(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の空気式測定用の装置であって、
圧縮空気源（１１）から測定管（１３）を通して供給される少なくとも一つの測定ノズル（１７）と、前記測定管（１３）に組み込まれるとともに、測定される物体（２１）の壁部から前記測定ノズル（１７）までの間隔を示す電気出力信号を前記測定管（１３）の圧力に基づいて発生させるように構成された空気コンバータ（１９）と、前記測定管（１３）における前記空気コンバータ（１９）の上流に配置されるとともに、前記圧縮空気源（１１）と前記測定ノズル（１７）との間の流体連絡を開放する開放状態に切り替え可能であり、かつ、前記圧縮空気源（１１）と前記測定ノズル（１７）との間の流体連絡を遮断する遮断状態に切り替え可能なスイッチング要素（２３，４３）と、を備え、
低圧管（２５，４０）が、前記スイッチング要素（２３，４３）の上流の前記測定管（１３）から分岐するとともに、前記測定ノズル（１７）の領域において測定される物体（２１）の存在を、物体測定の圧力に対して低減された圧力で空気測定することによって検出するように設けられた、少なくとも一つのリストリクタ要素（３１，４７）を有する、
物体の空気式測定用の装置において、
前記低圧管（４０）が、前記スイッチング要素（４３）と前記空気コンバータ（１９）との間で前記測定管（１３）へと開放されており、前記スイッチング要素（４３）が電気的に制御可能であり、前記空気コンバータ（１９）の出力信号に基づいて前記スイッチング要素（４３）を前記開放状態と前記遮断状態との間で往復切り替えするように構成された電子制御装置（４５）を備えた、物体の空気式測定用の装置。
【請求項２】
前記装置は、個々の連続した測定手順において物体を測定するように構成されており、前記制御装置（４５）は、個々の測定手順の完了後に前記スイッチング要素（４３）を前記遮断状態に切り替えるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御装置（４５）は、前記遮断状態から開始して、前記空気コンバータ（１９）の前記出力信号が閾値を下回ったときに、前記スイッチング要素（４３）を前記開放状態に再び切り替えるように構成されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記スイッチング要素（４３）、前記空気コンバータ（１９）、および前記電子制御装置（４５）が、共通のハウジング（４９）内に収容されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記低圧管（４０）も、同様に前記ハウジング（４９）内に完全に収容されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記測定ノズル（１７）が、前記ハウジング（４９）から独立した、測定ヘッド（１５）、テストマンドレル、または測定リング内に配置されることを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】
２つの互いに関して反対側に配置された測定ノズル（１７）が、前記測定ヘッド（１５）内に配置されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記スイッチング要素（４３）が、電磁弁として構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
信号増幅器が、前記出力信号の電子増幅のために前記空気コンバータ（１９）に関連付けられることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記低圧管（４０）の前記リストリクタ要素（４７）が、調節可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の空気式測定（pneumatic measurement）用の装置に関し、圧縮空気源から測定管を通して供給される少なくとも一つの測定ノズルを有し、測定管に組み込まれるとともに、測定される物体の壁部からの測定ノズルの間隔を示す電気出力信号を、測定管の圧力に基づいて発生させるように構成された空気コンバータを有し、測定管における空気コンバータの上流に配置されるとともに、圧縮空気源と測定ノズルとの間の流体連絡を開放する開放状態に切り替え可能であり、かつ、圧縮空気源と測定ノズルとの間の流体連絡を遮断する遮断状態に切り替え可能なスイッチング要素を有しており、低圧管が、スイッチング要素の上流の測定管から分岐するとともに、測定ノズルの領域において測定される物体の存在を、物体の測定に対して低減された圧力で空気測定することによって検出するように設けられた少なくとも一つのリストリクタ要素を有する。
【背景技術】
【０００２】
空気式物体測定装置（pneumatic object measurement devices）は、例えば、内径または外径の品質検査や、２Ｄ，３Ｄ形状および位置の測定など、多くの技術分野に用いられている。スイッチング要素は、測定の中断時における測定ノズルの空気供給を中止する役割を果たし、コストの多大な空気損失を制限する。手動により操作されるスイッチング要素は、オペレータの怠慢により高い頻度で使用されないことが経験から分かっているため、スイッチング要素の操作は自動ワークピース認識に基づくことが望ましい。これは実際の測定と同様、空気を用いて行われる、すなわち、スイッチング要素が閉じられた供給管に対するバイパス管を形成するとともに、測定位置におけるワークピースの存在を減圧圧力で、延いては空気損失を低減しながら測定することが可能な、低圧管を介した空気を用いて行われる。このような装置は特許文献１に記載されており、低圧管が、別個の、測定ノズルに対して断面が縮小された信号ノズルへと導かれる。スイッチング要素は、低圧管に空気的に連結されるとともに、低圧管によって制御される。
【０００３】
一般的に装置の対応するベース部から遠く離間して配置された測定ヘッドまで導かれる２つの並列管の提供は、付加的な製造努力に関連している。さらに、低圧システムのコンポーネントは相対的に多大な構造スペースを占有し、とりわけ測定手段の追加の信号ノズルにより更なる測定ノズルを収容できなくなる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第２２１６６７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、自動ワークピース認識を有する空気式物体測定装置の、より単純かつ安価な設計を実現することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１の特徴を有する装置によって実現される。
【０００７】
本発明により、スイッチング要素と空気コンバータとの間で低圧管が測定管へと解放され、スイッチング要素が電気的に制御可能であり、出力信号に基づいてスイッチング要素を開放状態と遮断状態との間で往復切り替えするように構成された電子制御装置が提供される。
【０００８】
空気コンバータの上流に配置された地点で低圧管と測定管とを組み合わせることにより、減圧圧力でのワークピース認識のために測定管自体を利用する可能性が得られる。コンバータから測定ヘッドにかけてただ一つの管、すなわち測定管だけを導く必要があるのみであり、装置の設計が相当に単純化される。ワークピース認識のための独立した信号ノズルの提供もまた省略される。本発明の装置に含まれる、信号ノズルを搭載していない測定手段を問題なく使用することができるという点に特別な利点がある。
【０００９】
本発明の更なる進展が、従属項、記載、および付記の図面に示される。
【００１０】
本発明の実施例によれば、この装置は、個々の連続した測定手順における物体測定用に構成され、制御装置が、個々の測定手順の完了後にスイッチング要素を遮断状態に切り替えるように構成される。したがって、例えばワークピースと測定ノズルとが互いに離されるまで待たずに済む。このように空気の損失が最小限にされる。
【００１１】
制御装置はまた、遮断状態から開始して、空気コンバータの出力信号が閾値を下回ったときに、開放状態に再び切り替えるように構成される。閾値を下回る低下により、測定される物体が測定ノズルに近接するという信号を送る。測定される新しいワークピースが測定ノズルに配置されるとすぐに、空気コンバータが標準の測定圧力未満に設定され、それに応じた正確な測定を行うことができる。スイッチング要素の開放状態への切り替え後、空気コンバータによって出力された測定値が取られてメモリに保存される前に、予め定義された時間が経過するまで待機することが望ましい。制御装置は代替的に、経過時間とは関係なく、出力信号の時間変化率が閾値を下回ったときにのみ測定された値の取得が行われるように構成されてもよい。測定の状況が安定しているすなわち「沈静している（calmed down）」ときにのみ測定が行われることが、前述の測定の両方によって保証される。
【００１２】
スイッチング要素、空気コンバータ、および電子制御装置が共通のハウジングに収容されることが望ましい。これにより特に構造の小型化が可能となる。
【００１３】
低圧管も同様、その存在を外側から全く認識できないように、ハウジング内に完全に収容される。このようなハウジングは全ての市販の測定ヘッドと互換性がある。
【００１４】
本発明の更なる実施例により、測定ノズルが、ハウジングから独立した測定ヘッド、特にテストマンドレルまたは測定リング内に配置されることが提供される。測定ヘッドは、測定管を含むフレキシブルホースを通して装置のベースハウジングに連結可能であってもよい。独立した信号線は必ずしも必要ではない。
【００１５】
２つの互いに反対側に配置された測定ノズルが、例えばボアホールの測定を容易にするように、こうした測定ヘッドに配置されうる。
【００１６】
スイッチング要素が、ある特定の実施例に従い電磁弁として構成される。こうした電磁弁は、制御が容易であり、切替えが容易である。
【００１７】
信号増幅器が、望ましくは出力信号の電子増幅のために空気コンバータに関連付けられる。それにより低圧システムにおける特に低圧においても動作が可能となり、それでもなお測定ノズルにおけるワークピースの存在を確実に認識することが可能となる。
【００１８】
低圧管のリストリクタ要素は、異なる適用状況へのワークピース認識の適合を可能にするように調節可能であってもよい。
【００１９】
本発明を一例として図面を参照しながら以下のように記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来技術による物体の空気式測定用の装置を示す図。
【図２】本発明による物体の空気式測定用の装置を示す図。
【図３】図２に示す装置の異なる概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
従来技術によって設計された図１に示す物体の空気式測定用の装置が、圧縮空気源１１と、空気源に連結されて測定ヘッド１５へと導く測定管１３と、を備える。測定ヘッド１５は、ここでは内径測定用のテストマンドレルとして設計されるとともに、互いに関して離れる方向に指向された一対の測定ノズル１７を有する。測定管１３に組み込まれた空気コンバータ１９が、測定管１３の圧力に基づいて一般的に周知のように電気出力信号を生成する役割を果たし、前記の電気出力信号は、隣接する壁からの測定ノズル１７の間隔を示す。測定ヘッド１５が、図１のワークピース２１のボアホール２０内に導入されているのが示される。ボアホール２０の直径は、電気出力信号を評価することによって調べられる。
【００２２】
連続した複数の測定手順の間の測定中断時の、測定ノズル１７への圧縮空気の供給を中断可能とするように、バルブの形態のスイッチング要素２３が、測定管１３における空気コンバータ１９の上流に配置された位置に組み込まれる。スイッチング要素２３は、自動ワークピース認識用の装置の評価ユニット２９と連通する。減圧装置３１を介して圧縮空気源１１に連結された低圧管２５が、評価ユニット２９と関連している。低圧管２５は、測定ヘッド１５に導かれ、そこで測定ノズル１７に関して直径が縮小された信号ノズル２７へと開放される。測定されるボアホール２０に測定ヘッド１５が挿入されたときに測定管１３を介して圧縮空気のみが測定ノズル１７に供給されるように、スイッチング要素２３が空気制御管３２によって制御される。さらに、ワークピースを認識するように、近接センサ３３が測定ヘッド１５に組み込まれるとともに、電気信号線３５を介して評価ユニット２９に接続される。
【００２３】
信号ノズル２７によるワークピースの認識は、減圧装置３１による減圧圧力で、延いては空気損失を低減しながら行われる。図１に示す装置は、例えば、約３ｂａｒの測定圧力および約０．１ｂａｒのワークピース認識のための信号圧力を有する。
【００２４】
図２は、本発明による物体の空気式測定用の装置を示し、基本的に図１に示す測定装置と同様の設計を有する。従って、同様の効果を有するコンポーネントには同様の参照符号が設けられる。一方、本発明による装置では、低圧管４０は測定ヘッド１５まで案内されない。寧ろ空気コンバータ１９の上流の測定管１３に開放されており、換言すればスイッチング要素４３をブリッジングしているのみである。スイッチング要素４３はさらに電子制御装置４５に電気的に接続された電気的に制御可能な電磁弁として構成される。電子制御装置４５は、空気コンバータ１９に電気的に接続されるとともに、スイッチング要素４３を選択的に通路に切り替える、または空気コンバータ１９の出力信号に基づいて遮断するように構成される。この点に関して弱い出力信号で作動することができるように、図２に示されない信号増幅器が出力信号の電子増幅のために空気コンバータ１９に関連付けられる。
【００２５】
図示されるように、スイッチング要素４３、空気コンバータ１９、および電子制御装置４５は、共通のハウジング４９に収容される。低圧管４０もまたハウジング４９内に完全に配置される。
【００２６】
図３に基づく詳細な説明から明らかなように、空気コンバータ１９は２つの圧力センサｐ１，ｐ２に加えて測定リストリクタ（restrictor）５３を含む。空気式測定は、根本的に測定リストリクタ５３に亘る圧力降下の測定に基づいており、空気コンバータ１９は、その入力圧力ｐ１に関する、その圧力降下に比例する電気出力信号を生成する。
【００２７】
次に、図２，３に示す装置の一例の動作手順を、測定空気が遮断された静止状態から記載する。この静止状態では、スイッチング要素４３が図３に示すように遮断に切り替えられ、測定リストリクタ５３に印加される入力圧力ｐ１は供給圧力ｐ０のほんのわずかとなり、特に供給圧力ｐ０の１０％未満、例えば約０．１ｂａｒとなる。ワークピース認識に用いられる低圧の割合は、調節式リストリクタ要素４７を用いて調節される。
【００２８】
測定ヘッド１５がボア２０に挿入されない場合、測定リストリクタ５３の下流の出力圧力ｐ２は、入力圧力ｐ１に比べて非常に低く、圧力差ｐ１−ｐ２は、比較的高い値を有する。この状態、いわば「ワークピース２１待ち」に対応する状態では、空気コンバータ１９の出力信号は電子制御装置４５により継続的に監視される。
【００２９】
測定ヘッド１５がボアホール２０に挿入された場合、出力圧力ｐ２は上昇し、それに応じて圧力差ｐ１−ｐ２は低下する。圧力差ｐ１−ｐ２が閾値を下回るとすぐに、電子制御装置４５がスイッチング要素４３を制御して、開放させる。それに応じて圧縮空気源１１によってもたらされる圧力ｐ０にほぼ到達するまで入力圧力ｐ１が上昇する。ここで電子制御装置４５は、スイッチング要素４３の開放から予め決められた沈静時間が経過するまで待機する。実際の測定は、沈静時間の終了後にのみ実行され、各測定値が記憶素子に保存される。スイッチング要素４３はその後すぐに再び閉じられ、これは測定空気のスイッチオフに対応する。入力圧力ｐ１は再び約０．１ｂａｒに低下する。ここで‐望ましくは更なる予め定義された時間の終了後‐ワークピース２１のボアホール２０から測定ヘッド１５が引き出される。次いでワークピース２１が取り外され、新しいワークピースが提供される。新しいワークピース２１のボアホール２０に測定ヘッド１５が挿入されるとすぐに、上記の手順を再び開始する。
【００３０】
連続した個々の測定の例に関する動作手順について記載した。また図２，３に示す装置は基本的に動的測定にも適しており、測定値の各引き継ぎ後の測定空気のスイッチングオフを任意選択的に省いても良い。
【００３１】
本発明により、扱いが容易な特に小型の空気式物体測定装置の提供を可能にし、この装置は、自動測定空気停止機能を有するとともに、この装置により内径測定および外径測定の両方ならびに形状および位置測定を行うことができる。
【符号の説明】
【００３２】
１１…圧縮空気源
１３…測定管
１５…測定ヘッド
１７…測定ノズル
１９…空気コンバータ
２０…ボアホール
２１…ワークピース
２３…スイッチング要素
２５…低圧管
２７…信号ノズル
２９…評価ユニット
３１…減圧装置
３２…空気制御管
３３…近接センサ
３５…電気信号線
４０…低圧管
４３…スイッチング要素
４５…電子制御装置
４７…調節式リストリクタ要素
４９…ハウジング
５３…測定リストリクタ
ｐ０…圧縮空気源により提供される圧力
ｐ１…入力圧力
ｐ２…出力圧力
【図１】
0006293288.tif 000002
【図２】
0006293288.tif 000003
【図３】
0006293288.tif 000004