CN107356216B - 可动自定位自动测量机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够实现相对被测物体的自定位进而保证测量结果以及测量重复性的可动自定位自动测量机构。可动自定位自动测量机构，其具有：机构框架；压头(13)，其通过可压缩弹性变形体(15)以可动的方式安装于所述机构框架，在该压头(13)上形成有定位用抵接面(130)；检测单元(18)，其与所述压头(13)相固定。
Description
技术领域
本发明涉及一种可动自定位自动测量机构。
背景技术
在过去，人们依靠手动测量仪进行尺寸的精密测量(如：游标卡尺)，在测量过程中，被测物体的加工情况、测量操作者的人为因素、测头与工件间的测量压力等这些因素的变化，都会影响最后的测量结果以及测量重复性。
对此，采用自动测量的方式能够有效地消除测量操作者的人为因素、测头与工件间的测量压力等的影响，提高了测量的重复性，具有良好的效果。然而，被测物体的定位依然是影响测量结果的一个重要因素。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种能够实现相对被测物体的自定位进而保证测量结果以及测量重复性的可动自定位自动测量机构。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案。在这些技术方案的描述中，相应技术特征后所附的附图标记表示的是具体实施方式中与该技术特征相对应的结构，并无与该技术特征等同的含义，不构成对技术方案的范围的限定。
技术方案1.一种可动自定位自动测量机构，其特征在于，具有：机构框架；压头(13)，其通过可压缩弹性变形体(15)以可动的方式安装于所述机构框架，在该压头(13)上形成有定位用抵接面(130)；检测单元(18)，其与所述压头(13)(直接或间接地)相固定。
由于压头通过可压缩弹性变形体可动地安装于机构框架(例如具体实施方式中的上板2与下板9)，被测物体(例如具体实施方式中的油嘴30)与压头抵接时，压头能动，自动形成使其上的定位用抵接面(13)与被测物体相压紧的姿势，实现自定位，同时，与压头相固定的检测单元与被测物体间也实现自动定位(位置校准)，如此，能够容易地实现被测物体的定位进而保证测量结果以及测量重复性。
技术方案2.根据技术方案1所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，所述机构框架具有相对配置的第1安装板(2)与第2安装板(9)，所述第2安装板(9)侧设有越靠远离所述第1安装板(2)方向直径越小的锥形孔(7a)，所述锥形孔(7a)中配置有形状与之相匹配的可动锥形块(10)，所述可动锥形块(10)相对于所述压头(13)固定而与之一体移动，所述可压缩弹性变形体(15)被夹持于所述第1安装板(2)与所述可动锥形块(10)之间。
技术方案3.根据技术方案2所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，在所述可动锥形块(10)的外周面上设有卡槽，所述第2安装板(9)侧设有与该卡槽卡合以限制所述可动锥形块(10)转动的卡合部。
技术方案4.根据技术方案3所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，所述卡合部由安装于所述第2安装板(9)侧且伸入所述卡槽中的螺钉构成。
技术方案5.根据技术方案2所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，还具有检测单元保持体(12)，所述检测单元(18)相对固定地设置于所述检测单元保持体(12)的内周部，所述可动锥形块(10)相对固定地设置于所述检测单元保持体(12)的外周部，所述压头(13)固定于所述检测单元保持体(12)的伸出于所述可动锥形块(10)之外的一端部。
技术方案6.根据技术方案5所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，还具有：锁母(6)，其固定于所述检测单元保持体(12)的另一端部的外周部；上抵板(1)，其固定于所述第1安装板(2)；一对保持座(14、16)，所述可压缩弹性变形体(15)保持于该一对保持座(14、16)之间，通过该一对保持座(14、16)而被夹持于所述锁母(6)与所述上抵板(1)之间。
技术方案7.根据技术方案6所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，在所述检测单元保持体(12)上设有轴肩部(12a)，所述锁母(6)旋合于所述检测单元保持体(12)，通过所述锁母(6)的旋紧，所述可动锥形块(10)被夹紧在所述锁母(6)与所述轴肩部(12a)之间。
技术方案8.根据技术方案1～7中任一项所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，在所述压头(13)的内周部可滑动地保持有测头(20)，所述测头(20)具有测头抵接面。
技术方案9.根据技术方案1～7中任一项所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，所述检测单元是位移传感器。
技术方案10.根据技术方案2～7中任一项所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，在所述第2安装板(9)上安装有底块(7)，配置所述可动锥形块(10)的所述锥形孔(7a)形成在该底块(7)上，所述可压缩弹性变形体(15)包括聚氨酯橡胶材质体、三元乙丙橡胶材质体、丁腈橡胶材质体、硅橡胶材质体或者弹簧。
附图说明
图1为从斜上方观察得到的测量机构100的斜视图(未安装侧罩4的状态)；
图2从图1的状态卸下支柱21后的斜视图；
图3为测量机构100的剖视图；
图4所示为作为被测物体的一例的油嘴的说明图。
附图标记说明
100、可动自定位自动测量机构；1、上抵板；2、上板(第1安装板)；3、背板；4、侧罩；5、罩板安装块；6、锁母；7、锥底块；8、凸头螺钉；9、下板(第2安装板)；10、可动锥形块；12、导向套；13、压头；130、下端面(定位用抵接面)14、下保持座；15、可压缩弹性变形体；16、上保持座；17、传感器固定件；18、传感器；18a、传感器主体；18b、测杆；19、施力弹簧；20、测头；。
具体实施方式
下面参照附图对本发明具体实施方式中涉及的可动自定位自动测量机构(有时也简称为测量机构)100的具体结构进行说明。其中，图1为从斜上方观察得到的测量机构100的斜视图(未安装侧罩4的状态)；图2为从图1的状态卸下支柱21后的斜视图；图3为测量机构100的剖视图。
在下面的说明中，所使用的上下方向、左右方向与图3的纸面上下方向、左右方向一致，然而，这些方向并不构成对本发明的限制。
如图1～3所示，测量机构100具有相对设置的上板2(第1安装板)与下板9(第2安装板)，在上板2与下板9的后部之间连接有背板3，在上板2与下板9的前部之间的左右两侧连接有一对支柱21。另外，在背板3的左右两侧部分别设有一对罩板安装块5(结合参见图3)，通过罩板安装块5安装有侧罩4(图3)，侧罩4覆盖在测量机构100的前部以及左右两侧部。上述的上板2、背板3、下板9与侧罩4构成了测量机构100的机构框架。
另外，测量机构100具有传感器18(对应于本发明中的检测单元)，关于传感器18的内部结构，一方面由于其与本发明的创新无关，另一方面由于在现有技术中有许多的披露，因而在此省略了对其的说明(以及图示)。该传感器18(主体部18a)通过导向套12相对于压头13固定，压头13通过可压缩弹性变形体15的变形上下可动，即压头13通过可压缩弹性变形体15以上下可动的方式安装在上板2与下板9上(即安装在机构框架上)。
具体而言，如图3所示，下板9的中心孔中固定有底块7，底块7的中心具有越靠下方(远离上板2的方向)直径越小的锥形孔7a，其中放置着呈锥台状的可动锥形块10，可动锥形块10的形状与下板9的锥形孔7a相匹配。在可动锥形块10的中心孔中贯穿设置有导向套12，导向套12相对于可动锥形块10固定设置(固定设置在可动锥形块10的内周部)，导向套12的伸入至可动锥形块10上方的上端的外周部旋合固定(以螺纹连接方式固定)有锁母6，在导向套12的伸出可动锥形块10外侧的部分形成有轴肩部12a，通过锁母6的旋紧，可动锥形块10被夹紧在该锁母6与轴肩部12a之间。
在导向套12的上端的内周部旋合固定有传感器固定件(未示出)，传感器固定件与传感器18的传感器主体18a(检测单元的检测基准部)相固定，由此，使传感器18(传感器主体18a)被导向套12保持(固定)。即，导向套12构成保持传感器18的传感器保持体(对应于本发明中的检测单元保持体)。
另外，在上板2的中心孔中固定有上抵板1，在上抵板1与锁母6之间通过上保持座16与下保持座14夹持有可压缩弹性变形体15。在本实施方式中，可压缩弹性变形体15为由聚氨酯橡胶制成的圆筒体，与传感器18同心配置。
另外，在导向套12的位于可动锥形块10下方的下端部(伸出于可动锥形块10外侧的端部)上设有压头13，压头13的下端面130与被测物体上相应的用于定位的部位(例如后述的油嘴面31)抵接，以使被测物体相对于传感器18定位，即该下端面130构成定位用抵接面。
在压头13的中心孔中以能够滑动的方式设置有测头20，测头20的上端固定有大径的端头部20a，以防止测头20从压头13脱落。测头20的上端伸入导向套12的中心孔内，与同样配置在该中心孔内的传感器18的测杆18a相对。在导向套12的中心孔内压缩设置有施力弹簧19，施力弹簧19对传感器18的测杆18b施力，使侧杆18a保持与测头20的接触状态(不会产生间隙，无间隙状态)。在本实施方式中，在测杆18b上，与测头20之间设有与测杆18b相固定且承受施力弹簧19的作用力的中间体(未图示)，测杆18b通过该中间体与测头20保持无间隙状态。
在本实施方式中，测头20的下端突出于压头13的下端面130，其下端面(测头下端面)与被测物上相应的被测部位(例如后述的油针面32)抵接而使测头20被推压而相对于压头13滑动从而能够实现测量，即该下端面构成测头抵接面。另外，作为其他实施方式，测头20的下端也可以不突出，根据被测物体的实际情况设定。
如图1～图3所示，在可动锥形块10的外周面的周向上的某处位置设有卡槽，卡槽在轴向上可贯通可动锥形块10。在下板9的侧部设有切口槽9a，一凸头螺钉8经由该切口槽9a、以及锥底块7上的螺孔(通孔)伸入可动锥形块10的卡槽中，由此，能够限制可动锥形块10转动。
在锁母6上沿圆周方向设有多个通孔6a，该通孔6a在使锁母6旋紧于导向套12时使用。
下面以测量油嘴为例对本实施方式的测量机构100的测量动作进行说明。
图4所示为作为被测物体的油嘴30的说明图。该油嘴30是一个偶件，由两个零件(油针和油嘴)装配而成，测量的内容是油针面32和油嘴面31的相对落差值，即二者的垂直距离。
图3中所示的测量机构100为自然状态(未进行测量时)。在测量时，油嘴30被固定于工作台面等(未图示)的规定位置，油针面32和油嘴面31面向上方的测量机构100，测量机构100被未图示的驱动机构驱动而向下移动，使压头13的下端面130与油嘴面31抵接，此时，压头13受到油嘴30的反作用力，通过与传感器18相固定的导向套12带动锥形块10圆周晃动，同时，可压缩弹性变形体15被锥形块10(通过锁母6、下保持座14)压缩，锥形块10受到反方向作用力，使得锥形块10在圆周晃动过程中达到最终力平衡状态，从而完成油嘴30的自定位动作。
另一方面，测头20的下端面与油针面32抵接，油针面32推动测头20相对于压头13向上滑动，测头20一滑动就向上推动传感器18的测杆18b，测杆18b相对于传感器主体18a移动，其移动量即为传感器18检测到的位移信息，根据该位移信息能够对油针面32和油嘴面31的垂直距离进行测量。
在实际的测量中，可以预先使用基准工件来进行测量，得到基准数据，将其他的测量结果与该基准数据进行比较。
采用本实施方式的测量机构100，由于压头13通过可压缩弹性变形体15可动地安装于构成机构框架的上板2与下板9，传感器18与压头13间相固定，在测量时，被测物体(例如油嘴30)通过与压头13(下端面130)抵接、使可压缩弹性变形体15产生压缩弹性变形(在周向上的各位置处的变形量未必是均一的)，实现压头13与被测物体压紧，进而，实现使传感器18与被测物体相对定位，因而能够容易地实现相对被测物体的自定位进而保证测量结果以及测量重复性。
在本实施方式中，测头20可看做是传感器18的测杆18b的延长，采用本实施方式的结构，能够独立地制造传感器18，例如可以选择采用市售的产品。
另外，在本实施方式中，可压缩弹性变形体15优选采用聚氨酯橡胶材质体，聚氨酯橡胶相比于其他橡胶强度高，而使用弹簧的话，弹簧变形容易出现扭转影响测量值。
在上面对本发明的具体实施方式进行了详细的说明，然而本发明并不限于这些实施方式的结构，可以在不脱离本发明主旨精神的范围内，对上述实施方式进行各种变更。
例如，关于可压缩弹性变形体15，可以代替上述的聚氨酯橡胶，采用三元乙丙橡胶、丁腈橡胶或硅橡胶等材质。另外，也可以使用弹簧来构成可压缩弹性变形体15。再者，可压缩弹性变形体15不限于上述实施方式中那样与传感器主体18a同心配置的圆筒体，例如可以是沿着传感器主体18a的周向配置数个聚氨酯橡胶等制成的可压缩弹性变形材质体或者数个弹簧。
另外，作为传感器18，例如可以采用光电式的传感器。
再者，在上述实施方式中，由凸头螺钉8(螺钉)来限制可动锥形块10的转动，然而，本发明并不限于此，例如可以在底块7上形成与卡槽卡合的突起以代替凸头螺钉8。该突起与凸头螺钉8对应于本发明中的卡合部。
Claims (9)
1.一种可动自定位自动测量机构，其特征在于，具有：
机构框架；
压头(13)，其通过可压缩弹性变形体(15)以可动的方式安装于所述机构框架，在该压头(13)上形成有定位用抵接面(130)；
检测单元(18)，其与所述压头(13)相固定，
所述机构框架具有相对配置的第1安装板(2)与第2安装板(9)，
所述第2安装板(9)设有越靠远离所述第1安装板(2)方向直径越小的锥形孔(7a)，
所述锥形孔(7a)中配置有形状与之相匹配的可动锥形块(10)，并且所述可动锥形块(10)能够在所述锥形孔(7a)中晃动，所述可动锥形块(10)相对于所述压头(13)固定而与之一体移动，
所述可压缩弹性变形体(15)被夹持于所述第1安装板(2)与所述可动锥形块(10)之间。
2.根据权利要求1所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，在所述可动锥形块(10)的外周面上设有卡槽，所述第2安装板(9)侧部设有与该卡槽卡合以限制所述可动锥形块(10)转动的卡合部。
3.根据权利要求2所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，所述卡合部由安装于所述第2安装板(9)侧部且伸入所述卡槽中的螺钉构成。
4.根据权利要求1所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，
还具有检测单元保持体(12)，
所述检测单元(18)相对固定地设置于所述检测单元保持体(12)的内周部，
所述可动锥形块(10)相对固定地设置于所述检测单元保持体(12)的外周部，
所述压头(13)固定于所述检测单元保持体(12)的伸出于所述可动锥形块(10)之外的一端部。
5.根据权利要求4所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，还具有：
锁母(6)，其固定于所述检测单元保持体(12)的另一端部的外周部；
上抵板(1)，其固定于所述第1安装板(2)；
一对保持座(14、16)，所述可压缩弹性变形体(15)保持于该一对保持座(14、16)之间，通过该一对保持座(14、16)而被夹持于所述锁母(6)与所述上抵板(1)之间。
6.根据权利要求5所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，在所述检测单元保持体(12)上设有轴肩部(12a)，所述锁母(6)旋合于所述检测单元保持体(12)，通过所述锁母(6)的旋紧，所述可动锥形块(10)被夹紧在所述锁母(6)与所述轴肩部(12a)之间。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，在所述压头(13)的内周部可滑动地保持有测头(20)，所述测头(20)具有测头抵接面，所述测头抵接面突出或者不突出于所述压头(13)的所述定位用抵接面(130)，通过所述测头抵接面与被测物上的被测部位抵接而能够实现测量。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，所述检测单元是位移传感器。
9.根据权利要求1～6中任一项所述的可动自定位自动测量机构，其特征在于，
在所述第2安装板(9)上安装有底块(7)，配置所述可动锥形块(10)的所述锥形孔(7a)形成在该底块(7)上，
所述可压缩弹性变形体(15)包括聚氨酯橡胶材质体、三元乙丙橡胶材质体、丁腈橡胶材质体、硅橡胶材质体或者弹簧。
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