專利名稱：自動(dòng)定心、高速檢測(cè)機(jī)械零件孔間距的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械零件孔間距的測(cè)量方法及裝置。
一般小型精密機(jī)械加工零件孔間距是比較難測(cè)量的，利用光學(xué)儀器，由人工進(jìn)行測(cè)量大約需要5分鐘，如果在生產(chǎn)線上進(jìn)行測(cè)量，困難很大，而實(shí)現(xiàn)高速在線自動(dòng)檢測(cè)就更困難。
小型精密機(jī)械加工零件孔間距在線高速自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)難度有四點(diǎn)第一是定位難，因?yàn)闇y(cè)量孔間距必須在中心線上測(cè)量，而一般零件外形較粗糙，不能作為定位基準(zhǔn);第二是精度高，±0.005mm的測(cè)量精度一般由人工慢速測(cè)量尚不容易，每秒鐘測(cè)一件的高速測(cè)量其難度更大;第三是速度快，在零件高速移動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量是困難的，而對(duì)孔間距的測(cè)量就更困難;第四是微機(jī)控制與應(yīng)用。
目前在國(guó)內(nèi)只是手工檢測(cè)，國(guó)際上經(jīng)中國(guó)科技情報(bào)所通過(guò)國(guó)際通訊衛(wèi)星向30多個(gè)國(guó)家及兩個(gè)國(guó)際專利組織從1963～1988年檢索了300多萬(wàn)篇專利文獻(xiàn)，內(nèi)容包括采用機(jī)械方法測(cè)量?jī)上噜徫矬w或孔間距及孔隙的設(shè)備以及采用電磁方法測(cè)量?jī)上噜徫矬w或孔間距及孔隙的設(shè)備，還有鏈條板孔中心距測(cè)量設(shè)備，均未檢索到有關(guān)專利文獻(xiàn)。
有些國(guó)家采用固定中心距園柱形測(cè)頭，采用氣隙或電感式原理測(cè)量孔間距技術(shù)，速度比較快，精度也比較高，但這種方法僅適用于大批量單一品種生產(chǎn)方式。
本發(fā)明的目的就是要解決上述技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)在線高速自動(dòng)檢測(cè)孔間距技術(shù)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的用兩組園柱形測(cè)頭伸入機(jī)械零件兩對(duì)孔內(nèi)，利用測(cè)量壓力使零件自動(dòng)定位，確定中心線，同時(shí)推動(dòng)傳感器的測(cè)頭將測(cè)量值送給微型計(jì)算機(jī)，在定位和測(cè)量過(guò)程中微型計(jì)算機(jī)及時(shí)采集測(cè)量數(shù)據(jù)，被測(cè)零件移動(dòng)送進(jìn)過(guò)程中微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理，從而實(shí)現(xiàn)了在線高速自動(dòng)檢測(cè)孔間距技術(shù)。
下面結(jié)合附圖和最隹實(shí)施例敘述高速檢測(cè)孔間距技術(shù)原理。


圖1是兩圓柱形側(cè)頭伸入兩孔內(nèi)的工作原理2是兩圓柱形測(cè)頭伸入被測(cè)兩孔內(nèi)求值的幾何和力學(xué)3是滾子鏈鏈板中心距自動(dòng)測(cè)量裝置原理圖4是測(cè)量裝置的邏輯框圖高速檢測(cè)孔間距技術(shù)原理見(jiàn)圖1，圖1a為兩園柱形測(cè)頭1和2伸入兩孔3和4內(nèi)沿箭頭A-A方向向外伸張測(cè)量L1，圖1b為兩園柱形測(cè)頭1和2伸入兩孔3和4內(nèi)沿箭頭B-B方向向內(nèi)擠壓測(cè)量L2。兩孔中心距為L(zhǎng)，其值為L(zhǎng)＝ 1/2 (L1+L2)產(chǎn)生誤差時(shí)L+△L＝ 1/2 [(L1+△L1)+(L2+△L2)]中心距誤差為△L＝ 1/2 (△L1+△L2)此式說(shuō)明，測(cè)量中心距誤差△L可以分別測(cè)量△L1和△L2，通過(guò)計(jì)算，求出△L值。
在線高速檢測(cè)孔間距技術(shù)的關(guān)鍵是被測(cè)兩點(diǎn)準(zhǔn)確快速地確定在兩孔中心線上，本發(fā)明主要技術(shù)特征如圖2，該圖表示的是兩園柱形測(cè)頭1和2伸入被測(cè)兩孔3和4內(nèi)測(cè)量△L1值時(shí)的幾何和力學(xué)圖形當(dāng)測(cè)頭1和2伸入3和4兩孔內(nèi)時(shí)，一般情況下兩測(cè)頭的中心線m-n與兩孔中心線K-P不重合，且?jiàn)A角為φ。當(dāng)兩測(cè)頭1和2向外伸張與孔3和4在點(diǎn)H和I處接觸產(chǎn)生F1作用力時(shí)，兩孔產(chǎn)生反作用力F1′，F(xiàn)1′分解為切向分力F2′和法向分力F3′，F(xiàn)2′值為F2′= (LF1′)/(2(R-r)) sinφ其中R為被測(cè)孔3或4的半徑，r為園柱形測(cè)量頭半徑。
上式表明，切向分力F2′為φ的函數(shù)，可表示為F2′＝f(φ)。它的物理意義是，當(dāng)兩測(cè)頭中心線m-n與兩孔中心線K-P不重合且?jiàn)A角為φ，產(chǎn)生切向分力F2′，使得被測(cè)零件沿箭頭g-g方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)K-P與m-n兩線重合時(shí)，φ＝0，F(xiàn)2′＝0，被測(cè)零件停止旋轉(zhuǎn)，此時(shí)兩測(cè)頭與被測(cè)兩孔相切，接觸點(diǎn)H和I移到m-n線上，自動(dòng)定位完成。圖2中未表示測(cè)頭與被測(cè)孔之間的摩擦力，因?yàn)閳@柱形測(cè)頭、被測(cè)孔和被測(cè)量零件移動(dòng)導(dǎo)軌光潔度較高，且被測(cè)零件很輕，它在導(dǎo)軌中呈自由狀態(tài)，所以摩擦力很小，可以忽略不計(jì)。關(guān)于兩測(cè)頭1和2伸入兩孔3和4向里擠壓測(cè)量△L2，情況類似，可參考圖1b分析。
本發(fā)明實(shí)施例，滾子鏈鏈板中心距自動(dòng)測(cè)量分選機(jī)原理見(jiàn)圖3a、圖3b，凸輪軸28在電機(jī)及變速器30的帶動(dòng)下，凸輪5推動(dòng)送料桿10擺動(dòng)，送料板11推動(dòng)料垛12最底層的零件沿箭頭W方向自左向右沿導(dǎo)軌31移動(dòng)一個(gè)工位，此時(shí)凸輪6和9使測(cè)量平臺(tái)13和20在最低位置，在導(dǎo)軌31上的待測(cè)零件27、26、25、24和23均自左向右移動(dòng)一個(gè)工位，此時(shí)零件22被測(cè)完畢向右移動(dòng)進(jìn)入分選機(jī)構(gòu)(本圖略)。凸輪軸28繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，凸輪6和9推動(dòng)測(cè)量小平臺(tái)13和20向上移動(dòng)，使得14和19兩對(duì)測(cè)頭進(jìn)入被測(cè)零件兩孔內(nèi)，此時(shí)凸輪7和8將測(cè)頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)15和18放松，在重錘29和21產(chǎn)生的測(cè)量壓力的作用下，一對(duì)測(cè)頭14伸張測(cè)量△L1，另一對(duì)測(cè)頭19擠壓測(cè)量△L2，在15向左和18向右移動(dòng)的同時(shí)推動(dòng)電感式微動(dòng)位移傳感器的測(cè)量頭16和17，將被測(cè)量值△L1和△L2送給微型計(jì)算機(jī)。凸輪28再繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，凸輪7和8將測(cè)頭滑動(dòng)機(jī)構(gòu)15和18支承住，抵消重錘29和21的作用力，此時(shí)凸輪6和9的曲線下降，使測(cè)量小平臺(tái)13和20與導(dǎo)軌31處在一個(gè)水平面時(shí)，送料板11在凸輪5和送料桿10的作用下繼續(xù)下一個(gè)循環(huán)。
高速定位機(jī)械裝置可以不采用凸輪軸而用電子電器元件直接控制，可采用電子開關(guān)、光電、非接觸開關(guān)、電磁鐵、液壓或氣動(dòng)閥以及各種微型電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)械執(zhí)行元器件。
園柱形測(cè)頭和零件移位導(dǎo)軌采用高硬度和耐磨性好的材料，根據(jù)被測(cè)零件形狀，也可以采用球形、刀口形等型式的測(cè)頭。
滾子鏈鏈板中心距自動(dòng)測(cè)量分選機(jī)采用相對(duì)測(cè)量法，利用標(biāo)準(zhǔn)鏈板放在14和19兩對(duì)測(cè)頭下用微調(diào)的方法標(biāo)定零點(diǎn)。14和19兩對(duì)測(cè)頭之間距離是被測(cè)零件長(zhǎng)度的整數(shù)倍，在滿足機(jī)構(gòu)需要的情況下相距最近為好。本發(fā)明采用的電感式微動(dòng)位移傳感器16和17也可以是電容式或其它形式的。其測(cè)量范圍為±20μm至50μm。模擬量傳感器測(cè)量的△L1和△L2值，可以在計(jì)算機(jī)外部或內(nèi)部進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。
鏈板中心距自動(dòng)測(cè)量分選機(jī)與微型計(jì)算機(jī)是軟連接，即在凸輪軸旋轉(zhuǎn)到某一位置時(shí)，向微型計(jì)算機(jī)發(fā)出一個(gè)光電中斷請(qǐng)求信號(hào)，微型計(jì)算機(jī)接到中斷請(qǐng)求信號(hào)立即轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，對(duì)采集來(lái)的模擬量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算與邏輯處理，此時(shí)凸輪軸28在電動(dòng)機(jī)及變速器30的帶動(dòng)下連續(xù)工作，并不停止。同一被測(cè)零件的△L1和△L2值在不同位置測(cè)得，計(jì)算機(jī)采集△L1值并經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后將其值放在內(nèi)存某一單元，被測(cè)零件多次移位后，計(jì)算機(jī)采集△L2值經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后再將原△L1值由該內(nèi)存某單元調(diào)出與△L2進(jìn)行運(yùn)算，求出△L值，其邏輯框圖見(jiàn)圖4。
計(jì)算機(jī)計(jì)算出孔間距誤差值后，可以由單獨(dú)的數(shù)碼管顯示，單板機(jī)上的數(shù)碼管顯示或微型機(jī)的顯示器顯示。顯示△L值的同時(shí)用微型或行式打印機(jī)打印，或只打印不顯示。
本發(fā)明實(shí)施例滾子鏈鏈板孔間距自動(dòng)測(cè)量裝置，測(cè)量精度已達(dá)到±5um，最高測(cè)量速度可達(dá)到60件/分。
因?yàn)槲⑿陀?jì)算機(jī)運(yùn)行速度很快，大部分時(shí)間處于中斷等待狀態(tài)，所以測(cè)量分選機(jī)機(jī)械裝置的運(yùn)行以及運(yùn)行過(guò)程中操作人員調(diào)整變速器30改變運(yùn)行速度對(duì)微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算及其對(duì)分選輸出等部位進(jìn)行控制均不受影響。
本發(fā)明適用于任何形狀的精密小型零件的孔間距在線高速自動(dòng)檢測(cè)，并且使用不同尺寸的標(biāo)準(zhǔn)件調(diào)整，可以測(cè)量不同尺寸規(guī)格的零件。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)定心、高速檢測(cè)機(jī)械零件孔間距的方法，使用標(biāo)準(zhǔn)件作基準(zhǔn)，比較測(cè)量機(jī)械零件孔間距誤差，其特征在于，所說(shuō)的測(cè)量方法采用自動(dòng)定心、自動(dòng)檢測(cè)、并應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)采集和處理數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)件工件沿導(dǎo)軌送進(jìn)，測(cè)量平臺(tái)升起，兩對(duì)測(cè)頭分別自動(dòng)伸入兩對(duì)被測(cè)孔內(nèi)，一對(duì)向外伸張測(cè)量外側(cè)孔壁間距誤差△L1，一對(duì)向內(nèi)擠壓測(cè)量?jī)?nèi)側(cè)孔壁間距誤差△L2，同時(shí)推動(dòng)工件自動(dòng)定心，測(cè)量完畢測(cè)量平臺(tái)下降，測(cè)頭自動(dòng)退出，測(cè)得的△L1與△L2數(shù)值通過(guò)微型計(jì)算機(jī)及時(shí)采集進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，計(jì)算出孔間距誤差△L值，用微機(jī)的顯示器或單獨(dú)的數(shù)碼管顯示結(jié)果，也可以用打印機(jī)打印結(jié)果。
2.一種用于自動(dòng)定心、高速檢測(cè)機(jī)械零件孔間距的方法的裝置，其特征在于，所說(shuō)的裝置由安裝在工作臺(tái)上的放置工件的導(dǎo)軌、在導(dǎo)軌兩端的兩個(gè)測(cè)量平臺(tái)，在測(cè)量平臺(tái)上方的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)、兩個(gè)固定測(cè)頭和分別安裝在兩個(gè)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)上的兩個(gè)活動(dòng)測(cè)頭、用繩子分別與滑動(dòng)機(jī)構(gòu)相連的兩個(gè)產(chǎn)生測(cè)量壓力的重錘以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變速器和凸輪軸組成，電機(jī)經(jīng)變速器帶動(dòng)凸輪軸回轉(zhuǎn)，凸輪軸左端裝有一個(gè)控制送料桿推動(dòng)工件沿導(dǎo)軌送進(jìn)的凸輪，中間裝有兩個(gè)控制滑動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)的凸輪，其余兩個(gè)是分別控制兩個(gè)測(cè)量平臺(tái)升降的凸輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動(dòng)定心、高速檢測(cè)機(jī)械零件孔間距的方法及用于該方法的裝置，其特征在于所說(shuō)的測(cè)頭的形狀可以是圓柱形，也可以是刀口形或球形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)定心、高速檢測(cè)機(jī)械零件孔間距的方法，其特征在于同一被測(cè)零件的△L1和△L2是在不同位置測(cè)得，計(jì)算機(jī)采集△L1值并經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后將其值放在內(nèi)存某一單元，被測(cè)零件多次移位后，計(jì)算機(jī)采集同一零件的△L2值經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后再將原△L1值由該內(nèi)存某單元調(diào)出與△L2進(jìn)行運(yùn)算，求出孔間距誤差△L值。
全文摘要
一種機(jī)械零件孔間距的高速檢測(cè)方法及裝置，采用測(cè)量頭推動(dòng)被測(cè)零件自動(dòng)定心、用凸輪軸控制各機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)并應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)采集和處理數(shù)據(jù)，顯示及打印結(jié)果，實(shí)現(xiàn)鏈條鏈板孔間距在線高速檢測(cè)，亦可用于其它精密小型機(jī)械零件孔間距的高速自動(dòng)檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01B21/16GK1042231SQ88107148
公開日1990年5月16日 申請(qǐng)日期1988年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月28日
發(fā)明者李嘉奇, 白學(xué)普, 王榮勤 申請(qǐng)人:國(guó)家機(jī)械工業(yè)委員會(huì)北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所