用于正被机加工的工件的探针的测量头的制作方法与工艺

本发明涉及一种正被机加工的工件的探针的测量头。

背景技术：
已知的是，现在使用一种适当的测量装置来检查工件的尺寸和公差，尤其是在研磨期间检查工件的尺寸和公差。这种装置包括至少一个探针，所述至少一个探针接触工件的表面并且连接到测量仪器。测量仪器基于探针的位移测定尺寸并且将所述尺寸发信号给机床，可能对机床进行干预操作或停机操作。例如，为了测量圆筒形研磨轴的直径，测量装置设置有两个探针，所述两个探针在直径上对置的侧面处接触工件。另外地，为了测量肩部等的轴向位置等，例如可设置仅仅一个探针。每个探针包括臂和测量头，该臂在一个端部处具有接触元件，该接触元件适于感测将被测量的工件。测量头适于使得探针臂能够转动，将该臂固定到测量装置并且将该臂位移转换成适当的电信号，所述电信号可由机床进行分析。例如，所述测量头包括：固定部分，所述固定部分被紧固到测量装置；活动部分，所述活动部分通过适当的铰链连接到固定部分并且适于承载探针臂，传感器，所述传感器适于测量活动部分相对于固定部分的位移；以及可能存在的致动器，所述致动器用于在工件的装卸期间使得活动部分相对于固定部分移动。上面提及的已知现有技术存在一些严重的缺陷。实际上，所述测量头昂贵且易受到故障的影响。实际上，由于探针必须具有非常小的公差，甚至测量头的各个元件的仅仅组装也不得不以非常精确的方式进行。以相同的方式，甚至测量头部件的很小相互相位移可导致完全错误的测量结果。所以需要期望进行恒定调整的连续维护。

技术实现要素：
在这种情形下，本发明的技术任务是构思出一种用于正被机加工的工件探针的测量头，该测量头能够基本上消除上述缺陷。在该技术任务的范围内，本发明的一个重要目的是获得一种用于正被机加工的工件探针的测量头，该测量头便宜且很少受到误操作影响。所提及的技术任务和所指出的目的是通过一种根据本发明的用于正被机加工的工件的探针的测量头来实现的。本发明提供了一种用于正被机加工的工件的探针的测量头，所述测量头包括：固定部分，所述固定部分被紧固到外部固定支撑件；活动部分，所述活动部分包括用于探针臂的约束元件；旋转铰链，所述旋转铰链适于将所述固定部分连接到所述活动部分，其特征在于，所述旋转铰链是由适于弹性变形的金属元件制成的柔性枢转式支承件，所述旋转铰链包括圆筒形腔和多个托板，多个所述托板穿过所述圆筒形腔并限定多个筒形扇部，所述旋转铰链与所述固定部分和所述活动部分中的至少一个成一体结构。所述旋转铰链、固定部分和活动部分成一体结构。多个所述托板的数量为两个，两个所述托板基本上相互垂直并且基本上完全穿过所述圆筒形腔。两个凹槽存在于所述旋转铰链处，所述两个凹槽适于将所述固定部分的靠近圆筒形腔的部分与所述活动部分的靠近圆筒形腔的部分隔开，并且适于使得所述固定部分和活动部分能够相互进行角位移。本发明提供了一种用于制造测量头的方法，所述方法包括排屑加工步骤和电火花加工步骤，在所述电火花加工步骤中形成至少所述旋转铰链。所述电火花加工步骤通过电火花线切割加工实现。所述旋转铰链是由适于弹性变形的金属元件制成的柔性枢转式支承件，并且所述柔性枢转式支承件包括圆筒形腔和多个托板，多个所述托板穿过所述圆筒形腔并且限定了多个筒形扇部，在所述排屑加工步骤中，至少在所述筒形扇部之一处形成贯通孔，在所述电火花加工步骤中，机加工所述贯通孔以获得所述筒形扇部。所述测量头包括在所述固定部分和所述活动部分之间的腔室，通过所述电火花加工步骤制成所述腔室。附图说明在下文中，参照所附的附图，通过对本发明的优选实施例的详细描述来阐明本发明的特征和优点，其中：图1示出了一种根据本发明的包括测量头的测量装置；图2是根据本发明的测量头的轴测视图；图3a示出了根据本发明的测量头的第一部分；以及图3b示出了根据本发明的测量头的第二部分。具体实施方式参照所提到的附图，根据本发明的测量头总体由附图标记1标识。它适于在用于正被机加工的工件3的探针2中使用。探针2主要包括测量头1和探针臂4，该探针臂包括接触元件41，该接触元件由陶瓷材料或类似材料的销或球组成，适于探测正被机加工的工件3。探针2相应地是测量装置5的转动部分，该测量装置适于用来在进行排屑加工操作时测量该排屑加工操作的精度。所以，测量头1适于布置得靠近排屑机床，尤其是包括工具6(例如砂轮)的磨床。优选地，测量头1布置成靠近磨床，以用于测量工件3的直径或者用来执行诸如肩部轴向测量的其他测量。尤其是，就关注在磨床上正被机加工的工件3的直径测量而言，使用包括两个探针2的测量装置5以及电连接到探针2(尤其是电连接到测量头1)的测量仪器7。支承装置1主要包括：固定部分10；活动部分11，该活动部分紧固到探针臂4；和旋转铰链12，该旋转铰链适于将活动部分11紧固到固定部分10。另外，有益的是，旋转铰链12与固定部分10和活动部分11中的至少一个是一体结构，并且优选与这两者都是一体结构。更具体地，固定部分10、活动部分11和铰链12是一体结构，并且由金属(优选钢)制成，由实心件制成，正如下面更好地指出的。固定部分10可通过适当的螺钉和形成于固定部分3中的适当螺纹座被紧固到外部固定支撑件，该外部固定支撑件诸如是测量装置5的固定部分。固定部分10大体具有细长的平行六面体的形状，其一端部可连接到测量装置5，相对端部牢固地紧固到铰链12。活动部分11也刚性地连接到旋转铰链12，并且包括用于探针臂4的约束元件14，该约束元件优选地由环或者用于各种类型的约束装置的其他座组成。活动部分11也具有细长的平行六面体的形状，该平行六面体布置成邻近固定部分10并且平行于固定部分10，优选地沿着几乎整个固定部分10。约束元件14布置在铰链12的附近。因此，在固定部分10与活动部分11之间存在大体平行六面体形状的腔室13。固定部分10和活动部分11还包括用于运动式传感器16的支座15。该支座15包括在活动部分11中的孔，该孔用于引入传感器16的第一部分16a，该支座与活动元件11自身形成为一体。支座15还包括凹部，该凹部布置在固定部分10中并且适于容纳传感器8的第二部分16b。传感器16适于探测活动部分11绕着铰链12的位移。尤其是，传感器适于产生与接触元件41相对于固定元件10的位移以及进而位置成正比的电信号。例如，传感器包括感应式位移传感器，更准确地说，已知的LVDT型传感器，即，其自身是已知的线性可变差动变压器型传感器。铰链12适当的是通常称为柔性枢转轴承型铰链或柔性枢转型铰链。它由薄板金属元件组成或者总之具有厚度减小的元件组成，适于弹性变形，尤其是如果变形的话则变形程度很小。铰链12尤其包括多个(优选两个)适当的垂直托板(blades)12a，所述垂直托板完全(diametrically)穿过圆筒形腔12b，在该圆筒形腔中，托板12a限定了多个(优选四个)筒形扇部12c。该圆筒形腔12b的侧表面部分地(优选大约50％)接界于固定元件2以及部分地接界于活动元件3。在铰链5处还限定有两个凹槽12d，所述凹槽适于将固定部分10的靠近圆筒形腔12a的部分和活动部分11的靠近圆筒形腔12a的部分隔开，并且使得所述部分的最大相互角位移能够包含在2°至10°之间，优选地在4°至6°之间。测量头1最后包括保护壳体19，该保护壳体适于保护测量头1，还实现了测量头的内部润滑。壳体19通过将螺钉紧固在布置于固定部分10中的支座19a中而被紧固，并且所述支座优选地靠近约束元件14，所述壳体包括适于确保壳体19密封闭合的密封件。本发明还包括一种用于制造如前所述的测量头1的新方法，该方法包括排屑加工步骤和电火花加工步骤，在电火花加工步骤中形成至少旋转铰链12。尤其是，除了铰链12之外，测量头1基本上完全在排屑加工步骤中形成。排屑是通过本身已知的工具来实现的，并且适于机械地作用在工件上。从排屑加工步骤，优选地在由铰链12所限定的腔处获得包括贯通孔18的装置，如图3a中所示。尤其是，对于每个筒形扇部12c或者至少对于并不与凹槽12d接界的筒形扇部12c，设置贯通孔18。排屑加工步骤之后是电火花加工步骤。该电火花加工步骤通过电火花线切割加工(WEDM)而获得，这种操作自身是已知的。因此，通过所述电火花加工形成限定圆筒形腔12b的筒形扇部12c，并且在不去除材料的情况下，形成托板12。另外，凹槽12d也适于通过同样的方法形成。尤其是，每个单独的筒形扇部12c通过将用于电火花的线引导到贯通孔18内部或者引导通过这些凹槽12d而形成。另外，腔室13也通过电火花加工实现。下面是具有如上所述结构的测量头1的操作。使用测量装置5来实施和实现所述尺寸和公差控制的操作者采取如下行动。首先，他/她进行探针在被鉴定样品尺寸方面的校准。随后，被鉴定样品运动离开探针并且探针2布置在工件3上，然后，开始机加工，尤其是开始研磨。探针然后以最大精度测量尺寸，并且在已经获得正确尺寸(即在设计步骤期间所限定的尺寸)时发信号给机床。尤其是，接触元件41布置成与工件3接触。当工件3改变其直径或者形状时，接触元件41通过绕着铰链12转动而移动。因此，臂4、约束元件14、活动部分11和传感器16的第一活动部分16a也被移动。相反地，传感器16的第二部分16b牢固地紧固到保持固定不动的固定部分10。传感器16然后测量第一活动部分16a和第二部分16b的位移，并且将正比于接触元件41的位移以及之后所测量的尺寸的电信号传送给测量装置5，该测量装置为使用者显示接触元件41的位移以及之后所测量的尺寸。本发明获得了非常重要的优势。实际上，基本上由一体结构形成的测量头1并不受失衡、拆卸和后续的测量误差的影响，因此需要缩减的维护。另外，所述方法能够使得测量头1造价便宜且精度高。本发明易于在本发明构思范围内进行变型。全部细节可由等同元件来替代，并且材料、形状和尺寸可具有任何特性和大小。