CN104296715A - 一种平行平板测量机构及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种平行平板测量机构及其测量方法。该平行平板测量机构包括连接加工件、两个导杆固定件、导套组件、导套固定板、气缸、测量压板、位移传感器。该气缸驱动其动力输出杆下降时，该动力输出杆推动该导套固定板带动该至少四个导套沿该至少四个导杆下降，该导套固定板带动该测量压板下降，且还带动该位移传感器的触点下降，该位移传感器根据该位移传感器的触点的下降量输出测量数据。本发明综合了机械式尺寸测量及位移传感器测量的优点，可实现面测量及满足尺寸测量精度要求，同时也是自动化装置，可集成在自动化设备中，实现高速自动化生产需求。

Description

一种平行平板测量机构及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种自动化机械类测量装置，尤其涉及一种平行平板测量机构及其平行平板测量方法，该平行平板测量机构为可用来测量电子行业中的电池等物品的外部外形尺寸，是可用于自动化设备的高精度测量装置。

背景技术

在现有的自动化设备机械接触式机构中，由于机械件间的滑动配合存在间隙量，这个间隙量直接影响机构的测量精度，导致现有的接触式尺寸机构测量精度不高，难以满足产品尺寸测量需求。

为满足该尺寸测量精度要求，人们通常采用位移传感器接触式测量，该机构解决了测量精度的难点，同时也有弊端，该位移传感器测量方式能实现点测量精度要求，在面测量中的测量精度没有改观。

为实现面测量要求，人们通常使用线激光扫描，找出两面的最高点，来实现该尺寸的测量精度要求，但由于线激光价格昂贵，难以大规模普及。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种平行平板测量机构及其平行平板测量方法，其综合了机械式尺寸测量及位移传感器测量的优点，可实现面测量及满足尺寸测量精度要求，同时也是自动化装置，可集成在自动化设备中，实现高速自动化生产需求。

本发明是这样实现的，一种平行平板测量机构，其包括：

连接加工件；

第一导杆固定件，其一端垂直固定于该连接加工件，而另一端开设有第一通孔；

第二导杆固定件，其一端垂直固定于该连接加工件，而一端开设有与该第一通孔相对的第二通孔，且该第二导杆固定件与该第一导杆固定件平行设置；

导套组件，其包括：

至少四个导杆，每个导杆垂直固定在该第一导杆固定件与该第二导杆固定件之间；以及

至少四个导套，其与该至少四个导杆一一对应，且分别套设在相应的导杆上；

导套固定板，其套设在该至少四个导套上并与该至少四个导套固定；

气缸，其安装在该第一导杆固定件上，且该气缸的动力输出杆穿过该第一通孔后固定在该导套固定板上；

测量压板，其与该导套固定板位于该第二导杆固定件的相对两侧，该测量压板通过一个连接件经由该第二通孔与该导套固定板固定；以及

位移传感器，其固定在该第一导杆固定件上，该位移传感器的触点与该导套固定板靠近该气缸的一侧接触并固定。

作为上述方案的进一步改进，该气缸驱动其动力输出杆下降时，该动力输出杆推动该导套固定板带动该至少四个导套沿该至少四个导杆下降，该导套固定板带动该测量压板下降，且还带动该位移传感器的触点下降，该位移传感器根据该位移传感器的触点的下降量输出测量数据。

作为上述方案的进一步改进，该气缸驱动其动力输出杆上升时，该动力输出杆拉动该导套固定板带动该至少四个导套沿该至少四个导杆上升，该导套固定板带动该测量压板上升，且还带动该位移传感器的触点上升直至，该位移传感器的测量数据为零。

作为上述方案的进一步改进，该平行平板测量机构还包括位移传感器固定块，该位移传感器固定块用于将该位于传感器固定在该第一导杆固定件上。优选地，该位移传感器固定块固定在该第一导杆固定件靠近该导套固定板的一侧上，该位移传感器的一端穿过该第一通孔固定在该位移传感器固定块上，该位移传感器的另一端卡在该第一通孔上。

作为上述方案的进一步改进，该测量压板上用于测量被测物的接触面为磨床磨面。

作为上述方案的进一步改进，该测量压板进行了黑色硬质氧化表面处理。

作为上述方案的进一步改进，该导杆与该导套采用球接触机构。

作为上述方案的进一步改进，该导套固定板通过过盈配合与该至少四个导套固定。

本发明还提供一种平行平板测量方法，其应用于上述任意一种平行平板测量机构中，该平行平板测量方法包括以下步骤：

启动该气缸；

该气缸驱动其动力输出杆下降，该动力输出杆推动该导套固定板带动该至少四个导套沿该至少四个导杆下降，该导套固定板带动该测量压板下降，且还带动该位移传感器的触点下降，该位移传感器根据该位移传感器的触点的下降量输出测量数据；

该气缸驱动其动力输出杆上升时，该动力输出杆拉动该导套固定板带动该至少四个导套沿该至少四个导杆上升，该导套固定板带动该测量压板上升，且还带动该位移传感器的触点上升直至，该位移传感器的测量数据为零。

本发明的平行平板测量机构综合了现有的机械加工技术、装配技术及自动化技术，在机械接触式尺寸测量中有以下的优点：

1.平行平板测量机构测量精度能达到±0.01mm，其测量精度满足电子类电池厚度尺寸精度要求，尤其是在机械类接触式测量尺寸设备中属于高精度测量设备，解决了原先机械接触测量设备的测量精度不高的难点；

2.平行平板测量机构实现面测量，能够测量出需要测量的两面的最高点之间的距离。相对于点测量，其实现的是面测量，即测量出该面的最高点与基准面的距离，对测量的结果更准确；

3.平行平板测量机构整体机构简单实用，相比于激光类测量设备，平行平板测量机构成本很低，亦能达到精测精度要求，具有很高的性价比；

4.平行平板测量机构实用寿命长，维修性好，从现场的使用数据可看出，平行平板测量机构的使用寿命达到了100万次，平行平板测量机构设计巧妙，更换方便，达到寿命后更换损件即可重新使用；

5.平行平板测量机构是测量时间短的自动化装置，平行平板测量机构需要在PLC编程下实现在设备中的自动化测量，测量时间可控制在2s内，节省了大量的人力时间，可用于高度自动化方面的批量生产。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式提供的平行平板测量机构的结构示意图。

图2为图1中平行平板测量机构的另一视角的结构示意图。

图3为图1中导套组件的结构示意图。

图4为图1中测量压板的结构示意图。

图5为图1中导套组件与导套固定板的组装示意图。

图6为图5中组合后与第一导杆固定件、第二导杆固定件的组装示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，本发明较佳实施方式提供的平行平板测量机构包括连接加工件5、第一导杆固定件8、第二导杆固定件9、导套组件1、导套固定板6、气缸4、测量压板2、位移传感器3、位移传感器固定块7。

导套组件1用于为测量压板2升降导向用，导套组件1为预压无间隙导杆导套机构。如图3所示，导套组件1包括至少四个导杆11、与该至少四个导杆11一一对应的至少四个导套12。在本实施方式中，导杆11与导套12的数量均以4个为例举例说明，每个导杆11垂直固定在该第一导杆固定件8与该第二导杆固定件9之间。

导套组件1选用已经成熟运用的模组用导套组件，该导套组件1内导杆11、导套12间有预压无间隙量，导杆11、导套12间采用球接触机构，使得导杆11、导套12有预压又摩擦力小，保证测量压板2下降接触产品时只产生微小不影响测量精度的现象，保证了测量的精度要求。

请结合图4，测量压板2用于接触所需测量产品的面的最高点。测量压板2与该导套固定板6位于该第二导杆固定件9的相对两侧，该测量压板2通过一个连接件21经由该第二通孔91与该导套固定板6固定。测量压板2的材料选用AL7035T6，该材料去应力保证加工后无残留应力。测量压板2的接触面需要用精密磨床磨面，保证该面的平面度在0—0.005mm以内，使该接触面成为理想的测量平面，同时测量压板2进行了黑色硬质氧化表面处理工艺。

位移传感器3用于将测量的数据输出，位移传感器3的测量精度为0.003mm。位移传感器3的触点31与导套固定板6接触，触点跟着测量压板2下降，当无被测产品时，测量压板2会接触被测物的放置平台，此时位移传感器3数值设置为零位。

气缸4用于驱动测量压板2升降。气缸4安装在第一导杆固定件8上，且该气缸4的动力输出杆穿过该第一通孔81后固定在该导套固定板6上。

连接加工件5为连接各部件额装配件，使得组成平行平板测量机构为一个整体。

请结合图5及图6，导套固定板6用于固定导套组件1中的导套12。导套固定板6套设在四个导套12上并与该四个导套12固定。导套固定板6是导套组件1的固定件。导套固定板6与导套组件1的配合为过盈配合，该过盈配合为采用高精度磨床边磨边配，每个工艺孔的尺寸精度根据与其相配的导套12外径的具体尺寸精度而定，四孔之间的相对尺寸位置要求高，保证了导套组件1不脱落及测量压板2能顺利上升下降无间隙。

位移传感器固定块7用于固定位移传感器3。在本实施方式中，该位移传感器固定块7将该位于传感器3固定在该第一导杆固定件8上。具体地，该位移传感器固定块7固定在该第一导杆固定件8靠近该导套固定板6的一侧上，该位移传感器3的一端穿过该安装孔82固定在该位移传感器固定块7上，该位移传感器3的另一端卡在该第一通孔81上。当然位移传感器固定块7可以不设置，位移传感器3直接固定在该第一导杆固定件8上，该位移传感器3的触点31与该导套固定板6靠近该气缸4的一侧接触并固定。当然，第一通孔81与安装孔82可以相通合并为同一个通孔。

第一导杆固定件8的一端垂直固定于该连接加工件5，而另一端开设有第一通孔81与安装孔82。第二导杆固定件9的一端垂直固定于该连接加工件5，而一端开设有与该第一通孔81相对的第二通孔91，且该第二导杆固定件9与该第一导杆固定件8平行设置。

平行平板测量测量精度：被测量产品在压板接触面的任一点的测量数值与真实值的差值即为测量精度。平行平板测量机构的测量精度为±0.01mm：被测量产品在压板接触面的任一点的测量数值与真实值的差值的绝对值在0—0.01mm以内。平行平板测量机构的测量精度要求高，这个精度是由测量压板，导套固定板，导套组件及装配导套组件的工艺保证的。

装配工艺：导套组件1为预压无间隙量组件，导杆11与导套12组合在一起，很可能使得测量压板2运动不顺，影响平行平板测量机构的测量精度，这是由两个导杆固定件8、9与四件导杆11的装配不顺造成。

该平行平板测量装置在应用时，其平行平板测量方法包括以下步骤：

启动该气缸4；

该气缸4驱动其动力输出杆下降，该动力输出杆推动该导套固定板6带动四个导套12沿该四个导杆11下降，该导套固定板6带动该测量压板2下降，且还带动该位移传感器3的触点31下降，该位移传感器3根据该位移传感器3的触点31的下降量输出测量数据；

该气缸4驱动其动力输出杆上升时，该动力输出杆拉动该导套固定板6带动四个导套12沿该四个导杆11上升，该导套固定板6带动该测量压板2上升，且还带动该位移传感器3的触点31上升直至，该位移传感器3的测量数据为零。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种平行平板测量机构，其特征在于：其包括：

连接加工件；

第一导杆固定件，其一端垂直固定于该连接加工件，而另一端开设有第一通孔；

第二导杆固定件，其一端垂直固定于该连接加工件，而一端开设有与该第一通孔相对的第二通孔，且该第二导杆固定件与该第一导杆固定件平行设置；

导套组件，其包括：

至少四个导杆，每个导杆垂直固定在该第一导杆固定件与该第二导杆固定件之间；以及

至少四个导套，其与该至少四个导杆一一对应，且分别套设在相应的导杆上；

导套固定板，其套设在该至少四个导套上并与该至少四个导套固定；

气缸，其安装在该第一导杆固定件上，且该气缸的动力输出杆穿过该第一通孔后固定在该导套固定板上；

测量压板，其与该导套固定板位于该第二导杆固定件的相对两侧，该测量压板通过一个连接件经由该第二通孔与该导套固定板固定；以及

位移传感器，其固定在该第一导杆固定件上，该位移传感器的触点与该导套固定板靠近该气缸的一侧接触并固定。

2.根据权利要求1所述的平行平板测量机构，其特征在于：该气缸驱动其动力输出杆下降时，该动力输出杆推动该导套固定板带动该至少四个导套沿该至少四个导杆下降，该导套固定板带动该测量压板下降，且还带动该位移传感器的触点下降，该位移传感器根据该位移传感器的触点的下降量输出测量数据。

3.根据权利要求1所述的平行平板测量机构，其特征在于：该气缸驱动其动力输出杆上升时，该动力输出杆拉动该导套固定板带动该至少四个导套沿该至少四个导杆上升，该导套固定板带动该测量压板上升，且还带动该位移传感器的触点上升直至，该位移传感器的测量数据为零。

4.根据权利要求1所述的平行平板测量机构，其特征在于：该平行平板测量机构还包括位移传感器固定块，该位移传感器固定块用于将该位于传感器固定在该第一导杆固定件上。

5.根据权利要求4所述的平行平板测量机构，其特征在于：该位移传感器固定块固定在该第一导杆固定件靠近该导套固定板的一侧上，该位移传感器的一端穿过该第一通孔固定在该位移传感器固定块上，该位移传感器的另一端卡在该第一通孔上。

6.根据权利要求1所述的平行平板测量机构，其特征在于：该测量压板上用于测量被测物的接触面为磨床磨面。

7.根据权利要求1所述的平行平板测量机构，其特征在于：该测量压板进行了黑色硬质氧化表面处理。

8.根据权利要求1所述的平行平板测量机构，其特征在于：该导杆与该导套采用球接触机构。

9.根据权利要求1所述的平行平板测量机构，其特征在于：该导套固定板通过过盈配合与该至少四个导套固定。

10.一种平行平板测量方法，其应用于如权利要求1至9中任意一项所述的平行平板测量机构中，其特征在于：该平行平板测量方法包括以下步骤：

启动该气缸；

该气缸驱动其动力输出杆下降，该动力输出杆推动该导套固定板带动该至少四个导套沿该至少四个导杆下降，该导套固定板带动该测量压板下降，且还带动该位移传感器的触点下降，该位移传感器根据该位移传感器的触点的下降量输出测量数据；

该气缸驱动其动力输出杆上升时，该动力输出杆拉动该导套固定板带动该至少四个导套沿该至少四个导杆上升，该导套固定板带动该测量压板上升，且还带动该位移传感器的触点上升直至，该位移传感器的测量数据为零。