CN102768021B - 一种接触式圆柱体直径测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种接触式圆柱体直径测量装置，属于测量技术领域。该测量装置主要由X-Y工作台、燕尾槽导轨、线性滑块、主支架、侧支架、动挡板、静挡板、连接架、弹簧、弹簧尾架、固定支架、光栅尺等构成，能满足一般范围圆柱体直径的测量要求。整个测量装置是基于一个X-Y工作台基础上建立的，其中在工作台的线性滑块和工作台之间安装光栅尺等组成精密光栅位移测量系统，通过X-Y工作台在X和Y方向上的水平移动带动动挡板移动，动静挡板之间的圆柱体工件由于两挡板之间给它一个摩擦力而产生相对转动，在这个过程中，光栅尺会记录下来Y方向上的位移，再加上两挡板之间的距离即可得出圆柱体直径的大小。本发明装置简单、合理、成本较低，具有很强的实用价值。

Description

一种接触式圆柱体直径测量装置

技术领域

本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种接触式圆柱体直径测量装置。

背景技术

圆柱体零件是机械行业中应用非常广泛的一类部件,目前, 大多数厂家对于产品的检验, 还是依靠人力进行的。 零件的各项指标是否符合标准, 检验人员也只是依据仪表指针是否落在相应区域来做出判断,这样既会影响工作效率, 又会加大检验员的劳动强度, 容易引进人为误差, 使产品的质量起伏大, 会影响到企业的经济效益。目前技术比较成熟的都是一些基于非接触测量的光电检测装置，具有精度高，响应快等特点，但制造成本较大，效率也不够高，本发明旨在设计一种成本低，效率高，结构简单，精度也能满足要求的圆柱最大直径测量装置。

专利200810152341.5公开了一种在线式圆柱体直径测量装置及其测量方法。该发明属于计算机视觉检测技术领域，涉及一种在线式圆柱体直径测量装置，包括放置待测圆柱体的V型槽传送带，驱动V型槽传送带做匀速直线运动的电机和电机驱动器，一台用于采集待测圆柱体图像的摄像机，所述摄像机带有显微摄像头，置于云台上，其所采集的图像被传送至计算机。利用该发明提供的装置和方法，可以对圆柱体进行快速高精度在线测量，适用于各种直径圆柱头工件的测量。此类测量的缺点在于对硬件要求比较高，另外制造成本也较高。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种制造周期短、安装方便以及低成本高效率的接触式圆柱体直径测量装置。

本发明所提供的一种接触式圆柱体直径测量装置包括X-Y工作台8、上工作台7、燕尾槽导轨9、线性滑块6、主支架14、侧支架4、动挡板3、静挡板1、连接架5、弹簧15、弹簧尾架10、固定支架11、光栅尺主尺13、光栅尺读数头12及圆柱体工件2；所述X-Y工作台8用以实现工作台的X、Y方向的运动，所述上工作台7与X-Y工作台8固定连接，所述上工作台7能够在Y方向上水平移动；所述燕尾槽导轨9水平固定在上工作台7上；所述主支架14和所述线性滑块6固定连接，所述线性滑块6位于燕尾槽导轨9的上方，所述线性滑块6与所述燕尾槽导轨9之间存在相对滑动；所述弹簧15安装在线性滑块6和主支架14的尾端, 弹簧15与线性滑块6和主支架14相接触，所述弹簧尾架10水平套在弹簧15上，所述弹簧尾架10通过固定支架11固定在上工作台7远离动挡板3的一端；所述连接架5固定在上工作台7的一侧，所述光栅尺主尺13水平固定在所述连接架5上，所述光栅尺读数头12固定在所述主支架14上，所述光栅尺读数头12与所述光栅尺主尺13之间保持水平移动；所述动挡板3固定于主支架14和两个侧支架4上，所述动挡板3与所述X-Y工作台8的X方向保持平行、与所述X-Y工作台8的Y方向保持垂直，所述静挡板1固定在与动挡板3相对面且同高度的水平工作台面上，所述动挡板3和静挡板1之间夹有圆柱体工件2，通过所述X-Y工作台8的X和Y方向的移动，静挡板1静止不动，所述动挡板3随着X-Y工作台的移动产生位移，并通过摩擦力带动圆柱体工件2缓慢转动。

所述X-Y工作台8包括底座17、导轨18、滑座21、丝杠22、轴承座23、联轴器20、固定架19、电机16，所述X-Y工作台8由X方向和Y方向两个相互垂直的工作台组成，所述导轨18通过螺钉固定在底座17上，所述滑座21通过钢珠在导轨18上水平运动，所述轴承座23固定在底座17两端，所述丝杠22通过轴承定位于轴承座23上，所述电机16通过联轴器20与丝杠22的尾端相连，所述电机16通过固定架19固定在底座17的一侧，所述固定架19通过螺钉固定在底座17上， 所述X方向和Y方向的工作台呈垂直角度并通过滑座21和丝杠22固定相连。

本发明所提供的一种接触式圆柱体直径测量装置，弹簧一端固定在弹簧尾架里面,另一端安装在线性滑块和主支架的尾端,并与线性滑块和主支架相接触，弹簧尾架水平套在弹簧上，并通过固定支架固定在上工作台远离动挡板的一端，且线性滑块在燕尾槽导轨上向后滑移到一定距离时，会与位于弹簧尾架里面的弹簧相接触，可以保证动挡板与静挡板可以和圆柱体工件之间紧密接触。

本发明装置通过单片机控制步进电机驱动，经传动机构带动X-Y工作台在X和Y方向的移动，调节动挡板的位置，使其与静挡板之间与圆柱体工件刚性接触，保持静挡板不动，动挡板通过摩擦力带动圆柱体工件缓慢转动，圆柱体由于制造过程中精度问题会产生圆度不规则，这样在圆柱体工件移动过程中连接动挡板的主支架会带动线性滑块在Y方向有一个很小的线性位移，由于在线性滑块的尾端安装有弹簧，从而可以保证动静挡板和圆柱体工件之间紧密接触，而这个时候安装在测量装置上的光栅尺可以记录下来该过程中的移动距离，用这个距离再加上动静挡板之间的距离即可得出圆柱体工件具体的直径。

本发明具有如下优优点：

1、本发明采用X-Y工作台，利用单片机控制步进电机驱动，经传动机构带动工作台运动，速度和效率可以得到有效控制；

2、通过动静两个挡板直接接触圆柱体工件，并利用摩擦带动圆柱体工件转动，可以方便的测出圆柱体的最大直径处的数值；

3、通过在线性滑块的尾端安装一个弹簧，可以有效的保证动挡板与静挡板可以和圆柱体工件之间紧密接触，并且避免动挡板在接触圆柱体工件时的力对工件本身产生作用，引起圆柱体工件变形等不良影响。

附图说明

图1  是本发明的测量装置结构示意图。

图2  是本发明的测量装置弹簧部分局部放大图。

图3  是本发明X-Y工作台结构示意图。

图中：1：静挡板，2：圆柱体工件，3：动挡板，4：侧支架，5：连接架，6：线性滑块， 7：上工作台，8：X-Y工作台，9：燕尾槽导轨，10：弹簧尾架，11：固定支架，12：光栅尺读数头，13：光栅尺主尺，14：主支架，15：弹簧，16：电机，17: 底座，18: 导轨，19: 固定架，20: 联轴器，21: 滑座，22: 丝杠，23: 轴承座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

如图1、图2、图3所示，一种接触式圆柱体直径测量装置，由X-Y工作台8、上工作台7、燕尾槽导轨9、线性滑块6、主支架14、侧支架4、动挡板3、静挡板1、连接架5、弹簧15、弹簧尾架10、固定支架11、光栅尺主尺13和光栅尺读数头12构成；X-Y工作台由底座17、导轨18、滑座21、丝杠22、轴承座23、联轴器20、固定架19、电机16组成，分为X方向和Y方向两个数控工作台。其工作原理是电机通过丝杠传动，带动工作台做X和Y向的运动。

请参见图1和图2，两侧支架4大小相等、位置对称，与主支架14的侧面通过螺钉连接，并共同通过螺钉连接动挡板3，使其保证一定的平行度和垂直度，而且也不易变形；主支架14和线性滑块6通过螺钉共同固连在一起，线性滑块6位于燕尾槽导轨9的正上方，并和燕尾槽导轨9之间存在相对运动；燕尾槽导轨9通过螺钉固连在上工作台7上，并可随着该平台在Y方向上产生运动；弹簧尾架10通过固定支架11固定在上工作台7上，线性滑块6在燕尾槽导轨9上滑移到后端时，会与弹簧15相接触，由于弹簧尾架10和X-Y工作台8上面的上工作台7是固定在一起的，因此弹簧尾架10会给弹簧15一个作用力，阻止其后退，线性滑块6带着主支架14上连着的动挡板3在Y方向上小幅移动，安装弹簧15的目的是为了保证圆柱体工件2在形状不规则的情况下动挡板3和静挡板1之间可以和其保持一定的接触；连接架5通过螺钉固定在上工作台7上，其上面固定的光栅尺主尺13与固定在主支架14上的光栅尺读数头12之间存在相对位移；动挡板3和静挡板1之间夹有圆柱体工件2，通过X-Y工作台8的X和Y方向的移动调整，静挡板1不动，动挡板3首先停留在与静挡板1相对的位置，并与静挡板1正好夹住圆柱体工件2，然后X-Y工作台8进行X方向运动，通过两挡板与工件之间的摩擦力带动圆柱体工件2缓慢转动，这样在圆柱体工件2移动过程中连接动挡板3的主支架14会带动线性滑块6在Y方向有一个很小的线性位移，由于在线性滑块6的尾端安装有弹簧15，起到一个限位作用，从而可以保证动挡板3及静挡板1和圆柱体工件2之间紧密接触，而安装在测量装置上的光栅尺主尺13和光栅尺读数头12之间产生位移变化，光栅尺可以记录下来该过程中的移动距离，用这个距离再加上动静挡板之间的距离即可得出圆柱体工件2具体的直径。

采用两块平行挡板与圆柱体工件直接接触，并利用利用摩擦力让工件在两挡板之间转动半周以上，可以有效的测量出圆柱体工件的各个位置处轮廓线的直径。该测量装置的有益效果是：可以适用于不同的圆柱体工件的流水线检测场合，并且原理通俗易懂、制作简单、安装调试方便，从而降低了企业的设计和制造成本。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的装置结构并不局限于此。所以，本领域的普通技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然这些依据本发明精神做出的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (2)

1.一种接触式圆柱体直径测量装置，其特征在于该测量装置包括X-Y工作台(8)、上工作台(7)、燕尾槽导轨(9)、线性滑块(6)、主支架(14)、侧支架(4)、动挡板(3)、静挡板(1)、连接架(5)、弹簧(15)、弹簧尾架(10)、固定支架(11)、光栅尺主尺(13)、光栅尺读数头(12)及圆柱体工件(2)；所述X-Y工作台(8)用以实现所述X-Y工作台(8)的X、Y方向的运动，所述上工作台(7)与X-Y工作台(8)固定连接，所述上工作台(7)能够在Y方向上水平移动；所述燕尾槽导轨(9)水平固定在上工作台(7)上；所述主支架(14)和所述线性滑块(6) 固定连接，所述线性滑块(6)位于燕尾槽导轨(9)的上方，所述线性滑块(6)与所述燕尾槽导轨(9)之间存在相对滑动；所述弹簧（15）安装在线性滑块（6）和主支架（14）的尾端, 所述弹簧（15）与线性滑块（6）和主支架（14）相接触，所述弹簧尾架(10)水平套在弹簧(15)上，所述弹簧尾架(10)通过固定支架(11)固定在上工作台(7)远离动挡板(3)的一端；所述连接架(5)固定在上工作台(7)的一侧，所述光栅尺主尺(13)水平固定在所述连接架(5)上，所述光栅尺读数头(12)固定在所述主支架(14)上，所述光栅尺读数头(12)与所述光栅尺主尺(13)之间保持水平移动；所述动挡板(3)固定于主支架(14)和两个侧支架(4)上，所述动挡板(3)与所述X-Y工作台(8)的X方向保持平行、动挡板(3)与所述X-Y工作台(8)的Y方向保持垂直，所述静挡板(1)固定在与动挡板(3)相对面且同高度的水平工作台面上；所述动挡板(3)和静挡板(1)之间夹有圆柱体工件(2)，通过所述X-Y工作台(8)的X和Y方向的移动，静挡板(1)静止不动，所述动挡板(3)随着X-Y工作台的移动产生位移，并通过摩擦力带动圆柱体工件(2)缓慢转动。

2.根据权利要求1所述的一种接触式圆柱体直径测量装置，其特征在于所述X-Y工作台(8)包括底座(17)、导轨(18)、滑座(21)、丝杠(22)、轴承座(23)、联轴器(20)、固定架(19)、电机(16)，分为X方向和Y方向两个相互垂直的工作台，所述导轨(18)通过螺钉固定在底座(17)上，所述滑座(21)通过钢珠在导轨(18)上水平运动，所述轴承座(23)固定在底座(17)两端，所述丝杠(22)通过轴承定位于轴承座(23)上，所述电机(16)通过联轴器(20)与丝杠(22)的尾端相连，所述电机(16)通过固定架(19)固定在底座(17)的一侧，所述固定架(19)通过螺钉固定在底座(17)上， 所述X方向和Y方向的工作台呈垂直角度并通过滑座(21)和丝杠（22）固定相连。