CN102216724A - 车床中的直径测量 - Google Patents

Abstract

为了能够测量车床中的直径而无需旋转工件，且因此防止环形性和同心性误差影响直径确定，根据本发明而提出使用相对于旋转轴在两个横向方向上，因此在X方向上且还在Y方向上可移动的测量装置，其中所述测量装置可在一个夹持步骤中从两侧扫描所述工件而无需旋转所述工件。

Description

车床中的直径测量

技术领域

本发明涉及在常规车床中精确地测量工件直径。

背景技术

为了能够在制造过程期间精确地测量被夹持工件的原始或目前经机械加工的直径，且为了能够相应地调整随后的机械加工，已知提供具有带测量扫描仪的测量装置的车床，所述测量扫描仪通过机械接触扫描或通过光学扫描来执行工件的测量。

在常规车床中，其中用于驱动工件的床头箱永久安装到床体或至多可在Z方向（旋转轴）上移动，此些测量扫描仪通常安装在床体上可在X方向上移动，以便能够移动到待测量的直径，直到建立接触为止，且所述测量扫描仪另外在Z方向上可移动，以便能够在不同的轴位置处进行测量。

因此，所使用的机械测量扫描仪还优选在测量方向（因此通常在对着旋转轴的X方向）上从其固持器中伸出。

然而，这样，工件相对于旋转轴的半径只能在一个方向上进行测量。

在常规车床中，当这种类型的两个测量装置在彼此相对布置的两个横向方向（例如，正X方向和负X方向）上安装在常规车床中时，（例如）曲轴轴颈的直径可在工件的同一旋转位置中进行测量，然而，两个测量装置的误差的总和包含于测量结果中，且通过两个测量装置和共用的计算控制器而造成额外的复杂性。

发明内容

）技术目标

因此，本发明的目标是提供一种用于车床的测量方法和相应配置，其解决了所述问题同时仍提供对这种类型的车床中的工件直径的非常精确的直接测量。

）解决方案

通过权利要求1和7的特征来实现所述目标。有利的实施例可从从属权利要求中得到。

由于测量扫描仪不仅相对于旋转轴在一个横向方向上可移动，而且在两个横向方向上可移动，所以可通过同一测量扫描仪在圆周的至少两个不同测量位置处依序扫描和测量同一直径，这尤其促进使用彼此相对布置的两个测量位置，且因此不改变主轴的且因此工件的旋转位置。

通过控制器以及无疑考虑测量扫描仪在特定测量之间的行进距离来将这样确定的特定测量计算成工件直径。

优点是工件在特定测量之间在同一直径处静止不动，因此没有误差引入到测量中，所述误差因必须在特定测量之间移动工件而产生，且（例如）因床头箱或类似物的支撑件中的不精确性而产生。

当然，工件的简单半径也可通过仅在一侧上扫描来测量。因此，测量传感器可为机械测量扫描仪或光学测量扫描仪。在使用机械测量扫描仪时，扫描方向优选选定为横切于测量扫描仪的延伸方向。在Y方向上从固持器中伸出的测量扫描仪优选用于在X方向上进行扫描。在进行与X方向相对的测量之后，将测量扫描仪移离工件，且使固持器在Y方向上移动，使得测量扫描仪完全从待测量的直径移除，且可在X方向上移动到待测量的直径的另一侧，且可在Y方向上被带到直径的通常在旋转轴水平处的相应位置，且接着在X方向上对直径进行接触扫描。

由于高测量精度是非常重要的，所以在使用机械扫描仪时，还必须阻止任何污染（例如，来自先前机械加工的刨花或类似物）在测量区域中的待测量工件处或在扫描仪处累积。

为了防止上述情况，工件处的测量位置和/或测量扫描仪的清洁优选在每次测量之前执行，优选地，在出于前述目的而提供压缩空气喷嘴时，在用压缩空气吹出之前执行。在特别简单的实施例中，压缩空气喷嘴直接与测量扫描仪相关联，且可在测量扫描仪接近工件表面时，用气流来同时可靠地清洁两者。

然而，在使用以免接触方式操作的光学测量扫描仪时，测量光束优选定向在扫描方向上，因此优选垂直地定向到待测量的测量点中的工件表面上，且为了测量圆周工件轮廓处的两个相对测量点，光学测量扫描仪通常必须旋转以改变测量射束的对准。

因此，为了防止因光学扫描仪的机械旋转而造成的测量误差，优选在测量扫描仪处提供定向在相对方向上的两个射束出口，其中可任选地启动和停用射束出口。

附图说明

随后参考附图以示范性方式描述本发明的实施例，在附图中：

图1以侧视图的形式说明具有夹持工件的车床；

图2说明根据本发明的使用扫描仪的测量方法；以及

图3说明根据本发明的使用光学扫描仪的测量方法。

具体实施方式

图1说明一种常规车床1，其中具有相对尾架的床头箱7安装在床体6上。曲轴可作为工件5夹持其之间，因此照常一端支撑在主轴箱7的爪式卡盘18中，且另一端处（例如）由床头箱17的尖端支撑。

图1b的细节图说明曲轴轴颈的俯视图，所述曲轴轴颈布置为相对于被夹持曲轴的旋转轴10偏心，将测量被夹持曲轴的直径8。

在包含根据本发明的测量装置2的图2中以放大横截面图的形式说明此直径8。

因此，机械测量扫描仪在Y方向上从其支撑件13中伸出。

为了执行测量方法，表示实际扫描仪的具有其优选加厚的自由端3a的棒形测量扫描仪3必须在横向方向上接近测量扫描仪3的延伸件，因此在这种情况下，在X方向上接近轮廓的测量位置15a直到其接触为止，其中在这种情况下，测量位置是直径8的在负X方向上伸出最多的点。

此举一经执行，与测量扫描仪3耦合的控制器14就确定固持器13的当前位置，因为通过固持器13安装在车床1处的测量装置2包含驱动器，还包含用于固持器13的位置测量装置。

也因为已知测量扫描仪3从固持器13中伸出的方向以及扫描仪的维度，因此在这种情况下，测量扫描仪3的球形加厚自由端的直径3a，控制器14可确定测量扫描仪13与直径8之间的接触点的确切位置，且将根据此数据测量直径8。

对于旋转对称工件轮廓来说不言自明的是，在扫描方向9上，因此待测量轮廓的X方向上，因此待测量直径8的中心M的水平处的Y方向上，向前伸出最多的点被选定为接触点。

此测量位置15a的测量一经执行，测量扫描仪3的固持器13就在与扫描方向9相对的方向上（因此在X方向上）从工件5提离，且在Y方向上移动足够远，使得测量扫描仪3可在X方向上在待测量直径的另一侧上移动，而不与工件5碰撞。在此位置处，测量扫描仪再次在Y方向上向前移动，直到测量扫描仪的自由端3a再次处于直径8的中心M的水平处，且然后在负X方向上在第二测量位置15b处再次接触。

根据如此在测量位置15a和15b处确定的两个接触位置的位置数据的差异，控制器14计算直径8。

当两个以上测量位置分布在待测量直径8的圆周上时，测量扫描仪3必须针对其而相应配置，因此其（例如）必须为可枢转的，或者还必须促进测量扫描仪3的纵向方向上的扫描，必须在不旋转工件5的情况下测量直径以及待测量直径8的正确轮廓，且因此还（例如）测量直径8处所提供的偏心率。

也可以此方式在工件静止不动时在机床中直接测量非圆形工件轮廓。

图2还说明了布置在测量扫描仪3的固持器13处的压缩空气喷嘴4，其中压缩空气喷嘴朝测量扫描仪3的自由端3a定向，且用于在接触工件5之前不久，用气流来清洁测量扫描仪3以及工件表面。当然，必须要当心，气流不要太强，否则其可能损坏测量扫描仪3，例如使测量扫描仪3弯曲。

由于测量扫描仪用于在两个横向方向上进行扫描，所以压缩空气喷嘴4优选在彼此相对布置的固持器13的侧上以双重布置提供，且朝测量扫描仪的自由端3a的两侧定向。

图2进一步以示意性图案说明固持器13的在机床的滑动***上的布置，其中滑动***在X方向和Y方向上可移动。

因此，显然固持器13优选直接用螺栓固定到滑动件（因此滑动件19），其在扫描方向9上在另一滑动件（因此Y滑动件20）上可移动，Y滑动件20本身在另一横向方向（因此Y方向）上在机床的局部固定组件或Z滑动件21处可移动。

图3说明具有光学免接触测量扫描仪23的解决方案，其中（例如）激光源24产生对着工件5定向的激光束，且由工件反射的其射束由测量扫描仪23检测，且测量扫描仪23距工件5的距离据此确定。

为了能够从两侧扫描工件5而不必旋转光学扫描仪23，光学扫描仪23具有在正和负扫描方向9上定向的两个单独的射束出口23a和23b，且其由（例如）在激光束的射束路径中穿过半可透和不可透镜面24a、24b的同一激光束产生。或者，打开射束路径中的一者仅在既定的正或负扫描方向上提供扫描。

因此，参考基于图4的机械测量扫描仪3的固持器13，如上文所叙述的光学测量扫描仪23的移动路径足够测量彼此相对布置的两个测量点15a、15b。

参考编号和名称

1       车床

2       测量装置

3       测量扫描仪

3a     自由端

4       压缩空气喷嘴

5       工件

6       床体

7       主轴箱

8       直径

9       扫描方向

10     旋转轴（Z方向）

11     X方向

12     Y方向

13     固持器

14     控制器

15a、15b     测量位置

16a、16b、16c 移动距离

17     尾架

18     爪式卡盘

19     X滑动件

20     Y滑动件

21     Z滑动件

22     光学测量扫描仪

23a、23b     射束出口

24a、24b     镜面

M      中心

Claims (10)

1.一种车床（1），其包括：

床头箱（7），其布置在床体（6）上，且在Z方向（10）上在关于旋转轴的旋转中可驱动，且经配置用于接纳工件（5）；以及

测量装置（2），其具有用于测量所夹持的所述工件的测量元件；

其中所述测量元件相对于所述旋转轴在两个横向方向，X方向（11）和Y方向（12）上可移动。

2.根据权利要求1所述的车床（1），其中所述测量元件为机械测量扫描仪（3）或光学免接触测量扫描仪。

3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的车床（1），其中所述测量元件中的一者还在Z方向（10）上可移动。

4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的车床（1），其中所述测量扫描仪（3）在所述横向方向中的一者上从其固持器（13）中伸出，且将另一横向方向用作扫描方向（9）。

5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的车床（1），其中车床（1），尤其是所述测量装置（2）包含清洁装置，所述清洁装置尤其包含空气喷嘴（4），所述空气喷嘴（4）朝测量位置（15a）定向。

6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的车床（1），

其中车床（1），尤其是所述测量装置（2）包含控制器（14），其

控制在扫描方向（9）上接触待从两个相对侧测量的直径（8），

计算与彼此所获得的结果，以及

可选地，在测量之前提供对所述测量位置（15a）的清洁。

7.一种用于测量工件（5）的中心或偏心直径（8）的方法，所述工件（5）通过车床（1）的测量装置（2）的测量扫描仪（3）夹持在车床（1）中的床头箱（7）中，其中

测量所述工件是在静止工件（5）的所述直径（8）的优选彼此相对布置的至少两个不同测量位置（15a、15b）处执行，

测量所述同一直径（8）的所述不同测量位置（15a）是通过同一测量元件来依序执行，且

所确定的特定测量由控制器（14）考虑所述特定测量之间所记录的所述测量装置的移动而自动计算成直径。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在测量所述测量位置（15a、15b、15c）之前清洁所述测量位置，尤其通过在其上方吹压缩空气来清洁。

9.根据前述方法权利要求中任一权利要求所述的方法，其中在测量之前清洁所述测量位置（15a）是由所述控制器（14）自动引起。

10.根据前述方法权利要求中任一权利要求所述的方法，其中在测量过程之前清洁所述测量扫描仪（3），尤其也通过用于所述测量位置（15a、15b）的清洁装置，尤其在同一过程步骤中，来清洁。

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