测量装置制造方法及图纸

一种用于对工件(4)的轮廓进行测量的测量装置(2)，具有用于与所述工件(4)的表面接触的测量触头(7)和分配给所述工件(4)的第二轴线(12)，所述测量触头(7)以能够围绕第一轴线(测量轴线)(6)摆动的方式支承并且能够偏移。根据本发明专利技术，所述第一轴线(6)和所述第二轴线(12)彼此平行或者近似平行地设置，以便沿径向与所述工件(4)的表面接触，其中，设有用于使所述测量触头(7)和所述工件(4)彼此相对转动的装置，使得在转动时所述测量触头(7)对所述工件(4)的表面进行扫描，以及设有用于根据所述工件(4)相对于所述测量触头(7)的相应转动位置对所述测量触头(7)的角度偏移进行记录的装置。

Measuring device

A method for measuring the workpiece (4) of the outline (2), and has used the workpiece (4) measuring the contact surface (7) and assigned to the workpiece (4) of the second axis (12), the measurement of contact (7) to around the first the axis (axis measurement) (6) support rotary way and can offset. According to the invention, the first axis (6) and the second axis (12) parallel or approximately parallel arranged along the radial direction and to the workpiece (4) surface contact, which is used for the measurement of contact (7) and the workpiece (4) to rotate relative to each other the device makes the contact measurement in the rotation of the workpiece (7) (4) of the scanning surface, and is used according to the workpiece (4) relative to the measuring head (7) corresponding to the rotational position of measuring contact angle (7) offset recording device.

【技术实现步骤摘要】
测量装置
本专利技术涉及一种用于对工件的轮廓进行测量的测量装置。
技术介绍
这样的测量装置是众所周知的。它们具有用于与工件表面接触的测量触头以及具有分配给工件的第二轴线，该测量触头以能够围绕第一轴线(测量轴线)摆动的方式支承且能够偏移。在这样的测量装置中所使用的具有旋转测量轴线的通常的测量仪器被设计成主要用于对工件的在很大程度上呈旋转对称的测量位置的圆度进行确定。在这里，使用这样的触头，它们虽然在约10nm的范围内具有相对较高的分辨率，但是通常不适合用于对工件的呈环绕状轮廓进行确定。如果要将这样的圆度测量仪器用来测量工件的轮廓，那么触头的特别是关于接触臂的半径以及它的初始位置的准确几何参数必须是已知的。由于为了必要地且舒服地到达很难到达的测量位置，例如这种触头的接触臂的初始位置可以通过简单“弯曲”抵抗滑动离合器的作用来进行调整，所以不能确保持久地应用所确定的几何数据。此外，不存在可以用来高精度地确定所述几何参数的方法。在对旋转对称的工件的圆度进行测量时，需要使工件的旋转对称轴线与旋转轴线对准，其中，在已知的测量装置中，第一轴线与第二轴线垂直地延伸。在没有对准或者没有足够对准的情况下，会产生离心和摆动运动，这些运动会引起系统测量误差。此外，有时可能超过测量触头的可能的触头行程。也就是说，关于测量精度，轴线的相互对准具有重大意义。所需的对准过程是费时的，特别是对于较短的工件，例如凸轮轴来说，因此是高成本的。在记录的圆形廓线中，由于触头的测量轴线(第一轴线)与旋转轴线(第二轴线)没有相互垂直引起的误差会导致独特的误差结构。该系统偏差的形式也被称作蚶线。EP787280B1公开了一种用于从记录的圆形廓线中消除蚶线误差的方法。为了对工件轮廓的测量进行简化，通过测量触头与工件表面垂直地与工件接触是已知的。然而，为此，工件的轮廓必须在测量开始时就是已知的，这形成矛盾，因为该轮廓正是要通过测量才能确定。例如可以利用来自CAD图形的工件的名义轮廓，而不是工件的实际轮廓。但是，常常是不存在相应的数据。此外，在测量中要确定的工件的实际轮廓与名义轮廓相偏离，而这恰恰需要测量。沿着直线型轴线的垂直接触例如可以借助于直线导向装置来实现。但在这里的缺点是，与摆动杆装置相比，具有所需的直线度和无振动行程的直线型轴线需以明显更高的要求进行制造并且因此在制造方面是更加昂贵的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种测量装置，该测量装置在结构简单的情况下能够以高精度对工件的轮廓进行测量。该目的通过下面给出的专利技术得以解决：一种用于对工件的轮廓进行测量的测量装置，所述测量装置具有用于与所述工件的表面接触的测量触头以及具有分配给所述工件的第二轴线，所述测量触头以能够围绕第一轴线(测量轴线)摆动的方式支承并且能够偏移，所述第一轴线和所述第二轴线彼此平行或者近似平行地设置，以便沿径向与所述工件的表面接触；设有用于使所述测量触头和所述工件彼此相对转动的装置，使得在转动时所述测量触头对所述工件的表面进行扫描；以及设有用于根据所述工件相对于所述测量触头的相应转动位置对所述测量触头的角度偏移进行记录的装置。本专利技术的基本构思在于，通过第一轴线(测量轴线)与第二轴线平行或者近似平行地设置，借助于被设计成摆动杆的测量触头，关于特别是可以由工件的旋转对称轴线构成的第二轴线沿径向与其轮廓需要测量的工件的表面接触。扫描是通过以下方式来产生：使测量触头和工件相对转动。例如且特别是，在测量期间，测量轴线是位置固定的并且使工件围绕第二轴线转动。在工件的扫描期间，根据工件相对于测量触头的转动位置对测量触头围绕测量轴线的角度偏移进行记录。然后可以由这样获得的测量值对工件的轮廓进行重建。相应的重建方法对于本领域普通技术人员来说是众所周知的并且因此在这里不再详细说明。根据本专利技术的测量装置的一个特别的优点在于，在对通常使用的测量轴线的精密度的要求降低的情况下也可以实现高的测量精度。另一优点在于，根据本专利技术的测量装置对于第一轴线和第二轴线相对于彼此没有对准不敏感。轴线的相互对准因此得到简化且时间缩短，而不会在很大程度上影响测量精度。这缩短测量过程的总持续时间并且因此节省成本。在轴线完全或者很大程度上没有对准的情况下，利用根据本专利技术的测量装置也可以获得在大多数情况下满足要求的测量结果。根据本专利技术的测量装置的另一优点在于，适当的摆动杆式触头具有高的测量精度和大的测量范围以及高的分辨率，但是同时可以成本低廉地进行制造。这种摆动杆式触头的另一优点在于，与采用沿着直线型轴线接触的测量触头的情况相比，在与工件碰撞的情况下发生损坏的危险明显更小。根据本专利技术的测量装置在测量的执行中提供高的灵活性并且由于使用接触式测量触头，对于待测量工件的表面的轻度污染不敏感。通过凭借数学形态运算的重建，由通过根据本专利技术的测量装置获得的测量值(记录的粗略廓线)对工件的机械表面进行重建。接着，可以用已知的方式由获得的廓线部分计算出工件的特征参数，例如工件的凸轮形状、圆半径、圆度、角度和距离。根据本专利技术的测量装置适合于在不同工件上执行多样化测量任务。根据本专利技术的测量装置可以特别适合于测量长轴、凸轮轴(对于这些凸轮轴，凸轮轮廓、波纹度和粗糙度能够以高精度被测量)以及曲轴(主轴承和连杆轴承)。此外，根据本专利技术的测量装置也适合于对敏感表面进行测量，因为由于在相应的摆动杆式触头中所需的很小的测量力引起的损坏危险很小。根据本专利技术，可以在测量过程期间在工件固定的情况下使测量触头围绕自身转动。根据本专利技术也可以在测量过程期间使测量触头和工件都转动。就简单结构而言，本专利技术的一种有利的改进方案规定，工件配有旋转驱动装置，用于使工件在测量期间围绕第二轴线转动。在这种实施方式中，也就是测量触头的测量轴线在测量期间保持位置固定，而使工件围绕第二轴线转动。前面提到的实施方式的一种有利的改进方案规定，旋转驱动装置在测量期间与用于使工件固定的固定装置处于驱动连接。在这种实施方式中，工件由固定装置固定，在测量期间通过旋转驱动装置使该固定装置相对于测量触头转动。在前面提到的实施方式中，固定装置有利地是用于夹紧工件的夹紧装置，如在一种有利的改进方案中所规定的那样。在这种实施方式中，工件在测量期间通过夹紧装置被夹紧，其中，夹紧装置例如可以具有主轴箱和尾架。根据本专利技术的另一有利的改进方案中，测量触头具有以能够围绕第一轴线摆动的方式支承的摆动杆，在摆动杆的自由端部上设有接触体。在前面提到的实施方式中，接触体的形状、大小和结构可以根据相应的要求在很大的范围内进行选择。就此而言，本专利技术的一种有利的改进方案规定：接触体是例如由红宝石构成的球体，特别是精密球体，或者是圆柱体，它的对称轴线与第一轴线和摆动杆的纵向方向垂直或者近似垂直。接触体作为圆柱体的设计方案特别是在测量凸状外形，例如凸轮廓线或者曲轴的连杆轴承时是有利的。接触体也可以被设计成环段式或者说“月牙”式。在这里，接触体由环或者说圈的一部分构成。它的轴线与接触断面垂直。它的环半径在这里可以位于与在采用精密球体的情况下相同的数量级上，例如在0.5到1.5mm的范围内。本专利技术的另一有利的改进方案规定，测量触头配有数字角度测量系统，用于在测量期间对测量触头的相应角度位置进行检测。相应的数字角度测量系统使得能够以高精度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对工件(4)的轮廓进行测量的测量装置(2)，所述测量装置(2)具有用于与所述工件(4)的表面接触的测量触头(7)以及具有分配给所述工件(4)的第二轴线(12)，所述测量触头(7)以能够围绕第一轴线(测量轴线)(6)摆动的方式支承并且能够偏移，其特征在于，所述第一轴线(6)和所述第二轴线(12)彼此平行或者近似平行地设置，以便沿径向与所述工件(4)的表面接触；设有用于使所述测量触头(7)和所述工件(4)彼此相对转动的装置，使得在转动时所述测量触头(7)对所述工件(4)的表面进行扫描；以及设有用于根据所述工件(4)相对于所述测量触头(7)的相应转动位置对所述测量触头(7)的角度偏移进行记录的装置。

【技术特征摘要】
2016.04.18 DE 102016107135.81.一种用于对工件(4)的轮廓进行测量的测量装置(2)，所述测量装置(2)具有用于与所述工件(4)的表面接触的测量触头(7)以及具有分配给所述工件(4)的第二轴线(12)，所述测量触头(7)以能够围绕第一轴线(测量轴线)(6)摆动的方式支承并且能够偏移，其特征在于，所述第一轴线(6)和所述第二轴线(12)彼此平行或者近似平行地设置，以便沿径向与所述工件(4)的表面接触；设有用于使所述测量触头(7)和所述工件(4)彼此相对转动的装置，使得在转动时所述测量触头(7)对所述工件(4)的表面进行扫描；以及设有用于根据所述工件(4)相对于所述测量触头(7)的相应转动位置对所述测量触头(7)的角度偏移进行记录的装置。2.如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述工件(4)配有用于使所述工件(4)在测量期间围绕所述第二轴线(12)转动的旋转驱动装置。3.如权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述旋转驱动装置在测量期间与用于使所述工件(4)固定的固定装置处于驱动连接。4.如权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述固定装置具有用于夹紧所述工件(4)的夹紧装置。5.如前述权利要求中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述测量触头(7)具有以能够围绕所述第一轴线(6)摆动的方式支承的摆动杆(8)，在所述摆动杆的自由端部上设有接触体(10)。6.如权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述接触体(10)是例如由红宝石构成的球体，特别是精密...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱蒙德·沃尔克，
申请(专利权)人：业纳工业计量德国公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE