CN111811412A - 用于板材拉伸试样的开肩中心定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于板材拉伸试样的开肩中心定位装置，包括工作台、横向滑移机构、竖向滑移机构、第一激光测距传感器、长度计组，所述横向滑移机构、竖向滑移机构、第一激光测距传感器固定在工作台上，板材拉伸试样固定在横向滑移机构上；第一激光测距传感器与板材拉伸试样的侧壁对位设置，以识别板材拉伸试样侧壁上开肩位置的起点和终点；长度计组固定在竖向滑移机构上，长度计组包括呈十字型布置的四个长度计，四个长度计的探头方向均朝向同一点。本发明的优点是：实现开肩长度方向的随动测量，提高开肩长度方向的测量稳定性，降低凹坑对激光测距的影响，避免出现误检测和检测不准确。

Description

用于板材拉伸试样的开肩中心定位装置

技术领域

本发明涉及一种开肩中心定位装置，尤其是一种用于板材拉伸试样的开肩中心定位装置，属于冶金制造的技术领域。

背景技术

在板材拉伸实验室中，为了满足实验需要，需要优先找到板材拉伸试样的开肩中心位置，即开肩的长度中心、高度中心和宽度中心，以便于拉伸机在进行拉伸试验时，两端的夹爪可以对称拉伸。

现有的板材拉伸试样在进行开肩中心定位时，手段较为匮乏，大多依靠激光传感器，即通过设置在各个方向的激光传感器，分别将激光点打在板材拉伸试样的各个位置上，以分别实现试样开肩位置的长、宽、高距离测量，从而完成开肩中心定位。

然而，由于板材的加工精度问题，试样表面会出现大小不一的各种凹坑，导致激光传感器在检测试样时，容易受凹坑影响而出现误检测和检测不准确，从而导致系统无法顺利完成开肩中心定位，故障率提高，且自动化程度降低。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于板材拉伸试样的开肩中心定位装置，实现对于试样开肩中心的精确定位。

技术方案：一种用于板材拉伸试样的开肩中心定位装置，包括工作台、横向滑移机构、竖向滑移机构、第一激光测距传感器、长度计组，所述横向滑移机构、竖向滑移机构、第一激光测距传感器固定在所述工作台上，板材拉伸试样固定在所述横向滑移机构上，并在所述横向滑移机构的带动下横向移动；所述第一激光测距传感器与所述板材拉伸试样的侧壁对位设置，以识别所述板材拉伸试样侧壁上开肩位置的起点和终点；所述长度计组固定在所述竖向滑移机构上，并在所述竖向滑移机构的带动下竖向移动，所述长度计组包括呈十字型布置的四个长度计，四个所述长度计的探头方向均朝向同一点；所述长度计组与所述板材拉伸试样对位设置，所述板材拉伸试样横向移动后穿过所述竖向滑移机构，所述长度计组竖向移动后，四个所述长度计的探头伸出，并分别按压在所述板材拉伸试样开肩的四壁上。

本发明的原理是：本结构中，使用时，首先将板材拉伸试样安装到横向滑移机构上，然后由横向滑移机构带动板材拉伸试样横向移动。在横向移动的过程中，第一激光测距传感器测量其与板材拉伸试样侧壁之间的距离，当移动到开肩位置时，该距离明显变大，从而识别到开肩的长度方向起点位置，继续移动后，在开肩的长度方向终点位置，该距离明显变小，从而完成开肩的长度方向终点识别，并通过起点和终点位置计算出开肩的长度方向中心坐标。进一步横向移动后，板材拉伸试样伸入竖向滑移机构和长度计组的内部，长度计组在竖向滑移机构的带动下竖向调整，到位后，四个长度计的探头伸出，分别按压在板材拉伸试样开肩的四壁上，完成开肩的高度识别和宽度识别，从而整体完成开肩中心定位。同时，本结构中，四个长度计整体移动，保证了定位坐标系的统一，提高了定位精度。

进一步，还包括辅助定位机构，所述辅助定位机构包括底座、滑台气缸、安装座、弹簧组件、伸缩轴、随动轮、感应片，所述底座固定在所述工作台上，且位于所述横向滑移机构侧方，所述滑台气缸安装在所述底座上，所述安装座固定在所述滑台气缸上，且在所述滑台气缸的带动下纵向移动，所述弹簧组件安装在所述安装座内，所述伸缩轴纵向设置，其尾部穿入所述安装座，且与所述弹簧组件连接，前端穿出所述安装座，所述随动轮、感应片安装在所述伸缩轴前端，所述第一激光测距传感器固定在所述底座上，所述感应片与所述第一激光测距传感器对位设置；所述滑台气缸纵向移动后，带动所述随动轮按压在所述板材拉伸试样的侧壁上。使用时，通过滑台气缸带动随动轮按压在试样的侧壁上，并随试样的横向移动而滚动，当滚动至开肩起点时，弹簧组件释放压力，通过伸缩轴带动随动轮继续按压在开肩上滚动，此时，与感应片也随之发生移动，第一激光测距传感器在识别到其与感应片之间的距离变化后，感知到开肩的起点位置。在随动轮滚动至开肩终点位置时，通过同样的原理感知开肩的终点位置，并最终计算出开肩长度方向的中心位置坐标。本结构中，通过弹簧组件和感应片的设置，提升第一激光测距传感器距离识别的稳定性，降低试样表面凹坑对距离识别影响。

进一步，所述弹簧组件包括弹簧、调整螺钉、直线轴承，所述安装座上开设有纵向的通孔，所述通孔末端设置有内螺纹，所述调整螺钉从所述内螺纹旋入所述通孔，所述伸缩轴从所述通孔前端插入所述安装座，所述弹簧安装在所述通孔内，且其首尾两端分别连接所述伸缩轴、调整螺钉，所述直线轴承安装在所述通孔内，且套设在所述伸缩轴上。本结构中，通过控制调整螺钉的旋入程度，控制弹簧的压力，使随动轮按压在板材拉伸试样上滚动。

进一步，所述弹簧组件还包括导向销，所述安装座上开设有导向槽，所述导向销一端套设在所述伸缩轴上、另一端卡入所述导向槽内，以避免伸缩轴发生旋转运动，保障滚轮的稳定性。

进一步，还包括第二激光测距传感器，所述第二激光测距传感器竖向固定在所述竖向滑移机构上，且与所述板材拉伸试样上表面相对设置，以测量其与板材拉伸试样上表面之间的距离，用于粗略计算板材拉伸试样的高度，以便于长度计组竖向移动的定位。

进一步，所述探头采用球型探头，以适应板材拉伸试样的表面形状。

进一步，还包括标准试样存放架和标准试样，所述标准试样存放架固定在所述工作台上，所述标准试样存放在所述标准试样存放架上，以随时校准定位坐标系。

优选的，所述横向滑移机构包括横向导轨、第一电缸、横向滑块、固定组件，所述横向导轨固定在所述工作台上，且穿过所述竖向滑移机构，所述横向滑块固定在所述横向导轨上，且连接所述第一电缸，所述固定组件安装在所述横向滑块上，所述板材拉伸试样固定在所述固定组件上；所述第一电缸驱动所述横向滑块沿所述横向导轨运动。

进一步，所述固定组件包括多个夹爪气缸，每个所述夹爪气缸包括纵向滑轨和两个夹头，两个所述夹头分别设置于所述纵向滑轨的两端，且沿所述纵向滑轨相对运动，以夹设所述板材拉伸试样。

进一步，所述夹头包括安装在所述纵向滑轨上的支撑台面，及固定在所述支撑台面上的凸台，所述支撑台面用于支撑板材拉伸试样，所述凸台用于夹设板材拉伸试样。

进一步，所述固定组件还包括支撑块，所述支撑块与所述支撑台面等高设置，且位于所述夹爪气缸的横向中心线上，用于进一步支撑板材拉伸试样。

优选的，所述竖向滑移机构包括支撑板、竖向滑轨、第二电缸、竖向滑块，所述支撑板固定在所述工作台上，所述竖向滑轨固定在所述支撑板上，所述竖向滑块固定在所述竖向滑轨上，且连接所述第二电缸，所述长度计组固定在所述竖向滑块上，所述支撑板、竖向滑块的内部开设有豁口，所述横向导轨穿过所述豁口，所述第二电缸驱动所述竖向滑块沿所述竖向滑轨运动，带动所述长度计组与所述板材拉伸试样形成对位测距。本结构中，长度计组在第二电缸的驱动下整体移动，保证了定位坐标系的统一，提高了长度计组的定位精度。

进一步，所述横向导轨为双轨，所述长度计组最下方的所述长度计位于所述双轨之间，以节约安装空间。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：1、通过整体移动的长度计组实现对于板材拉伸试样开肩的高度、宽度测量，统一测量坐标系，提高定位精准度；2、通过弹簧组件实现开肩长度方向的随动测量，提高开肩长度方向的测量稳定性，降低凹坑对激光测距的影响，避免出现误检测和检测不准确。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的俯视图；

图4为横向滑移机构立体结构示意图；

图5为图4中A位置的放大示意图；

图6为竖向滑移机构立体结构示意图；

图7为图6的主视图；

图8为辅助定位机构的立体结构示意图；

图9为图8的剖视图；

图10为安装座的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种用于板材拉伸试样的开肩中心定位装置，如附图1～3所示，包括工作台1、横向滑移机构2、竖向滑移机构3、第一激光测距传感器4、长度计组5、辅助定位机构6、第二激光测距传感器7、标准试样存放架8。

横向滑移机构2、竖向滑移机构3、第一激光测距传感器4固定在工作台1上，板材拉伸试样100固定在横向滑移机构2上，并在横向滑移机构2的带动下横向移动；第一激光测距传感器4与板材拉伸试样100的侧壁对位设置，以识别板材拉伸试样100侧壁上开肩101位置的起点和终点；长度计组5固定在竖向滑移机构3上，并在竖向滑移机构3的带动下竖向移动，长度计组5包括呈十字型布置的四个长度计，四个长度计的探头a方向均朝向同一点；长度计组5与板材拉伸试样100对位设置，板材拉伸试样100横向移动后穿过竖向滑移机构3，长度计组5竖向移动后，四个长度计的探头a伸出，并分别按压在板材拉伸试样100开肩101的四壁上。

如附图4所示，横向滑移机构2具体包括横向导轨21、第一电缸22、横向滑块23、固定组件24，横向导轨21固定在工作台1上，且穿过竖向滑移机构3，横向滑块23固定在横向导轨21上，且连接第一电缸22，固定组件24安装在横向滑块23上，板材拉伸试样100固定在固定组件24上；第一电缸22驱动横向滑块23沿横向导轨21运动。如附图5所示，固定组件24包括支撑块24b和多个夹爪气缸24a，每个夹爪气缸24a包括纵向滑轨d和两个夹头e，两个夹头e分别设置于纵向滑轨d的两端，且沿纵向滑轨d相对运动。夹头e包括安装在纵向滑轨d上的支撑台面e-1，及固定在支撑台面e-1上的凸台e-2，支撑台面e-1用于支撑板材拉伸试样100，凸台e-2用于夹设板材拉伸试样100。支撑块24b与支撑台面e-1等高设置，且位于夹爪气缸24a的横向中心线上。

如附图6、7所示，竖向滑移机构3具体包括支撑板31、竖向滑轨32、第二电缸33、竖向滑块34，支撑板31固定在工作台1上，竖向滑轨32固定在支撑板31上，竖向滑块34固定在竖向滑轨32上，且连接第二电缸33，长度计组5固定在竖向滑块34上，支撑板31、竖向滑块34的内部开设有豁口f，横向导轨21穿过豁口f，第二电缸33驱动竖向滑块34沿竖向滑轨32运动，带动长度计组5与板材拉伸试样100形成对位测距。

如附图1所示，本实施例中为节约空间，横向导轨21优选采用双轨，长度计组5最下方的长度计位于双轨之间。

如附图8所示，本实施例中，为降低板材拉伸试样100表面加工凹坑对激光测距的影响，设置了辅助定位机构6，辅助定位机构6具体包括底座61、滑台气缸62、安装座63、弹簧组件64、伸缩轴65、随动轮66、感应片67，底座61固定在工作台1上，且位于横向滑移机构2侧方，滑台气缸62安装在底座61上，安装座63固定在滑台气缸62上，且在滑台气缸62的带动下纵向移动，弹簧组件64安装在安装座63内，伸缩轴65纵向设置，其尾部穿入安装座63，且与弹簧组件64连接，前端穿出安装座63，随动轮66、感应片67安装在伸缩轴65前端，第一激光测距传感器4固定在底座61上，感应片67与第一激光测距传感器4对位设置；滑台气缸62纵向移动后，带动随动轮66按压在板材拉伸试样100的侧壁上。如附图9、10所示，弹簧组件64具体包括弹簧64a、调整螺钉64b、直线轴承64c、导向销64d，安装座63上开设有纵向的通孔b，通孔b末端设置有内螺纹，调整螺钉64b从内螺纹旋入通孔b，伸缩轴65从通孔b前端插入安装座63，弹簧64a安装在通孔b内，且其首尾两端分别连接伸缩轴65、调整螺钉64b，直线轴承64c安装在通孔b内，且套设在伸缩轴65上。安装座63上开设有导向槽c，导向销64d一端套设在伸缩轴65上、另一端卡入导向槽c内。

本实施例中，为提高长度计组5的一次定位成功率，如附图1、2、6所示，设置了第二激光测距传感器7，第二激光测距传感器7竖向固定在竖向滑移机构3上，且与板材拉伸试样100上表面相对设置。

本实施例中，为使长度计的探头可以适应板材拉伸试样100的表面，提高测量精度，优选采用球型探头。

本实施例中，为随时校准测量坐标系，在工作台1上设置了标准试样存放架8，标准试样存放架8存放有标准试样9。

本实施例的开肩中心定位装置使用时，依次包括试样固定、试样横移、开肩长度中心定位、试样高度位置粗定位、长度计组竖移、开肩高度中心定位、开肩宽度中心定位等阶段。

在试样固定阶段，固定组件24通过夹爪气缸24a的支撑台面e-1，以及支撑块24b对板材拉伸试样100形成支撑，通过凸台e-2夹紧板材拉伸试样100，从而形成固定。

在试样横移阶段，第一电缸22驱动横向滑块23在横向导轨21上向竖向滑移机构3方向移动，从而带动横向滑块23上固定的板材拉伸试样100形成试样横移。

在开肩长度中心定位阶段，滑台气缸62驱动伸缩轴65向横向导轨21方向运动，使随动轮66在试样横移时，在弹簧64a的压力作用下，按压在试样的侧壁上随之滚动，当滚动至开肩101的起点位置时，伸缩轴65在弹簧64a的压力作用下向横向导轨21方向伸出，使随动轮66继续按压在开肩101上滚动，此时，感应片67也随之移动，导致感应片67与第一激光测距传感器4之间发生距离变化，从而完成开肩101起点位置的识别，进行开肩101终点位置识别的原理相同，在完成开肩101起点位置和终点位置的识别后，计算得到开肩长度方向的中点坐标，完成开肩长度中心定位。通过弹簧组件实现开肩长度方向的随动测量，提高开肩长度方向的测量稳定性，降低凹坑对激光测距的影响，避免出现误检测和检测不准确。

在试样高度位置粗定位阶段，试样继续横移，直至插入豁口f处，并被第二激光测距传感器7检测到后停止横移，通过第二激光测距传感器7识别其与试样之间的大致距离，完成试样高度位置粗定位。

在长度计组竖移阶段，第二电缸33驱动竖向滑块34沿竖向滑轨32运动，带动长度计组5到达与试样对应位置处，完成长度计组5的竖向移动。由于之前进行了试样高度位置粗定位，可避免长度计组5中，横向设置的长度计与试样对位失败，提高一次定位成功率。

在开肩高度中心定位和开肩宽度中心定位阶段，四个长度计的探头a分别伸出，按压在试样开肩101的四壁上，从而精确测量开肩101高度中心坐标和开肩101宽度中心坐标，完成开肩101高度中心定位和开肩101宽度中心定位。

在完成开肩101的长、宽、高中心定位后，试样横移回位，即可利用机械臂取走试样，放入拉伸试验机，进行拉伸试验。

Claims (13)

1.一种用于板材拉伸试样的开肩中心定位装置，其特征在于：包括工作台(1)、横向滑移机构(2)、竖向滑移机构(3)、第一激光测距传感器(4)、长度计组(5)，所述横向滑移机构(2)、竖向滑移机构(3)、第一激光测距传感器(4)固定在所述工作台(1)上，板材拉伸试样固定在所述横向滑移机构(2)上，并在所述横向滑移机构(2)的带动下横向移动；所述第一激光测距传感器(4)与所述板材拉伸试样的侧壁对位设置，以识别所述板材拉伸试样侧壁上开肩位置的起点和终点；所述长度计组(5)固定在所述竖向滑移机构(3)上，并在所述竖向滑移机构(3)的带动下竖向移动，所述长度计组(5)包括呈十字型布置的四个长度计，四个所述长度计的探头(a)方向均朝向同一点；所述长度计组(5)与所述板材拉伸试样对位设置，所述板材拉伸试样横向移动后穿过所述竖向滑移机构(3)，所述长度计组(5)竖向移动后，四个所述长度计的探头(a)伸出，并分别按压在所述板材拉伸试样开肩的四壁上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括辅助定位机构(6)，所述辅助定位机构(6)包括底座(61)、滑台气缸(62)、安装座(63)、弹簧组件(64)、伸缩轴(65)、随动轮(66)、感应片(67)，所述底座(61)固定在所述工作台(1)上，且位于所述横向滑移机构(2)侧方，所述滑台气缸(62)安装在所述底座(61)上，所述安装座(63)固定在所述滑台气缸(62)上，且在所述滑台气缸(62)的带动下纵向移动，所述弹簧组件(64)安装在所述安装座(63)内，所述伸缩轴(65)纵向设置，其尾部穿入所述安装座(63)，且与所述弹簧组件(64)连接，前端穿出所述安装座(63)，所述随动轮(66)、感应片(67)安装在所述伸缩轴(65)前端，所述第一激光测距传感器(4)固定在所述底座(61)上，所述感应片(67)与所述第一激光测距传感器(4)对位设置；所述滑台气缸(62)纵向移动后，带动所述随动轮(66)按压在所述板材拉伸试样的侧壁上。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述弹簧组件(64)包括弹簧(64a)、调整螺钉(64b)、直线轴承(64c)，所述安装座(63)上开设有纵向的通孔(b)，所述通孔(b)末端设置有内螺纹，所述调整螺钉(64b)从所述内螺纹旋入所述通孔(b)，所述伸缩轴(65)从所述通孔(b)前端插入所述安装座(63)，所述弹簧(64a)安装在所述通孔(b)内，且其首尾两端分别连接所述伸缩轴(65)、调整螺钉(64b)，所述直线轴承(64c)安装在所述通孔(b)内，且套设在所述伸缩轴(65)上。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述弹簧组件(64)还包括导向销(64d)，所述安装座(63)上开设有导向槽(c)，所述导向销(64d)一端套设在所述伸缩轴(65)上、另一端卡入所述导向槽(c)内。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括第二激光测距传感器(7)，所述第二激光测距传感器(7)竖向固定在所述竖向滑移机构(3)上，且与所述板材拉伸试样上表面相对设置。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述探头(a)采用球型探头。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括标准试样存放架(8)和标准试样(9)，所述标准试样存放架(8)固定在所述工作台(1)上，所述标准试样(9)存放在所述标准试样存放架(8)上。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述横向滑移机构(2)包括横向导轨(21)、第一电缸(22)、横向滑块(23)、固定组件(24)，所述横向导轨(21)固定在所述工作台(1)上，且穿过所述竖向滑移机构(3)，所述横向滑块(23)固定在所述横向导轨(21)上，且连接所述第一电缸(22)，所述固定组件(24)安装在所述横向滑块(23)上，所述板材拉伸试样固定在所述固定组件(24)上；所述第一电缸(22)驱动所述横向滑块(23)沿所述横向导轨(21)运动。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述固定组件(24)包括多个夹爪气缸(24a)，每个所述夹爪气缸(24a)包括纵向滑轨(d)和两个夹头(e)，两个所述夹头(e)分别设置于所述纵向滑轨(d)的两端，且沿所述纵向滑轨(d)相对运动。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述夹头(e)包括安装在所述纵向滑轨(d)上的支撑台面(e-1)，及固定在所述支撑台面(e-1)上的凸台(e-2)，所述支撑台面(e-1)用于支撑板材拉伸试样，所述凸台(e-2)用于夹设板材拉伸试样。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：所述固定组件(24)还包括支撑块(24b)，所述支撑块(24b)与所述支撑台面(e-1)等高设置，且位于所述夹爪气缸(24a)的横向中心线上。

12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述竖向滑移机构(3)包括支撑板(31)、竖向滑轨(32)、第二电缸(33)、竖向滑块(34)，所述支撑板(31)固定在所述工作台(1)上，所述竖向滑轨(32)固定在所述支撑板(31)上，所述竖向滑块(34)固定在所述竖向滑轨(32)上，且连接所述第二电缸(33)，所述长度计组(5)固定在所述竖向滑块(34)上，所述支撑板(31)、竖向滑块(34)的内部开设有豁口(f)，所述横向导轨(21)穿过所述豁口(f)，所述第二电缸(33)驱动所述竖向滑块(34)沿所述竖向滑轨(32)运动，带动所述长度计组(5)与所述板材拉伸试样形成对位测距。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：所述横向导轨(21)为双轨，所述长度计组(5)最下方的所述长度计位于所述双轨之间。

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