CN110702006A - 一种自动检测周布孔位置精度的装置 - Google Patents

Abstract

本发明尤其涉及一种自动检测周布孔位置精度的装置，包括槽轮机构、凸轮机构和测量机构；待测工件沿周向开设有若干待测孔；槽轮机构包括主动拨盘和从动槽轮，主动拨盘的圆销与从动槽轮的径向槽配合拨动从动槽轮做间歇转动，待测工件通过锁紧组件固定设置在从动槽轮的上方，待测工件的轴线与从动槽轮的转动轴线重合；凸轮机构包括依次连接的支架、弹性元件、连接组件和球形测头，支架固定设置在槽轮机构的侧方，球形测头位于待测工件的上方，且球形测头的轴线与待测孔的轴线平行设置，凸轮机构还包括心形凸轮，当待测工件间歇转动暂停时，心形凸轮驱动连接组件带动球形测头向下卡入对应的待测孔中。

Description

一种自动检测周布孔位置精度的装置

技术领域

本发明属于尺寸检测装置技术领域，尤其涉及一种自动检测周布孔位置精度的装置。

背景技术

对于现有的关于测量周布孔位置精度的检测装置，存在两方面问题，第一：如果用简单的尺规测量，工序繁琐，且测量精度较低；第二：如果采用高精度的三坐标测量仪，首要的问题是成本比较高，其次是难以达到全检的要求，想要融入现有生产工艺，会产生比较大的成本。本发明所要解决的问题就是在现有的工艺技术基础上，提高简单尺规测量的精度，将测量过程自动化，从而较为柔性的融入现有生产工艺，并且在成本上也要比三坐标测量要低上不少。

发明内容

为解决现有技术存在的周布孔位置精度的检测装置测量工序繁琐、测量精度较低和成本较高的问题，本发明提供一种自动检测周布孔位置精度的装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种自动检测周布孔位置精度的装置，包括槽轮机构、凸轮机构和测量机构；待测工件沿周向开设有若干待测孔；

所述槽轮机构包括主动拨盘和从动槽轮，所述主动拨盘的圆销与从动槽轮的径向槽配合拨动从动槽轮做间歇转动，待测工件通过锁紧组件固定设置在从动槽轮的上方，待测工件的轴线与从动槽轮的转动轴线重合；

所述凸轮机构包括依次连接的支架、弹性元件、连接组件和球形测头，所述支架固定设置在槽轮机构的侧方，所述球形测头位于待测工件的上方，且所述球形测头的轴线与待测孔的轴线平行设置，所述凸轮机构还包括心形凸轮，当待测工件间歇转动暂停时，所述心形凸轮驱动连接组件带动球形测头向下卡入对应的待测孔中；

所述测量机构包括主尺、副尺、第一位移传感器、第二位移传感器和角度传感器，所述主尺转动设置在槽轮机构的侧方，所述主尺的转动轴线与从动槽轮的转动轴线平行设置，所述副尺的中部与连接组件固定连接，且所述副尺与主尺滑动连接，所述副尺分别沿从动槽轮的旋转轴线方向和垂直于从动槽轮的旋转轴线方向滑动，所述第一位移传感器用于测量副尺沿从动槽轮的旋转轴线方向滑动的位移，所述第二位移传感器用于测量副尺的沿垂直于从动槽轮的旋转轴线方向滑动的位移，所述角度传感器用于测量副尺的旋转角度。

作为优选，所述连接组件包括测头连杆、连接架和弹簧盒，所述弹性元件、连接件和弹簧盒依次固定连接，所述测头连杆滑动穿过弹簧盒，所述副尺的中部与测头连杆固定连接，所述弹簧盒位于副尺和球形测头之间，所述测头连杆上固定设置有限位板，所述限位板位于弹簧盒内，所述限位板和弹簧盒之间设置有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的弹力方向与从动槽轮的旋转轴线方向一致，所述心形凸轮与测头连杆接触驱动测头连杆带动球形测头向下卡入对应的待测孔中。螺旋弹簧的设置使连接组件形成柔性连接，在测量过程中有效保护待测工件和球形测头不被碰伤，同时柔性连接可以让球形测头定位更加准确，提高该自动检测周布孔位置精度的装置的测量精度。

作为优选，所述弹性元件选用拉簧。便于弹性元件的装配，材料成本较低。

作为优选，所述支架选用龙门架，所述弹性元件与龙门架的横梁固定连接。

作为优选，所述主动拨盘由拨盘电机驱动，所述心形凸轮由凸轮电机驱动。

作为优选，该自动检测周布孔位置精度的装置还包括底板，所述槽轮机构、凸轮机构和测量机构均设置在底板上。底板的设置便于该自动检测周布孔位置精度的装置的模块化，便于搬运和移动。

作为优选，所述主尺通过尺座组件转动设置在底板上，所述尺座组件包括固定尺座和转动尺座，所述固定尺座固定设置在底板上，所述转动尺座通过球轴承与固定尺座转动连接，所述主尺与转动尺座固定连接；所述固定尺座上开设有第一校准孔，所述转动尺座上贯穿有与第一校准孔连通的第二校准孔，所述转动尺座通过校准插销插入第一校准孔和第二校准孔锁定。通过校准插销插入第一校准孔和第二校准孔锁定转动尺座，从而锁定主尺，再通过心形凸轮驱动测头连杆带动球形测头向下卡入对应的待测孔中，此时球形测头和对应的待测孔贴合，并通过锁紧组件将待测工件锁紧定位在从动槽轮上，再拔出校准插销，完成待测工件的校准操作，结构简单，校准操作便捷，提高该自动检测周布孔位置精度的装置的测量精度。

进一步地，所述锁紧组件包括工件基座和旋钮，所述工件基座固定设置在从动槽轮上，待测工件套设在工件基座上，所述旋钮与工件基座螺纹连接用于将待测工件锁紧定位在工件基座上。待测工件位于旋钮和工件基座之间，通过拧紧旋钮将待测工件锁紧定位在工件基座上，锁紧组件结构简单，锁紧定位稳定可靠，便于操作。

进一步地，所述第一位移传感器和第二位移传感器均选用光电式位移传感器，所述第一位移传感器和第二位移传感器均固定设置在副尺上；所述角度传感器固定设置在主尺上。第一位移传感器测量副尺沿从动槽轮的旋转轴线方向滑动的位移，第二位移传感器测量副尺的沿垂直于从动槽轮的旋转轴线方向滑动的位移，角度传感器测量副尺的旋转角度，通过各传感器测得副尺的移动位于和转动角度，测量精度高，实现自动化检测。

进一步地，所述主尺上贯穿有供副尺滑动穿过的滑槽。

有益效果：本发明的自动检测周布孔位置精度的装置，通过槽轮机构和凸轮机构，将周布孔位置测量过程自动化，省去手工测量工序的繁琐性，并且能很好的柔性地加入现有生产工艺中，从而做到对产品的高质量全检；本发明的自动检测周布孔位置精度的装置，通过角度传感器和光电式位移传感器获取测量数据，能实时监测产品的周布孔的位置尺寸精度，提高该自动检测周布孔位置精度的装置的测量精度，有利于降低因为尺寸精度问题而导致的返修成本；本发明的自动检测周布孔位置精度的装置，结构简单，设计巧妙，加工制造成本较低。

附图说明

图1是本发明自动检测周布孔位置精度的装置的立体结构示意图；

图2是图1中A的局部放大示意图；

图3是本发明自动检测周布孔位置精度的装置的槽轮机构的爆炸示意图；

图4是本发明自动检测周布孔位置精度的装置的凸轮机构的爆炸示意图；

图5是本发明自动检测周布孔位置精度的装置的测量机构的爆炸示意图；

图6是本发明自动检测周布孔位置精度的装置的原理主视示意图；

图7是本发明自动检测周布孔位置精度的装置的原理俯视示意图；

图中：1、槽轮机构，11、主动拨盘，111、圆销，12、从动槽轮，121、径向槽，13、拨盘电机，14、锁紧组件，141、工件基座，142、旋钮，15、槽轮基座，16、深沟球轴承，2、凸轮机构，21、支架，22、弹性元件，23、连接组件，231、测头连杆，232、连接架，233、弹簧盒，234、限位板，235、螺旋弹簧，24、球形测头，25、心形凸轮，26、凸轮电机，3、测量机构，31、主尺，311、滑槽，32、副尺，33、第一位移传感器，34、第二位移传感器，35、角度传感器，36、尺座组件，361、固定尺座，3611、第一校准孔，362、转动尺座，3621、第二校准孔，363、球轴承，364、校准插销，4、底板，5、待测工件，51、待测孔。

具体实施方式

实施例

如图1～7所示，一种自动检测周布孔位置精度的装置，包括槽轮机构1、凸轮机构2、测量机构3和底板4，所述槽轮机构1、凸轮机构2和测量机构3均设置在底板4上，本实施例的待测工件5沿周向均匀开设有六个待测孔51；

如图3所示，所述槽轮机构1包括主动拨盘11和从动槽轮12，所述底板4上固定设置有槽轮基座15，所述从动槽轮12通过深沟球轴承16转动设置在槽轮基座15上，主动拨盘11转动设置在底板4上，所述主动拨盘11由拨盘电机13驱动，拨盘电机13固定设置在底板4上(图中未示意出)，所述主动拨盘11的圆销111与从动槽轮12的径向槽121配合拨动从动槽轮12做间歇转动，径向槽121的数量与待测孔51的数量相匹配，即本实施例的从动槽轮12的径向槽121数量为六个，待测工件5通过锁紧组件14固定设置在从动槽轮12的上方，待测工件5的轴线与从动槽轮12的转动轴线重合；具体地，所述锁紧组件14包括工件基座141和旋钮142，所述工件基座141固定设置在从动槽轮12上，待测工件5套设在工件基座141上，所述旋钮142与工件基座141螺纹连接用于将待测工件5锁紧定位在工件基座141上；

如图4所示，所述凸轮机构2包括依次连接的支架21、弹性元件22、连接组件23和球形测头24，本实施例的所述弹性元件22选用拉簧，所述支架21选用龙门架，所述弹性元件22与龙门架的横梁固定连接，所述支架21固定设置在底板4上，且其位于槽轮机构1的侧方，所述球形测头24位于待测工件5的上方，且所述球形测头24的轴线与待测孔51的轴线平行设置，所述凸轮机构2还包括心形凸轮25，所述心形凸轮25由凸轮电机26驱动，凸轮电机26固定设置在底板4上(图中未示意出)，当待测工件5间歇转动暂停时，所述心形凸轮25驱动连接组件23带动球形测头24向下卡入对应的待测孔51中；

如图5所示，所述测量机构3包括主尺31、副尺32、第一位移传感器33、第二位移传感器34和角度传感器35，所述主尺31转动设置在槽轮机构1的侧方，所述主尺31的转动轴线与从动槽轮12的转动轴线平行设置，所述副尺32的中部与连接组件23固定连接，所述主尺31上贯穿有供副尺32滑动穿过的滑槽311，所述副尺32与主尺31通过所述滑槽311滑动连接，所述副尺32分别沿从动槽轮12的旋转轴线方向和垂直于从动槽轮12的旋转轴线方向滑动，所述第一位移传感器33用于测量副尺32沿从动槽轮12的旋转轴线方向滑动的位移，所述第二位移传感器34用于测量副尺32的沿垂直于从动槽轮12的旋转轴线方向滑动的位移，所述角度传感器35用于测量副尺32的旋转角度；具体地，所述第一位移传感器33和第二位移传感器34均选用光电式位移传感器，所述第一位移传感器33和第二位移传感器34均固定设置在副尺32上；所述角度传感器35固定设置在主尺31上。

如图2和图4所示，为了实现柔性连接，以及提高测量精度，所述连接组件23包括测头连杆231、连接架232和弹簧盒233，所述弹性元件22、连接件和弹簧盒233依次固定连接，所述测头连杆231滑动穿过弹簧盒233，所述副尺32的中部与测头连杆231固定连接，为副尺32的重心平衡，副尺32的重心位置与测头连杆231固定连接，所述弹簧盒233位于副尺32和球形测头24之间，所述测头连杆231上固定设置有限位板234，所述限位板234位于弹簧盒233内，所述限位板234和弹簧盒233之间设置有螺旋弹簧235，所述螺旋弹簧235的弹力方向与从动槽轮12的旋转轴线方向一致，所述心形凸轮25与测头连杆231接触驱动测头连杆231带动球形测头24向下卡入对应的待测孔51中。

如图5所示，为了便于校准，提高测量精度，所述主尺31通过尺座组件36转动设置在底板4上，所述尺座组件36包括固定尺座361和转动尺座362，所述固定尺座361固定设置在底板4上，所述转动尺座362通过球轴承363与固定尺座361转动连接，所述主尺31与转动尺座362固定连接；所述固定尺座361上开设有第一校准孔3611，所述转动尺座362上贯穿有与第一校准孔3611连通的第二校准孔3621，所述转动尺座362通过校准插销364插入第一校准孔3611和第二校准孔3621锁定。

如图1、图3、图4和图5所示，为了便于装配，保证装配的可靠性，所述槽轮基座15、支架21和固定尺座361分别通过螺钉与底板4固定连接；所述工件基座141也通过螺钉与从动槽轮12固定连接；所述连接架232和弹簧盒233也通过螺钉固定连接，所述测头连杆231也通过螺钉与副尺32固定连接。

如图1所示，为了便于描述，以相互垂直的X方向、Y方向和Z方向建立空间坐标系，所述心形凸轮25的转动轴线方向朝向X方向，所述副尺32朝向Y方向，所述从动槽轮12的转动轴线方向朝向Z方向。

工作原理如下：

首先，将待测工件5套入工件基座141上，再将校准插销364依次插入第一校准孔3611和第二校准孔3621中锁定转动尺座362，从而锁定主尺31，再通过心形凸轮25驱动测头连杆231带动球形测头24向下卡入对应的待测孔51中，在球形测头24向下卡入对应的待测孔51过程中，同时在XY平面内移动待测工件5使对应的待测孔51的轴线与球头测头的轴线重合，球形测头24向下直至和对应的待测孔51贴合，此时拧紧旋钮142将待测工件5锁紧定位在工件基座141上，完成待测工件5的安装与校准操作；

待测工件5安装与校准完成后，再启动拨盘电机13和凸轮电机26，拨盘电机13的输出转速为n1，凸轮电机26的输出转速为n2，n1＝2*n2，当n2为6r/min，此时从动槽轮12的暂停工时为30S，也可对拨盘电机13和凸轮电机26的输出转速进行调整，以满足测量要求；

当槽轮机构1处于间歇状态时，心形凸轮25压迫测头连杆231，使球形测头24向下分别与对应的待测孔51相贴合，此时副尺32在滑槽311的限位下，产生三种位移数据，①：Z方向的位移，②：Y方向的位移，③：绕Z方向的偏转角度θ；

①：Z方向的位移数据用来计算待测孔51的孔径d，如图6所示，计算原理如下：第一位移传感器33测得副尺32到工件基座141顶面的距离为L，已知副尺32到球形测头24球心的距离为n，已知球形测头24的半径为R，已知待测工件5的厚度为m，则球形测头24的球心到待测孔51顶端的距离为T＝L-n-m，由勾股定理得，待检测孔的孔径d＝2*R²-T²1/2；

②：Y方向的位移数据用来计算待测孔51在Y方向的偏差y，如图7所示，第二位移传感器34可直接测得待测孔51在Y方向的偏差y；

③：绕Z方向的偏转角度θ用来计算待测孔51在X方向的偏差x，如图7所示，计算原理如下：主尺31到待测孔51轴线的标准距离为a，则主尺31到待测孔51轴线的实际距离为s＝a±y，此时待测孔51在X方向的偏差x＝s*tanθ＝a±y*tanθ。

综上所述，测量并计算得出每个待测孔51的孔径d、Y方向的偏差y和X方向的偏差x，到此即可以确定各待检测的孔位置及孔径。

Claims (10)

1.一种自动检测周布孔位置精度的装置，其特征在于：包括槽轮机构(1)、凸轮机构(2)和测量机构(3)；待测工件(5)沿周向开设有若干待测孔(51)；

所述槽轮机构(1)包括主动拨盘(11)和从动槽轮(12)，所述主动拨盘(11)的圆销(111)与从动槽轮(12)的径向槽(121)配合拨动从动槽轮(12)做间歇转动，待测工件(5)通过锁紧组件(14)固定设置在从动槽轮(12)的上方，待测工件(5)的轴线与从动槽轮(12)的转动轴线重合；

所述凸轮机构(2)包括依次连接的支架(21)、弹性元件(22)、连接组件(23)和球形测头(24)，所述支架(21)固定设置在槽轮机构(1)的侧方，所述球形测头(24)位于待测工件(5)的上方，且所述球形测头(24)的轴线与待测孔(51)的轴线平行设置，所述凸轮机构(2)还包括心形凸轮(25)，当待测工件(5)间歇转动暂停时，所述心形凸轮(25)驱动连接组件(23)带动球形测头(24)向下卡入对应的待测孔(51)中；

所述测量机构(3)包括主尺(31)、副尺(32)、第一位移传感器(33)、第二位移传感器(34)和角度传感器(35)，所述主尺(31)转动设置在槽轮机构(1)的侧方，所述主尺(31)的转动轴线与从动槽轮(12)的转动轴线平行设置，所述副尺(32)的中部与连接组件(23)固定连接，且所述副尺(32)与主尺(31)滑动连接，所述副尺(32)分别沿从动槽轮(12)的旋转轴线方向和垂直于从动槽轮(12)的旋转轴线方向滑动，所述第一位移传感器(33)用于测量副尺(32)沿从动槽轮(12)的旋转轴线方向滑动的位移，所述第二位移传感器(34)用于测量副尺(32)的沿垂直于从动槽轮(12)的旋转轴线方向滑动的位移，所述角度传感器(35)用于测量副尺(32)的旋转角度。

2.根据权利要求1所述的自动检测周布孔位置精度的装置，其特征在于：所述连接组件(23)包括测头连杆(231)、连接架(232)和弹簧盒(233)，所述弹性元件(22)、连接件和弹簧盒(233)依次固定连接，所述测头连杆(231)滑动穿过弹簧盒(233)，所述副尺(32)的中部与测头连杆(231)固定连接，所述弹簧盒(233)位于副尺(32)和球形测头(24)之间，所述测头连杆(231)上固定设置有限位板(234)，所述限位板(234)位于弹簧盒(233)内，所述限位板(234)和弹簧盒(233)之间设置有螺旋弹簧(235)，所述螺旋弹簧(235)的弹力方向与从动槽轮(12)的旋转轴线方向一致，所述心形凸轮(25)与测头连杆(231)接触驱动测头连杆(231)带动球形测头(24)向下卡入对应的待测孔(51)中。

3.根据权利要求1或2所述的自动检测周布孔位置精度的装置，其特征在于：所述弹性元件(22)选用拉簧。

4.根据权利要求1或2所述的自动检测周布孔位置精度的装置，其特征在于：所述支架(21)选用龙门架，所述弹性元件(22)与龙门架的横梁固定连接。

5.根据权利要求1或2所述的自动检测周布孔位置精度的装置，其特征在于：所述主动拨盘(11)由拨盘电机(13)驱动，所述心形凸轮(25)由凸轮电机(26)驱动。

6.根据权利要求5所述的自动检测周布孔位置精度的装置，其特征在于：该自动检测周布孔位置精度的装置还包括底板(4)，所述槽轮机构(1)、凸轮机构(2)和测量机构(3)均设置在底板(4)上。

7.根据权利要求6所述的自动检测周布孔位置精度的装置，其特征在于：所述主尺(31)通过尺座组件(36)转动设置在底板(4)上，所述尺座组件(36)包括固定尺座(361)和转动尺座(362)，所述固定尺座(361)固定设置在底板(4)上，所述转动尺座(362)通过球轴承(363)与固定尺座(361)转动连接，所述主尺(31)与转动尺座(362)固定连接；所述固定尺座(361)上开设有第一校准孔(3611)，所述转动尺座(362)上贯穿有与第一校准孔(3611)连通的第二校准孔(3621)，所述转动尺座(362)通过校准插销(364)插入第一校准孔(3611)和第二校准孔(3621)锁定。

8.根据权利要求1所述的自动检测周布孔位置精度的装置，其特征在于：所述锁紧组件(14)包括工件基座(141)和旋钮(142)，所述工件基座(141)固定设置在从动槽轮(12)上，待测工件(5)套设在工件基座(141)上，所述旋钮(142)与工件基座(141)螺纹连接用于将待测工件(5)锁紧定位在工件基座(141)上。

9.根据权利要求1所述的自动检测周布孔位置精度的装置，其特征在于：所述第一位移传感器(33)和第二位移传感器(34)均选用光电式位移传感器，所述第一位移传感器(33)和第二位移传感器(34)均固定设置在副尺(32)上；所述角度传感器(35)固定设置在主尺(31)上。

10.根据权利要求1所述的自动检测周布孔位置精度的装置，其特征在于：所述主尺(31)上贯穿有供副尺(32)滑动穿过的滑槽(311)。

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