是含有一個不同的收回裝置，它包括一插設于座17中的波紋管121。波紋管121由塑料制成，例如是聚亞胺酯，但它也可由橡膠或金屬制成。
波紋管121的一端被一凸緣125夾于座17的一凹陷中。凸緣125例如通過螺紋以一種公知的方式固定于座17，這在圖9中未示出。凸緣125夾住波紋管121可使座17密封。
波紋管121的另一端具有一封閉部分127，該部分帶有一固定(例如粘合)于其自由表面中央區(qū)域的環(huán)形抵靠件129。該環(huán)形件129具有一用于與臂49成一體的一相應突起圓柱形件134的圓柱形座133。
凸緣125具有一通孔，它連接于一公知的、含有一壓縮空氣源92的氣動線路。
一復位彈簧135插設在波紋管121外表面的褶子中。
該收回裝置利用通過凸緣125中的孔流入波紋管121的壓縮空氣來驅動?？諝馑┘拥膲毫κ共y管121克服復位彈簧135的牽引力而伸長，直到環(huán)形件129在圓柱形座133處與圓柱形件134接合。波紋管121施加于臂49的推動迫使臂49抵靠于螺釘85的頭部。以這種方式，探頭67移動離開檢查位置，限定出臂49的一非工作位置。
當將一工件置于檢查位置時，通過切斷空氣流動，使收回裝置不受驅動，波紋管121被復位彈簧135壓縮。波紋管121中的空氣通過凸緣125的孔流回到氣動線路中。
如果波紋管121由金屬制成，它可以固定(例如粘合)于凸緣125，并用一“O型圈”來密封座17。
復位彈簧135可具有與圖9所示不同的形狀和/或結構，例如，它可以設置在波紋管內側的褶子中，或可以具有較小直徑的繞圈并設置在波紋管121內的中央，與波紋管內表面隔開。在某些情況下，根據所需的收回量和波紋管121的制成材料，可以省去彈簧135。
圖9中所示的收回裝置具有特別簡單和經濟的結構，可確保基本無摩擦的操作，提高檢查頭的精度和整體可靠性。
本發(fā)明的檢查頭可用于機械工件的“工藝中”尺寸檢查，換句話說，是在機床(例如磨床)上的工件加工過程中的尺寸檢查，但也可用于不同的場合，例如加工后工件的“工藝后”檢查。
這里所給出的對測量頭的描述和例示也可在基本不經任何修改的情況下適用于測量頭進行的絕對測量。殼體1中的凹陷15可充滿油，以確保對臂49的運動產生必要的阻尼效果，例如在需要用測量頭檢查帶槽工件的情況下。合適的阻尼效果可具體地通過臂49的楔形端部部分51與填充油的配合來獲得。
本發(fā)明的檢查頭中所使用的、包括可變形件74的支座具有特別簡單、緊湊和便宜的結構。除了可確保臂49最大程度的精確移動，支座74還可實現相互運動零件(臂49和殼體1)極為簡單和迅速的連接。
可變形件74的制造方面相對于這里所示和所述的可有所不同。例如，薄片的數量可以減至兩個(例如圖8中所示的薄片75和77)。而且，兩個薄片中的一個可具有不同的形狀具體地說，可預見到一個實施例，其中兩個共面的薄片75和79由單個薄片代替，該單個薄片具有一供薄片77穿過的中央開口。由于相對于塊體81和83的相互角位置和配置可以變化，因而薄片的配置甚至也可以不同。在特定的運用中，可預見一種支座，它包括兩個相互平行的、永久性地連接于塊體81和83的薄片。
這里所示和所述的測量頭所提供的一個優(yōu)點還在于其特別的緊湊性，因為沒有中間支承件，并且諸構件(支座、復位彈簧、傳感器和限位裝置的諸部件)直接連接于殼體1。在可用空間往往非常有限的“工藝中”運用場合下，使測量頭設計尺寸降低到最小程度的能力尤為有利。
本發(fā)明的檢驗或測量頭可以有許多方面相對于本文所述和所示的有所不同。例如，收回動作可以按一種不同的方式實現通過液壓或電磁裝置，或是通過其它氣動裝置。甚至可以采用與本文所述和所示不同類型的傳感器，而偏壓和機械限止裝置也可以以另一種方式來實現和/或配置。
權利要求
1．一種機械工件線性尺寸檢查頭，包括限定出一縱向幾何軸線的一支承件(1)；一可動臂組件，它具有一可相對于支承件(1)移動的臂(49)和一連接于所述臂(49)的探頭(67)；連接于所述臂(49)和所述支承件(1)的一使所述臂(49)相對于所述支承件(1)移動的支座(74)；以及連接于所述臂(49)和所述支承件(1)的一根據所述臂(49)相對于所述支承件(1)的位置而提供信號的傳感器(105,107)；其特征在于，所述支座(74)包括一具有兩個分別連接于所述臂(49)和所述支承件(1)的塊體(81,83)的可變形件、一第一薄片(75)和至少一第二薄片(77)，所述第一薄片(75)和第二薄片(77)各永久性地固定于兩個塊體(81,83)。
2．根據權利要求1的檢查頭，其特征在于，所述第一薄片(75)和第二薄片(77)由一種不同于所述塊體(81,83)的材料制成。
3．根據權利要求2的檢查頭，其特征在于，所述塊體(81,83)基本彼此平行地設置，所述第一薄片(75)和第二薄片(77)各相對于兩個所述塊體(81,83)傾斜設置和彼此傾斜設置。
4．根據權利要求3的檢查頭，其特征在于，包括一永久性固定于兩個所述塊體(81,83)并基本與所述第一薄片(75)和第二薄片(77)中的一個共面的第三薄片(79)。
5．根據權利要求4的檢查頭，其特征在于，所述第一薄片(75)、第二薄片(77)和第三薄片(79)通過模鑄永久性固定于所述塊體(81,83)。
6．根據權利要求5的檢查頭，其特征在于，所述第一薄片(75)、第二薄片(77)和第三薄片(79)由鋼制成，所述塊體(81,83)由鋅合金制成。
7．根據前述任一項權利要求的檢查頭，其特征在于，所述支承件(1)限定出一基本呈圓柱形的座(21)，所述傳感器包括容納于所述座(21)中的繞組(105)和一連接于所述臂(49)并可與所述臂(49)一起運動的芯部(107)。
8．根據前述任一項權利要求的檢查頭，其特征在于，包括一設置在所述臂(49)與所述支承件(1)之間的偏壓裝置，并包括一連接于所述臂(49)和所述支承件(1)的復位彈簧(95)。
9．根據權利要求8的檢查頭，其特征在于，包括一設定所述復位彈簧(95)的偏壓力的裝置。
10．根據前述任一項權利要求的檢查頭，其特征在于，包括兩個限制所述可動臂(49)相對方向運動的限止裝置。
11．根據權利要求10的檢查頭，其特征在于，所述限止裝置包括一螺紋連接于所述支承件(1)、與所述臂(49)相配合的螺釘(85)以及一連接于所述臂(49)、與所述支承件(1)相配合的銷釘(91)。
12．根據權利要求11的檢查頭，其特征在于，包括設定所述限止裝置(85,91)的裝置。
13．根據前述任一項權利要求的檢查頭，其特征在于，包括一將所述可動臂收回到一確定的非工作位置的收回裝置(98,100,101)。
14．根據權利要求13的檢查頭，其特征在于，所述收回裝置包括一具有一壓縮空氣源(92)的氣動線路。
15．根據權利要求14的檢查頭，其特征在于，所述收回裝置包括一氣缸(98)、一活塞(100)和一壓縮彈簧(101)。
16．根據權利要求14的檢查頭，其特征在于，所述收回裝置包括一波紋管(121)，波紋管的一端固定于支承件(1)，另一相對的自由端適于與可動臂(49)相配合而將其壓到所述確定的非工作位置。
17．根據權利要求16的檢查頭，其特征在于，所述波紋管(121)連接于所述氣動線路，并適于伸長而使所述自由端與可動臂(49)相配合。
18．根據權利要求17的檢查頭，其特征在于，所述收回裝置還包括一連接于所述波紋管(121)并適于對其施加壓縮牽引力的復位彈簧(135)。
19．根據權利要求18的檢查頭，其特征在于，所述復位彈簧(135)插設于波紋管(121)外表面的褶子中。
20．根據權利要求16到19中任一項的檢查頭，其特征在于，波紋管(121)由塑料制成。
21．根據權利要求20的檢查頭，其特征在于，波紋管(121)由聚亞胺酯制成。
22．根據權利要求16到19中任一項的檢查頭，其特征在于，波紋管(121)由金屬制成。
23．根據權利要求16到19中任一項的檢查頭，其特征在于，波紋管(121)由橡膠制成。
24．一種機械工件線性尺寸檢查頭，包括限定出一縱向幾何軸線的一支承件(1)；一可動臂組件，它具有一可相對于支承件(1)移動的臂(49)和一連接于所述臂(49)的探頭(67)；連接于所述支承件(1)并適于與可動臂(49)相配合而將臂(49)帶到一確定的非工作位置的一收回裝置(121)；以及連接于所述臂(49)和所述支承件(1)的一根據所述臂(49)相對于所述支承件(1)的位置而提供信號的傳感器(105,107)；其特征在于，所述收回裝置包括一波紋管(121)，波紋管的一端固定于支承件(1)，另一相對的自由端適于與可動臂(49)相配合而將其壓到所述確定的非工作位置。
25．根據權利要求24的檢查頭，其特征在于，所述收回裝置包括一具有一壓縮空氣源(93)的氣動線路。
26．根據權利要求25的檢查頭，其特征在于，所述波紋管(121)連接于所述氣動線路，并適于伸長而使所述自由端與可動臂(49)相配合。
27．根據權利要求26的檢查頭，其特征在于，所述收回裝置還包括一連接于所述波紋管(121)并適于對其施加壓縮牽引力的復位彈簧(135)。
28．根據權利要求27的檢查頭，其特征在于，所述復位彈簧(135)插設于波紋管(121)外表面的褶子中。
29．根據權利要求24到28中任一項的檢查頭，其特征在于，波紋管(121)由塑料制成。
30．根據權利要求29的檢查頭，其特征在于，波紋管(121)由聚亞胺酯制成。
31．根據權利要求24到28中任一項的檢查頭，其特征在于，波紋管(121)由金屬制成。
32．根據權利要求24到28中任一項的檢查頭，其特征在于，波紋管(121)由橡膠制成。
33．一種制造尺寸檢查頭中所使用的支座(74)的工藝，包括以下步驟設置兩個由第一種材料制成的塊體(81,83)；設置至少兩個由第二種材料制成的薄片(75,77)；以及將所述薄片(75,77)永久性固定于所述塊體(81,83)以實現一單個的可變形件。
34．根據權利要求33的工藝，其特征在于，將所述薄片(75,77)永久性固定于所述塊體(81,83)的步驟包括模鑄工藝。
35．根據權利要求33或34的工藝，其特征在于，所述薄片(75,77)由鋼制成，所述塊體(81,83)由鋅合金制成。
全文摘要
一種機械工件線性尺寸檢驗或測量頭,包括:一殼體(1);一臂(49),它帶有一接觸待檢查工件的探頭(67);一連接于殼體(1)和臂(49)的支座(74),用于使臂(49)相對于殼體(1)運動;一復位彈簧(95),用于在檢查過程中保持探頭(67)與工件接觸;一收回臂(49)的裝置(98,100);以及一位置傳感器,它根據臂(49)相對于殼體(1)的位置提供信號。支座由可變形件(74)制成,它包括兩個連接塊體(81,83)和三個永久性固定于塊體(81,83)并基本設置在一束平面中的兩個不同平面內的薄片(75,77,79)。
文檔編號G01B7/02GK1236430SQ97199441
公開日1999年11月24日 申請日期1997年10月31日 優(yōu)先權日1996年11月7日
發(fā)明者L·文圖拉 申請人:阿齊翁尼馬坡斯公司