专利名称：机械工件线性尺寸检查头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械工件线性尺寸检查头，它包括限定出一纵向几何轴线的一支承件；一可动臂组件，它具有一可相对于支承件移动的臂和一连接于该臂的探头；连接于臂和支承件的一使臂相对于支承件移动的支座；以及连接于臂和支承件的一根据臂相对于支承件的位置而提供信号的传感器。
本发明还涉及一种机械工件线性尺寸检查头，它包括限定出一纵向几何轴线的一支承件；一可动臂组件，它具有一可相对于支承件移动的臂和一连接于该臂的探头；连接于支承件、适于与可动臂配合用于将臂带到确定的不工作位置的一收回装置；以及连接于臂和支承件的一根据臂相对于支承件的位置而提供信号的传感器。
本发明还涉及一种尺寸检查头中所使用的支座的制造工艺。
背景技术：
现在有许多用于检验工作台中、传送线中或在机床加工过程中的机械工件的检验或测量头。
在这些公知的测量头中，将可动臂连接于固定支承件并必须确保臂非常精确的位移的支座既可通过去除材料、也就是涉及精密而高成本的机械加工的制造工艺来实现，也可通过在臂与支承件之间通常利用可拆连接件设置允许臂移动的合适装置来实现，这也是一种要求极高精确度、因而也相当费时和费钱的结构。
发明揭示本发明的目的在于提供一种机械工件线性尺寸检查头，它可保证高标准的可重复性和精度，并比现有的检查头更紧凑、更通用和更便宜。
上述和其它目的可由权利要求1和24的检查头实现。
本发明的另一目的在于通过一种特别经济、迅速和可靠的方法来获得一种用于检验或测量头的精确的支座。
上述和其它目的可由权利要求33的制造工艺实现。
附图简述下面参照附图以非限制性实例的方式来详细描述本发明，附图中
图1是本发明检查头的壳体的立体图；图2是图1所示检查头的纵向剖视图；图3是图2检查头沿Ⅲ-Ⅲ线朝箭头方向剖开的剖视图；图4是图2检查头沿箭头Ⅳ方向观察的平面图；图5是图2检查头沿箭头Ⅴ方向观察的平面图；图6是图2检查头沿箭头Ⅵ方向观察的正视图，其中罩盖109和143、密封圈137和139、分隔件141以及探头67已被去掉；图7是图2检查头沿箭头Ⅶ方向观察的后视图；图8是本发明检查头的一个部件的放大立体图；以及图9是本发明第二实施例的检查头的纵向剖视图。
本发明的最佳实施方式图1-8所示的检查头，更具体地说是一测量头，它包括一平行六面体形的钢壳体1，该壳体形成一支承件，并限定出一纵向几何轴线。壳体1限定出六个表面3、5、7、9、11和13。
侧表面5和9相互平行并大致呈平面状，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具有六个螺纹孔23和一个开口35，该开口通到一个凹陷15。
下表面13具有三个大致呈圆柱形的孔，它们限定出三个座17、19和21。
前表面3具有四个螺纹孔46和一个圆柱形凹陷43，该凹陷具有一通到凹陷15的大致呈椭圆形的中央孔45。
后表面7具有四个螺纹孔47。
可动臂组件包括一部分插入壳体1的臂49，该臂沿大致平行于壳体1纵向几何轴线的方向设置。臂49包括位于壳体1内的一第一锥形端部部分51；一横截面缩小的第二部分53；一大致呈平行六面体形的第三部分55；一横截面缩小的第四部分57；相邻于壳体1前表面3的一大致呈圆柱形的、具有两个槽61和63的第五部分59；以及位于壳体1外部的、具有一支承探头67的支承件66的第六端部部分65。
臂49的第一部分51具有三个螺纹孔68、70和71。
臂49的第二部分53具有一螺纹孔72和一槽76。
板73通过拧入孔72的一螺钉而连接于壳体1。
用于实现臂49受限制的旋转位移的一支座74(在图8中也以放大的形式详细示出)包括一可变形部件，它由三个永久性固定于两个块体81和83的薄钢片75、77和79构成，这两个块体例如可由锌合金制成。模铸法是一种可用来获得不同材料部件之间的永久性连接的工艺，但其它类型的工艺(例如焊接)也是可以预见到的。
将薄片75、77和79固定于块体81和83的模铸工艺在于将薄片75、77和79插入一模具，而后向其中注入制造块体81和83所需要的熔融材料。这样，一旦冷却下来，薄片75、77和79便被固定到该材料上。
当支座处于闲置状态时，两个块体81和83大致互相平行，薄片75、77和79相对于块体81和83呈例如45度。薄片75和79大致共面，而薄片77相对于其它两个薄片75和79呈约90度。大体上，在一侧的薄片75、79与在另一侧的薄片77位于由代表臂49旋转轴线的一条直线所限定的一束平面中的两个平面(例如两个互相垂直的平面)内。
块体81通过两个螺钉84(图3)连接于臂49的第三部分55，而块体83通过另外两个螺钉86(图5)连接于壳体1与表面13相应的内表面。支座74可使臂49绕一条垂直于壳体1纵向几何轴线和平行于上、下表面11和13的轴线实现受限制但准确的旋转位移。这些位移由机械限位装置限制，这些限位装置例如可通过下面所描述的方式获得。一螺钉85(图2和3)穿过臂49的一个未图示出的孔，它在壳体1的再进入部分处拧入壳体1。臂49的部分51抵靠螺钉85的头部可限制臂49的向上转动(图2中的逆时针方向)。在第一部分51处拧入臂49的螺纹孔70的销钉91(图3)在表面87处抵靠壳体1可限制臂49的向下转动(图2中的顺时针方向)。用于将探头67压靠于待检查机械工件表面的一偏压装置包括一复位弹簧95，它插设于座19中，其一端连接于一罩盖94，另一端连接于一拧入孔71的可调销钉97。罩盖94被复位弹簧95拉靠于座19的一凹陷，用于使座19密封。弹簧95与销钉97之间的连接包括一闲销96，它连接于销钉97，用于设定弹簧95的牵引力(下面将详细描述)并防止其扭转。该复位弹簧95沿顺时针方向对臂49施加一个转矩，以保持探头67压靠于一待检查机械工件。
用于将臂49带到一确定的工作位置的气动控制收回装置如以下这样制成。
在座17中设有一气缸98。一活塞100可在气缸98内滑动，它包括两个用于容纳密封圈的环形座99和一通过槽76穿过臂49并接触板73的端部部分。一压缩弹簧101的两端分别连接活塞100和壳体1。一罩盖102通过一部分容纳于座17一凹陷中的弹性环103而固定于壳体1，使座17密封。罩盖102具有一用于与一管子93连接的开口，该管子用于输入来自一含压缩空气源92的公知气动线路的空气。
一类似的收回装置可以连接于一公知的液压线路，以便用液压操作。
一感应式差动传感器包括绕组105和一由铁磁材料制成的芯部107。绕组105在座21内连接于壳体1。一根杆104螺纹连接于臂49的螺纹孔68中，并插入壳体1的座21。芯部107连接于杆104的一端，从而设置在绕组105内并在臂49移动时完成(与杆104一起)受限制的移动，该移动基本上是平移。
一罩盖116通过螺钉连接于壳体1的表面13，它具有一供线缆119(图5)通过的开口，该线缆带有连接于传感器绕组105的电线。
具有三个孔111、113和115的一罩盖109通过置于螺纹孔23中的螺钉连接于壳体1的表面11。
孔111可供接近螺钉85，用于设定臂49的上行程限止点。实际上，通过拧紧和拧松螺钉85，可降低和升高螺钉85的头部，如前面所描述的，它代表臂49转动的上限止点。
孔113可供接近销钉91，用于设定臂49的下行程限止点。实际上，通过沿某一方向或相反方向转动销钉，可使销钉91的另一端移动离开或接近壳体1的表面87，因而改变销钉91触及壳体1表面87之前臂49所完成的行程。
孔115可供接近销钉97，用于设定弹簧95的牵引力。实际上，通过操作销钉97，借助只发生平移而不转动的闲销96，可伸长或缩短弹簧95而不使其发生扭转，从而设定弹簧95施加于臂49的牵引力。
一圆环形密封圈117(或O型圈)设置在罩盖109与壳体1之间，它部分容纳于罩盖109的一槽中。呈管形的一第一柔性密封圈137的一端在槽61处连接于臂49，另一端在限定于圆形开口43中的一槽140处连接于壳体1。一第二柔性密封圈139的一端在槽63处连接于臂49，另一端在槽140处连接于壳体1。槽140中容纳有一分隔件141，它使两个密封圈137和139的端部分开。由橡胶制成的第一密封圈137的作用是保护壳体1内侧免受任何可能影响传感器性能的外部物质侵入，而由砑光成织物状的橡胶制成的第二柔性密封圈139的作用是保护第一密封圈免受可能的细屑损伤。
一罩盖143通过四个置于螺纹孔46中的螺钉连接于表面3。
表面7上的四个孔47被用来将检查头固定于一支承件(图中未示出)上，在因所要进行的检查工作类型的不同而需要使用两个测量头的情况下，在该支承件上可连接第二个测量头。测量头以下面的方式工作。
在将测量头和一待检查的工件以一种公知的方式彼此相向移近之前，为了防止探头67在该移动过程中撞击工件或其它障碍物，臂49被带到一确定的非工作位置，在该位置探头67远离检查位置。为此，使来自空气源92的空气通过管子93流入，从而驱动收回装置。空气施加于活塞100的压力使其克服弹簧101的偏压而向上移动，直到它通过槽76抵靠在板73上，并将臂49沿逆时针方向推移(参见图2)，直到第一部分51抵靠螺钉85的头部，这样将限定了臂49的非工作位置。
当将一工件置于检查位置时，通过切断空气流动，使收回装置不受驱动，弹簧101将活塞100拉回到下面。此时，弹簧95施加于臂49的牵引力迫使探头67接触待检查工件。
根据探头67、因而也是臂49的位置，杆104在座21中采取一个特定的相应位置，因此芯部107也相对于传感器绕组105而采取一个相应的特定位置。传感器响应于芯部107和绕组105的相互位置、因而也是探头67相对于一初设零位置的位置而提供的电信号，通过线缆119输送到一存储和处理单元(该单元未在图中示出)，它将测量值与预先存储的额定值相比较。该存储和处理单元可连接于机床的数控器用于加工反馈。
图9示出了基本类似于图1-7测量头的一测量头，只是含有一个不同的收回装置，它包括一插设于座17中的波纹管121。波纹管121由塑料制成，例如是聚亚胺酯，但它也可由橡胶或金属制成。
波纹管121的一端被一凸缘125夹于座17的一凹陷中。凸缘125例如通过螺纹以一种公知的方式固定于座17，这在图9中未示出。凸缘125夹住波纹管121可使座17密封。
波纹管121的另一端具有一封闭部分127，该部分带有一固定(例如粘合)于其自由表面中央区域的环形抵靠件129。该环形件129具有一用于与臂49成一体的一相应突起圆柱形件134的圆柱形座133。
凸缘125具有一通孔，它连接于一公知的、含有一压缩空气源92的气动线路。
一复位弹簧135插设在波纹管121外表面的褶子中。
该收回装置利用通过凸缘125中的孔流入波纹管121的压缩空气来驱动。空气所施加的压力使波纹管121克服复位弹簧135的牵引力而伸长，直到环形件129在圆柱形座133处与圆柱形件134接合。波纹管121施加于臂49的推动迫使臂49抵靠于螺钉85的头部。以这种方式，探头67移动离开检查位置，限定出臂49的一非工作位置。
当将一工件置于检查位置时，通过切断空气流动，使收回装置不受驱动，波纹管121被复位弹簧135压缩。波纹管121中的空气通过凸缘125的孔流回到气动线路中。
如果波纹管121由金属制成，它可以固定(例如粘合)于凸缘125，并用一“O型圈”来密封座17。
复位弹簧135可具有与图9所示不同的形状和/或结构，例如，它可以设置在波纹管内侧的褶子中，或可以具有较小直径的绕圈并设置在波纹管121内的中央，与波纹管内表面隔开。在某些情况下，根据所需的收回量和波纹管121的制成材料，可以省去弹簧135。
图9中所示的收回装置具有特别简单和经济的结构，可确保基本无摩擦的操作，提高检查头的精度和整体可靠性。
本发明的检查头可用于机械工件的“工艺中”尺寸检查，换句话说，是在机床(例如磨床)上的工件加工过程中的尺寸检查，但也可用于不同的场合，例如加工后工件的“工艺后”检查。
这里所给出的对测量头的描述和例示也可在基本不经任何修改的情况下适用于测量头进行的绝对测量。壳体1中的凹陷15可充满油，以确保对臂49的运动产生必要的阻尼效果，例如在需要用测量头检查带槽工件的情况下。合适的阻尼效果可具体地通过臂49的楔形端部部分51与填充油的配合来获得。
本发明的检查头中所使用的、包括可变形件74的支座具有特别简单、紧凑和便宜的结构。除了可确保臂49最大程度的精确移动，支座74还可实现相互运动零件(臂49和壳体1)极为简单和迅速的连接。
可变形件74的制造方面相对于这里所示和所述的可有所不同。例如，薄片的数量可以减至两个(例如图8中所示的薄片75和77)。而且，两个薄片中的一个可具有不同的形状具体地说，可预见到一个实施例，其中两个共面的薄片75和79由单个薄片代替，该单个薄片具有一供薄片77穿过的中央开口。由于相对于块体81和83的相互角位置和配置可以变化，因而薄片的配置甚至也可以不同。在特定的运用中，可预见一种支座，它包括两个相互平行的、永久性地连接于块体81和83的薄片。
这里所示和所述的测量头所提供的一个优点还在于其特别的紧凑性，因为没有中间支承件，并且诸构件(支座、复位弹簧、传感器和限位装置的诸部件)直接连接于壳体1。在可用空间往往非常有限的“工艺中”运用场合下，使测量头设计尺寸降低到最小程度的能力尤为有利。
本发明的检验或测量头可以有许多方面相对于本文所述和所示的有所不同。例如，收回动作可以按一种不同的方式实现通过液压或电磁装置，或是通过其它气动装置。甚至可以采用与本文所述和所示不同类型的传感器，而偏压和机械限止装置也可以以另一种方式来实现和/或配置。
权利要求
1．一种机械工件线性尺寸检查头，包括限定出一纵向几何轴线的一支承件(1)；一可动臂组件，它具有一可相对于支承件(1)移动的臂(49)和一连接于所述臂(49)的探头(67)；连接于所述臂(49)和所述支承件(1)的一使所述臂(49)相对于所述支承件(1)移动的支座(74)；以及连接于所述臂(49)和所述支承件(1)的一根据所述臂(49)相对于所述支承件(1)的位置而提供信号的传感器(105,107)；其特征在于，所述支座(74)包括一具有两个分别连接于所述臂(49)和所述支承件(1)的块体(81,83)的可变形件、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)各永久性地固定于两个块体(81,83)。
2．根据权利要求1的检查头，其特征在于，所述第一薄片(75)和第二薄片(77)由一种不同于所述块体(81,83)的材料制成。
3．根据权利要求2的检查头，其特征在于，所述块体(81,83)基本彼此平行地设置，所述第一薄片(75)和第二薄片(77)各相对于两个所述块体(81,83)倾斜设置和彼此倾斜设置。
4．根据权利要求3的检查头，其特征在于，包括一永久性固定于两个所述块体(81,83)并基本与所述第一薄片(75)和第二薄片(77)中的一个共面的第三薄片(79)。
5．根据权利要求4的检查头，其特征在于，所述第一薄片(75)、第二薄片(77)和第三薄片(79)通过模铸永久性固定于所述块体(81,83)。
6．根据权利要求5的检查头，其特征在于，所述第一薄片(75)、第二薄片(77)和第三薄片(79)由钢制成，所述块体(81,83)由锌合金制成。
7．根据前述任一项权利要求的检查头，其特征在于，所述支承件(1)限定出一基本呈圆柱形的座(21)，所述传感器包括容纳于所述座(21)中的绕组(105)和一连接于所述臂(49)并可与所述臂(49)一起运动的芯部(107)。
8．根据前述任一项权利要求的检查头，其特征在于，包括一设置在所述臂(49)与所述支承件(1)之间的偏压装置，并包括一连接于所述臂(49)和所述支承件(1)的复位弹簧(95)。
9．根据权利要求8的检查头，其特征在于，包括一设定所述复位弹簧(95)的偏压力的装置。
10．根据前述任一项权利要求的检查头，其特征在于，包括两个限制所述可动臂(49)相对方向运动的限止装置。
11．根据权利要求10的检查头，其特征在于，所述限止装置包括一螺纹连接于所述支承件(1)、与所述臂(49)相配合的螺钉(85)以及一连接于所述臂(49)、与所述支承件(1)相配合的销钉(91)。
12．根据权利要求11的检查头，其特征在于，包括设定所述限止装置(85,91)的装置。
13．根据前述任一项权利要求的检查头，其特征在于，包括一将所述可动臂收回到一确定的非工作位置的收回装置(98,100,101)。
14．根据权利要求13的检查头，其特征在于，所述收回装置包括一具有一压缩空气源(92)的气动线路。
15．根据权利要求14的检查头，其特征在于，所述收回装置包括一气缸(98)、一活塞(100)和一压缩弹簧(101)。
16．根据权利要求14的检查头，其特征在于，所述收回装置包括一波纹管(121)，波纹管的一端固定于支承件(1)，另一相对的自由端适于与可动臂(49)相配合而将其压到所述确定的非工作位置。
17．根据权利要求16的检查头，其特征在于，所述波纹管(121)连接于所述气动线路，并适于伸长而使所述自由端与可动臂(49)相配合。
18．根据权利要求17的检查头，其特征在于，所述收回装置还包括一连接于所述波纹管(121)并适于对其施加压缩牵引力的复位弹簧(135)。
19．根据权利要求18的检查头，其特征在于，所述复位弹簧(135)插设于波纹管(121)外表面的褶子中。
20．根据权利要求16到19中任一项的检查头，其特征在于，波纹管(121)由塑料制成。
21．根据权利要求20的检查头，其特征在于，波纹管(121)由聚亚胺酯制成。
22．根据权利要求16到19中任一项的检查头，其特征在于，波纹管(121)由金属制成。
23．根据权利要求16到19中任一项的检查头，其特征在于，波纹管(121)由橡胶制成。
24．一种机械工件线性尺寸检查头，包括限定出一纵向几何轴线的一支承件(1)；一可动臂组件，它具有一可相对于支承件(1)移动的臂(49)和一连接于所述臂(49)的探头(67)；连接于所述支承件(1)并适于与可动臂(49)相配合而将臂(49)带到一确定的非工作位置的一收回装置(121)；以及连接于所述臂(49)和所述支承件(1)的一根据所述臂(49)相对于所述支承件(1)的位置而提供信号的传感器(105,107)；其特征在于，所述收回装置包括一波纹管(121)，波纹管的一端固定于支承件(1)，另一相对的自由端适于与可动臂(49)相配合而将其压到所述确定的非工作位置。
25．根据权利要求24的检查头，其特征在于，所述收回装置包括一具有一压缩空气源(93)的气动线路。
26．根据权利要求25的检查头，其特征在于，所述波纹管(121)连接于所述气动线路，并适于伸长而使所述自由端与可动臂(49)相配合。
27．根据权利要求26的检查头，其特征在于，所述收回装置还包括一连接于所述波纹管(121)并适于对其施加压缩牵引力的复位弹簧(135)。
28．根据权利要求27的检查头，其特征在于，所述复位弹簧(135)插设于波纹管(121)外表面的褶子中。
29．根据权利要求24到28中任一项的检查头，其特征在于，波纹管(121)由塑料制成。
30．根据权利要求29的检查头，其特征在于，波纹管(121)由聚亚胺酯制成。
31．根据权利要求24到28中任一项的检查头，其特征在于，波纹管(121)由金属制成。
32．根据权利要求24到28中任一项的检查头，其特征在于，波纹管(121)由橡胶制成。
33．一种制造尺寸检查头中所使用的支座(74)的工艺，包括以下步骤设置两个由第一种材料制成的块体(81,83)；设置至少两个由第二种材料制成的薄片(75,77)；以及将所述薄片(75,77)永久性固定于所述块体(81,83)以实现一单个的可变形件。
34．根据权利要求33的工艺，其特征在于，将所述薄片(75,77)永久性固定于所述块体(81,83)的步骤包括模铸工艺。
35．根据权利要求33或34的工艺，其特征在于，所述薄片(75,77)由钢制成，所述块体(81,83)由锌合金制成。
全文摘要
一种机械工件线性尺寸检验或测量头,包括:一壳体(1);一臂(49),它带有一接触待检查工件的探头(67);一连接于壳体(1)和臂(49)的支座(74),用于使臂(49)相对于壳体(1)运动;一复位弹簧(95),用于在检查过程中保持探头(67)与工件接触;一收回臂(49)的装置(98,100);以及一位置传感器,它根据臂(49)相对于壳体(1)的位置提供信号。支座由可变形件(74)制成,它包括两个连接块体(81,83)和三个永久性固定于块体(81,83)并基本设置在一束平面中的两个不同平面内的薄片(75,77,79)。
文档编号G01B7/02GK1236430SQ97199441
公开日1999年11月24日 申请日期1997年10月31日 优先权日1996年11月7日
发明者L·文图拉 申请人:阿齐翁尼马坡斯公司