阅读说明：本技术 用于测量螺纹的方法和测量仪器 (Method and measuring instrument for measuring a thread ) 是由 迈克尔·普许克伦克 马丁·梅夫斯 马丁·施米特-科思 于 2019-03-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于测量螺纹,特别是测量滚珠丝杠传动的主轴的螺纹的方法,在所述方法中,使非接触式距离传感器平行于所述螺纹的轴向方向移动；检测对应于所述距离传感器与所述螺纹的上侧之间的距离的测量信号(14)；检测具有基准值(16)的所述测量信号(14)的交点(F<Sub>S</Sub>、F<Sub>F</Sub>),所述基准值处于所述测量信号(14)的最大值与最小值之间；将彼此紧随的两个交点(F<Sub>S</Sub>、F<Sub>F</Sub>)组合成第一测量值元组,并且将彼此紧随且紧随所述第一测量值元组的两个交点(F<Sub>S</Sub>、F<Sub>F</Sub>)组合成第二测量值元组；通过所述第一测量值元组的所述交点(F<Sub>S</Sub>、F<Sub>F</Sub>)计算出第一平均值(M<Sub>n</Sub>),并且通过所述第二测量值元组的所述交点(F<Sub>S</Sub>、F<Sub>F</Sub>)计算出第二平均值(M<Sub>n+1</Sub>)；并且通过所述第一平均值(M<Sub>n</Sub>)和所述第二平均值(M<Sub>n+1</Sub>)计算出时间-角度分辨率(ZW)。通过在同一高度以非接触方式测量螺纹的螺距的牙侧,可快速精确地测量螺纹的特性,从而能够快速测量螺纹。(The invention relates to a method for measuring a thread, in particular of a spindle of a ball screw drive, in which method a contactless distance sensor is moved parallel to the axial direction of the thread; detecting a measurement signal (14) corresponding to the distance between the distance sensor and the upper side of the thread; detecting an intersection point (F) of the measurement signal (14) having a reference value (16) S 、F F ) -said reference value is between a maximum value and a minimum value of said measurement signal (14); two points of intersection (F) which will follow each other S 、F F ) Are combined into a first measurement value tuple and two intersections (F) that are to follow each other and that follow the first measurement value tuple S 、F F ) Combining into a second measurement value tuple; passing through the intersection point (F) of the first measurement value tuple S 、F F ) Calculating a first mean value (M) n ) And passing through said intersection (F) of said second measurement value tuples S 、F F ) Calculating a second average value (M) n+1 ) (ii) a And passes said first mean value (M) n ) And said second mean value (M) n+1 ) The time-angle resolution (ZW) is calculated. By measuring the flanks of the pitch of the thread at the same height in a non-contact manner, the properties of the thread can be measured quickly and accurately, enabling a quick measurement of the thread.)

用于测量螺纹的方法和测量仪器

技术领域

本发明涉及一种方法和一种测量仪器，可借助于该方法和测量仪器测量螺纹。

背景技术

已知使用感触探针扫描滚珠丝杠传动的主轴，可用于检验主轴的特性，特别是主轴中螺纹的位置和螺距。

对于加快螺纹测量速度的需求持续存在。

发明内容

本发明的目的是展示能够快速测量螺纹的方法。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1所述之特征的方法和具有权利要求9所述之特征的测量仪器来实现。本发明的优选实施例在从属权利要求和下文的描述中予以说明，这些优选实施例中的每个实施例均能够以单独形式或组合形式代表本发明的一个方面。

根据本发明，提供了一种用于测量螺纹，特别是测量滚珠丝杠传动的主轴的螺纹的方法。在该方法中，使非接触式距离传感器平行于螺纹的轴向方向移动；检测对应于距离传感器与螺纹的上侧之间的距离的测量信号；检测具有基准值的测量信号的交点，该基准值处于测量信号的最大值与最小值之间；将彼此紧随的两个交点组合成第一测量值元组，并且将彼此紧随且紧随第一测量值元组的两个交点组合成第二测量值元组；通过第一测量值元组的交点计算出第一平均值，并且通过第二测量值元组的交点计算出第二平均值；并且通过第一平均值和第二平均值计算出时间-角度分辨率。

因为螺纹的测量以非接触方式进行，例如借助于超声波，并且不涉及接触，所以测量过程已可显著加速。另外，未测量螺纹的绝对值。测量螺纹的基部的精确位置很困难并且易于出错。为此，还必须在测量信号中检测对应于基部的极值，这需要若干计算步骤。两个螺纹之间的中间区域在轴向方向上具有显著的延伸，使得对应于中间区域的测量值处于平稳状态。因此，该测量值难以分辨。另外，后续螺距之间的中间区域的起点和终点可能无法精准确定，导致确定中间区域时出现显著误差。相反，在该方法中，使用基准值来检测由测量值产生的测量曲线的交点。如果基准值处于在测量过程中出现的最大值与在测量过程中出现的最小值之间，则从原则上讲，基本上可以根据期望选择基准值。在此，已知的是，螺纹的螺距的牙侧基本上对称。这意味着，分布于相同高度处的同一螺距的相对牙侧的两个点之间的中心点非常精确地对应于螺距的基部。同样，两个点之间的中心点非常精确地处于螺距之间的中间区域的中心，这两个点分布于分别指向相反方向的后续螺距的牙侧的相同高度处。原则上，这些点在螺距上的哪个高度对应于基准值是无关紧要的。为了确定这些中心点，将产生距离传感器的基准值的测量值成对提供给测量值元组，其中相应的连续测量值元组各自具有对应于基准值的两个连续测量值，其表示测量值曲线与基准值的交点。通过相应的后续测量值元组来确定平均值。第一平均值与第二平均值之间的距离对应于后续螺距之间在轴向方向上的距离。另外，已知所测定螺纹的圈数，使得螺纹之间的轴向距离对应于螺纹的特定旋转角度(将圈数考虑在内)。滚珠丝杠传动的主轴的螺纹通常为单线螺纹，使得主轴旋转360°所对应的进给速度等于后续螺距的轴向距离。另外，通过距离传感器的测量和由此产生的测量曲线，得知与基准值所形成之交点的测量时间，如此也通过对这些测量时间求平均而得知平均值之间的时间间隔。然后，可由此计算出时间-角度分辨率。例如，如果还已知和/或测得距离传感器的行进速度和/或行进距离，则可借助于计算出的时间-角度分辨率，由此确定螺纹的螺纹导程或者螺纹的其他特性。通过在同一高度以非接触方式测量螺纹的螺距的牙侧，可快速精确地测量螺纹的特性，从而能够快速测量螺纹。

测量元组不重叠。这意味着，与基准值形成交点的所有测量值均划分为不同的测量值元组。在这种情况下，第二测量值元组紧随第一测量值元组，使得在未分配给测量值元组的后续测量值元组之间不存在交点。这确保了在每个测量值元组中存在相似的测量值，这些测量值或是对应于同一螺距的下降牙侧和上升牙侧，或是对应于不同后续螺距的上升牙侧和下降牙侧。如果是多线螺纹，则优选地将分配给同一螺距的测量值元组相互比较。优选地分别测量每个独立的螺距，特别优选用于确定多线螺纹的间距。由于能够迅速测量螺纹，尤其使得在多轴自动车床中加工螺纹成为可能，并且可在加工过程中或加工后对螺纹进行测量，而不会显著增加工件加工时间。

特别地，将测量值确定为从开始时间起始的测量时间的函数，或确定为从开始位置起始的轴向位移的函数。采用基于时间分辨的方法，可以确定通过距离传感器确定的测量曲线，即，将距离传感器的测量值(例如电压)绘制为时间函数。或者，也可以采用基于空间分辨的方法得到测量曲线，即，将距离传感器的测量值(例如电压)绘制为距离传感器的轴向测量路径的函数。如果距离传感器始终以恒定的行进速度轴向移动，则可更轻松地根据测量时间来确定测量值。如果行进速度在测量过程中可发生变化，例如由于外部干扰或测量问题，那么在将测量值确定为轴向位移的函数的情况下，可更轻松地保持测量精度。

优选地，通过对来自两个以上紧随的测量值元组的多个平均值求平均来计算时间-角度分辨率。通过纳入多个测量值元组的多个平均值，可将后续螺距之间相应大数目的距离和/或与以一定数量的测量值元组进行间隔的螺距之间的距离考虑在内。纳入考虑的许多平均值，可以提高通过对平均值求平均而确定的时间-角度分辨率的精度。

相应的测量值元组特别优选地具有分配给螺距的上升牙侧的交点和分配给后续螺距的下降牙侧的交点。因此，相应的测量值元组的平均值对应于在轴向方向上互相紧随的两个螺纹之间的中间区域的中心。中心区域通常具有显著大于螺纹宽度的轴向延伸，因此基于距离传感器的分辨率精度的测量误差不太明显。这提高了螺纹的测量精度。

特别地，距离传感器的测量由固定在螺纹的纵向方向上的触发器来触发。这就产生了一个起点，以进行距离传感器的测量，距离传感器在时间和/或位置方面已精确定义。特别地，这使得同一螺纹的不同测量可相互比较和/或与基准测量进行比较。另外，还可以针对既定的基准值，测量和检验螺纹的轴向相对位置或者螺纹的轴向起点和/或轴向终点。然而，无需固定的触发器，也可确定螺纹的导程和/或导程误差。

特别地，通过平均值相对于基准测量的平均值的位移，计算出螺纹在周向方向上相对于基准测量的螺纹的基准角度位置的角位移。如果将要测量的螺纹旋转一个角度量以进行基准测量，则相应的螺距在轴向方向上的定位会稍微有所偏移。这也产生了测量曲线与基准值的交点，该基准值在时间和位置上产生相移。该相移反过来又可用于推断螺纹相对于基准测量和/或与其相关联的基准角度位置的角位移。不应有的角位移可加以反转和/或在后续步骤中加以考虑。这使得用于滚珠丝杠传动的螺纹能够非常精确地安装在相对于主轴螺母的期望角度位置中，由此可提高滚珠丝杠传动的精度。特别地，这使得可在加工螺纹，特别是滚珠丝杠传动的主轴的螺纹的过程中，可以设定和/或定位期望的角度位置。

优选地检测距离传感器的行进速度和/或行进路径和/或行进时间，其中通过第一平均值与第二平均值之间的距离和/或通过多个连续平均值之间的距离的平均数来计算出螺纹的螺纹导程。通过将距离传感器的移动行为考虑在内，可借助测量曲线来测量和检验螺纹的其他特性。特别地，可在有多线螺纹的情况下，计算螺纹导程和/或螺距。

特别优选地测量滚珠丝杠传动的主轴的螺纹。因为对螺纹进行了精确测量和测试，所以螺纹可满足最高的精度要求。这使得能够以较高的生产速度加工用于滚珠丝杠传动的螺纹，其特别可用于机床和高精度应用。滚珠丝杠传动的特定线性位置能够以高精度加以控制。

本发明进一步涉及一种用于测量螺纹，特别是测量滚珠丝杠传动的主轴的螺纹的测量仪器，该测量仪器具有用于固持住螺纹的固持装置、可平行于螺纹的轴向方向进行移动的非接触式距离传感器，以及用于评估由距离传感器检测到的测量信号的评估装置，其中评估装置用于实施该方法，可如上所述设计并开发该方法。通过在同一高度以非接触方式测量螺纹的螺距的牙侧，可快速精确地测量螺纹的特性，从而能够快速测量螺纹。

附图说明

在下文中，参考使用了优选的示例性实施例的附图，通过示例的方式对本发明进行说明，其中下文示出的特征能够以单独形式和组合形式代表本发明的一个方面，其中：

图1：示出通过测量螺纹的方法获得的测量曲线的示意图。

具体实施方式

图1所示的图中示出了非接触式距离传感器的测量值，该测量值表示作为测量时间12(单位为s)的函数的电压(单位为V)。距离传感器的测量值产生测量曲线14，该测量曲线基本上对应于要沿着轴线测量的螺纹的走向。测量曲线14与基准值16相交，该基准值几乎任意地处于测量曲线14的最大值与最小值之间。测量曲线14与基准值16相交，在第一交点F_S中，螺距的上升牙侧具有正导程，在第二交点F_F中，螺距的下降牙侧具有负导程。这两个交点F_S和F_F形成测量值元组，由此例如根据下列公式，计算出平均值M_n：

其中n为螺纹的第n个所考虑的螺距。假定总计要考虑N个螺距，这些螺距在轴向方向上相互紧随，

通过对所考虑的螺距求平均，可针对单线螺纹，产生时间-角度分辨率ZW

特别是对于单线螺纹，可通过两个后续平均值之间的距离来确定螺纹导程18，例如M_n和M_n+1。为了更清楚起见，在图中使用平均值M_n-1和M_n-2以示例性方式示出了这种情况。另外，测量曲线14可与基准曲线20相比较。如果螺纹相对于基准曲线20的螺纹的角度位置旋转一个角度量，则根据如下公式，可以计算出测量曲线14的平均值MP_n与基准曲线20的相应平均值MB_n之间的时间相位差t_s：

t_s＝t(MB_n)–t(MP_n)。

由此，根据如下公式，可确定测量曲线14的螺纹的角度位置与基准曲线20的螺纹的角度位置之间在周向方向上的角位移

附图标记说明

10电压 12测量时间 14测量曲线 16基准值 18螺纹导程 20基准曲线 ZW时间-角度分辨率 F_S交点上升牙侧 F_F交点下降牙侧 M_n平均值 MP_n测量曲线的平均值 MB_n基准曲线的平均值 t_s相位差角位移。