CN106959085A - 一种非接触式机械测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式机械测量装置，包括底座、驱动支架、驱动电机、第一工件夹紧装置、第二工件夹紧装置、工件测量组件、第一支座、第二支座和显示控制系统，所述驱动支架固定在底座上，驱动电机水平安装在驱动支架上，所述第一支座和第二支座对应驱动电机安装在底座上，第一工件夹紧装置通过连接轴与驱动电机的输出轴连接，且连接轴与第一支座通过轴承连接，第二工件夹紧装置对应第一工件夹紧装置旋转连接在第二支座上，所述工件测量组件对应第一工件夹紧装置和第二工件夹紧装置安装在底座上。本发明采用非接触的方式对被测工件进行测量，不仅提高了测量速度，而且测量精度高，不会划伤被测工件表面。

Description

一种非接触式机械测量装置

技术领域

本发明属于测量设备技术领域，特别是涉及一种非接触式机械测量装置。

背景技术

在机械加工中必然涉及到对加工产品各项数据进行测量，如同轴度、圆度、圆跳动等。现有测量设备主要有两种测量方式：

一种是采用两个顶尖顶住工件，用带顶针的千分表作为测量工具，顶针与被测量工件相接触，转动工件，千分表的指针显示测量工件偏移理想尺寸的范围，千分表的高度调节为手动或电动调节，现场观测测量结果，或者是将测量数据传输到电脑用专用程序处理。这种检测设备存在的缺点在于：检测速度比较慢(约在0.02-5mm/s左右)，如果提高检测速度，待测工件旋转时容易将测针弹开导致检测失败，或者会造成测针划伤工件表面。

另一种是采用轮廓投影的方式，采用高分辨率CCD线性传感器，当工件被平行光照射时，在线性CCD传感器上产生投影，从投影中获得工件几何形状信息并进行精确分析。这种检测设备存在的缺点在于：其使用可见光检测，因光学影像边缘较为模糊，需进行插值计算，软件编写复杂，计算时间长。

因此，如何解决上述现有技术存在的缺陷成为了该领域技术人员努力的方向。

发明内容

本发明的目的就是提供一种非接触式机械测量装置，能完全解决上述现有技术的不足之处。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种非接触式机械测量装置，包括底座、驱动支架、驱动电机、第一工件夹紧装置、第二工件夹紧装置、工件测量组件、第一支座、第二支座和显示控制系统，所述驱动支架固定在底座上，驱动电机水平安装在驱动支架上，所述第一支座和第二支座对应驱动电机安装在底座上，第一工件夹紧装置通过连接轴与驱动电机的输出轴连接，且连接轴与第一支座通过轴承连接，第二工件夹紧装置对应第一工件夹紧装置旋转连接在第二支座上，所述工件测量组件对应第一工件夹紧装置和第二工件夹紧装置安装在底座上，该工件测量组件包括固定座、滑移板、安装座、传感器安装杆、X轴驱动组件、Y轴驱动组件和Z轴驱动组件，所述固定座安装在底座上，滑移板滑动配合在固定座上，且滑移板与X轴驱动组件连接，安装座通过Y轴驱动组件安装在滑移板上，传感器安装杆通过Z轴驱动组件安装在安装座上，在传感器安装杆上安装非接触传感器，所述显示控制系统安装在底座上。

作为优选，所述X轴驱动组件包括第一控制电机和螺杆，Y轴驱动组件包括第二控制电机、Y轴齿条和第一齿轮，Z轴驱动组件包括Z轴齿条和第二齿轮，所述固定座内设有空腔，螺杆水平设置在空腔内，螺杆的一端通过轴承固定在固定座上，另一端与第一控制电机连接，滑移板底部设有伸入空腔内的延伸部，该延伸部与螺杆螺纹连接，所述Y轴齿条固定在滑移板上，安装座与滑移板滑动配合，第二控制电机安装在安装座上，且第一齿轮安装在第二控制电机的输出轴上，第一齿轮与Y轴齿条啮合，第二齿轮安装在安装座内，第一齿轮与第二齿轮通过链条连接，Z轴齿条安装在传感器安装杆上，传感器安装杆底端伸入安装座内，第二齿轮与Z轴齿条啮合。

作为优选，所述X轴驱动组件包括第一控制电机和螺杆，Y轴驱动组件包括第二控制电机、Y轴齿条和第一齿轮，Z轴驱动组件包括第三控制电机、Z轴齿条和第二齿轮，所述固定座内设有空腔，螺杆水平设置在空腔内，螺杆的一端通过轴承固定在固定座上，另一端与第一控制电机连接，滑移板底部设有伸入空腔内的延伸部，该延伸部与螺杆螺纹连接，所述Y轴齿条固定在滑移板上，安装座与滑移板滑动配合，第二控制电机和第三控制电机安装在安装座上，且第一齿轮安装在第二控制电机的输出轴上，第一齿轮与Y轴齿条啮合，第二齿轮安装在第三控制电机的输出轴上，Z轴齿条安装在传感器安装杆上，传感器安装杆底端伸入安装座内，Z轴齿条与第二齿轮啮合。

作为优选，所述第二支座固定在固定座顶部。

作为优选，所述传感器安装杆为倒L形结构，在传感器安装杆上安装有非接触距离传感器和非接触多功能传感器。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：结构简单，设计合理，采用非接触的方式对被测工件进行测量，不仅提高了测量速度，而且测量精度高，不会划伤被测工件表面。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是图1中工件测量组件的结构示意图，图中去掉了X轴驱动组件；

图3是本发明实施例二中工件测量组件的结构示意图，图中去掉了X轴驱动组件；

图4是图3的俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。

实施例一

如图1和图2所示，一种非接触式机械测量装置，包括底座1、驱动支架2、驱动电机3、第一工件夹紧装置4、第二工件夹紧装置5、工件测量组件、第一支座6、第二支座7和显示控制系统，所述驱动支架2固定在底座1上，驱动电机3水平安装在驱动支架2上，所述第一支座6和第二支座7对应驱动电机3安装在底座1上，第一工件夹紧装置4通过连接轴8与驱动电机3的输出轴连接，且连接轴8与第一支座6通过轴承连接，第二工件夹紧装置5对应第一工件夹紧装置4旋转连接在第二支座7上，所述工件测量组件对应第一工件夹紧装置4和第二工件夹紧装置5安装在底座1上，该工件测量组件包括固定座9、滑移板10、安装座11、传感器安装杆12、X轴驱动组件、Y轴驱动组件和Z轴驱动组件，所述固定座9安装在底座1上，滑移板10滑动配合在固定座9上，且滑移板10与X轴驱动组件连接，安装座11通过Y轴驱动组件安装在滑移板10上，传感器安装杆12通过Z轴驱动组件安装在安装座11上。

所述传感器安装杆12为倒L形结构，在传感器安装杆12上安装有非接触距离传感器13和非接触多功能传感器14，所述非接触距离传感器13安装在传感器安装杆12的水平杆上，非接触多功能传感器14安装在传感器安装杆12的竖直杆上。

所述X轴驱动组件包括第一控制电机15和螺杆16，Y轴驱动组件包括第二控制电机17、Y轴齿条18和第一齿轮19，Z轴驱动组件包括Z轴齿条20和第二齿轮21，所述固定座9内设有空腔，螺杆16水平设置在空腔内，螺杆16的一端通过轴承固定在固定座9上，另一端与第一控制电机15连接，滑移板10底部设有伸入空腔内的延伸部22，该延伸部22与螺杆16螺纹连接，所述Y轴齿条18固定在滑移板10上，安装座11与滑移板10滑动配合，第二控制电机17安装在安装座11上，且第一齿轮19安装在第二控制电机17的输出轴上，第一齿轮19与Y轴齿条18啮合，第二齿轮21安装在安装座11内，第一齿轮19与第二齿轮21通过链条23连接，Z轴齿条20安装在传感器安装杆12上，传感器安装杆12底端伸入安装座11内，第二齿轮21与Z轴齿条20啮合。

为了减小整个装置占用的空间，所述第二支座7固定在固定座9顶部。

在本实施例中第一工件夹紧装置4和第二工件夹紧装置5为三爪卡盘。为了减轻整个装置重量，所述驱动支架2为倒U形框架结构。

所述显示控制系统安装在底座1上，该显示控制系统包括PLC控制器、触摸显示控制屏24和立柱25，立柱25底端固定在底座1上，顶端固连触摸显示控制屏24。PLC控制器(图中未画出)安装在底座1上，PLC控制器接收非接触距离传感器13和非接触多功能传感器14传递来的信号，并对驱动电机3、第一控制电机15和第二控制电机17进行控制，触摸显示控制屏24用于显示测量结果以及输入各种控制参数。

在工作时，被测工件26的两端通过三爪卡盘进行固定，由驱动电机3通过第一工件夹紧装置4带动被测工件26旋转。第一控制电机15带动螺杆16转动，进而通过滑移板10带动传感器安装杆12在X轴方向移动。第二控制电机17带动第一齿轮19转动，同时第一齿轮19通过链条23带动第二齿轮21转动，第一齿轮19与Y轴齿条18啮合，第二齿轮21与Z轴齿条20啮合，进而带动传感器安装杆12同时在Y轴和Z轴方向移动。调整到合适位置后，由非接触距离传感器13和非接触多功能传感器14对被测工件26进行测量。

本发明采用非接触的方式对被测工件进行测量，不仅提高了测量速度，而且测量精度高，不会划伤被测工件表面。

作为替换的技术方案，X轴驱动组件、Y轴驱动组件和Z轴驱动组件还可以采用气缸驱动结构或者是蜗轮蜗杆驱动结构，第一齿轮与第二齿轮可以采用皮带轮替换，它们之间可以采用V带或同步带进行连接。

实施例二

参见图3和图4，本实施例与实施例一的不同之处在于，所述X轴驱动组件包括第一控制电机15和螺杆16，Y轴驱动组件包括第二控制电机17、Y轴齿条18和第一齿轮19，Z轴驱动组件包括第三控制电机27、Z轴齿条20和第二齿轮21，所述固定座9内设有空腔，螺杆16水平设置在空腔内，螺杆16的一端通过轴承固定在固定座9上，另一端与第一控制电机15连接，滑移板10底部设有伸入空腔内的延伸部22，该延伸部22与螺杆16螺纹连接，所述Y轴齿条18固定在滑移板10上，安装座11与滑移板10滑动配合，第二控制电机17和第三控制电机27安装在安装座11上，且第一齿轮19安装在第二控制电机17的输出轴上，第一齿轮19与Y轴齿条18啮合，第二齿轮21安装在第三控制电机27的输出轴上，Z轴齿条20安装在传感器安装杆12上，传感器安装杆12底端伸入安装座11内，Z轴齿条20与第二齿轮21啮合。

本实施例可以单独控制传感器安装杆12在Y轴方向和Z轴方向的运动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种非接触式机械测量装置，其特征在于：包括底座、驱动支架、驱动电机、第一工件夹紧装置、第二工件夹紧装置、工件测量组件、第一支座、第二支座和显示控制系统，所述驱动支架固定在底座上，驱动电机水平安装在驱动支架上，所述第一支座和第二支座对应驱动电机安装在底座上，第一工件夹紧装置通过连接轴与驱动电机的输出轴连接，且连接轴与第一支座通过轴承连接，第二工件夹紧装置对应第一工件夹紧装置旋转连接在第二支座上，所述工件测量组件对应第一工件夹紧装置和第二工件夹紧装置安装在底座上，该工件测量组件包括固定座、滑移板、安装座、传感器安装杆、X轴驱动组件、Y轴驱动组件和Z轴驱动组件，所述固定座安装在底座上，滑移板滑动配合在固定座上，且滑移板与X轴驱动组件连接，安装座通过Y轴驱动组件安装在滑移板上，传感器安装杆通过Z轴驱动组件安装在安装座上，在传感器安装杆上安装非接触传感器，所述显示控制系统安装在底座上。

2.根据权利要求1所述的非接触式机械测量装置，其特征在于：所述X轴驱动组件包括第一控制电机和螺杆，Y轴驱动组件包括第二控制电机、Y轴齿条和第一齿轮，Z轴驱动组件包括Z轴齿条和第二齿轮，所述固定座内设有空腔，螺杆水平设置在空腔内，螺杆的一端通过轴承固定在固定座上，另一端与第一控制电机连接，滑移板底部设有伸入空腔内的延伸部，该延伸部与螺杆螺纹连接，所述Y轴齿条固定在滑移板上，安装座与滑移板滑动配合，第二控制电机安装在安装座上，且第一齿轮安装在第二控制电机的输出轴上，第一齿轮与Y轴齿条啮合，第二齿轮安装在安装座内，第一齿轮与第二齿轮通过链条连接，Z轴齿条安装在传感器安装杆上，传感器安装杆底端伸入安装座内，第二齿轮与Z轴齿条啮合。

3.根据权利要求1所述的非接触式机械测量装置，其特征在于：所述X轴驱动组件包括第一控制电机和螺杆，Y轴驱动组件包括第二控制电机、Y轴齿条和第一齿轮，Z轴驱动组件包括第三控制电机、Z轴齿条和第二齿轮，所述固定座内设有空腔，螺杆水平设置在空腔内，螺杆的一端通过轴承固定在固定座上，另一端与第一控制电机连接，滑移板底部设有伸入空腔内的延伸部，该延伸部与螺杆螺纹连接，所述Y轴齿条固定在滑移板上，安装座与滑移板滑动配合，第二控制电机和第三控制电机安装在安装座上，且第一齿轮安装在第二控制电机的输出轴上，第一齿轮与Y轴齿条啮合，第二齿轮安装在第三控制电机的输出轴上，Z轴齿条安装在传感器安装杆上，传感器安装杆底端伸入安装座内，Z轴齿条与第二齿轮啮合。

4.根据权利要求1所述的非接触式机械测量装置，其特征在于：所述第二支座固定在固定座顶部。

5.根据权利要求1所述的非接触式机械测量装置，其特征在于：所述传感器安装杆为倒L形结构，在传感器安装杆上安装有非接触距离传感器和非接触多功能传感器。