[发明专利]细长物品的三维浮动支撑系统和相关几何形状检测机器

说明书

本发明公开一种在几何形状检测机器中的细长物品的支撑系统，所述支撑系统包括与所述细长物品接触的多个竖直约束点(1)，其中所述竖直约束点(1)通过互连臂(4)成对联接，所述互连臂又包括设置有万向接头机构的约束接头(3、5)，这样使得所述臂(4)具有沿着在所述物品的纵向轴线附近延伸的两个正交轴线的两个旋转自由度(32、34)，所述约束接头(3、5)自身可能类似地成对联接，直到以多层序列向单个约束点收敛。

技术领域

本发明涉及一种细长(通常扭曲)物品的支撑和三维(3D)平衡系统，用于准确检测细长(通常扭曲)物品的几何形状。

背景技术

如所已知的，机械制造工业广泛使用通常由金属和其它材料制成的细长半成品，以用于制造更复杂的产品。具体地说，对于车削和模制工艺但不限于此，广泛地使用具有不同类型截面(圆形、正方形、六边形等)的细长半成品。

细长半成品的特性涉及四个主要方面：产品的几何形状、材料的化学和物理组成、表面光洁度以及化学、物理和机械特性。在上文所提到的方面中的每一个中，所建立的规范为产品的制造问题、达到所述特性的成本和后续工艺的实际需要之间的一个折衷，并且由机械加工工艺和最终应用的要求来确定。

在工程业但不限于此，最常见的半成品为意图用于车削和/或模制的条柱形式的产品，通常具有3米的长度，这提供半成品的操控与用于每个工艺周期的半成品的数量之间的良好折衷。另外，有可能发现更长条柱，高达4米、5米或6米，高于6米库存管理和运输将变得困难；或更短条柱，对于更短条柱，装载待处理的条柱所花费的时间是不利的。这些物品通常以各种材料出售，金属材料(钢、黄铜、铝、钛等)和聚合性材料(聚乙烯、聚丙烯、聚氟乙烯(PVC)、聚四氟乙烯等)和非金属材料(陶瓷、玻璃、复合材料或烧结材料等)。

对于本发明的范围，有必要深化半成品的几何形状的主题。条柱具有细长圆柱形几何形状，即基部的尺寸相对于圆柱体的高度“较小”。基部的最常见形状为圆形、六边形、正方形和矩形；它们既可以是实心的(条柱)，也可以是空心的(管)，是用户利用由于截面形状的实行而节省费用的过程所需的。例如，圆形截面用于螺纹、轴杆等；六边形截面用于螺帽、螺栓等。尺寸规范方面具有显著重要性，由于如果通过制造商保证此类特性，那么用户实际上将能够避免用于获得特定物品适当大小的工序；例如，在圆形截面条柱的情况下，它们也以h7容限、极低圆度误差制造和出售，从而允许通过简单地切割和处理工件端部而实现有限的轴杆。

对这些半成品进行的主要处理是车床机加工。车削技术极迅速地发展，且就工具的旋转速度和切割特征来说，显著提高性能。在车削期间，当机器执行车削操作时，条柱装载在车床后部上的机械加工轴线上并且设置为整个长度相应地旋转。取决于材料的可加工性，大多数的现代机器都能够在5,000、8,000或甚至10,000转/分钟的旋转速度下进行机械加工。这些旋转速度是重要的且需要半成品具有极准确的“直线度”，以便使振动问题，且最终使机械加工精度问题最小化。

为了统一“直线度”的评估方法，监管机构多年来已经同意了将在下文中提及的一些规定，且已将所述规定收集到欧洲标准EN 12164中。此标准规定(对于具有从10mm到50mm的直径和大于1000mm的长度呈条柱形式的半成品)偏离直线度为当半成品位于水平平面上时相对于给定理论线的曲率(弧深)；此标准还指示不应超过的极限值以mm/m为单位：在通用术语中，“DIN”的分数(意为参考标准EN12164DIN，即德国对欧洲标准的转换)简单化地表示同一物品的相对于直线度的质量等级(1/3DIN为1/2DIN的更好质量等等)。

在对与物品的直线度相关的技术问题进行工程改造研究若干年之后，申请人的结论是，对于当前的技术制造水平，现在认为上述标准不适合概述“直线度”的重要价值。所述标准表明必须在半成品正位于平坦表面上时进行弧度的检测而无需考虑所制定的最大曲率-现代制造工艺甚至趋向于舍弃-几乎通过由于横向摩擦力放置在参考平面上的效应而抵消：实际偏差因此几乎为不可检测的。密度与杨氏模量之间的关系(尤其是金属合金)，使得由于其自身的重量而引起的变形远高于为定性目的所检验的曲率。