CN109798857A - 测量夹持装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种测量夹持装置及测量方法。该测量夹持装置包含一夹具及一距离测量组。夹具包含一导引轨及二夹持臂。二夹持臂各包含一导引段、一衔接段及一夹持段，二衔接段的各相对二端分别连接导引段及夹持段，导引段可移动地设置于导引轨，二夹持段用以夹持加工件。距离测量组包含第一测量元件及第二测量元件。第一测量元件设置于其中一衔接段。第二测量元件设置于另一衔接段。其中，第一测量元件与第二测量元件分别可通过二导引段相对导引轨滑动，以令第一测量元件与第二测量元件互相靠近或远离，并依据第一测量元件与第二测量元件的间距换算出二夹持段之间的间距。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量夹持装置及测量方法，特别是涉及一种适于测量加工件的测量夹持装置及测量方法。
背景技术
目前机械设备的金属零件在制造的过程中，通常会经过多个加工程序，例如零件会先经过粗略加工，先将原材料的外型约略进行切割或是塑造成接近成品的样子。接着，再通过机械夹持手臂将零件送往精细加工处研磨以符合实际使用的尺寸大小的要求。
零件无论是在粗加工前或是精加工前，都必需先了解零件的尺寸，才能精确的掌握零件尚需加工的幅度。然而，目前零件加工过程中，测量零件尺寸的方式大致上分为通过机器测量及人工测量的二种方式。机器测量的设备上又有分价钱高低之分，要价高的设备在测量零件尺寸的精度上虽然优于要价低的设备，但一般公司难以负担其成本。相反地，要价低的设备成本虽然较为低廉，但其所测量出的零件尺寸精度不符合使用上的要求。另外，采用人工测量的方式虽然可解决测量零件尺寸的精度问题，但对于测量速度方面仍难以有效提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测量夹持装置及测量方法，用于解决现有技术中测量精度高的测量机器成本较高、成本低的测量机器测量精度较差及人工测量速度慢的问题。
本发明的一实施例所公开的一种测量夹持装置包含一夹具及一距离测量组。夹具包含一导引轨及二夹持臂。二夹持臂各包含一导引段、一衔接段及一夹持段，二衔接段的各相对二端分别连接导引段及夹持段，导引段可移动地设置于导引轨，二夹持段用以夹持加工件。距离测量组包含第一测量元件及第二测量元件。第一测量元件设置于其中一衔接段。第二测量元件设置于另一衔接段。其中，第一测量元件与第二测量元件分别可通过二导引段相对导引轨滑动，以令第一测量元件与第二测量元件互相靠近或远离，并依据第一测量元件与第二测量元件的间距换算出二夹持段之间的间距。
本发明的另一实施例所公开的一种测量夹持装置的测量方法包含下列步骤：通过二夹持臂夹持已知宽度的一标准加工件，以取得标准加工件的一第一宽度值。通过设置于二夹持臂的一第一测量元件与一第二测量元件取得第一测量元件与第二测量元件间的一第一间距值。比较第一宽度值与第一间距值，以取得第一间距值与第一宽度值的一差值关系。通过二夹持臂夹持未知宽度的一待测加工件，并取得第一测量元件与第二测量元件间的一第二间距值。通过第二间距值与差值关系获得待测加工件的一第二宽度值。
根据上述实施例所公开的测量夹持装置及测量方法，因第一测量元件与第二测量元件为分别整合于二夹持臂上，故可在夹持加工件移动的过程中，一并测量加工件的尺寸。相较于夹持与测量分开作业的状况来说，夹持与测量同时作业更可有效地缩短作业时间，进而提升整体加工件加工生产的过程的速度。
以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明是用以示范与解释本发明的原理，并且提供本发明的权利要求更进一步的解释。
附图说明
图1为本发明第一实施例所公开的测量夹持装置的立体示意图；
图2为图1的正视图；
图3为适用于测量夹持装置的测量方法的流程图；
图4为图3的转换关系信息的回归曲线图；
图5为图1的测量夹持装置夹持标准加工件的正视示意图；
图6为图1的测量夹持装置夹持待测加工件的正视示意图；
图7为图1的测量夹持装置应用于加工产线的示意图。
符号说明
10 测量夹持装置
11 加工件
12 标准加工件
13 待测加工件
20 后端处理计算单元
100 夹具
110 导引轨
120 夹持臂
121 导引段
122 衔接段
1221 螺孔
123 夹持段
130 组装套管
131 外罩
200 距离测量组
210 第一测量元件
220 第二测量元件
300 粗加工处
400 精加工处
L1、L2、L3、L4 距离
W1、W2 宽度
S01～S07 步骤
具体实施方式
请参阅图1及图2。图1为根据本发明第一实施例所公开的测量夹持装置的立体示意图。图2为图1的正视图。
本实施例的测量夹持装置10适于一加工件11，加工件11例如为经过粗略加工后的产品。测量夹持装置10包含一夹具100及一距离测量组200。
夹具100包含一导引轨110及二夹持臂120。二夹持臂120各包含一导引段121、一衔接段122及一夹持段123，衔接段122的相对二端分别连接导引段121及夹持段123。二衔接段122之间的距离L1大于二夹持段123之间的距离L2。二导引段121可移动地设置于导引轨110，且其中一衔接段122具有一螺孔1221，以及二夹持段123用以夹持加工件11。
距离测量组200包含一第一测量元件210及一第二测量元件220，且第一测量元件210设置于其中一衔接段122，以及第二测量元件220设置于另一衔接段122。详细来说，夹具100还包含一组装套管130，且组装套管130具有一外罩131。第一测量元件210装设于组装套管130内，并受到外罩131的包覆。组装套管130表面上的螺纹螺合于螺孔1221内，以令组装套管130可带动第一测量元件210相对靠近或远离第二测量元件220。此外，第一测量元件210与第二测量元件220分别可通过二导引段121相对导引轨110滑动，以令第一测量元件210与第二测量元件220互相靠近或远离。
在本实施例中，组装套管130的外罩131为可透视材质，但并不以此为限。在其他实施例中，组装套管可无外罩的设置，即组装套管可为一部份为可透视的材质，或是组装套管可为整体非透视的材质。
在本实施例中，距离测量组200中的第一测量元件210与第二测量元件220例如分别为霍尔元件及磁铁。通过第一测量元件210与第二测量元件220之间的距离不同，第一测量元件210会感测出对应的电压的特性，反复的试验电压与距离之间的关系建立出电压与距离之间的回归关系。因此，当第一测量元件210感测到一电压值时，可通过电压距离之间的回归关系推求得知第一测量元件210与第二测量元件220之间的距离。
在本实施例中，为霍尔元件的第一测量元件210可通过组装套管130相对为磁铁的第二测量元件220移动的设置，并非用以限定本发明。在其他实施例中，可改为第二测量元件的磁铁通过组装套管相对第一测量元件的霍尔元件移动。
另外，在本实施例中，第一测量元件210与第二测量元件220分别为霍尔元件及磁铁，但并不以此为限。在其他实施例中，第一测量元件可为电容式或电阻式的感测器，且第二测量元件可为金属块的设置。此外，距离测量组200为非接触式的测量模组的设置，并非用以限定本发明。在其他实施例中，距离测量组也可采用接触式的感测元件，即第一测量元件及第二测量元件为相匹配的二接触式测量元件，且第一测量元件或第二测量元件例如为三次元式探针。
接着说明一种适用于前述的测量夹持装置10的测量方法，请参阅图3至图6，图3为适用于测量夹持装置的测量方法的流程图。图4为图3的转换关系信息的回归曲线图。图5为图1的测量夹持装置夹持标准加工件的正视示意图。图6为图1的测量夹持装置夹持待测加工件的正视示意图。
如图3所示，测量夹持装置10的测量方法，包含下列步骤：首先，如步骤S01取得第一测量元件210与第二测量元件220间的电性特性与间距的一转换关系信息。转换关系信息可以采用事预先归纳好的电压距离的转换关系信息，或是于测量前通过实验建立转换关系信息。举例来说，可通过第一测量元件210感测到的电压固定于1200mV之下，反复测量第二测量元件220与第一测量元件210之间的距离，并将多次测量出的距离平均，即可得知第一测量元件210在电压1200mV之下所对应第一测量元件210与第二测量元件220之间的距离为97.736。以此类推，第一测量元件210于其他电压下所对应的第一测量元件210与第二测量元件220之间的距离，也是通过前述的方法推求得知。通过前述的步骤所整理归纳的结果，如图4及下表所示：
如图3及图5所示，接着，如步骤S02，通过二夹持臂120夹持已知宽度W1的一标准加工件12，以取得标准加工件12的一第一宽度值。接着，如步骤S03通过第一测量元件210与第二测量元件220之间的电性特性与转换关系信息的比较，获得第一测量元件210与第二测量元件220之间的第一间距值。再来，如步骤S04，比较第一间距值与第一宽度值，以取得第一间距值与第一宽度值的一差值关系。
举例来说，若以二夹持臂120夹持已知宽度W1为80mm的标准加工件12，此时第一测量元件210所感测的电压值为1400mV。第一测量元件210所感测的电压通过转换关系信息的比较获得第一测量元件210与第二测量元件220之间的第一间距值为97.423m。接着，将第一间距值扣除第一宽度值即可获得差值关系为17.423。也就是说，差值关系为二夹持臂120夹持标准加工件12的状态下，第一测量元件210与第二测量元件220之间的距离与标准加工件12的已知宽度W1的差值。因此，通过差值关系可得知第一测量元件210与第二测量元件220分别至二夹持臂120的夹持段123的水平距离L3、L4之合。
如图3及图6所示，接着，如步骤S05，通过二夹持臂120夹持未知宽度W2的一待测加工件13，并如步骤S06，通过第一测量元件210与第二测量元件220之间的电性特性与转换关系信息的比较，获得第一测量元件210与第二测量元件220之间的第二间距值。接着，如步骤S07，通过第二间距值与差值关系获得待测加工件13的一第二宽度值。接着，判断第二宽度值是否落在一合格区间内。若是，则待测加工件13为良品。若否，则待测加工件13为不良品，且待测加工件13需再进行修割切削
举例来说，若二夹持臂120夹持未知宽度W2的待测加工件13的状态下，第一测量元件210所测得的电压为1600mV，且经由转换关系信息获得相对应的第一测量元件210与第二测量元件220之间的第二间距值为97.046mm。接着，通过第二间距值扣除前述的差值关系，即可得知待测加工件13的第二宽度值为79.623。换句话说，在得知第一测量元件210与第二测量元件220之间的距离为后，扣除掉第一测量元件210与第二测量元件220分别至二夹持段123的水平距离L3、L4的合，即为二夹持段123所夹持的待测加工件13的宽度W2。接着，在得知待测加工件13的宽度W2后，即可判断待测加工件13的宽度W2是否落在合格区间。即，判断待测加工件13的宽度W2是否符合要求。若是，则待测加工件13可再进行下阶段的加工。若否，则待测加工件13回到前一阶段再进行修补切割。
依据实务经验，电压与距离之间的回归关系于不同的电压区间所对应的距离与实际测量的距离之间具有误差。本实施例如图4所示，霍尔元件的电压在1200mV至1600mV、1600mV至1900mV及1900mV至2200mV的三种电压区间，所对应的距离与实测的距离的最大误差分别为2μ、3μ及4μ。也就是说，若在测量时，第一测量元件210的电压落在1200mV至1600mV的区间内，则第一测量元件210与第二测量元件220所测量出来的尺寸误差较小，其中电压与距离之间的回归关系曲线中成线性关系为霍尔元件最佳分辨位置。
因此，实际测量时，可先调整组装套管130的位置，使得二夹持臂120夹持标准加工件12的时候，第一测量元件210与第二测量元件220的电压恰落在1200mV至1600mV的区间，进而提升距离测量组200的测量精度。或是，通过第一测量元件210所感应的电压判断是否第一测量元件210与第二测量元件220之间的距离是否位于较佳的电压距离转换位置，以提升后续测量未知宽度的待测加工件13的精度。
另外，第二测量元件220磁力大小会影响不同电压区间的范围，以及位于不同电压区间所对应的距离与实测的距离的最大误差。详细来说，若采用磁力较强的磁铁作为第二测量元件220，虽然各电压区间的范围缩小，但位于不同电压区间所对应的距离与实测的距离的最大误差也缩小。相反地，若采用磁力较弱的磁铁作为第二测量元件220，虽然各电压区间的范围增加，但位于不同电压区间所对应的距离与实测的距离的最大误差也随之增加。因此，在挑选作为第二测量元件220的磁铁时，必须从中取得平衡。
请参阅图7，图7为图1的测量夹持装置应用于加工产线的示意图。
通过测量夹持装置10搭配前述的测量方法，可令加工件11在被测量夹持装置10夹持的过程中，即可得知此加工件11的宽度，并判断此加工件11是否位于粗加工后的容许宽度范围内。若加工件11位于容许宽度范围之外，则可另外搭配后端处理计算单元20，计算此加工件尚需修正的幅度，并再通过测量夹持装置10将此加工件11送回粗加工处300进行修正。相反地，若加工件11位于容许范围内，则后端处理计算单元20则会进行计算接下来精细加工所需的微调的幅度，并再通过测量夹持装置10送至精加工处400进行研磨。
由此可知，测量夹持装置10于夹持加工件11的同时一并进行宽度测量，以及判断加工件11是否符合容许宽度的范围，并计算加工件11退回粗加工处300或是前往精加工处400尚需加工的幅度，最后再搬运至粗加工处300或精加工处400。即，测量夹持装置10在夹持加工件11时将测量、尺寸鉴别及搬运合并为一个动作，因此可大幅提高测量的效率。
前述实施例的第一测量元件210可通过组装套管130朝第二测量元件220以调整两者的距离，但并不以此为限。在其他实施例中，第一测量元件可固定于夹持臂的衔接段上。
根据上述实施例所公开的测量夹持装置及测量方法，因第一测量元件与第二测量元件整并于测量夹持装置的二夹持臂上，并利用测量方法中的第一测量元件与第二测量元间之间的电压与距离的回归关系推求加工件的宽度，使得在二夹持臂夹持加工件移动的过程中，一并测量加工件的尺寸。因此，相较于夹持与测量为二分开的作业，夹持与测量同时作业更可有效地缩短作业时间，进而提升整体加工件加工生产的过程的速度。
此外，在二夹持臂夹持加工件的过程中，可再搭配后端处理计算单元，以增加鉴别受测的加工件宽度是否达到要求的能力，并判断后续尚需加工的幅度。
再者，测量夹持装置在夹持加工件并测量宽度时，可通过组装套管螺入或螺出的方式调整第一测量元件与第二测量元件之间的距离，以令第一测量元件与第二测量元件之间的距离可调整至较佳的电压距离转换位置，以进一步提升测量夹持装置测量加工件的精度。
Claims (22)
1.一种测量夹持装置，适于一加工件，其特征在于，该测量夹持装置包含：
夹具，包含：
导引轨；以及
二夹持臂，二夹持臂各包含导引段、衔接段及夹持段，该二衔接段的各相对二端分别连接该导引段及该夹持段，该导引段可移动地设置于该导引轨，该二夹持段用以夹持该加工件；以及
距离测量组，包含：
第一测量元件，设置于其中一该衔接段；以及
第二测量元件，设置于另一该衔接段；
其中，该第一测量元件与该第二测量元件分别可通过该二导引段相对该导引轨滑动，以令该第一测量元件与该第二测量元件互相靠近或远离，并依据该第一测量元件与该第二测量元件的间距换算出该二夹持段之间的间距。
2.如权利要求1所述的测量夹持装置，其中还包含一组装套管，该二夹持臂中的其中一该衔接段具有一螺孔，该第一测量元件设置于该组装套管，且该组装套管螺合该螺孔，以令该组装套管可带动该第一测量元件相对靠近或远离该第二测量元件。
3.如权利要求1所述的测量夹持装置，其中该组装套管具有外罩，该外罩为可透视材质。
4.如权利要求1所述的测量夹持装置，其中该第一测量元件为霍尔元件，该第二测量元件为磁铁。
5.如权利要求1所述的测量夹持装置，其中该第一测量元件为电容式感测器，该第二测量元件为金属块。
6.如权利要求1所述的测量夹持装置，其中该第一测量元件为电阻式感测器，该第二测量元件为金属块。
7.如权利要求1所述的测量夹持装置，其中该第一测量元件与该第二测量元件分别为相匹配的二接触式测量元件。
8.如权利要求7所述的测量夹持装置，其中该第一测量元件或该第二测量元件为三次元式探针。
9.如权利要求1所述的测量夹持装置，其中调整该第一测量元件与该第二测量元件之间的距离不同，该第一测量元件会感测出对应的电压的特性，反复的试验电压与距离之间的关系建立出电压与距离之间的一回归关系曲线。
10.如权利要求9所述的测量夹持装置，其中该第一测量元件感测到一电压值时，可通过电压距离之间的该回归关系曲线推求得知该第一测量元件与该第二测量元件之间的距离。
11.如权利要求9所述的测量夹持装置，其中电压与距离之间的该回归关系曲线中成线性关系为霍尔元件最佳分辨位置。
12.一种测量夹持装置的测量方法，包含下列步骤：
通过二夹持臂夹持已知宽度的一标准加工件，以取得该标准加工件的一第一宽度值；
通过设置于该二夹持臂的一第一测量元件与一第二测量元件取得该第一测量元件与该第二测量元件间的一第一间距值；
比较该第一间距值与该第一宽度值，以取得该第一间距值与该第一宽度值的一差值关系；
通过该二夹持臂夹持未知宽度的一待测加工件，并取得该第一测量元件与该第二测量元件间的一第二间距值；以及
通过该第二间距值与该差值关系获得该待测加工件的一第二宽度值。
13.如权利要求12所述的测量夹持装置的测量方法，其中，在通过该二夹持臂夹持已知宽度的该标准加工件，以取得该标准加工件的该第一宽度值的步骤前，还包含：
取得该第一测量元件与该第二测量元件间的电性特性与间距的一转换关系信息。
14.如权利要求12所述的测量夹持装置的测量方法，其中，通过设置于该二夹持臂的一该第一测量元件与该第二测量元件取得该第一测量元件与该第二测量元件间的该第一间距值的步骤中，还包含：
通过该第一测量元件与该第二测量元件之间的电性特性与该转换关系信息的比较，获得该第一测量元件与该第二测量元件之间的该第一间距值。
15.如权利要求12所述的测量夹持装置的测量方法，其中，通过该二夹持臂夹持未知宽度的该待测加工件，并取得该第一测量元件与该第二测量元件间的该第二间距值的步骤中，还包含：
通过该第一测量元件与该第二测量元件之间的电性特性与该转换关系信息的比较，获得该第一测量元件与该第二测量元件之间的该第二间距值。
16.如权利要求12所述的测量夹持装置的测量方法，其中，通过该第二间距值与该差值关系获得该待测加工件的一第二宽度值后，还包含：
判断该第二宽度值是否落在一合格区间内；
若是，则该待测加工件为良品；以及
若否，则该待测加工件为不良品，且该待测加工件需再进行修割切削。
17.如权利要求12所述的测量夹持装置的测量方法，其中该第一测量元件为霍尔元件，该第二测量元件为磁铁。
18.如权利要求12所述的测量夹持装置的测量方法，其中该第一测量元件为电容式感测器，该第二测量元件为金属块。
19.如权利要求12所述的测量夹持装置的测量方法，其中该第一测量元件为电阻式感测器，该第二测量元件为金属块。
20.如权利要求12所述的测量夹持装置的测量方法，其中该第一测量元件与该第二测量元件分别为相匹配的二接触式测量元件。
21.如权利要求19所述的测量夹持装置的测量方法，其中该第一测量元件或该第二测量元件为三次元式探针。
22.如权利要求13所述的测量夹持装置的测量方法，其中该第一测量元件与该第二测量元件间的电性特性与间距的一转换关系信息中成线性关系为霍尔元件最佳分辨位置。
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