CN104132623A - 一种用于测量塑料零件收缩率的测量工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于测量塑料零件收缩率的测量工具，其包括：工具本体；用于与所述塑料零件表面接触的主滚轮；用于与所述塑料零件表面接触并与所述主滚轮间隔开的辅助滚轮；与所述主滚轮同轴且固定连接的编码器，其随着所述主滚轮的旋转而输出相应的脉冲信号；设置在所述工具本体上并与所述编码器连接的单片机，其接收所述脉冲信号以将该脉冲信号转换为实际测量尺寸，并将该实际测量尺寸与预设的理论测量尺寸对比以获得所述塑料零件的收缩率；以及设置在所述工具本体上并与所述单片机连接的显示器。本发明在提高测量精度的同时还具有重量轻，便于携带，不受空间地域影响等优点，适用于各类人群在各种环境下使用。

Description

一种用于测量塑料零件收缩率的测量工具

技术领域

本发明涉及一种用于测量塑料零件收缩率的测量工具。

背景技术

在汽车行业中，外饰件特别是保险杠类零件，给客户第一感觉尤为重要，故在整车匹配中要求非常高。在这类塑料零件的注塑过程中，因为温度、压力等环境变化，零件产品的形状和尺寸也会变化，为了定义这种变化，业内定义塑料制件在成型温度下尺寸与从模具中取出冷却至室温后尺寸之差的百分比即为塑料零件收缩率，从而反映出塑料制件从模具中取出冷却后尺寸缩减的程度。影响塑料收缩率的因素包括：塑料品种、成型条件、模具结构等。不同的高分子材料的收缩率各不相同；且塑料的收缩率还与塑件的形状、内部结构的复杂程度、是否有嵌件等有很大的关系。

目前，零件尺寸的测量工具通常为常规的直尺(卷尺)，电子称等，然而这类常规工具测量出的数据存在误差。例如：

卷尺测量法：由于卷尺韧性过强，不能100％贴合塑料产品上的曲面，而产品面曲率大小不一，因此有很大的人为因素和精度误差影响；同时卷尺仅能测曲面上的直线，遇到抛物线等，则测量误差更大，因此测量数值无法反映实际值；

电子称测量法：通过查表法得出塑料材料的理论密度参数，再乘以理论塑料产品体积，得出理论塑料件的重量；使用电子称称出实际塑料零件的重量，理论重量与实际重量之比即为尺寸收缩率，该方法非常不精确，因此仅能作为参考。

为此，越来越多的厂商通过投入大量人力、物力成本等采购CMM(Coordinate Measuring Machining)测量仪器，以用于测量产品的尺寸(CMM测量仪器，即三坐标测量机，它是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量仪或三坐标量床；三坐标测量仪可定义为“一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传送讯号，三个轴的位移测量系统(如光学尺)经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标(X、Y、Z)及各项功能测量的仪器”；三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等)。

CMM测量方法是将被测塑料零件放在工作台上，使用CMM测量仪器上的光电感应元件扫出被测零件的实际尺寸形状输入计算机，再通过电脑将实际的物体与电脑里的标准3D塑料零件比对，计算出塑料产品尺寸偏差，通过这种方法获取的数据的可信度很高。

然而，CMM测量仪器的投入成本和后期维护成本异常昂贵，一台CMM设备价值约100多万，且需要专业操作人员经过严格培训后方能操作；同时，由于这种设备为固定形式，因此受场地空间影响大，需要无尘房间、恒定的温度和湿度环境。另外，由于每台CMM测量仪器一次只能测量一件塑料产品的收缩程度，而对于同步开发很多项目的厂商来说，时时刻刻需要快速得出每个开发中的塑料产品的收缩程度，因此，显然1台CMM测量仪器的产能是远远不够的。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种用于测量塑料零件收缩率的测量工具，以便于工程技术人员可以随时随地在各个场合，快速、有效地测量生产出的塑料零件的收缩率。

本发明所述的一种用于测量塑料零件收缩率的测量工具，其特征在于，所述测量工具包括：

工具本体；

用于与所述塑料零件表面接触的主滚轮，其可绕设置在所述工具本体上的第一转轴旋转地与所述工具本体相连；

用于与所述塑料零件表面接触并与所述主滚轮间隔开的辅助滚轮，其可绕设置在所述工具本体上的第二转轴旋转地与所述工具本体相连；

与所述主滚轮同轴且固定连接的编码器，其随着所述主滚轮的旋转而输出相应的脉冲信号；

设置在所述工具本体上并与所述编码器连接的单片机，其接收所述脉冲信号以将该脉冲信号转换为实际测量尺寸，并将该实际测量尺寸与预设的理论测量尺寸对比以获得所述塑料零件的收缩率；以及

设置在所述工具本体上并与所述单片机连接的显示器，其接收并显示所述收缩率。

在上述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具中，所述测量工具还包括：连接在所述第一转轴的一端并用于指向所述塑料零件表面的指针。

在上述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具中，所述测量工具还包括：设置在所述工具本体上并与所述单片机连接的清零/停止按钮。

在上述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具中，所述测量工具还包括：设置在所述工具本体上并与所述单片机连接的供电电源。

在上述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具中，所述测量工具还包括：设置在所述工具本体上并连接在所述供电电源与单片机之间的电源开关。

在上述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具中，所述供电电源为电池。

在上述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具中，所述测量工具还包括：与所述工具本体连接的手柄。

在上述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具中，所述工具本体、主滚轮以及辅助滚轮由铝合金制成。

在上述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具中，所述工具本体、主滚轮以及辅助滚轮由碳纤维制成。

在上述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具中，所述显示器为液晶显示屏。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明与现有的卷尺测量法相比，在使用时可在塑料件上线滚动，而不受塑料产品面曲率影响，且由于采用的是滚动测量，与产品始终点接触，因此无论产品具有怎样的曲线，均不会影响测量结果；另外，本发明与现有的CMM测量法相比，由于仅采用一套主滚轮测量曲面尺寸(滚动的圈数即为实际的测量数据)，同时采用辅助滚轮定位，并结合编码器、单片机和显示器，确保被测零件的定位以及测量读数的准确性，因此在提高测量精度的同时还具有重量轻，便于携带，不受空间地域影响等优点，适用于各类人群在各种环境下使用。

附图说明

图1是本发明一种用于测量塑料零件收缩率的测量工具的结构示意图；

图2是本发明一种用于测量塑料零件收缩率的测量工具的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。

如图1、2所示，本发明，即一种用于测量塑料零件收缩率的测量工具，包括：

工具本体1；

用于与塑料零件表面接触的主滚轮2，其可绕设置在工具本体1上的第一转轴12旋转地与工具本体1相连；

用于与塑料零件表面接触并与主滚轮2间隔开的辅助滚轮3，其可绕设置在工具本体1上的第二转轴(图中未示)旋转地与工具本体1相连；

与主滚轮2同轴且固定连接的编码器4，其随着主滚轮2的旋转而输出相应的脉冲信号；

设置在工具本体1上并与编码器4连接的单片机5，其接收脉冲信号以将该脉冲信号转换为实际测量尺寸，并将该实际测量尺寸与预设的理论测量尺寸对比以获得塑料零件的收缩率；

设置在工具本体1上并与单片机5连接的显示器6，其接收并显示塑料零件的收缩率；

连接在第一转轴12的一端并用于指向塑料零件表面的指针7；

设置在工具本体1上并与单片机5连接的供电电源8；

与工具本体1连接的手柄9；

设置在工具本体1上并与单片机5连接的清零/停止按钮10；以及

设置在工具本体1上并连接在供电电源8与单片机5之间的电源开关11。

在本发明中，辅助滚轮3起到了非常重要的作用，具体来说：

虽然主滚轮接触被测物体并进行滚动测量，但实际测量结果仅为主滚轮相对工具本体的旋转圈数，即参照物为工具本体，而并非被测物体本身；若仅设置主滚轮而不设置辅助滚轮，则由于工具本体本身与被测物体无任何接触和约束关系，从而使得测量结果会由于工具本体与被测物体之间的角度关系的变化而变化，进而导致测量结果的失真。经过科学计算可知，假设主滚轮的直径为20mm，在测量时，工具本体与被测物体之间的夹角每有1度的变化，则测量结果就会出现0.18mm的失真；假设操作人员的手有+/-10度的误差，那么此测量工具的误差将增加至+/-1.8mm；若按量具的标准来定义(即，十分之一原则)，则此测量工具的用于精度要求为+/-18mm的被测物体，这样的测量工具使用精度过低。为此，本发明中设置了另一个与被测物体接触的辅助滚轮，从而增加了工具本体与被测物体之间的约束力，进而避免了上述情况的发生。

在本实施例中，显示器6为液晶(电子)显示屏；供电电源8为电池；工具本体1、主滚轮2以及辅助滚轮3等机械部件由铝合金或碳纤维或其他轻型材料制成。

本发明的操作过程如下：

准备工作：在用于生产塑料产品的模具上，刻上两条长度为1m的线(刻线要求：1、刻线区域不能影响到塑料产品的功能和外观；2、刻线尽可能选在较为平整面，便于后期的测量；3、刻线尽可能覆盖产品最大区域，以满足分析要求)，两根线之间的距离设定为3mm。由于模具上的刻线，使得生产出来的塑料产品自然也会显现出该刻线，而由于温度变化等原因，实际留在塑料件上的刻线长度和形状必然会发生变化，此时即可通过本发明测量留在塑料件上的刻线的实际长度，并通过将实际测量的结果除以1m(即预设的理论测量尺寸)，即可量化得到塑料产品的收缩率。

当完成准备工作后，将被测零件摆放在工作台面上，且被测面朝上；然后，通过电源开关11启动供电电源8，此时显示器6会亮起，系统初始化，并手持工具本体1上的手柄9，将工具的主滚轮2嵌入被测产品的两条刻线之间(主滚轮2的厚度与两线之间的距离相同，即，为3mm)，同时将指针7对准刻线的起点，按下清零/停止按钮10，启动编码器4；继续手持工具的手柄9，缓慢沿着1米线槽推动(测量期间务必确保：1、主滚轮2与辅助滚轮3始终贴合在测量面上；2、主滚轮2始终在两条刻线之间)；当指针7的头部对准到1米刻线的终点时，再次按下清零/停止按钮10，编码器4向单片机5输出脉冲信号(具体来说，通过编码器4内部的码盘(光栅)，当主滚轮2带动其旋转时，光线通过码盘打在接收器上形成脉冲信号)，单片机5计算出被测零件的收缩率后，将该收缩率显示在显示器6上，以便于操作人员记录数据；至此完成测量工作，当测量工作结束，关闭电源开关11即可。

综上所述，本发明适用于塑料零件(也适用于金属零件)曲面上的特征线长度的测量，工具的重量轻，操作简易，且测量结果为数显形式，方便易读；而且采用本发明能直接测量零件收缩率，而无需额外采用专用检具或专用测量工具测量零件尺寸，且测量结果精确，误差小；另外，本发明还具有便捷、经济、快速、适用范围广等优点。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (10)

1.一种用于测量塑料零件收缩率的测量工具，其特征在于，所述测量工具包括：

工具本体；

用于与所述塑料零件表面接触的主滚轮，其可绕设置在所述工具本体上的第一转轴旋转地与所述工具本体相连；

用于与所述塑料零件表面接触并与所述主滚轮间隔开的辅助滚轮，其可绕设置在所述工具本体上的第二转轴旋转地与所述工具本体相连；

与所述主滚轮同轴且固定连接的编码器，其随着所述主滚轮的旋转而输出相应的脉冲信号；

设置在所述工具本体上并与所述编码器连接的单片机，其接收所述脉冲信号以将该脉冲信号转换为实际测量尺寸，并将该实际测量尺寸与预设的理论测量尺寸对比以获得所述塑料零件的收缩率；以及

设置在所述工具本体上并与所述单片机连接的显示器，其接收并显示所述收缩率。

2.根据权利要求1所述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具，其特征在于，所述测量工具还包括：连接在所述第一转轴的一端并用于指向所述塑料零件表面的指针。

3.根据权利要求1所述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具，其特征在于，所述测量工具还包括：设置在所述工具本体上并与所述单片机连接的清零/停止按钮。

4.根据权利要求1所述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具，其特征在于，所述测量工具还包括：设置在所述工具本体上并与所述单片机连接的供电电源。

5.根据权利要求4所述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具，其特征在于，所述测量工具还包括：设置在所述工具本体上并连接在所述供电电源与单片机之间的电源开关。

6.根据权利要求4或5所述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具，其特征在于，所述供电电源为电池。

7.根据权利要求1所述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具，其特征在于，所述测量工具还包括：与所述工具本体连接的手柄。

8.根据权利要求1所述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具，其特征在于，所述工具本体、主滚轮以及辅助滚轮由铝合金制成。

9.根据权利要求1所述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具，其特征在于，所述工具本体、主滚轮以及辅助滚轮由碳纤维制成。

10.根据权利要求1所述的用于测量塑料零件收缩率的测量工具，其特征在于，所述显示器为液晶显示屏。