專利名稱：用于檢查埋頭孔尺寸的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于檢查埋頭孔尺寸的裝置。 本實用新型特別適用于大型零件加工過程檢驗的尺寸檢查。
本實用新型的典型應(yīng)用是對用數(shù)控機床在諸如飛機機翼板片和機身部分的大 型板片上加工的埋頭孔進行尺寸檢查。
背景技術(shù)：
飛機機翼板片或機身部分需要上百個或甚至上千個埋頭孔來容納鉚釘頭，這些 鉚釘用來將機翼板片連接到機翼肋骨上或?qū)C身板片固定到機身框架上。
這些埋頭孔通常用數(shù)控機床進行加工，機床上合適的工具頭按要求加工板片。 由于零件加工和最后組裝是由不同公司完成，所以，加工零件的檢驗正變得要 求越來越嚴(yán)格。
組裝車間要求檢驗它們所組裝的每個零件，以確保先前所有的加工過程已按照 技術(shù)規(guī)格書執(zhí)行并不會使最后組裝變得無效。
目前，為了檢驗零件，只要精確地測量某些加工的埋頭孔就可以了，總體上加 工過程的有效性是后驗確定的且立足于統(tǒng)計的基礎(chǔ)。
由于航空應(yīng)用中的加工公差現(xiàn)已要求達(dá)到500分之一毫米，因此，統(tǒng)計方式的 檢驗過程不再被接受，相反，需要測量逐一單個的埋頭孔。
在現(xiàn)有技術(shù)中， 一個或多個操作員手拿量具測量每個單一的埋頭孔。
除了速度非常慢因而費錢之外，該過程需要提供腳手架和其它設(shè)備，以便接近 需要進行測量板片的部分，并能使操作員到達(dá)每個要測量的埋頭孔。
此外，上述方式檢查埋頭孔還會遇到人工誤差和使用量具的問題，為了提供可 靠的讀數(shù)，所使用的量具必須極其精確和小心翼翼地定位在埋頭孔上。
本申請人業(yè)已發(fā)現(xiàn)，測量埋頭孔的儀表和測量過程本身可在好多方面尤其是測 量時間和可靠性上加以改進。
實用新型內(nèi)容
在此情形中，本實用新型的基本目的是提供一種能克服上述缺點的用于檢查埋 頭孔尺寸的裝置。
尤其是，本實用新型的一個目的是提供一種能提供高精度和可靠性的用于檢查 埋頭孔尺寸的裝置。
本實用新型另一目的是提供能減少檢查埋頭孔所需時間的用于檢査埋頭孔尺 寸的裝置。
這里規(guī)定的技術(shù)目的和目標(biāo)基本上通過一種用于檢查埋頭孔尺寸的裝置得以 實現(xiàn)，其特征在于，該裝置包括測量頭，所述測量頭與多軸處理機的心軸相關(guān)聯(lián); 以及處理單元，所述處理單元可操作地與所述心軸相關(guān)聯(lián)以控制心軸的運動；所述 測量頭包括可至少部分地插入埋頭孔內(nèi)的接觸元件和探測所述接觸元件插入所述 埋頭孔內(nèi)程度的比較元件。
本實用新型的用于檢査埋頭孔尺寸的裝置達(dá)到了高精度和可靠性，因為正石角的 測量不依賴于操作者的技術(shù)，相反地，測量以完全自動和重復(fù)的方式實施。此外， 應(yīng)該強調(diào)的是，浮動構(gòu)件能夠糾正測量頭相對于埋頭孔軸線的定位誤差。此外，用 于檢査埋頭孔尺寸的裝置大大地減少埋頭孔檢查時間，因為測量程序是完全自動化 的，無需移動其中加工埋頭孔所用的板片，或豎起腳手架以求接近埋頭孔。還應(yīng)該 強調(diào)的是，啟動發(fā)送測量信號的裝置將實施測量所需的時間減到最小。


現(xiàn)將參照附圖來詳細(xì)地描述用于檢查埋頭孔尺寸的裝置的優(yōu)選而非限制性的 實施例，該描述不限制本實用新型的范圍，在附圖中
圖1是根據(jù)本實用新型的用于檢查埋頭孔尺寸的裝置的側(cè)視圖2和3是處于兩個不同操作位置的圖1細(xì)節(jié)的截面圖4是圖2和3中細(xì)節(jié)的立體圖，其中某些部分已被剖去；
圖5是通過垂直于圖2和3截面的平面的截面圖，示出與該兩圖相同的細(xì)節(jié)。
具體實施方式
參照附圖，用于檢查埋頭孔尺寸的裝置總體上用附圖標(biāo)記1表示。
裝置1包括與多軸處理機4(示于圖中)的心軸3相關(guān)聯(lián)的測量頭2。多軸處理 機可以是任何定制型的數(shù)控機床。在優(yōu)選實施例中，多軸處理機就是加工尺寸需檢査的埋頭孔的機器。
因此，在優(yōu)選實施例中，多軸處理機4包括裝有多個工具(未示出)的盒倉(未示 出)，工具例如有鉸刀、多個刀具、埋頭孔工具和測量頭2。
根據(jù)在零件(圖1中表示為100，并表示為薄板)上所要執(zhí)行的加工工藝，多軸
處理機4裝上從盒倉中取出的最合適的工具。在本實用新型的情形中，多軸處理機 4裝上取自盒倉的測量頭2并自動地將它與心軸3相關(guān)聯(lián)。
應(yīng)該強調(diào)的是，在本實用新型中，測量或檢查埋頭孔就是測量埋頭孔的深度， 也就是說，沿與埋頭孔的對稱軸相一致的軸線介于埋頭孔外邊緣和內(nèi)邊緣之間的距 離。
測量頭2包括接觸元件5，其可至少部分地插入待測量的埋頭孔101內(nèi)。
在附圖所示的示例實施例中，接觸元件5包括帶有末端6a的沖頭6，該末端 6a具有角錐形狀和圓形的底部，即，錐形形狀。末端6a是設(shè)計插入到埋頭孔101 內(nèi)的接觸元件的部分。
具體來說，接觸元件5的錐形末端6a具有的錐度與埋頭孔101的錐度相同， 例如用螺釘可拆卸地緊固到?jīng)_頭6的其余部分。因此，為了檢査不同錐度的埋頭孔， 錐形末端6a可換成與埋頭孔的錐度匹配的另一末端。
裝置1還包括比較元件7，其設(shè)計成探測接觸元件5插入到埋頭孔101內(nèi)的程 度，即，探測埋頭孔101內(nèi)沖頭6所到達(dá)的深度。
處理單元(未示出)可操作地與心軸3相關(guān)聯(lián)并控制著心軸的運動，以將測量頭 2定位在每個待測量的埋頭孔101處。
根據(jù)定位程序，處理單元作用在心軸驅(qū)動裝置(未示出)上來控制心軸3的運動， 在優(yōu)選實施例中，定位程序與加工埋頭孔操作中驅(qū)動心軸3所使用的定位程序相一 致。
這樣,測量埋頭孔101可無需將其中加工埋頭孔的板片與加工埋頭孔操作中所 使用的支承件移開，同時，合適地確定測量頭2已經(jīng)正確定位在待測量埋頭孔101 上。
比較元件7包括第一部分8，其可沿著滑動方向Y相對于接觸元件5平移移動。 滑動方向Y基本上平行于埋頭孔101的對稱軸。
尤其是(見圖4)，接觸元件5包括圓柱形內(nèi)腔9，其沿方向Y滑動地接納比較 元件7的第一部分8。內(nèi)腔9與比較元件7的第一部分8—樣基本上呈圓柱形，并 包括開口 10，該開口能使移動部分8被推出接觸元件5之外而與埋頭孔101的邊緣接觸。
比較元件7的第二部分11與接觸元件5形成一體，并受第一部分8作用。
尤其是，第二部分11附連到接觸元件5位于開口 10的相對一側(cè)上，并包括延 伸到接觸元件5內(nèi)腔9中的可移動端12(見圖4)。第一部分8直接作用在比較元件 7的第二部分11的可移動端12上。因此，可移動端12的運動正比于第一部分8 相對于接觸元件5的滑動(回撤)。
為了避免第一部分8相對于比較元件7的第二部分11的可移動端12運動失控， 有彈簧13作用在內(nèi)腔9的上壁14和構(gòu)成比較元件7第一部分8的圓柱形元件的臺 肩15之間(見圖4)。彈簧13恒定地推可移動的第一部分8朝向開口 10。
如上所述，當(dāng)接觸元件5的錐形末端插入埋頭孔101內(nèi)時，第一部分8移動， 具體來說，該第一部分8回撤。
詳見附圖，錐形末端6a具有多個狹縫16，比較元件7的第一部分8的同樣數(shù) 量的突出物17通過狹縫16突出出來。
這些突出物或瓣狀物17朝向開口 10延伸并通過錐形末端6a的狹縫16而鄰接 到埋頭孔101的邊緣。
在本實用新型的優(yōu)選實施例中，三個瓣狀物17呈120°的等角距間隔，就像 錐形末端6a內(nèi)的狹縫16—樣。
在接觸元件5插入埋頭孔101內(nèi)的過程中，瓣狀物17與埋頭孔的邊緣接觸， 當(dāng)錐形末端6a進一步進入埋頭孔內(nèi)時，接觸元件7的第一部分8也即安裝瓣狀物 17的那^1分，沿著內(nèi)腔9內(nèi)的Y方向回撤。接觸元件7的第二部分11探測該回撤 運動，具體來說，回撤的程度，作為埋頭孔101深度的測量值。
測量頭2還包括致動裝置18，其啟動將埋頭孔深度測量值傳送到遠(yuǎn)處工位的 操作。遠(yuǎn)處工位例如可以實施為計算機，其接收每個埋頭孔101的測量讀數(shù)，并將 它們與預(yù)定的設(shè)計和公差值相比較，以確定埋頭孔測量值是否落入檢驗要求內(nèi)。
有利地是，信號傳輸致動裝置18能送出表示實際埋頭孔101測量值(S卩，比較 元件7的可移動第一部分8回撤的最大程度)的單一信號，而不是送出多個各指示 比較元件7的第一部分8所回撤的逐漸增加程度的信號。
致動裝置18的操作可構(gòu)思將測量頭2分為兩個半部2a、 2b(圖2和3)。
接觸元件5和比較元件7可調(diào)整地沿方向Y安裝在第一半部2a上，以使它們 也可沿方向Y相對于測量頭2的第二半部2b滑動。
第二半部2b附連到第一半部2a使其只有一個自由度，具體來說，兩個半部2a、 2b沿方向Y可滑動地彼此連接。
該連接包括一個或多個滑動導(dǎo)向裝置19，其延伸在第一和第二半部2a和2b 之間(見圖2和3)。
在第一和第二半部2a和2b之間，還延伸著一個彈性元件20，其屈服于第二 半部朝向第一半部的推壓作用，能夠使兩個半部2a、 2b彼此靠近地移動。在優(yōu)選 實施例中，彈性元件20包括一個或多個平行于滑動導(dǎo)向裝置19延伸的彈簧。
微動開關(guān)21設(shè)置在第一和第二半部2a和2b之間，當(dāng)兩個半部2a、 2b移動至 彼此靠近時，微動開關(guān)21被致動。應(yīng)該強調(diào)的是，微動開關(guān)21可以是任何類型， 即，機械的、電氣的、機電的、磁性的或光學(xué)的。這樣，當(dāng)接觸元件7的第一部分 8完全回撤時，埋頭孔101的測量由此完成，進一步朝向埋頭孔101的內(nèi)部推動測 量頭2導(dǎo)致彈性元件20屈服，以使兩個半部2a、 2b更靠近地移到一起。這種靠近 的移動致動微動開關(guān)21，能使測量信號從比較元件7的第二部分11中送出。
有利地是，該裝置1還包括在接觸元件5和心軸3之間操作的浮動構(gòu)件22。 該浮動構(gòu)件22給心軸3和接觸元件5之間的連接提供至少有一個自由度，最好是 三個、更多個自由度。
尤其是，浮動構(gòu)件22在沖頭6的外表面和測量頭2的第一半部2a的外表面之 間操作(見圖2和3)。
對于心軸3和比較元件7之間的連接，浮動構(gòu)件22還提供至少一個自由度， 最好是三個、更多個自由度，因為比較元件7部分地與沖頭6形成一體(第二部分 11)，并部分地沿著方向Y相對于沖頭內(nèi)部滑動(第一部分8)。
如圖5所示，浮動構(gòu)件22包括第一部件23，其連接到接觸元件5并可在基本 上垂直于方向Y的平面P1內(nèi)滑動。第一部件23包括多邊形的環(huán)，最好是四邊形 或六邊形，該環(huán)安置在凹陷24內(nèi)，該凹陷形成在測量頭2第一半部2a內(nèi)，且該環(huán) 面向插入沖頭6的第一半部2a的內(nèi)腔2c。該凹陷24的形狀與環(huán)23匹配，因此具 有平壁。
多個推力器25，最好是彈簧驅(qū)動的，在平面P1內(nèi)的凹陷24中操作，從而無 需外力就可使環(huán)23較佳地保持對中在內(nèi)腔2c內(nèi)。
這樣，沖頭6可在平面Pl內(nèi)相對于第一半部2a因此相對于心軸3移動，從而 補償心軸3和埋頭孔101軸線之間任何的對準(zhǔn)誤差。
浮動構(gòu)件22還包括第二部件26，其沿基本上垂直于方向Y的第一軸線XI可 轉(zhuǎn)動地連接到接觸元件5，并沿第一軸線XI可轉(zhuǎn)動地連接到心軸3。
8具體來說，第二部件26包括與兩個銷28形成一體的環(huán)27，兩個銷彼此間距 180°并位于第一軸線X1上。兩個銷28插入形成在沖頭6外表面內(nèi)的孔中，以使 環(huán)27或沖頭6圍繞第一軸線XI轉(zhuǎn)動。軸線XI包含在上述平面Pl內(nèi)。
第二部件26的環(huán)27還包括兩個附加的銷29，它們彼此間隔180°而與銷28 間隔90° 。
附加的銷29插入對應(yīng)孔中并操作在第二部件的環(huán)27和構(gòu)成第一部件的環(huán)23 之間。
因此，第二部件26圍繞垂直于第一軸線X1的第二軸線X2轉(zhuǎn)動，并也包含在 平面P1內(nèi)。
因此，有利地是，接觸元件5和比較元件7可圍繞兩個軸線X1、 X2相對于測 量頭2的第一半部2a轉(zhuǎn)動，因此相對于心軸3轉(zhuǎn)動，從而在接觸元件5定位在埋 頭孔101上過程中補償任何的對準(zhǔn)誤差。
應(yīng)該指出的是，見圖2和3，第一部件23和第二部件26之間的接觸點以及沖 頭6和第二部件26之間的接觸點形成圓和線及面。
事實上，與第二部件26接觸的沖頭表面是圓形，而與沖頭6接觸的第二部件 的表面是平的。
同樣地，第一部件23和第二部件26彼此接觸，前者具有圓表面，而后者具有 平的垂直表面。
在使用中，心軸3移動測量頭2靠近待測量的埋頭孔，具體來說，移動沖頭6 的錐形末端6a靠近埋頭孔101的口(圖2)。
接下來，錐形末端6a開始進入埋頭孔101內(nèi)，比較單元7的第一部分8的瓣 狀物17與埋頭孔101的邊緣接觸。第一部分8因此在心軸3施加的推力作用下開 始沿方向Y回撤。
該回撤造成比較元件7第二部分11的可移動端12同樣程度的回撤，因此，確 定出埋頭孔101深度的測量值(仍為部分的)。
當(dāng)錐形末端6a完全接觸埋頭孔101的錐形壁時，由比較元件7第二部分11 的可移動端12測得的瓣狀物17回撤的程度確定出埋頭孔101的深度。
此時，朝向埋頭孔101內(nèi)進一步施加到測量頭2上的推力致使彈性元件20屈 服，使得測量頭2的兩個半部2a、 2b更加靠攏到一起。
該種靠攏的移動致動了微動開關(guān)21，微動開關(guān)能使測量信號傳送到遠(yuǎn)處工位。
應(yīng)該指出的是，每次測量循環(huán)實旋之前，先測量深度準(zhǔn)確已知的主埋頭孔101，以便精確地標(biāo)定測量頭2。
如果埋頭孔101的軸線和沖頭6的軸線不是完全地對準(zhǔn)，同時，兩個軸線彼此 偏移，那么，沖頭6的錐形末端6a與埋頭孔101未對準(zhǔn)。
這些對準(zhǔn)誤差可由浮動構(gòu)件22進行糾正。
的確，在對不準(zhǔn)的情況下，沖頭6圍繞屬于同一平面P1的兩個軸線X1和X2 可轉(zhuǎn)動地運動的自由度，以及沖頭6相對于心軸3在平面P1內(nèi)平移運動的自由度 能使沖頭6再次與埋頭孔準(zhǔn)確對準(zhǔn)并實施正確的測量。
尤其是，沖頭6的錐形末端6a將心軸傳遞的力發(fā)送到埋頭孔，由埋頭孔的部 分作用的反力具有朝向Y方向和垂直于Y方向(即，位于平面Pl內(nèi))的兩個分量。
該反力作用到浮動構(gòu)件22上，具體來說，作用在其可移動的部分上。
由于浮動構(gòu)件22的可移動部分在平面P1內(nèi)方向力作用下屈服(而可移動部分 可阻止沿Y方向的力)，所以，它們可移動并因此致使沖頭6移動，直到傳遞的約 束反力具有僅沿方向Y的分量。
此時，沖頭6以及接觸元件5和比較元件7較佳地與埋頭孔軸線對準(zhǔn)，可準(zhǔn)確 地進行測量(圖3)。
換句話說，沖頭6的錐形末端6a由于進入埋頭孔101而致使沖頭6沿著垂直 于方向Y的方向轉(zhuǎn)動地和平移地運動，直到末端6a的錐形壁貼切地接觸埋頭孔101 的錐形壁，即使起初沒有對準(zhǔn)(圖3)，也能確保埋頭孔軸線與比較和接觸元件7和 5的軸線完全地對準(zhǔn)。
本實用新型實現(xiàn)了上述目標(biāo)。
的確，用于檢查埋頭孔尺寸的裝置l達(dá)到了高精度和可靠性，因為正確的測量 不依賴于操作者的技術(shù)，相反地，測量以完全自動和重復(fù)的方式實施。
此外，應(yīng)該強調(diào)的是，浮動構(gòu)件能夠糾正測量頭相對于埋頭孔軸線的定位誤差。 此外，用于檢査埋頭孔尺寸的裝置大大地減少埋頭孔檢查時間，因為測量程序 是完全自動化的，無需移動其中加工埋頭孔所用的板片，或豎起腳手架以求接近埋 頭孔。
還應(yīng)該強調(diào)的是，啟動發(fā)送測量信號的裝置將實施測量所需的時間減到最小。
權(quán)利要求1. 一種用于檢查埋頭孔尺寸的裝置，其特征在于，它包括測量頭(2)，所述測量頭與多軸處理機(4)的心軸(3)相關(guān)聯(lián)；以及處理單元，所述處理單元可操作地與所述心軸(3)相關(guān)聯(lián)以控制心軸的運動；所述測量頭(2)包括可至少部分地插入埋頭孔(101)內(nèi)的接觸元件(5)和探測所述接觸元件(5)插入所述埋頭孔(101)內(nèi)程度的比較元件(7)。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，它包括浮動構(gòu)件(22)，所述浮動 構(gòu)件(22)在所述接觸元件(5)和所述心軸(3)之間操作，以給所述心軸(3)和所述接觸 元件(5)之間的連接提供至少兩個自由度。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述浮動構(gòu)件(22)還在所述比較 元件(7)和所述心軸(3)之間操作，以給所述心軸(3)和所述比較元件(7)之間的連接提 供至少兩個自由度。
4. 如上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述比較元件(7) 包括第一部分(8),所述第一部分(8)沿著基本平行于所述埋頭孔(101)軸線的滑動 方向(Y)可滑動地連接到所述接觸元件(5);所述第一部分(8)被設(shè)計成鄰接所述埋頭 孔(101)的邊緣并在所述接觸元件(5)插入過程中回撤。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述比較元件(7)包括第二部分(U)， 所述第二部分(11)與所述接觸元件(5)形成一體，并且所述第二部分(11)的一端(12) 與所述第一部分(8展觸以探測所述第一部分(8)回撤的程度。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述比較元件(7)的所述第一部分(8) 包括圓柱，所述圓柱裝配到構(gòu)成所述接觸元件(5)的一部分的中空圓柱(9)內(nèi)；所 述圓柱包括三個瓣狀物(17)，所述瓣狀物從所述中空圓柱(9)中突出并被設(shè)計成與所 述埋頭孔(101)的邊緣接觸。
7. 如權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述浮動構(gòu)件(22)包括第一 部件(23)，所述第一部件沿基本垂直于所述比較元件(7)的所述滑動方向(Y)的平 面(P1)連接到所述接觸元件(5)，并可在所述第一平面(P1)內(nèi)相對于所述心軸(3)滑 動。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述浮動構(gòu)件(22)包括第二部件 (26)，所述第二部件圍繞基本垂直于所述比較元件(7)的所述滑動方向(Y)的第一軸線(X1)可轉(zhuǎn)動地連接到所述接觸元件(5)，并圍繞所述第一軸線(X1)可轉(zhuǎn)動地連接到所述心軸(3)。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述第一軸線(X1)包含在所述平 面(P1)內(nèi)，而所述第二部件(26)沿著垂直于所述第一軸線(X1)并包含在所述平面(P1) 內(nèi)的第二軸線(X2)可轉(zhuǎn)動地連接到所述第一部件(23)。
10. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述測量頭(2)包括第一半部(2a) 和第二半部(2b)，所述第二半部(2b)可沿所述比較元件(7)的所述滑動方向(Y)相對于 所述第一半部(2a)滑動；致動裝置(18)，所述致動裝置(18)位于所述兩個半部(2a、 2b)之間，以致動測量值從所述比較元件(7)傳輸?shù)竭h(yuǎn)處工位，并在所述兩個半部(2a、 2b)靠近地移到一起時實施致動。
專利摘要一種用于檢查埋頭孔尺寸的裝置，包括測量頭(2)，該測量頭與多軸處理機(4)的心軸(3)相關(guān)聯(lián)；以及處理單元，該處理單元可操作地與心軸(3)相關(guān)聯(lián)以控制心軸的運動；測量頭(2)包括可插入埋頭孔(101)內(nèi)的接觸元件(5)和通過與埋頭孔接觸并回撤來探測接觸元件(5)插入埋頭孔(101)內(nèi)程度的比較元件(7)。浮動構(gòu)件(22)自動地糾正接觸元件(5)和埋頭孔(101)軸線之間的任何對準(zhǔn)誤差。
文檔編號B23Q17/20GK201261146SQ20082012550
公開日2009年6月24日 申請日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者M·佛拉里, R·莫賽利, S·佛萊蒂 申請人:Jobs股份公司