CN111397564A - 直径测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及检测测量领域，公开了一种直径测量装置，包括：基板，基板上彼此间隔地设置有沿水平方向延伸的第一导轨和第二导轨，旋转驱动器安装于基板并位于第一导轨和第二导轨之间；第一滑台和第二滑台分别位于旋转驱动器水平方向的两侧，并且均可滑动地设置于第一导轨和第二导轨，第一滑台和第二滑台分别承载有彼此相对间隔布置的第一感测组件和第二感测组件；至少一个传感器固定安装于基板，且与第一感测组件和第二感测组件中的至少一者相邻设置；转换机构设置在旋转驱动器与第一滑台和第二滑台之间，用于将旋转驱动器的旋转运动转换为第一滑台和第二滑台同步但方向相反的滑动。本技术方案提供了一种适用于不同直径范围的自动化直径测量装置。

Description

直径测量装置

技术领域

本申请涉及检测测量领域，更具体地说，涉及一种用于测量待测零部件直径的直径测量装置。

背景技术

在机械领域，对相关零部件的直径参数的测量不但较为普遍，也非常重要。例如，在发动机领域，对于曲轴、凸轮轴中的某些直径参数需要进行精准地检测测量。

传统的直径检测通常直接通过传感器进行测量，但由于传感器自身测量范围的限制，能够测量的直径范围较小。对于直径范围变化较大的工件，如凸轮轴，则无法通过同一个测量装置整体测量直径，或需要多次校准，影响测量效率。

因此，如何实现一种兼容性较高的自动化直径测量方案，成为本领域需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了一种直径测量装置，以提供了一种具有较高兼容性的自动化直径测量方案，能够实现对直径变化范围较大的零部件进行自动化的直径测量。

根据本申请，提出了一种直径测量装置，该直径测量装置包括：基板，该基板竖直布置且固定或可移动地安装于机架，所述基板上彼此间隔地设置有沿水平方向延伸的第一导轨和第二导轨，所述基板上安装有旋转驱动器，该旋转驱动器位于所述第一导轨和第二导轨之间；第一滑台和第二滑台，该第一滑台和第二滑台分别位于所述旋转驱动器水平方向的两侧，并且均可滑动地设置于所述第一导轨和第二导轨，所述第一滑台和第二滑台分别承载有彼此相对间隔布置的第一感测组件和第二感测组件；至少一个传感器，该至少一个传感器固定安装于基板，且与所述第一感测组件和所述第二感测组件中的至少一者相邻设置，用于测量所述第一感测组件和所述第二感测组件中的至少一者的位置参数；其中，所述直径测量装置还包括转换机构，该转换机构设置在所述旋转驱动器与第一滑台和第二滑台之间，用于将所述旋转驱动器的旋转运动转换为所述第一滑台和第二滑台同步但方向相反的滑动，以使所述第一感测组件和第二感测组件同步地彼此接近或远离。

优选地，根据所述旋转驱动器在两个旋转方向上的旋转转动，所述第一滑台和第二滑台之间具有：极限接近位置，在该极限接近位置所述第一滑台和第二滑台之间具有最为接近的水平距离，进而使得所述第一感测组件和第二感测组件之间也具有最为接近的水平距离；极限远离位置，在该极限远离位置所述第一滑台和第二滑台之间具有最为远离的水平距离，进而使得所述第一感测组件和第二感测组件之间也具有最为远离的水平距离。

优选地，所述转换机构为铰接机构，该铰接机构包括：由所述旋转驱动器驱动旋转的驱动转盘；第一铰接杆，该第一铰接杆的一端铰接于所述驱动转盘，另一端铰接于所述第一滑台；第二铰接杆，该第二铰接杆的一端铰接于所述驱动转盘，另一端铰接于所述第二滑台；其中，所述第一铰接杆和第二铰接杆相对于所述驱动转盘的旋转中心在竖直面内对称设置。

优选地，所述驱动转盘与所述第一铰接杆的铰接点和所述驱动转盘与所述第二铰接杆的铰接点相对于所述驱动转盘的旋转中心彼此对称设置。

优选地，所述驱动转盘上设置有多个安装孔以及用作铰接点的至少一对连接通孔，该至少一对连接通孔围绕旋转轴线在周向方向上呈中心对称布置。

优选地，所述驱动转盘在径向方向上布置有多对连接通孔，该多对连接通孔围绕旋转轴线在周向方向上均匀间隔布置。

优选地，所述第一感测组件和第二感测组件分别固定或可水平滑动地设置于所述第一滑台和第二滑台。

优选地，所述第一感测组件和第二感测组件均包括固定设置于所述第一滑台和第二滑台的框架，以及与所述框架可轴向移动设置的测杆；所述传感器包括主体和可伸缩的测量头，所述测杆与所述测量头固定连接，所述主体通过检测所述测量头的伸缩，从而测量所述测杆的位置参数。

优选地，所述测杆固定设置有导向块，所述框架设置有沿水平方向延伸的导向槽，所述导向块与所述导向槽可滑动地配合，且与所述框架之间在轴向方向上设置有弹性件。

优选地，所述框架上设置有至少一组所述测杆，该至少一组所述测杆朝向所述旋转驱动器的一端设置有触头。

根据本申请的技术方案，第一感测组件和第二感测组件彼此相对且分别设置于第一滑台和第二滑台，旋转驱动器通过转换机构同时驱动第一滑台和第二滑台同步地相互接近或远离，从而使第一感测组件和第二感测组件与传感器产生相对位移，到达测量位置，传感器通过对第一感测组件和第二感测组件的测量，间接获取直径参数。从而通过第一感测组件和第二感测组件的过渡，使直径测量装置能够适用于不同量程范围的直径测量，与传统的传感器直接测量相比，能够使该直径测量装置实现较高兼容性的自动化测量。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

图1为根据本申请优选的实施方式的直径测量装置的正面立体示意图；

图2为图1所示的直径测量装置的第一滑台和第二滑台在极限远离位置的正面示意图；

图3为图1所示的直径测量装置的第一滑台和第二滑台在极限接近位置的正面示意图；

图4为图1所示的直径测量装置的使用状态下的立体示意图；

图5为根据本申请优选的实施方式的直径测量装置的驱动转盘的示意图；

图6为图1所示的直径测量装置去掉第一感测组件和第二感测组件的保护壳的示意图；

图7为图6所示的直径测量装置的第一感测组件的局部放大图；

图8为图7所示的直径测量装置的第一感测组件的剖视图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

如图1所示，本申请提供了一种直径测量装置，该直径测量装置包括：基板10，该基板10竖直布置且固定或可移动地安装于机架，基板10上彼此间隔地设置有沿水平方向X延伸的第一导轨11和第二导轨12，所述基板10上安装有旋转驱动器13，该旋转驱动器13位于第一导轨11和第二导轨12之间；第一滑台14和第二滑台15，该第一滑台14和第二滑台15分别位于旋转驱动器13水平方向的两侧，并且均可滑动地设置于第一导轨11和第二导轨12，第一滑台14和第二滑台15分别承载有彼此相对间隔布置的第一感测组件16和第二感测组件17；至少一个传感器，该至少一个传感器固定安装于基板10，且与所述第一感测组件16和所述第二感测组件17中的至少一者相邻设置，用于测量第一感测组件16和第二感测组件17中的至少一者的位置参数；其中，直径测量装置还包括转换机构，该转换机构设置在旋转驱动器13与第一滑台14和第二滑台15之间，用于将旋转驱动器13的旋转运动转换为第一滑台14和第二滑台15同步但方向相反的滑动，以使所述第一感测组件16和第二感测组件17同步地彼此接近或远离。

传统的直径检测通常直接通过传感器进行测量。但是对于直径范围变化较大的零部件来说，目前缺乏量程范围兼容性较好的测量装置，尤其是自动化的测量装置。

为此本申请提出了新的解决方案。根据本申请的技术方案，旋转驱动器13通过转换机构将旋转动作转化为驱动第一滑台14和第二滑台15同步但方向相反地沿水平方向X滑动，从而使彼此相对间隔布置于第一滑台14和第二滑台15的第一感测组件16和第二感测组件17也能够同步地彼此接近或远离，以使固定安装于基板10的传感器利用第一感测组件16和/或第二感测组件17能够实现较大量程范围的自动化测量。

基板10上沿水平方向X彼此间隔地设置有第一导轨11和第二导轨12，该第一导轨11和第二导轨12用于与第一滑台14和第二滑台15的滑槽配合，从而使第一滑台14和第二滑台15相对于基板10沿水平方向X可以滑动。

如图2和图3所示，根据第一滑台14和第二滑台15之间同步且方向相反的滑动动作（例如，通过旋转驱动器13在两个旋转方向上的旋转转动而实现的），第一滑台14和第二滑台15之间具有极限接近位置和极限远离位置。其中，如图3所示，在第一滑台14和第二滑台15之间为极限接近位置时，第一滑台14和第二滑台15之间具有最为接近的水平距离，进而使得第一感测组件16和第二感测组件17之间也具有最为接近的水平距离。此时，如将待测工件设置于第一感测组件16和第二感测组件17的中间位置，接触并撑开第一感测组件16和第二感测组件17，固定安装于基板10的至少一个传感器通过测量第一感测组件16和/或第二感测组件17，从而获得工件的直径参数的数值。如图2所示，在第一滑台14和第二滑台15之间为极限远离位置时，第一滑台14和第二滑台15之间具有最为远离的水平距离，进而使得第一感测组件16和第二感测组件17之间也具有最为远离的水平距离。此时第一感测组件16和第二感测组件17之间的空间可放入或移出待测工件，传感器显示最大值。优选情况下，第一感测组件16和第二感测组件17之间的最为接近的水平距离不大于待测工件的外径，且第一感测组件16和第二感测组件17之间的最为远离的水平距离不小于待测工件的外径，从而使旋转驱动器13驱动第一滑台14和第二滑台15处于极限远离位置时，待测工件方便进出第一感测组件16和第二感测组件17之间的检测空间；旋转驱动器13驱动第一滑台14和第二滑台15处于极限接近位置时，各自的测量探头能够接触到待测工件表面，使传感器通过测量第一感测组件16和/或第二感测组件17被撑开的位置间接获取直径参数。根据工况环境不同，传感器可以为数字式传感器或模拟量传感器。传感器可以为一组，对第一感测组件16或第二感测组件17进行测量，或者传感器可以为多组，分别对第一感测组件16和第二感测组件17进行测量。

根据不同的实施工况，上述第一滑台14和第二滑台15之间同步且方向相反的滑动动作可以通过多种方式来实现。例如，该滑动动作可以由两个线性驱动器（如气缸、电缸、液压缸等）分别驱动，也可以由设置于第一滑台14和第二滑台15之间的双向线性驱动器同时驱动。在本申请优选情况下，如图1所示，由安装于基板10并位于第一导轨11和第二导轨12之间的旋转驱动器13通过转换机构将旋转运动转换为第一滑台14和第二滑台15同步但方向相反的滑动。该旋转驱动器13可以为电机、旋转气缸、摆动电缸等。根据实际工况环境的不同，该旋转驱动转换为线性驱动可以有多种形式，例如所述转换机构可以为齿轮齿条机构、铰接连杆机构、传动链机构等。

根据本申请一种优选的实施方式的直径测量装置，转换机构可以为齿轮齿条机构（未图示），该齿轮齿条机构包括：作为旋转驱动器13的驱动齿轮；第一水平齿条，该第一水平齿条固定于第一滑台14；第二水平齿条，该第二水平齿条固定于第二滑台15，其中，驱动齿轮位于第一水平齿条和第二水平齿条之间并与第一水平齿条和第二水平齿条同时啮合。

在旋转驱动器13的驱动齿轮的旋转驱动下，与该驱动齿轮同时啮合的第一水平齿条和第二水平齿条同步被驱动向相反的方向，从而使与第一水平齿条固定的第一滑台14和与第二水平齿条固定的第二滑台15同步实现相互接近和远离的滑动动作。通过上述齿轮齿条机构作为直径测量装置的转换机构，在实现将旋转驱动器13的旋转驱动转换为对滑台的线性驱动动作的同时，还能够使第一滑台14和第二滑台15沿水平方向X相互远离或接近的过程中具备更好的同步性。

根据本申请另一种优选的实施方式的直径测量装置，如图1和图4所示，直径测量装置的转换机构为铰接机构，该铰接机构包括：由旋转驱动器13驱动旋转的驱动转盘18，该驱动转盘18可以由电机、旋转气缸、摆动电缸等驱动装置驱动旋转；第一铰接杆191，该第一铰接杆191的一端铰接于驱动转盘18，另一端铰接于第一滑台14；第二铰接杆192，该第二铰接杆192的一端铰接于驱动转盘18，另一端铰接于第二滑台15，可以理解的是，上述铰接关系可以互换，第一铰接杆191也可以铰接于驱动转盘18和第二滑台15，同时第二铰接杆192也可以铰接于驱动转盘18和第一滑台14。其中，第一铰接杆191和第二铰接杆192相对于驱动转盘18的旋转中心在竖直面内对称设置，以使驱动转盘18通过第一铰接杆191和第二铰接杆192同步驱动上述铰接机构，实现了直径测量装置的第一感测组件16和第二感测组件17的同步移动。

上述第一铰接杆191和第二铰接杆192与滑台和驱动转盘的铰接根据实际工况场合可以有多种铰接形式，优选情况下，第一铰接杆191和第二铰接杆192的各个铰接点为球铰接或销轴铰接。其中，铰接点为球铰接时，铰接杆和驱动转盘18和/或滑台之间具有范围更大的自由度，且球铰接方式的铰接结构不易发生变形；铰接点为销轴铰接时，销轴与铰接孔之间可以实现更加可靠的铰接结构，使传动过程稳定性更好。

根据待测量工件的量程需要，通过为了调整转换结构可以实现直径测量装置的量程大小的调整。优选情况下，驱动转盘18与第一铰接杆191的铰接点和驱动转盘18与第二铰接杆192的铰接点相对于驱动转盘18的旋转中心彼此对称设置。从而使驱动转盘上与第一铰接杆191的铰接点和与第二铰接杆192的铰接点在工作状态下的力臂相同，且驱动第一滑台14和第二滑台15滑动的距离相等。

根据如上所述的直径测量装置，驱动转盘18与驱动装置之间固定连接，以使驱动装置能够同步驱动驱动转盘18随驱动轴转动，进而输出旋转驱动力。上述固定连接的方式可以为焊接、粘接或者可拆卸地螺纹连接等。优选情况下，如图5所示，驱动转盘18上设置有多个安装孔181以及用作铰接点的至少一对连接通孔182，每对连接通孔182围绕旋转轴线在周向方向上呈中心对称布置。连接通孔182可以为一对，也可以为多对，每对连接通孔182均相对于驱动转盘18的旋转轴线对称，两个铰接杆分别铰接于互相对称的连接通孔182。用于铰接的连接通孔182的位置不同时，直径测量装置相应的量程不同。优选情况下，驱动转盘18在径向方向上布置有多对连接通孔182，该多对连接通孔182围绕旋转轴线在周向方向上均匀间隔布置。铰接点可以为围绕旋转轴线在周向方向上均匀间隔布置的任意一对对称的连接通孔182，通过改变作为铰接点的铰接通孔，使直径测量装置能够切换不同档位的量程大小。

如图1所示，优选情况下，第一感测组件16和第二感测组件17分别固定或可水平滑动地设置于第一滑台14和第二滑台15。从而能够通过调整第一感测组件16和第二感测组件17相对于第一滑台14和第二滑台15的水平位置，实现调整量程的目的；或者第一感测组件16和第二感测组件17设置有位移传感器，在测量过程中，第一感测组件16和第二感测组件17压触到待测工件，通过第一感测组件16和第二感测组件17与第一滑台14和第二滑台15的相对水平位移，获取待测工件的直径数值。

如图2和图3所示，该直径测量装置设置有行程限位装置，该行程限位装置可以为固定设置于基板10上的止挡块，或者设置于第一导轨11和第二导轨12上的限位块。行程限位装置可以用于限制第一滑台14和第二滑台15的滑动行程，从而限定滑台之间能够实现的最远距离和最接近的距离；或者行程限位装置也可以用于限制第一感测组件16和第二感测组件17的滑动行程，从而限定直径测量装置能够测量的工件的尺寸范围。

如图6和图7所示，第一感测组件16和第二感测组件17可以包括固定设置于第一滑台14和第二滑台15的框架31，以及与框架31可轴向移动设置的测杆32；传感器包括主体20和可伸缩的测量头21，测杆32与测量头21固定连接，主体20通过检测测量头21的伸缩，从而测量测杆32的位置参数。当第一感测组件16和第二感测组件17接触待测工件表面时，第一感测组件16和第二感测组件17的框架31继续移动至极限位置，测杆32则由于受到压触停止运动，从而使传感器的主体20通过测量与测杆32固定连接的测量头21的伸缩量获取测杆32当前位置参数，进而间接得出待测工件的直径参数。

为使测量结果更加精确，优选情况下如图8所示，测杆32固定设置有导向块35，框架31设置有沿水平方向X延伸的导向槽36，导向块35与导向槽36可滑动地配合，使测杆32在与框架31相对移动的过程中避免发生相对转动，影响测量结果。进一步地，导向块35与框架31之间在轴向方向上设置有弹性件33，从而在测量过程中起到缓冲作用，保护测量装置和待测工件。

在上述第一感测组件16和第二感测组件17中，优选情况下，框架31上设置有至少一根测杆32，该至少一根测杆32朝向旋转驱动器13的一端设置有水平高度相同的触头34。当框架31中设置有多根测杆32时，该多根测杆32的触头34均位于同一水平高度且互不干涉，以在测量时减小由于工件表面凹凸对测量结果的影响。

根据本申请优选的实施方式，直径测量装置的传感器通过对第一感测组件16和/或第二感测组件17的测杆32的位置变化的测量，间接获取待测工件的直径参数。从而通过第一感测组件和第二感测组件的过渡，使直径测量装置能够适用于不同量程范围的直径测量，与传统的传感器直接测量相比，能够使该直径测量装置实现较高兼容性的自动化测量，提高了测量效率。

以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。

Claims (10)

1.直径测量装置，其特征在于，该直径测量装置包括：

基板（10），该基板（10）竖直布置且固定或可移动地安装于机架，所述基板（10）上彼此间隔地设置有沿水平方向（X）延伸的第一导轨（11）和第二导轨（12），所述基板（10）上安装有旋转驱动器（13），该旋转驱动器（13）位于所述第一导轨（11）和第二导轨（12）之间；

第一滑台（14）和第二滑台（15），该第一滑台（14）和第二滑台（15）分别位于所述旋转驱动器（13）水平方向的两侧，并且均可滑动地设置于所述第一导轨（11）和第二导轨（12），所述第一滑台（14）和第二滑台（15）分别承载有彼此相对间隔布置的第一感测组件（16）和第二感测组件（17）；

至少一个传感器，该至少一个传感器固定安装于基板（10），且与所述第一感测组件（16）和所述第二感测组件（17）中的至少一者相邻设置，用于测量所述第一感测组件（16）和所述第二感测组件（17）中的至少一者的位置参数；

其中，所述直径测量装置还包括转换机构，该转换机构设置在所述旋转驱动器（13）与第一滑台（14）和第二滑台（15）之间，用于将所述旋转驱动器（13）的旋转运动转换为所述第一滑台（14）和第二滑台（15）同步但方向相反的滑动，以使所述第一感测组件（16）和第二感测组件（17）同步地彼此接近或远离。

2.根据权利要求1所述的直径测量装置，其特征在于，根据所述旋转驱动器（13）在两个旋转方向上的旋转转动，所述第一滑台（14）和第二滑台（15）之间具有：

极限接近位置，在该极限接近位置所述第一滑台（14）和第二滑台（15）之间具有最为接近的水平距离，进而使得所述第一感测组件（16）和第二感测组件（17）之间也具有最为接近的水平距离；

极限远离位置，在该极限远离位置所述第一滑台（14）和第二滑台（15）之间具有最为远离的水平距离，进而使得所述第一感测组件（16）和第二感测组件（17）之间也具有最为远离的水平距离。

3.根据权利要求1所述的直径测量装置，其特征在于，所述转换机构为铰接机构，该铰接机构包括：

由所述旋转驱动器（13）驱动旋转的驱动转盘（18）；

第一铰接杆（191），该第一铰接杆（191）的一端铰接于所述驱动转盘（18），另一端铰接于所述第一滑台（14）；

第二铰接杆（192），该第二铰接杆（192）的一端铰接于所述驱动转盘（18），另一端铰接于所述第二滑台（15）；其中，

所述第一铰接杆（191）和第二铰接杆（192）相对于所述驱动转盘（18）的旋转中心在竖直面内对称设置。

4.根据权利要求3所述的直径测量装置，其特征在于，所述驱动转盘（18）与所述第一铰接杆（191）的铰接点和所述驱动转盘（18）与所述第二铰接杆（192）的铰接点相对于所述驱动转盘（18）的旋转中心彼此对称设置。

5.根据权利要求3所述的直径测量装置，其特征在于，所述驱动转盘（18）上设置有多个安装孔（181）以及用作铰接点的至少一对连接通孔（182），每对连接通孔（182）围绕旋转轴线在周向方向上呈中心对称布置。

6.根据权利要求5所述的直径测量装置，其特征在于，所述驱动转盘（18）在径向方向上布置有多对连接通孔（182），该多对连接通孔（182）围绕旋转轴线在周向方向上均匀间隔布置。

7.根据权利要求1所述的直径测量装置，其特征在于，所述第一感测组件（16）和第二感测组件（17）分别固定或可水平滑动地设置于所述第一滑台（14）和第二滑台（15）。

8.根据权利要求1所述的直径测量装置，其特征在于，所述第一感测组件（16）和第二感测组件（17）均包括固定设置于所述第一滑台（14）和第二滑台（15）的框架（31），以及与所述框架（31）可轴向移动设置的测杆（32）；

所述传感器包括主体（20）和可伸缩的测量头（21），所述测杆（32）与所述测量头（21）固定连接，所述主体（20）通过检测所述测量头（21）的伸缩，从而测量所述测杆（32）的位置参数。

9.根据权利要求8所述的直径测量装置，其特征在于，所述测杆（32）固定设置有导向块（35），所述框架（31）设置有沿水平方向（X）延伸的导向槽（36），

所述导向块（35）与所述导向槽（36）可滑动地配合，且与所述框架（31）之间在轴向方向上设置有弹性件（33）。

10.根据权利要求8所述的直径测量装置，其特征在于，所述框架（31）上设置有至少一根所述测杆（32），该至少一根所述测杆（32）朝向所述旋转驱动器（13）的一端设置有水平高度相同的触头（34）。

Images