本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性(通常為圓柱形對(duì)稱性)的工件的幾何和磁場(chǎng)的裝置和方法，所述工件圍繞其軸線具有多個(gè)永磁體，所述工件例如是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子。特別是，本發(fā)明可有利地但不限于用于測(cè)量永磁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，下文將對(duì)此進(jìn)行具體說明，但不因此喪失其概括性。
背景技術(shù)：
1、隨著永磁電動(dòng)機(jī)(例如在汽車領(lǐng)域)的正在增長(zhǎng)的應(yīng)用，對(duì)電動(dòng)機(jī)各部件(特別是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子)進(jìn)行快速質(zhì)量檢測(cè)的需求日益增長(zhǎng)。永磁電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由多個(gè)永磁體以圓形排列方式圍繞轉(zhuǎn)子軸布置而成。轉(zhuǎn)子的質(zhì)量通常由機(jī)械質(zhì)量(例如符合各種尺寸特征的嚴(yán)格公差)和永磁體的質(zhì)量(即每個(gè)永磁體的嚴(yán)格磁學(xué)特性以及永磁體在轉(zhuǎn)子軸周圍的分布)所定義。
2、能夠?qū)哂袌A柱對(duì)稱的機(jī)械部件或更一般地能夠繞自身軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件(例如內(nèi)燃機(jī)的曲軸)進(jìn)行幾何測(cè)量的裝置是已知的。所述裝置包括能夠夾持機(jī)械部件并使機(jī)械部件繞軸旋轉(zhuǎn)的器具，以及在機(jī)械部件旋轉(zhuǎn)時(shí)獲取其尺寸參數(shù)的感測(cè)頭或光學(xué)器具。此類裝置適用于測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械特性。此外，還存在其他適用于測(cè)量永磁體整體磁特性的裝置。這意味著需要對(duì)每個(gè)電機(jī)進(jìn)行兩次測(cè)量，即使用兩種不同裝置分別測(cè)量轉(zhuǎn)子的幾何特性和磁場(chǎng)特性。因此，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量控制相對(duì)緩慢且困難。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種用于進(jìn)行電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的幾何和磁場(chǎng)測(cè)量的裝置和方法，該裝置和方法不具有上述缺點(diǎn)，同時(shí)可以以簡(jiǎn)單且低成本的方式實(shí)現(xiàn)。
2、根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于對(duì)工件進(jìn)行幾何和磁場(chǎng)測(cè)量的裝置和方法，所述工件具有相對(duì)于其軸的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性且在其軸周圍布置有多個(gè)永磁體，如附后權(quán)利要求所定義。
1.一種測(cè)量裝置，用于進(jìn)行工件(2)的幾何和磁場(chǎng)測(cè)量，所述工件(2)相對(duì)于其軸線具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，例如圓柱形對(duì)稱性，并且在其所述軸線周圍布置有多個(gè)永磁體，所述工件(2)例如是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述裝置(1)包括：第一固定框架(3)；旋轉(zhuǎn)底座(4)，其安裝在所述第一固定框架(3)上并通過第一執(zhí)行器(5)驅(qū)動(dòng)繞旋轉(zhuǎn)軸(4a)旋轉(zhuǎn)；夾持系統(tǒng)(6)，用于將所述工件(2)保持在所述旋轉(zhuǎn)基座(4)上并與后者同軸，以驅(qū)動(dòng)所述工件(2)旋轉(zhuǎn)；第二框架(7)，其可移動(dòng)地安裝在所述第一框架(3)上，以便通過第二執(zhí)行器(8)驅(qū)動(dòng)平行于所述旋轉(zhuǎn)軸(4a)移動(dòng)；光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)(13)，固定在所述第二框架(7)上，用于對(duì)所述工件(2)進(jìn)行光學(xué)掃描；滑塊(14)，可移動(dòng)地安裝在所述第二框架(7)上，以通過第三執(zhí)行器(15)的驅(qū)動(dòng)，沿基本上垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸(4a)的方向(14a)移動(dòng)；磁場(chǎng)傳感器(16)，固定在所述滑塊(14)上，以便在使用時(shí)位于所述工件(2)的側(cè)面(17)前方，以進(jìn)行磁場(chǎng)測(cè)量；以及處理和控制單元(21)，其配置為基于所述光學(xué)掃描進(jìn)行幾何測(cè)量，并控制所述第三執(zhí)行器(15)使所述磁場(chǎng)傳感器(16)在磁場(chǎng)測(cè)量期間沿所述方向(14a)定位于與所述旋轉(zhuǎn)軸(4a)或所述側(cè)面(17)相距適當(dāng)?shù)臏y(cè)量距離(d0；d1；d2)處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其中所述處理和控制單元(21)配置為根據(jù)幾何測(cè)量控制所述第三執(zhí)行器(15)，以在磁場(chǎng)測(cè)量期間將所述磁場(chǎng)傳感器(16)定位并保持在所述測(cè)量距離(di；d2)處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測(cè)量裝置，其中所述處理和控制單元(21)配置為根據(jù)所述幾何測(cè)量確定所述工件(2)相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸(4a)的偏移量以及所述工件(2)的橫向尺寸，根據(jù)所述工件(2)的所述橫向尺寸計(jì)算所述測(cè)量距離(d1)，控制所述第三執(zhí)行器(15)以將所述磁場(chǎng)傳感器(16)定位并將其在與所述旋轉(zhuǎn)軸(4a)相距所述測(cè)量距離(d1)處保持靜止，并根據(jù)所述工件(2)的偏移量補(bǔ)償所述磁場(chǎng)測(cè)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的測(cè)量裝置，其中所述測(cè)量距離(d2)是預(yù)先確定的，所述處理和控制單元(21)配置為根據(jù)所述幾何測(cè)量確定所述工件(2)相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸(4a)的偏移量和所述工件(2)的橫向尺寸，并根據(jù)所述偏移量和所述工件(2)的橫向尺寸動(dòng)態(tài)控制所述第三執(zhí)行器(15)，以使所述磁場(chǎng)傳感器(16)保持在與所述側(cè)面(17)相距所述測(cè)量距離(d2)處。
5.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的測(cè)量裝置，其中所述夾持系統(tǒng)(6)包括同軸固定在所述旋轉(zhuǎn)基座(4)上的活中心(10)，安裝在所述第一框架(3)上以便平行于所述旋轉(zhuǎn)軸(4a)移動(dòng)的可移動(dòng)頭(11)，以及固定在所述可移動(dòng)頭(11)上，以便與所述活中心(10)同軸的死中心(12)。
6.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的測(cè)量裝置，其中所述磁場(chǎng)傳感器(16)為霍爾傳感器。
7.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的測(cè)量裝置，其中所述第二框架(7)具有c形結(jié)構(gòu)，并配置為在使用時(shí)圍繞所述工件(2)布置；所述光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)(13)包括安裝在所述c形結(jié)構(gòu)的第一支臂(19)上的第一組件(22)和安裝在所述c形結(jié)構(gòu)的另一支臂(20)上的第二組件(23)，所述磁場(chǎng)傳感器(16)安裝在所述第二框架(7)的所述c形結(jié)構(gòu)的所述兩個(gè)支臂(19,20)的其中一個(gè)上，位于沿與所述旋轉(zhuǎn)軸(4a)平行的方向上的高度，所述高度與所述光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)(13)布置的高度不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量裝置，其中所述光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)(13)為投射式光學(xué)系統(tǒng)，所述組件分別為發(fā)射器(22)和傳感器(23)。
9.一種測(cè)量方法，用于進(jìn)行工件(2)的幾何和磁場(chǎng)測(cè)量，所述工件(2)相對(duì)于其軸線具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，例如圓柱形對(duì)稱性，并且在所述工件(2)的所述軸線周圍布置有多個(gè)永磁體，所述工件(2)例如是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述方法包括以下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括以下步驟：
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述測(cè)量距離(d2)是預(yù)先確定的；所述方法包括以下步驟：
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)的測(cè)量方法，進(jìn)一步包括以下步驟：