一種直徑測量儀的製作方法

2023-07-08 13:07:26 2

本發明涉及測量設備技術領域，具體涉及一種直徑測量儀。

背景技術：

圓柱體零件是機械行業中應用非常廣泛的一類部件,圓柱體零件的尺寸測量是檢驗產品是否合格的必用手段,大多數廠家還是依靠人力手動進行的。零件的各項指標是否符合標準,檢驗人員也只是依據經驗對零件進行測量，並且依據儀表指針是否落在相應區域來做出判斷,這樣既會影響工作效率,又會加大檢驗員的勞動強度,會因為不同人的測量手法或其他因素引進人為誤差,使產品的質量起伏大,會影響到企業的經濟效益。目前技術比較成熟的都是一些基於非接觸測量的光電檢測裝置，具有精度高，響應快等特點，但製造成本較大，效率也不夠高，本發明旨在設計一種成本低，效率高，結構簡單，精度也能滿足要求的圓柱最大直徑測量裝置。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明提供一種測量精度高、測量效率高、且能夠滿足不同直徑範圍的零件測量的的直徑測量儀。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種直徑測量儀，包括：本體；

床頭箱，所述床頭箱可移動地設置在所述本體的一端上，所述床頭箱上具有夾持圓柱形工件的卡盤；

頂座，所述頂座可移動設置在所述本體的另一端上，且所述頂座位於所述卡盤對面；

測量裝置，所述測量裝置位於所述床頭箱的一側，所述測量裝置包括滑座、大絲杆、大電機、移動杆和移動測量頭，所述滑座可移動地設置在所述本體的導軌上，所述大絲杆活動設置在所述本體上、且與所述滑座的螺母相連接，所述大電機安裝在所述本體上，所述大絲杆的驅動端與所述大電機的輸出軸相連接，所述移動杆可移動地設置在所述滑座的通孔內，且所述移動杆的移動方向與所述滑座的移動方向垂直，所述移動測量頭設置在所述移動杆的前端上，且所述移動測量頭的前端可抵擋在工件的外周面上，其中，

所述移動測量頭包括一觸發開關和觸發器,所述觸發開關設置在所述移動杆上，所述觸發器包括筒體、導向杆、驅動球頭、移動套、活塞、小彈簧和碟形彈簧，所述筒體固定在所述移動杆上，所述導向杆固定在所述筒體內，所述移動套與所述活塞均活動套設在所述導向杆上，且所述移動套的外周與所述活塞的外周均與所述筒體內壁滑動配合，所述驅動球頭固定在所述移動套的右端，所述小彈簧設置在所述移動套的左端與所述活塞的右端之間，所述碟形彈簧設置在所述活塞的左端與所述筒體的左底面之間；

發光裝置，所述發光裝置固定設置在所述移動套上，且所述發光裝置與所述觸發開關電連接；

光柵尺光電傳感器，所述光柵尺光電傳感器固定設置在所述本體上，且與所述發光裝置對應設置；

控制系統，所述控制系統通過現場總線與所述床頭箱、所述大電機和觸發開關電連接。

進一步地，所述控制系統依據預先編制的程序發出信號指示所述床頭箱、所述測量裝置移動至預定位置，使得所述驅動球頭前端趨近所述圓柱形工件的外周。

更進一步地，所述控制系統再次依據預先編制的程序發出信號指示所述床頭箱的卡盤帶動所述圓柱形工件旋轉，同時指示所述測量裝置微移動靠近所述圓柱形工件，直至位於所述活塞上的右觸發杆使觸發開關閉合，所述觸發開關控制所述發光裝置向所述光柵尺光電傳感器發出光信號。

更進一步地，所述控制系統依據所述光柵尺光電傳感器輸出的信號計算出工件的直徑。

更進一步地，所述測量裝置還包括小電機、小絲杆、推桿和大彈簧，所述小電機固定設置在所述滑座上，所述小絲杆的一端與所述小電機的輸出軸固定連接，所述推桿的一端螺紋連接在所述小絲杆的另一端上，所述推桿的另一端抵擋在所述移動杆的尾端的端面上，所述大彈簧套設在所述移動杆上，所述大彈簧用於所述移動杆的復位。

更進一步地，所述滑座的通孔的內壁上設有限位槽，位於所述推桿外周上的凸塊和位於所述移動杆外周上的擋塊均與所述限位槽配合連接。

更進一步地，所述移動套的外周上均勻設有若干個定心塊，所述定心塊的外端面與所述筒體內壁滑動配合。

更進一步地，所述筒體的側壁上設有上通槽和下通槽，位於所述活塞上的觸發杆通過所述上通槽延伸到所述筒體外，位於所述移動套的外周上的銜接杆穿過所述下通槽與所述發光裝置固定連接。

更進一步地，所述測量裝置還包括套筒，所述套筒固定設置在所述滑座上，且所述套筒套設在所述移動杆上，並且所述套筒上設有一左觸發杆，所述左觸發杆可使觸發開關閉合。

更進一步地，所述滑座的上端設有一滑槽，所述滑槽與所述導軌可移動連接，所述螺母位於所述滑座的下端。

從上述的技術方案可以看出，本發明的優點是：測量精度高、測量效率高、且能夠滿足不同直徑範圍的零件測量的。

除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本發明還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：

圖1是本發明的主視圖。

圖2是本發明的俯視圖。

圖3是圖2的a-a剖視圖。

圖4是圖3的局部結構放大示意圖。

圖5是本發明的光柵尺光電傳感器的原理示意圖。

圖中標記為：光柵尺光電傳感器b、光敏感單元陣列1、讀出電路2、電壓信號201、參數導入系統3、控制模塊31、串行/並行轉換模塊32、存儲模塊33、選擇模塊34、緩衝模塊35、讀/寫控制301、讀取時鐘302、寫時鐘303、復位信號304、串行數據305、選擇信號306、外部並行輸入307、存儲模塊時鐘311、存儲使能312、存儲地址313、存儲數據314、並行數據321、存儲輸出331、選擇輸出341、緩衝輸出351、電荷轉移模塊4、光生電荷401、本體5、門形支架51、導軌52、床頭箱6、頂座7、測量裝置8、電機80、滑座81、滑槽811、通孔812、限位槽813、螺母814、套筒82、左觸發杆821、小絲杆83、推桿84、移動杆85、大彈簧86、大絲杆87、小電機88、移動測量頭89、筒體891、上通槽8911、下通槽8912、導向杆892、碟形彈簧893、活塞894、右觸發杆8941、小彈簧895、移動套896、驅動球頭897、觸發開關899、發光裝置9、工件10。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

參考圖1至圖5，如圖1、圖2和圖3所示的一種直徑測量儀，包括：本體5、床頭箱6、頂座7、測量裝置8、發光裝置9和光柵尺光電傳感器b，所述床頭箱6可移動地設置在所述本體5的一端上，所述床頭箱6上具有夾持圓柱形工件10的卡盤；所述頂座7可移動設置在所述本體5的另一端上，且所述頂座7位於所述卡盤對面；所述測量裝置8位於所述床頭箱6的一側；所述發光裝置9設置在所述測量裝置8上，所述光柵尺光電傳感器b固定設置在所述本體5的上端面上，且所述光柵尺光電傳感器b與所述發光裝置9對應設置，其中，所述本體5上固定設有一門形支架51，所述門形支架51位於所述床頭箱6的一側，所述門形支架51的內頂面上設有一導軌52，所述導軌52的延伸方向與所述卡盤的軸線平行。

如圖3所示，所述測量裝置8包括滑座81、大絲杆87、大電機80、移動杆85和移動測量頭89，位於所述滑座81的上端上的滑槽811與所述導軌52配合安裝，且所述所述滑座81可沿所述導軌52移動，所述大絲杆87的兩端分別活動設置在所述門形支架51的立臂上、且與所述滑座81的螺母814相連接，所述大電機80安裝在所述門形支架51上，所述大絲杆87的驅動端與所述大電機80的輸出軸相連接，所述移動杆85可移動地設置在所述滑座81的通孔812內，且所述移動杆85的移動方向與所述滑座81的移動方向垂直，所述移動測量頭89設置在所述移動杆85的前端上，且所述移動測量頭89的前端可抵擋在工件10的外周面上，其中，所述螺母814位於所述滑座81的下端，所述滑座81的通孔812的內壁上設有限位槽813。

所述測量裝置8還包括小電機88、小絲杆83、推桿84和大彈簧86，所述小電機88固定設置在所述滑座81上，所述小絲杆83的一端與所述小電機88的輸出軸固定連接，所述推桿84的一端螺紋連接在所述小絲杆83的另一端上，所述推桿84的另一端抵擋在所述移動杆85的尾端的端面上，且位於所述推桿84外周上的凸塊和位於所述移動杆85外周上的擋塊均與所述限位槽813配合連接，所述大彈簧86套設在所述移動杆85上，所述大彈簧86的一端抵擋在所述擋塊上，所述大彈簧86的另一端抵擋在所述滑座81上，所述大彈簧86用於所述移動杆85的復位。

所述測量裝置8還包括套筒82，所述套筒82固定設置在所述滑座81上，且所述套筒82套設在所述移動杆85上，並且所述套筒82的懸臂端的端面上設有一左觸發杆821，其中，所述套筒82的中心孔的直徑小於所述所述滑座81的通孔812的直徑，所以所述大彈簧86的另一端抵擋在套筒82的固定端的端面上。

如圖3和圖4所示，所述移動測量頭89包括一觸發開關899和觸發器,所述觸發開關899固定設置在所述移動杆85上，所述觸發器設置在所述移動杆85的前端上，所述觸發器包括筒體891、導向杆892、驅動球頭897、移動套896、活塞894、小彈簧895和碟形彈簧893，所述筒體891與所述導向杆892均固定在所述移動杆85的前端端面上，且所述導向杆892位於所述筒體891內，並且所述導向杆892與所述筒體891同軸，所述移動套896與所述活塞894均活動套設在所述導向杆892上，且所述移動套896的外周與所述活塞894的外周均與所述筒體891內壁滑動配合，所述驅動球頭897固定在所述移動套896的右端，所述小彈簧895與所述碟形彈簧893均套設在所述導向杆892上，且所述小彈簧895的兩端分別與所述移動套896的左端和所述活塞894的右端連接在一起，所述碟形彈簧893位於所述活塞894的左端與所述筒體891的左底面之間，其中，所述發光裝置9固定設置在所述移動套896的外周上，且所述發光裝置9與所述觸發開關899電連接，所述移動套896的外周上均勻設有若干個定心塊，所述定心塊的外端面與所述筒體891內壁滑動配合，所述定心塊的設計使所述移動套896與所述筒體891的同軸度更好，且所述移動套896的軸線與所述卡盤的軸線位於同一水平面內，所述筒體891的側壁上設有上通槽8911和下通槽8912，位於所述活塞894上的右觸發杆8941通過所述上通槽8911延伸到所述筒體891外，位於所述移動套896的外周上的銜接杆穿過所述下通槽8912與所述發光裝置9固定連接。

如圖5所示，所述光柵尺光電傳感器b包括光敏感單元陣列1、讀出電路2、參數導入系統3和電荷轉移模塊4，其中光敏感單元陣列1包括若干個光敏感單元，參數導入系統3包括控制模塊31、串行/並行轉換模塊32、存儲模塊33、選擇模塊34和緩衝模塊35；一光敏感單元與所述卡盤的軸線對應設置，且一直處於接通狀態，其餘光敏感單元沿所述本體5的寬度方向依次排列，且所述光敏感單元陣列1的延伸方向與所述卡盤的軸線方向垂直。

該直徑測量儀還包括控制系統，所述控制系統通過現場總線與所述床頭箱6、所述大電機80、所述小電機88和觸發開關899電連接。

所述光柵尺光電傳感器b的工作原理為：

所述光敏感單元陣列1將光敏感單元產生的光生電荷401傳遞給電荷轉移模塊4，電荷轉移模塊4按照讀取時鐘302將光敏感單元產生的光生電荷401依次傳遞給讀出電路，讀出電路2根據參數導入系統3提供的參數341將光生電荷401轉換為電壓信號201輸出。

所述控制模塊31和串行/並行轉換模塊32共用寫時鐘303和復位信號304，當讀/寫控制301信號為寫有效電平h時，控制模塊31將存儲模塊時鐘311與寫時鐘303保持一致，保持存儲使能312為存儲有效電平h；控制模塊31接收串行/並行轉換模塊32傳遞過來的並行數據321，隨後通過操作存儲模塊時鐘311，存儲使能312，存儲地址313，存儲數據314，將並行數據321寫入到存儲模塊33中；存儲地址313初值為i，每寫入一次數據，控制模塊31將存儲地址313加1。當讀/寫控制301信號為讀有效電平l時，控制模塊31將存儲模塊時鐘311與讀時鐘302保持一致，保持存儲使能312為存儲無效電平l，存儲地址313初值為i，每當讀時鐘302有效沿來臨的時候，控制模塊31將存儲地址313加1。

所述串行/並行轉換模塊32和控制模塊31共用寫時鐘303和復位信號304，串行/並行轉換模塊32按照約定的協議將串行數據305轉換為並行數據321，在本實施例中，採用串口通信協議。

在存儲使能312為存儲有效電平h時，存儲模塊33在存儲模塊時鐘311有效沿來臨時，將存儲地址313中的數據更新為存儲數據314。

在存儲使能312為存儲無效電平l時，存儲模塊33在存儲模塊時鐘311有效沿來臨時，將存儲地址313中的數據更新到存儲輸出331上。

當選擇信號306為串行導入有效電平h時，選擇模塊34保持選擇輸出341與存儲輸出331一致。

當選擇信號306為並行導入有效電平l時，選擇模塊34保持選擇輸出341與外部並行輸入307一致。

緩衝模塊35將緩衝輸出351和選擇輸出341保持一致。

電荷轉移模塊4接收並存儲光敏感單元產生的光生電荷401，根據讀取時鐘有效沿，電荷轉移模塊4依次輸出光敏感單元產生的光生電荷401。

本實施方式中h為高電平，l為低電平，i為0，時鐘有效沿定義為上升沿。

當對參數導入系統3進行測試時，設置選擇信號306為串行導入有效電平h，預先通過串行導入一組已知的數據，然後通過檢測緩衝輸出351與已知數據的一致性，可以方便、有效的檢測出參數導入系統3中控制模塊31、串行/並行轉換模塊32、存儲模塊33三者工作的正確性。如果經測試發現以上三者工作正確，那麼就無需將外部並行輸入307引到專用集成電路封裝外部，從而減小了封裝體積；如果經測試發現以上三者工作錯誤，那麼可以將外部並行輸入307引到專用集成電路封裝外部，並將當選擇信號306設置為並行導入有效電平l，從而使選擇模塊34保持選擇輸出341與外部並行輸入307一致，從而達到相同的參數導入效果。

開始測量時，所述控制系統依據預先編制的程序發出信號指示所述床頭箱6移動至預定位置，所述大電機80通過所述大絲杆87帶動所述滑座81移動到預定位置，所述控制系統再次依據預先編制的程序發出信號指示所述卡盤帶動所述圓柱形工件10旋轉，所述小電機88通過所述小絲杆83帶動所述推桿84向右移動，所述推桿84推動所述移動杆85微移動，位於所述移動杆85上的驅動球頭897會逐漸趨近所述圓柱形工件10的外周，進而觸碰到所述工件10的外周面上，所述移動杆85繼續移動使所述驅動球頭897向所述筒體891內收縮，所述移動套896通過所述小彈簧895推動所述活塞894移動，所述位於所述活塞894上的右觸發杆8941使觸發開關899閉合，所述觸發開關899控制所述發光裝置9向所述光柵尺光電傳感器b發出光信號，由於所述工件10旋轉，由於所述工件10的圓周面有跳動誤差，所以與所述發光裝置9對應的位置處若干個光敏感單元產生光生電荷401，可多次測量求平均值，測量結果準確，測量結束時，所述小電機88通過所述小絲杆83帶動所述推桿84向左移動，所述移動杆85在所述大彈簧86的作用下復位，進而帶動所述移動測量頭89向左移動，所述右觸發杆8941與觸發開關899分離，當所述觸發開關899與所述左觸發杆821接觸，所述觸發開關899控制所述發光裝置9向所述光柵尺光電傳感器b發出光信號，與所述發光裝置9對應的位置處的光敏感單元產生光生電荷401。

所述控制系統依據所述光柵尺光電傳感器b輸出的信號計算出工件10的直徑。

採用上述結構，工件10的可測量直徑範圍大，可方便實現多點直徑測量使測量結果更準確、可靠，且測量速度快。

以上僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。