CN112083078B - 一种用于测量磁脉冲焊接速度的多普勒激光探头的工装 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种用于测量磁脉冲焊接速度的多普勒激光探头的工装，包括角度调节部分和探头固定部分，角度调节部分包括底座(1)、转动调节手柄(2)、密封盖(3)、筒形旋转体(7)、中间轮深沟球轴承(8)、中间齿轮(9)、从动齿轮轴(10)、压缩弹簧(11)、正转棘爪(12)、凸轮(13)、反转棘爪(14)、主动齿轮(15)、方向控制拨片(16)、旋转体深沟球轴承(17)、旋转中心轴(19)、底座深沟球轴承(18)；探头固定部分包括基体(6)、端盖(4)、自定心锥形块(5)；端盖(4)与基体(6)通过螺纹旋紧；自定心锥形块(5)侧面开有一条缝隙，能够收缩夹紧探头；基体(6)底部开有两个小孔，便于排气。本发明还给出了旋转角度调节的计算公式，详细说明了该工装的使用方法，简单可靠，方便操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种探头固定工装，特别涉及一种用于测量磁脉冲焊接速度的多普勒激光探头的工装，属于智能加工及检测领域。
背景技术
随着科学技术不断发展，对车辆的要求也越来越高，在汽车制造过程中也会用新型材料及新的加工制造方法来替代传统的材料与方法。而测速技术在对新材料的研究、对新材料的开发与应用有着重要的作用。同时随着制造水平的提高，通过磁脉冲产生的加速度使两异种材料焊接的研究也越来越深，通过测量速度可以了解飞板在冲击作用下的运动历程，可以知道飞板在焊接过程中的状态方程、边界不稳定性等重要的实验数据，因此速度测量是汽车轻量化制造中急需解决的问题。全光纤多普勒测速是一种新型的用于超高速速度测量的手段，利用探头表面反射光作为参考光，被测物体表面反射的光作为信号光，通过光的频差可以计算到观测对象的速度及加速度。其非接触测速的方式相比于其他速度测量方式有诸多优点，比如测量精度高、动态响应速度快、测量范围大等。目前多普勒测速技术理论阶段上发展很成熟，但在实际应用中有诸多问题，因为多普勒测速仪对实验条件又比较严苛的要求。为了加深对磁脉冲焊接的研究，有必要针对磁脉冲焊接设计专用的多普勒激光探头的工装。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于测量磁脉冲焊接速度的多普勒激光探头的工装，能保证激光探头对飞板的垂直度，并且可以通过调节激光探头的角度来探究不同位置的速度变化情况，并能适应不同使用场景的探头固定工装。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于测量磁脉冲焊接速度的多普勒激光探头的工装，包括角度调节部分和探头固定部分，其特征在于：
角度调节部分包括底座、转动调节手柄、密封盖、筒形旋转体、中间轮深沟球轴承、中间齿轮、从动齿轮轴、压缩弹簧、正转棘爪、凸轮、反转棘爪、主动齿轮、方向控制拨片、旋转体深沟球轴承、旋转中心轴、底座深沟球轴承；
其中，主动轮、中间齿轮、从动齿轮轴、中间轮深沟球轴承组成定轴轮系，定轴轮系安装于底座侧面；通过转动调节手柄带动主动齿轮旋转，通过中间齿轮将力传递给从动齿轮轴，使筒形旋转体转动；
压缩弹簧、正转棘爪、凸轮、反转棘爪、方向控制拨片、主动齿轮组成双向棘轮机构，安装于底座内部；双向棘轮机构用于棘轮的限位和量化转动角度；
筒形旋转体、旋转体深沟球轴承、底座深沟球轴承、旋转中心轴、底座组成转动副；
所述定轴轮系、双向棘轮机构安装在底座侧面内，所述旋转副安装在底座另一侧。
密封盖用于将双向棘轮机构封闭于底座侧面；
探头固定部分包括基体、端盖、自定心锥形块；端盖与基体通过螺纹旋紧；自定心锥形块侧面开有一条缝隙，能够收缩夹紧探头；基体底部开有两个小孔，便于排气。
进一步地，通过压缩弹簧给两棘爪施加一定的压力，抵住齿轮的齿根部位，从而防止主动轮反转。
进一步地，凸轮机构用于改变主动齿轮的许可转向，通过挤压棘爪，决定是正转棘爪或反转棘爪，从而限制主动齿轮的转向。
进一步地，转动调节手柄通过平键带动主动齿轮的转动，主动齿轮将力通过中间齿轮传递到从动齿轮轴上，从动齿轮轴通过键与筒形旋转体连接，带动筒形旋转体的转动，筒形旋转体的另一侧通过旋转体深沟球轴承、底座深沟球轴承、旋转中心轴与底座连接。
发明的技术方案具有以下特点：
1.本发明的一种用于测量磁脉冲焊接速度的多普勒激光探头的工装可以保证探头的垂直度，操作方便、结构简单、使用可靠。
2.适用于不同的使用场合，应用广泛。自定心锥形块的自定心作用能给实验带来很大的便利，方便进行科学研究。
3.本发明用于测量磁脉冲焊接速度的多普勒测速探头的固定工装设计了一套可以分离并且方便调节的结构，通过端盖的旋进使自定心锥形块夹紧从而固定激光探头，探头固定部分与角度调节部分通过螺纹连接，拆装方便，针对角度调节部分设计了双向棘轮机构，使角度调节量化，同时本发明给出了角度调节的换算公式，可以针对不同需要对参数进行灵活设计。所述工装具有拆装方便、实验精度高、使用场合广泛、结构简单等优势。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述工装的外观等轴侧视图；
图2为本发明所述工装的角度调节机构内部主要结构剖视图；
图3为本发明所述工装的角度调节机构内部主要结构等轴侧视图；
图4为本发明所述工装的的角度调节机构整体连接方式的剖视图；
图5为本发明所述工装的探头固定部分内部主要结构剖视图；
图6为本发明所述工装的角度调节公式的原理说明图；
图7为本发明所述工装的安装于工作台上的作业状态图；
其中：1-底座，2-转动调节手柄，3-密封盖，4-端盖，5-自定心锥形块，6-基体，7-筒形旋转体，8-中间轮深沟球轴承，9-中间齿轮，10-从动齿轮轴，11-压缩弹簧，12-正转棘爪，13-凸轮，14-反转棘爪，15-主动齿轮，16-方向控制拨片，17-旋转体深沟球轴承，18-底座深沟球轴承，19-旋转中心轴，20-双头螺柱，21-磁脉冲焊接工作台，22-紧固螺母，i-传动比，Z1-主动齿轮齿数，Z2-中间齿轮齿数，Z3-从动齿轮轴齿数，α-旋转角度。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1、2所示，该实施例提供了一种用于测量磁脉冲焊接速度的多普勒激光探头的工装，主要由角度调节部分和探头固定部分两部分组成；
其中所述角度调节部分包括底座1、转动调节手柄2、密封盖3、筒形旋转体7、中间轮深沟球轴承8、中间齿轮9、从动齿轮轴10、压缩弹簧11、正转棘爪12、凸轮13、反转棘爪14、主动齿轮15、方向控制拨片16、旋转体深沟球轴承17、旋转中心轴19、底座深沟球轴承18；
其中所述主动轮15、中间齿轮9、从动齿轮轴10、中间轮深沟球轴承8组成定轴轮系，安装于底座1侧面；定轴轮系主要作用是传递运动和力，通过转动调节手柄2带动主动齿轮15旋转，通过中间齿轮9将力传递给从动齿轮轴10，使筒形旋转体7转动；筒形旋转体7通过旋转中心轴和两深沟球轴承与底座1连接，从而保证良好的转动润度。
所述压缩弹簧11、正转棘爪12、凸轮13、反转棘爪14、方向控制拨片16、主动齿轮组成双向棘轮机构，安装于底座1内部；
双向棘轮机构主要用于棘轮的限位和量化转动角度，通过压缩弹簧11给两棘爪施加一定的压力，抵住齿轮的齿根部位，从而防止主动轮15反转；
凸轮机构主要用于改变主动齿轮15的许可转向，通过挤压棘爪，决定是正转棘爪参与工作还是反转棘爪，从而限制主动齿轮的转向；
所述筒形旋转体7、旋转体深沟球轴承17、底座深沟球轴承18、旋转中心轴19、底座1组成转动副；
所述定轴轮系、双向棘轮机构安装在底座1侧面，所述旋转副安装在底座另一侧，密封盖3用于将双向棘轮机构封闭于底座1侧面。
所述探头固定部分包括基体6、端盖4、自定心锥形块5。所述端盖4与基体6通过螺纹旋紧，完成固定、控制运动作业。其中，基体6与端盖4通过螺纹连接；自定心锥形块5侧面开有一条缝隙，能够收缩夹紧探头；所述基体6底部开有两个小孔，便于排气，从而保护探头。
如图3所示为拆去底座1、筒形旋转体7、密封盖3、转动调节手柄2等其他零件的角度调节机构的示意图，如图展示的角度调节机构主要包括中间轮深沟球轴承8、中间齿轮9、从动齿轮轴10、压缩弹簧11、正转棘爪12、凸轮13、反转棘爪14、主动齿轮15、方向控制拨片16，结合图2，一端固定在底座的两压缩弹簧会分别给正转棘爪12和反转棘爪14一定的压力，让它们有向中间运动的趋势，凸轮13则会控制选择相对应的棘爪与主动齿轮14接触从而影响主动棘轮的转向；转动调节手柄2与主动齿轮采用轴键连接，利用键传递运动至主动齿轮15上，再将运动通过中间齿轮9传递至从动齿轮轴10，从而带动筒形旋转体7的转动。
如图3所示，拆去了一部分零件，更加直观的体现了工装内部的角度调节机构。
如图4所示，进一步说明了所述角度调节机构整个部分的连接方式和工件固定机构的连接方式与传动形式。结合图1、图2，转动调节手柄2通过平键带动主动齿轮15的转动，主动齿轮15将力通过中间齿轮9传递到从动齿轮轴10上，从动齿轮轴10通过键与筒形旋转体7连接，带动筒形旋转体7的转动，筒形旋转体的另一侧通过旋转体深沟球轴承17、底座深沟球轴承18、旋转中心轴19与底座1连接，两轴承共同配合可以使筒形旋转体7转动更自如。
如图5所示为探头固定部分内部主要结构剖视示意图，所述探头固定部分主要是通过基体6上的螺纹与旋转体连接，使其拆装方便。自定心锥形块5因为锥体的自定心功能，在端盖4的旋紧作用下使锥形块往下移动，锥形块的预留缝隙会逐渐减小，从而锥形块中心孔孔径会逐渐变小从而慢慢夹紧探头。所述基体6下部分留有排气孔，能使突然增大的气压通过排气孔排出，从而保证探头完好。
如图6所示，此处说明角度调节公式的计算公式。
首先根据齿轮间的传动关系，可得
当求得传动i比再由主动轮齿数Z1可求得每个齿数对应的角度关系
式(2)代入具体数值后可按一定精度要求进一步简化，便于工厂作业。
如图7所示，本发明的一种用于测量磁脉冲焊接速度的多普勒激光探头的工装用于作业时，需要用螺柱对底座进行紧固，防止在过快的加速度条件下整个工装飞出。在实验前将旋转体转到合适的位置，即可以进行实验测试。
同时本发明不限于上面的应用，各种可能的修改在从属权利要求的范围中，对于上述的具体实施方式的其它修改也可以被制造。因此，需要明白的是本发明不限于公开的具体实施方式和其修改及其它实施方式意图包括在所附的权利要求中。虽然在此使用了具体术语，但是它们仅仅用在一般和叙述情况下而非限制的目的。
Claims (3)
1.一种用于测量磁脉冲焊接速度的多普勒激光探头的工装，包括角度调节部分和探头固定部分，其特征在于：
角度调节部分包括底座(1)、转动调节手柄(2)、密封盖(3)、筒形旋转体(7)、中间轮深沟球轴承(8)、中间齿轮(9)、从动齿轮轴(10)、压缩弹簧(11)、正转棘爪(12)、凸轮(13)、反转棘爪(14)、主动齿轮(15)、方向控制拨片(16)、旋转体深沟球轴承(17)、旋转中心轴(19)、底座深沟球轴承(18)；
其中，主动齿轮(15)、中间齿轮(9)、从动齿轮轴(10)、中间轮深沟球轴承(8)组成定轴轮系，定轴轮系安装于底座(1)侧面；通过转动调节手柄(2)带动主动齿轮(15)旋转，通过中间齿轮(9)将力传递给从动齿轮轴(10)，使筒形旋转体(7)转动；
压缩弹簧(11)、正转棘爪(12)、凸轮(13)、反转棘爪(14)、方向控制拨片(16)、主动齿轮组成双向棘轮机构，安装于底座(1)内部；双向棘轮机构用于棘轮的限位和量化转动角度；
筒形旋转体(7)、旋转体深沟球轴承(17)、底座深沟球轴承(18)、旋转中心轴(19)、底座(1)组成转动副；
所述定轴轮系、双向棘轮机构安装在底座(1)侧面内，所述旋转副安装在底座另一侧；
密封盖(3)用于将双向棘轮机构封闭于底座(1)侧面；
转动调节手柄(2)通过平键带动主动齿轮(15)的转动，主动齿轮(15)将力通过中间齿轮(9)传递到从动齿轮轴(10)上，从动齿轮轴(10)通过键与筒形旋转体(7)连接，带动筒形旋转体(7)的转动，筒形旋转体的另一侧通过旋转体深沟球轴承(17)、底座深沟球轴承(18)、旋转中心轴(19)与底座(1)连接；
探头固定部分包括基体(6)、端盖(4)、自定心锥形块(5)；端盖(4)与基体(6)通过螺纹旋紧；自定心锥形块(5)侧面开有一条缝隙，能够收缩夹紧探头；基体(6)底部开有两个小孔，便于排气；探头固定部分通过基体（6）上的螺纹与旋转体连接，使其拆装方便；自定心锥形块（5）因为锥体的自定心功能，在端盖(4)的旋紧作用下使锥形块往下移动，锥形块的预留缝隙会逐渐减小，从而锥形块中心孔孔径会逐渐变小从而夹紧探头。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量磁脉冲焊接速度的多普勒激光探头的工装，其特征在于：通过压缩弹簧(11)给两棘爪施加一定的压力，抵住主动齿轮的齿根部位，从而防止主动齿轮(15)反转。
3.根据权利要求1所述的一种用于测量磁脉冲焊接速度的多普勒激光探头的工装，其特征在于：凸轮机构用于改变主动齿轮(15)的许可转向，通过挤压棘爪，决定是正转棘爪或反转棘爪，从而限制主动齿轮的转向。
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