CN115682967A - 一种环件测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明为了解决目前换件测量过程中存在的问题，公开了一种环件测量装置，其包括框架，沿着竖直方向，在框架上设有升降机构，在升降机构的底部设有一个回转机构，回转机构与测量机构相连，回转机构驱动测量机构在水平面内沿着环件的圆周方向转动，测量机构包括测量架，以测量架的中心为中心点，在中心点的两侧沿着测量架水平面的X、Y轴方向各设有两个第一激光测量装置，沿着与X、Y轴呈45°的方向各设有一个第二激光测量装置；且第一激光测量装置可沿着X、Y轴方向来回移动；第二激光测量装置可沿着与X、Y轴呈45°的方向来回移动。

Description

一种环件测量装置

技术领域

本发明涉及环件测量领域，具体涉及一种环件测量装置。

背景技术

目前在很多领域都会用到一些环类零件，且通常需要检测环类领件的外径、内径、壁厚、端面平面度、环件锥度、圆柱度以及单一截面的圆度等参数，但是现有技术中，这些参数的测量无法在同一个测量装置上实现，往往需要多个测量装置进行测量；例如在专利CN104180763中，公开了一种大直径圆环类零件内外径非接触式测量装置，该装置需要采用激光测距仪以及环件等间距旋转方式，测量环件旋转至不同角度时的数值，由于环件理论中心与旋转中心不一致，因此需要采用最小二乘法拟合曲线方式检测环件尺寸，显然这种方式得到的结果与实际尺寸会有一定的偏差；且该装置仅仅可以测量环件内外径以及椭圆度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种环件测量装置，通过该装置可以得到环件的内外径、端面平面度、椭圆度以及圆柱度、圆度等，且测量精度比较高。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种环件测量装置，包括框架，沿着竖直方向，在框架上设有升降机构，在升降机构的底部设有一个回转机构，所述的回转机构与测量机构相连，所述的回转机构驱动测量机构在水平面内沿着环件的圆周方向转动，所述的测量机构包括测量架，以测量架的中心为中心点，在中心点的两侧沿着测量架水平面的X、Y轴方向各设有两个第一激光测量装置，第一激光测量装置竖直发射激光，沿着与X、Y轴呈45°的方向各设有一个第二激光测量装置，所述的第二激光测量装置水平发射激光；且第一激光测量装置可沿着X、Y轴方向来回移动；所述的第二激光测量装置可沿着与X、Y轴呈45°的方向来回移动。

作为进一步的技术方案，沿着测量架的水平面的XY轴方向，在测量架上设有第一导轨，第一激光测量装置在第一驱动装置的驱动下沿着第一导轨移动。

作为进一步的技术方案，沿着与XY轴呈45°的方向，在测量架上设有第二导轨，第二激光测量装置在第二驱动装置的驱动下沿着第二导轨移动。

作为进一步的技术方案，在测量机架上还设有对中机构，所述的对中机构位于环件的两侧，用于对环件的位置进行对中。

作为进一步的技术方案，在测量机构的下方还设有工件输送线。

作为进一步的技术方案，沿着工件输送线的方向，在框架的前方设有第一环件位置测量装置，在框架的后方设有第二环件位置测量装置。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

本发明提出的环件测量装置中，环件在被测量时，其是不动的，测量装置可以进行移动和转动，相对于现有技术环件转动，可以保证环件的中心在整个测量过程中不改变，所以测量的参数都是基于同一个坐标进行的检测，因此，即便是环件未设置在测量装置下方的中心点上，也不影响整个测量的精度，测量精度有保证；且通过设置高度可调、且可以沿着环件轴向转动以及径向移动的第一激光测量装置、第二激光测量装置，可以得到环件的内外径、端面平面度、椭圆度以及圆柱度、圆度等。

本申请中在中心点的两侧沿着测量架水平面的X、Y轴方向各设有两个第一激光测量装置，第一激光测量装置竖直发射激光，用于检测环件端面的尺寸以及内径的尺寸；沿着与X、Y轴呈45°的方向各设有一个第二激光测量装置，所述的第二激光测量装置水平发射激光，其用于检测环件外表面的相关尺寸；且第一激光测量装置可沿着X、Y轴方向来回移动，第二激光测量装置可沿着与X、Y轴呈45°的方向来回移动，可以得到环件的内外径、端面平面度、椭圆度以及圆柱度、圆度等。

进一步的，本申请的第一激光测量装置、第二激光测量装置还与对中机构、第一环件位置测量装置相互配合使用，先通过第一环件位置测量装置大致确定环件位置和尺寸后，调节对中机构，可以使得环件大致的放置在传输线的中心位置，然后通过第一激光测量装置、第二激光测量装置测量环件的尺寸。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明提出的环件测量装置的整体结构示意图；

图2是本发明提出的环件测量装置的升降机构、回转机构与测量机构组合在一起的结构示意图；

图3是本发明提出的环件测量装置的测量机构的结构示意图；

图4是本发明提出的带有输送线的环件测量装置示意图；

图中：1框架，2升降机构，2-1升降电机，2-2齿条，2-3导轨，2-4升降架，3回转结构，3-1回转电机，3-2安装座，3-3大齿轮；4测量机构，5对中机构，6第二导轨，7第一导轨，8工件输送线，9第一激光测量装置，10环件，11第二激光测量装置；

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种环件测量装置。

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，本实施例公开的一种环件测量装置，包括框架1，沿着竖直方向，在框架上设有升降机构2，在升降机构2的底部设有一个回转机构3，回转机构3与测量机构4相连，所述的回转机构3驱动测量机构4在水平面内沿着环件10的圆周方向转动，所述的测量机构4包括一个测量架，以测量架的中心为中心点，在中心点的两侧沿着测量架水平面的XY轴方向各设有两个第一激光测量装置9，沿着与XY轴呈45°的方向各设有一个第二激光测量装置11；且第一激光测量装置9可沿着XY轴方向来回移动；所述的第二激光测量装置11可沿着与XY轴呈45°的方向来回移动。

上述的第一激光测量装置9竖直发射激光，用于检测环件端面的尺寸例如端面平面度以及内径的尺寸；第二激光测量装置11水平发射激光，其用于检测环件外表面的相关尺寸；且第一激光测量装置9可沿着X、Y轴方向来回移动，可以适应不同的环件要求，同时可以在同一个环件上测量多组数据；第二激光测量装置9可沿着与X、Y轴呈45°的方向来回移动，可以得到环件的外径、外表面的椭圆度以及外表面的圆柱度、圆度等。

进一步的，沿着测量架的水平面的XY轴方向，在测量架上设有四个第一导轨7，即在X方向设置两个，位于测量架中心两侧，且对称设置；在Y方向设置两个，位于测量架中心两侧，且对称设置；在每个第一导轨7上均设有一个第一激光测量装置9，即第一激光测量装置9设置四个，可以一次获得四个数据，提高了检测效率；每个第一激光测量装置9在各自的第一驱动装置的驱动下沿着第一导轨7做直线运动移动，具体的，在导轨的中间或者一侧设置丝杠，丝杠由电机驱动，第一激光测量装置9通过滑块与丝杠配合，实现第一激光测量装置9的移动，且第一激光测量装置9在测量时，用于测量环件的内径。

进一步的，沿着与XY轴呈45°的方向，在测量架上设有第二导轨6，第二激光测量装置11在第二驱动装置的驱动下沿着第二导轨6移动，即与X轴呈45°的方向设置两个，位于测量架中心两侧，且对称设置；与Y轴呈45°的方向设置两个，位于测量架中心两侧，且对称设置；在每个第二导轨6上均设有一个第二激光测量装置11，即第二激光测量装置11设置四个，可以一次获得四个数据，提高了检测效率；每个第二激光测量装置11在各自的第二驱动装置的驱动下沿着第二导轨6做直线运动移动，具体的，在导轨的中间或者一侧设置丝杠，丝杠由电机驱动，第二激光测量装置11通过滑块与丝杠配合，实现第二激光测量装置11的移动，且第二激光测量装置11在测量时，用于测量环件的外径。

进一步的，在测量机架上还设有对中机构5，所述的对中机构5位于环件的两侧，用于对环件的位置进行对中；所述的对中机构5包括两个导向柱和一个气缸或者油缸，两个导向柱固定在框架上，气缸或者油缸的端部安装一个驱动块，驱动块与导向柱滑动连接，导向柱对驱动块起到导向的作用。

作为进一步的技术方案，在测量机构的4下方还设有工件输送线8；沿着工件输送线8的方向，在框架1的前方设有第一环件位置测量装置，在框架1的后方设有第二环件位置测量装置，其中第一环件位置测量装置为一对相对设置的激光测量装置，第二环件位置测量装置为一对相对设置的激光测量装置；本申请的第一激光测量装置、第二激光测量装置与对中机构、第一环件位置测量装置相互配合使用，先通过第一环件位置测量装置大致确定环件位置和尺寸后，然后调节对中机构，可以使得环件大致的放置在传输线的中心位置，然后通过第一激光测量装置、第二激光测量装置测量环件的尺寸；在环件尺寸测量完之后，工件输送线8往前输送工件，由第二环件位置测量装置再次测量环件的位置，当该环件完全被送出后，进行下一个环件的输送。

进一步的，在工件输送线8的底部还设有环件冷却装置，例如可以在输送线下方安装轴流风机或者水冷装置或者风冷装置，用于冷却加工后的环。

进一步的，上述的升降机构2包括一个升降电机2-1、升降架2-4，在升降架的侧面设有齿条2-2，所述的升降电机2-1通过齿轮与齿条2-2啮合，升降电机2-1转动，带动升降架升降，升降架带动激光测量装置上下移动。

进一步的，所述的回转机构3包括一个回转电机3-1，回转电机3-1驱动一个小齿轮，在测量架的中心设置一个安装座3-2，在安装座上设置大齿轮3-3，所述的大齿轮3-3与小齿轮啮合，实现测量架的转动，使得激光测量装置可以测量环件不同位置的尺寸。

具体的，上述设备在使用状态如图4所示，其包括激光测量装置1台和输送线体1条，长度可以根据需要进行设置；输送线上环件布置1排；且在需要时，可以在输送线下设置冷却通道，激光测量装置的环件温度建议＜300℃，具体的工艺路线如下：

1.将环件置于冷却通道入口处，输送线开始输送；

2.冷却通道出口环件温度＜300℃，环件测量装置入口处两侧安装有激光测量装置，目的是粗略测量来料环件的直径，以便控制测量工站输送线的停止位置，达到将环件基本输送至测量工站的中心位置；

3.然后通过对中机构对环件的位置再次进行调整，将环件置于工站的中心位置后，对中机构退回原位置；

4环件测量装置开始测量，流程如下：

4.1测量机构位于原点时，第一激光测量装置9、第二激光测量装置11的坐标已知；

4.2测量机构下降至环件的上端面时，第二激光测量装置9开始测量上端面的相关尺寸，在环件的高度方向上可以同时读出4个数值；

4.3升降机构继续下降，至第一激光测量装置11高于输送线一定距离处开始测量环件外径，此时也可以可同时测量4个位置的尺寸，为满足精度要求，同一截面回转后可测量多位置的外径参数；单一截面测量完成后，升降机构可按一定的尺寸间距升降，以便测量不同截面的数据；不断的重复此过程，可完成环件外径、圆柱度、椭圆度、锥度等的测量；具体如下：

测量机构测量过程中，得到的是各个点的空间坐标，即该测量点的X、Y、Z坐标值，同一平面内测得数值，默认Z值相同。只计算该平面内的X、Y值即可。由测得的数值，通过最小二乘法计算，可以近似得到一个圆，使测量的所有点到该圆圆心距离的平方值最小。该圆直径即为该环件的理论外径，假设该值为A，则环件外径＝A。

由两个同心圆把该平面内的所有测量点包含在两圆形成的环形区域内，并且保证两圆的半径最小，假设这两圆的直径分别为B、C。则圆度＝|B-C|/2

圆柱度误差是包含所有测量点的同轴圆柱且两圆柱的半径差最小，假设两圆柱的直径分别为B*、C*。则圆柱度＝|B*-C*|

椭圆度＝环件端面圆度测量点，两圆直径值差，即|B-C|

锥度＝由环件端面、底面测量点所得到的半径值差与环件高度的比值

4.4在环件测量过程中，第二激光测量装置9同时测量环件端面尺寸，所得尺寸与第一激光测量装置11计算可得环件内径尺寸；第二激光测量装置9测量数据可得环件平面度、内径等，具体如下：

环件平面度＝环件上端面所有测量点在两平行平面内，两平行平面的高度差，即为该环件的平行度；

环件内径，与环件外径的测量方法一致。

4.5第一激光测量装置、第二激光测量装置均可沿环件径向移动。初始位置时，第一激光测量装置、第二激光测量装置均处于最大外径处，根据工站入口激光粗略测量的环件外径，可提前移动至满足测量要求的位置。激光测量机构的移动坐标可实时显示；第一激光测量装置、第二激光测量装置所测数值，可以计算得出环件的内径外径、壁厚、端面平面度、环件锥度、圆柱度以及单一截面的圆度等要求。

在测量完成后，输送线开始运行，工站出口处激光给信号，开始下一环件的测量。

最后还需要说明的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环件测量装置，其特征在于，包括框架，沿着竖直方向，在框架上设有升降机构，在升降机构的底部设有一个回转机构，所述的回转机构与测量机构相连，所述的回转机构驱动测量机构在水平面内沿着环件的圆周方向转动，所述的测量机构包括测量架，以测量架的中心为中心点，在中心点的两侧沿着测量架水平面的X、Y轴方向各设有两个第一激光测量装置，第一激光测量装置竖直发射激光，沿着与X、Y轴呈45°的方向各设有一个第二激光测量装置，所述的第二激光测量装置水平发射激光；且第一激光测量装置可沿着X、Y轴方向来回移动；所述的第二激光测量装置可沿着与X、Y轴呈45°的方向来回移动。

2.如权利要求1所述的环件测量装置，其特征在于，沿着测量架的水平面的XY轴方向，在测量架上设有第一导轨，第一激光测量装置在第一驱动装置的驱动下沿着第一导轨移动。

3.如权利要求1所述的环件测量装置，其特征在于，沿着与XY轴呈45°的方向，在测量架上设有第二导轨，第二激光测量装置在第二驱动装置的驱动下沿着第二导轨移动。

4.如权利要求1所述的环件测量装置，其特征在于，在测量机架上还设有对中机构，所述的对中机构位于环件的两侧，用于对环件的位置进行对中。

5.如权利要求1所述的环件测量装置，其特征在于，在测量机构的下方还设有工件输送线。

6.如权利要求5所述的环件测量装置，其特征在于，沿着工件输送线的方向，在框架的前方设有第一环件位置测量装置。

7.如权利要求6所述的环件测量装置，其特征在于，在框架的后方设有第二环件位置测量装置。

8.如权利要求7所述的环件测量装置，其特征在于，所述的第一环件位置测量装置、第二环件位置测量装置与输送线的控制装置相连。

9.如权利要求5所述的环件测量装置，其特征在于，在工件输送线的底部设有冷却装置。

10.如权利要求1所述的环件测量装置，其特征在于，所述的第一激光测量装置设置四个，第二激光测量装置设置四个。

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