CN113124812A - 一种接触式法向测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种接触式法向测量装置，属于测量装置领域，针对现有技术测量结果不准确、装置的可靠性低的问题，本发明提供一种接触式法向测量装置，包括底座和中空的压鼻组件，所述压鼻组件设置在底座一侧端，其包括同轴设置的固定座、支撑座和压鼻头，其中所述固定座与底座相邻，所述支撑座与所述固定座相连，所述压鼻头的一端与所述支撑座相连，另一端与待测面接触；所述压鼻头与所述支撑座的连接处均布多个力传感器，用于检测压鼻头与待测面的垂直度。压鼻组件为一个整体，各结构之间位置彼此固定，稳定性较好，此外，力传感器为接触式测量装置，与非接触式的传感器相比，其灵敏度高，保证了测量结果的准确性。

Description

一种接触式法向测量装置
技术领域
本发明属于测量装置领域，特别涉及一种接触式法向测量装置。
背景技术
孔位法向精度会严重影响结构件在受力时各孔的载荷分布情况，各孔的受载很难达到理论上的等载条件，从而影响零件的疲劳寿命，孔的法向精度达不到要求，连接件在安装时如果发生倾斜便会在连接位置处增加额外的弯曲应力，造成连接件整体的静强度与动强度降低。研究表明，当孔的垂直度超过2％时，其连接强度降低47％，因此，高精度、高可靠性的法向测量技术对于提高制孔精度十分必要。
目前出现了很多法向测量装置及方法，例如，申请号为CN201310493155.9的专利文件提供了一种法向角测量单元，其包括支撑盘、万向机构固定圈、万向机构外圈、位移传感器、测量接触端、测量盘、复位弹簧，测量接触端和测量盘是一个整体，支撑盘上开有凹槽，万向机构固定圈安装在支撑盘的凹槽内并与支撑盘连接，万向机构外圈与万向机构固定圈连接，并绕万向机构固定圈旋转，测量盘卡接在万向机构外圈上，测量接触端的顶端与被测件相接触；支撑盘上开有弹簧孔，复位弹簧置于支撑盘上的弹簧孔内并与测量盘相接触，四个位移传感器均匀安装在支撑盘上并置于测量盘的下方。测量接触端接触到工件时，支撑盘和万向机构固定圈保持不动，当法向测量机构的轴线与工件的法向不重合时，由于万向调整机构外圈与测量盘连接，测量接触端与工件接触产生的反作用力使测量盘和万向机构的外圈在任意方向上绕着万向机构固定圈旋转，安装在法向调整机构的位移传感器读数随之发生变化，在这一结构中，万向机构外圈、测量盘和测量接触端处于活动状态，并且使用复位弹簧，这使得测量接触端受到压力和弹簧的弹力，多个复位弹簧给予测量接触端的力方向存在偏差，这会造成传感器的测量结果不准确，整个装置的可靠性低，无法满足实际加工的需要。
发明内容
本发明提供一种接触式法向测量装置，稳定性较好，采用多个均布的力传感器，保证了测量结果的准确性。
一种接触式法向测量装置，包括底座和中空的压鼻组件，所述压鼻组件设置在底座一侧，其包括同轴设置的固定座、支撑座和压鼻头，其中所述固定座与底座相邻，所述支撑座与所述固定座连接，所述压鼻头的一端与所述支撑座相连，另一端与待测面接触；所述压鼻头与所述支撑座的连接处均布多个力传感器，用于检测压鼻头与待测面的垂直度。
压鼻组件为一个整体，各结构之间位置彼此固定，稳定性较好，此外，力传感器为接触式测量装置，与非接触式的传感器相比，其灵敏度高，保证了测量结果的准确性。
进一步地，所述支撑座上设有中空的第一限位件和第二限位件，所述第二限位件上设有与力传感器数量匹配的限位槽，所述力传感器嵌设在所述限位槽中，所述压鼻头插置于第一限位件上，所述第一限位件固定在第二限位件上，并遮住所述限位槽，以防止力传感器掉出。施加在压鼻头上的压力通过第一限位件传递至力传感器上，第一限位件与力传感器的接触面较大，力传感器可以均匀受力，有效避免测量结果不准确造成的影响。
进一步地，所述支撑座上设有一朝向压鼻头的凸出部，所述第二限位件套置在所述凸出部上，并与所述支撑座固定连接，凸出部方便第二限位件初步定位，便于第二限位件快速拆装。
进一步地，所述压鼻组件还包括至少一个环形的弹片，所述弹片位于所述压鼻头与所述凸出部之间，以增加压鼻头的抗压能力。
进一步地，所述支撑座具有多个凸出端，所述底座上设有与凸出端位置适配的激光位移传感器，每个激光位移传感器能够分别向与之位置对应凸出端投射光斑，以检测各个凸出端所处的状态，以保证支撑座与底座的位置相对固定。压鼻组件可能会受到外力位置发生偏移，使用激光位移传感器可以检测压鼻组件的位置，有效防止其位置偏移进而影响检测结果。
进一步地，所述支撑座和固定座通过连接件相连，所述连接件上套置多个碟簧，以保证压鼻组件具有较好的减震效果和抗压能力。
进一步地，所述底座的另一侧端设有转动装置，所述转动装置与所述压鼻组件相连，以使所述压鼻组件能够绕其自身的对称轴转动，以便调整压鼻头与接触角。当多个力传感器感应到的压力值不一致，存在偏差时，转动装置驱动压鼻组件转动，确保压鼻压紧后与产品表面法向垂直度小于0.1°，多个力传感器感应到的压力值一致，结束转动，此时压鼻组件与待测面垂直。
进一步地，所述底座上设有相对设置的两连接板，两个连接板上分别设有位置适配的滑槽，用于连接驱动装置，以便驱动装置驱动所述接触式法向测量装置实现平移，同时对压鼻组件施加压力，方便压鼻头与待测面贴合。
进一步地，所述固定座朝向支撑座一侧的面为曲面，以减少固定座与支撑座的接触面积，减小摩擦力。
有益效果：压鼻组件为一个整体，各结构之间位置彼此固定，稳定性较好，此外，力传感器为接触式测量装置，与非接触式的传感器相比，其灵敏度高，保证了测量结果的准确性。
附图说明
图1为接触式法向测量装置的结构示意图；
图2为压鼻组件的结构示意图；
图中：1-底座；2-压鼻组件；3-连接板；31-滑槽；4-激光位移传感器；5-压鼻头；6-第一限位件；7-弹片；8-第二限位件；81-限位槽；9-力传感器；10-连接件；101-碟簧；11-支撑座；111-凸出端；112-凸出部；12-固定座。
具体实施方式
下面结合附图与实施例，进一步阐明本发明。应理解，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。
本实施例的接触式法向测量装置，如图1、图2所示，包括底座1和中空的压鼻组件2，所述压鼻组件2设置在底座1一侧，其包括同轴设置的固定座12、支撑座11和压鼻头5，其中所述固定座12与底座1连接，所述支撑座11与所述固定座12相连，所述压鼻头5的一端与所述支撑座11相连，另一端与待测面接触；所述压鼻头5与所述支撑座11的连接处均布四个力传感器9。
所述支撑座11具有四个凸出端111，所述底座1上设有与凸出端111位置适配的激光位移传感器4，每个激光位移传感器4能够分别向与之位置对应凸出端111投射光斑，以检测各个凸出端111所处的状态，以保证支撑座11与底座1的位置相对固定。压鼻组件2可能会受到外力位置发生偏移，使用激光位移传感器4可以检测压鼻组件2的位置，有效防止其位置偏移进而影响检测结果。
所述底座1的另一侧端设有转动装置(图中未示出)，所述转动装置与所述压鼻组件2相连，以使所述压鼻组件2能够绕其自身的对称轴转动，以便调整压鼻头5与接触角。
所述底座1上设有相对设置的两连接板3，两个连接板3上分别设有位置适配的滑槽31，用于连接驱动装置，以便驱动装置驱动所述接触式法向测量装置实现平移，同时对压鼻组件2施加压力，方便压鼻头5与待测面贴合。
力传感器9、激光位移传感器4与控制器(图中未示出)信号连接，转动装置与控制器相连，控制器接收到信号并判定压鼻头5和支撑座11所处的状态，具体工作过程为：若多个压力传感器9的数值不一致，控制器判定压鼻头5与待测面不垂直，控制器控制转动装置转动，进而调整压鼻组件2的位置，以改变压鼻头5与待测面的接触角，直至多个力传感器9的数值相近或一致；若多个激光位移传感器4的光斑大小不一致，则调整压鼻组件2的位置，直至多个激光位移传感器4的光斑大小相近或一致，以保证支撑座11与底座1的位置相对固定，本实施例中采用两种传感器，进一步确保了测量结果的准确性。
当压鼻组件2受到外力撞击导致脱落时，激光位移传感器4检测不到信号，控制器会接收到异常信号并发出报警。
所述支撑座11上设有中空的第一限位件6和第二限位件8，所述第二限位件8上设有与力传感器9数量匹配的限位槽81，所述力传感器9嵌设在所述限位槽81中，所述压鼻头5插置于第一限位件6上，所述第一限位件6固定在第二限位件8上，并遮住所述限位槽81，以防止力传感器9掉出。施加在压鼻头5上的压力通过第一限位件6传递至力传感器9上，第一限位件6与力传感器9的接触面较大，力传感器9可以均匀受力，有效避免测量结果不准确造成的影响。
所述支撑座11上设有一朝向压鼻头5的凸出部112，所述第二限位件8套置在所述凸出部112上，并与所述支撑座11固定连接。凸出部112方便第二限位件8初步定位，便于第二限位件8快速拆装。
所述压鼻组件2还包括两个环形的弹片7，所述弹片7位于所述压鼻头5与所述凸出部112之间，以增加压鼻头5的抗压能力。
所述支撑座11和固定座12通过连接件10相连，所述连接件10上套置多个碟簧101，以保证压鼻组件2具有较好的减震效果和抗压能力。
所述固定座12朝向支撑座11一侧的面为曲面，以减少固定座12与支撑座11的接触面积，减小摩擦力。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种接触式法向测量装置，包括底座(1)和中空的压鼻组件(2)，所述压鼻组件(2)设置在底座(1)一侧，其特征在于，所述压鼻组件(2)包括同轴设置的固定座(12)、支撑座(11)和压鼻头(5)，所述固定座(12)与底座(1)连接，所述支撑座(11)与所述固定座(12)相连，所述压鼻头(5)的一端与所述支撑座(11)相连，另一端与待测面接触；所述压鼻头(5)与所述支撑座(11)的连接处均布多个力传感器(9)，用于检测压鼻头(5)与待测面的垂直度。
2.根据权利要求1所述的接触式法向测量装置，其特征在于，所述支撑座(11)上设有中空的第一限位件(6)和第二限位件(8)，所述压鼻头(5)插置于第一限位件(6)上，所述第二限位件(8)上设有与力传感器(9)数量匹配的限位槽(81)，所述力传感器(9)嵌设在所述限位槽(81)中，所述第一限位件(6)固定在第二限位件(8)上，并遮住所述限位槽(81)。
3.根据权利要求2所述的接触式法向测量装置，其特征在于，所述支撑座(11)上设有一朝向压鼻头(5)的凸出部(112)，所述第二限位件(8)套置在所述凸出部(112)上，并与所述支撑座(11)固定连接。
4.根据权利要求3所述的接触式法向测量装置，其特征在于，所述压鼻组件(2)还包括至少一个环形的弹片(7)，所述弹片(7)位于所述压鼻头(5)与所述凸出部(112)之间。
5.根据权利要求1所述的接触式法向测量装置，其特征在于，所述支撑座(11)具有多个凸出端(111)，所述底座(1)上设有与凸出端(111)位置适配的激光位移传感器(4)，每个激光位移传感器(4)能够分别向与之位置对应的凸出端(111)投射光斑。
6.根据权利要求1所述的接触式法向测量装置，其特征在于，所述支撑座(11)和固定座(12)通过连接件(10)相连，所述连接件(10)上套置多个碟簧(101)。
7.根据权利要求1所述的接触式法向测量装置，其特征在于，所述底座(1)的另一侧设有转动装置，所述转动装置与所述压鼻组件(2)相连，以使所述压鼻组件(2)能够绕其自身的对称轴转动。
8.根据权利要求1所述的接触式法向测量装置，其特征在于，所述底座(1)上设有相对设置的两连接板(3)，两个连接板(3)上分别设有位置适配的滑槽(31)。
9.根据权利要求1所述的接触式法向测量装置，其特征在于，所述固定座(12)与支撑座(11)曲面配合。
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