CN115371614A - 浮动测头和电池包壳体测量设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及柔性测量技术领域，特别涉及浮动测头和电池包壳体测量设备，所述浮动测头包括固定板、浮动板、伸缩组件、多根浮动杆、第一位置传感器和至少三个基准块；浮动杆的一端固定在浮动板上，另一端向固定板所在侧延伸并穿过固定板上预设的通孔，所述浮动杆均具有一大、小直径段杆体，所述浮动板靠近待测工件使其基准块接触待测工件后，推挤固定板沿浮动杆移动至其小直径段杆体处以实现浮动调整，且在固定板移动至小直径段杆体的最低位时，所述第一位置传感器检测到浮动杆的位置信号并开启检测；本发明提供的浮动测头在贴合至待测工件时可实现一定角度的浮动，从而确保了浮动测头与待测工件保持完美贴合，进而确保了测得数据的准确性。

Description

浮动测头和电池包壳体测量设备

技术领域

本发明涉及柔性测量技术领域，特别涉及浮动测头和电池包壳体测量设备。

背景技术

测量工站在测量时需要有一个基准来进行测量，这个基准一般有两种设计：1)以设备作为基准，测出两面相对于基准的数值，再作运算。由于介入额外的基准，测量干扰因素会增多，此方法不常用于精度较高的测量；2)以工件本身作为基准，直接测得另一个面相对于基准面的数值，此法最为常用；

对于常用的测量方法2)就需要实现以产品工件被测面为基准，这就使用到浮动测量。对于浮动测量，分为两类：(1)工件浮动，常用于工件较轻且工件定位不好的情况；(2)测头浮动，用途广泛，测量工站常用此检测。

然而，现有技术缺少柔性测量，特别是对于电池包产线中机器人测量工站中的应用更少；此外，现有的浮动多为弹簧，对于待测工件定位精度不高，测量精度要求较高的测量工站，可控程度不够好。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种浮动测头，可针对定位精度不高的待测工件进行测量，并确保实现高精度的测量。

为了实现上述目的，本发明提供了一种浮动测头，包括：

固定板，用于连接支撑组件；

浮动板，其与所述固定板临近间隔布置，且在浮动板上设有测量组件用于测量待测工件；

伸缩组件，其设置在所述浮动板与固定板之间，所述伸缩组件可被压缩以使浮动板与固定板相互靠近；

多根浮动杆，所述浮动杆的一端固定在浮动板上，另一端向固定板所在侧延伸并穿过固定板上预设的通孔；

第一位置传感器，设置在所述固定板上，用于检测经由通孔穿置而来的所述浮动杆的位置信号；以及，

至少三个基准块，设置在所述浮动板远离固定板的一侧，用于接触待测工件以构建出测量基准面；

其中，多根浮动杆均具有一大、小直径段杆体，所述浮动板靠近待测工件使其基准块接触待测工件后，推挤所述固定板沿浮动杆移动至其小直径段杆体处以实现浮动调整，且在固定板移动至小直径段杆体的最低位时，所述第一位置传感器检测到浮动杆的位置信号并开启检测。

可选地，所述浮动测头还包括：

第二位置传感器，设置于所述固定板上，用于检测所述伸缩组件回复后浮动杆的位置信号并关闭检测。

可选地，所述伸缩组件为气缸，所述气缸固定在所述浮动板上，且其活塞杆的端部固定在所述固定板上。

可选地，所述伸缩组件为弹簧，所述弹簧的一端固定在浮动板上，另一端固定在所述固定板上。

可选地，所述浮动测头还包括：

在位传感器，其设置在所述浮动板的两侧，用于检测待测工件的在位信号。

可选地，所述固定板的通孔内设有定位衬套，所述定位衬套与所述浮动杆的大直径段杆体构成导向限位配合。

可选地，所述浮动杆的上端设有一挡块用于与所述固定板的上板面构成挡靠限位。

可选地，所述测量组件为设置在所述浮动板远离固定板一侧的多个位移传感器；

所述位移传感器包括设置在基准块所在平面的第一位移传感器和远离基准块所在平面的第二位移传感器。

可选地，所述支撑组件为机器人、KBK伸缩臂或竖直滑台。

本发明还提供了一种电池包壳体测量设备，所述电池包壳体测量设备具有上述的浮动测头。

与现有技术相比，本发明提供的浮动测头在贴合至待测工件时可实现一定角度的浮动，从而确保了浮动测头与待测工件保持完美贴合，进而确保了测得数据的准确性；此外，本发明提供的浮动测头具体是以至少三个基准块与待测工件贴合以构建出测量基准面，即以待测工件作为测量基准，确保了测量数据的精确性和可重复性。

基于本发明提供的浮动测头在电池包壳体测量设备上的应用，实现了现有电池包产线中壳体的柔性测量，填补了技术空白。

此外，本发明提供的浮动测头也有效的规避了现有浮动测量依赖于弹簧导致可控程度不够好，测量精度不足的缺陷；

本发明提供的浮动测头在待测工件较重导致其本身定位精度不高时更能充分发挥高精度测量的优势，进而具有较好的应用前景。

附图说明

图1是根据本发明具体实施方式提供的一种浮动测头的结构示意图；

图2是根据本发明具体实施方式提供的一种浮动测头的仰视图；

图3是图2中A-A截面的剖视图；

图4是根据本发明具体实施方式提供的一种机器人作为支撑组件的浮动测头测量电池包壳体的示意图；

图5是图4中B位置的放大示意图；

图6是根据本发明具体实施方式提供的一种浮动测头测量电池包壳体的剖视图；

附图标记说明

1、待测工件；10、固定板；11、通孔；111、定位衬套；12、第一位置传感器；13、第二位置传感器；14、安装座；20、支撑组件；30、浮动板；31、基准块；32、位移传感器；321、第一位移传感器；322、第二位移传感器；33、在位传感器；34、滑块固定支架；35、气动滑块；36、第三位移传感器；37、支架；38、球状触点；39、滑块导向杆；40、伸缩组件；50、浮动杆；51、小直径段杆体；52、大直径段杆体；53、挡块。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐明本发明。

如前所述，结合图1、2、3所示，本发明提供了一种浮动测头，包括固定板10、浮动板30、伸缩组件40、多根浮动杆50、第一位置传感器12和至少三个基准块31。

其中，所述固定板10和浮动板30主要起支撑固定作用，用于安装布置伸缩组件40、浮动杆50、第一位置传感器12和基准块31等零部件；所述固定板10用于连接支撑组件20，通过支撑组件20使该浮动测头靠近或远离待测工件1，所述浮动板30与所述固定板10临近间隔布置，且在浮动板30与固定板10之间设有伸缩组件40，所述伸缩组件40可被压缩以使浮动板30与固定板10相互靠近；所述浮动杆50的一端固定在浮动板30上，另一端向固定板10所在侧延伸并穿过固定板10上预设的通孔11；所述第一位置传感器12设置在所述固定板10上，用于检测经由通孔11穿置而来的所述浮动杆50的位置信号；所述基准块31设置在所述浮动板30远离固定板10的一侧，用于接触待测工件1以构建出测量基准面；其中，多根浮动杆50均具有一大、小直径段杆体，所述浮动板30靠近待测工件1使其基准块31接触待测工件1后，推挤所述固定板10沿浮动杆50移动至其小直径段杆体51处以实现浮动调整，且在固定板10移动至小直径段杆体51的最低位时，所述第一位置传感器12检测到浮动杆50的位置信号并开启检测。

本发明提供的浮动测头，在具体工作时，通过支撑组件20带动整个浮动测头探入待测工件1内进行测量，设置在浮动板30上的基准块31会最先与待测工件1接触，由于被阻挡，此时设置在浮动板30与固定板10之间的伸缩组件40被压缩，固定板10沿浮动杆50的杆长方向移动，且在移动至浮动杆50的小直径段杆体51处时，由于固定板10上预留的通孔11与小直径段杆体51之间存在间隙，以允许浮动板30的浮动调整，使其上设置的基准块31更好的贴合在待测工件1上以构建出测量基准面，待固定板10移动至小直径段杆体51的最低位时，所述第一位置传感器12检测到浮动杆50的位置信号并开启检测。

通过本发明提供的浮动测头，使其在贴合至待测工件1时实现一定角度的浮动，从而确保了浮动测头与待测工件1保持完美贴合，进而确保了测得数据的准确性，此外，本发明提供的浮动测头具体是以至少三个基准块31与待测工件1贴合以构建出测量基准面，即以待测工件1作为测量基准，确保了测量数据的精确性和可重复性。

本发明提供的浮动测头，通过临近间隔布置的浮动板30和固定板10构造出浮动测头的主体结构，配合设置在浮动板30和固定板10之间的伸缩组件40和浮动杆50，巧妙的利用了浮动测头贴近待测工件1时的反向推力，压缩伸缩组件40，实现固定板10在浮动杆50上的移动，进而实现浮动板30在待测工件1表面的浮动调整，以适应待测工件1在生产制造时存在的公差，确保了测得数据的准确性；该浮动测头具有结构简单，使用方便的优势，可满足各种工件深度尺寸的测量要求。

需要说明的是，本发明中，所述浮动板30在待测工件1表面的平面浮动量取决于浮动杆50的小直径段杆体51与通孔11的间隙以及浮动杆50之间的开距；所述浮动板30的角度浮动取决于导向长度(即小直径段杆体51的长度)与浮动间隙(小直径段杆体51与通孔11的间隙)的比值。

根据本发明提供的浮动测头，本发明中，所述伸缩组件40的作用在于驱动浮动板30与固定板10相互远离至初始位置，在此过程中，固定板10沿浮动杆50的杆长方向自小直径段杆体51移动至大直径段杆体52处，并与大直径段杆体52构成导向限位配合，为了给测量组件提供关闭信号，在一些实施例中，所述浮动测头还包括第二位置传感器13，所述第二位置传感器13设置于所述固定板10上，用于检测所述伸缩组件40回复后浮动杆50的位置信号并关闭检测，即关闭测量组件。

在一些实施例中，所述伸缩组件40为气缸，所述气缸固定在所述浮动板30上，且其活塞杆的端部固定在所述固定板10上。当浮动测头贴近待测工件1时，设置在浮动板30上的基准块31最先靠上待测工件1，由于被阻挡，此时的气缸开始被压缩，固定板10开始沿浮动杆50移动至小直径段杆体51处以实现浮动板30的浮动调整，当固定板10移动至小直径段杆体51的最低位时，所述第一位置传感器12检测到浮动杆50的位置信号并开启检测。

在检测完成后，浮动测头开始脱离待测工件1，此时气缸提供回复力使固定板10与浮动板30相互远离，所述固定板10沿浮动杆50的杆长方向移动至大直径段杆体52处，以实现导向限位配合。

需要说明的是，本发明中，所述支撑组件20带动整个浮动测头接触待测工件1以实现测量，为了避免产生额外的扭矩以确保测量更加稳定，所述气缸的安装位置优选为所述浮动板30的中心位置。进而，为了测量待测工件1中心位置的参数，所述的浮动测头上还设有间接测量组件，结合图4、5所示，所述间接测量组件包括向远离浮动板30方向延伸的滑块固定支架34，所述滑块固定支架34上设有气动滑块35，所述气动滑块35上设有第三位移传感器36和向气缸所在侧延伸的支架37，所述支架37上设有球状触点38。

在具体使用的过程中，在气缸被压缩前，支架37上的球状触点38会先接触到待测工件1，推挤支架37并带动气动滑块35移动，直至支架37接触到气缸后开始推挤压缩气缸，设置在气动滑块35上的第三位移传感器36可记录其移动量；通过该间接测量组件将气缸对应的中心位置的待测参数转化为气动滑块35的移动量，间接的实现了中心位置的参数测量。

需要说明的是，为了确保气动滑块35能够快速稳定的回复，所述气动滑块35的滑块导向杆39上套设有弹簧(图中未示出)，在支架37移动并接触到气缸的过程中，所述弹簧被压缩，且在测量完成后，所述弹簧的弹力可驱使气动滑块35回复至初始位置以等待下一个待测工件1的测量。

在一些实施例中，所述伸缩组件40为弹簧，所述弹簧的一端固定在浮动板30上，另一端固定在所述固定板10上。浮动测头的工作原理与伸缩组件40为气缸时的工作原理相同，此处不再赘述。

需要说明的是，在检测完成后，是由弹簧提供回复力以实现固定板10与浮动板30相互远离。本申请的发明人发现，在本发明提供的浮动测头中，通过气缸作为伸缩组件40，相比于弹簧来说更能够实现在待测工件1定位精度不高的情况下，进行高精度的准确测量，发明人推测是因为气缸可通过精密减压阀精确调节浮动打开和复位的力值，相较于弹簧来说更为可靠。

在一些实施例中，本发明中，浮动测头还包括在位传感器33，所述在位传感器33设置在所述浮动板30的两侧，用于检测待测工件1的在位信号。通过该在位传感器33检测到待测工件1的信号后，才允许测量组件的检测开启。需要说明的是，本发明通过设置该两个在位传感器33对待测工件1进行检测，对测量取值进行互锁，可以很好的避免设备异常导致错误数据上传至***，避免了对后续生产工艺产生影响。

在一些实施例中，所述固定板10的通孔11内设有定位衬套111，所述定位衬套111与所述浮动杆50的大直径段杆体52构成导向限位配合。

在一些实施例中，所述浮动杆50的上端设有一挡块53用于与所述固定板10的上板面构成挡靠限位。通过该挡块53的设置，避免伸缩组件40的回复力过大导致浮动杆50脱出固定板10上的通孔11。

本发明中，测量组件的作用在于测量待测工件1，在本发明的一个具体的实施方式中，所述测量组件为设置在所述浮动板30远离固定板10一侧的多个位移传感器32；所述位移传感器32包括设置在基准块31所在平面的第一位移传感器321和远离基准块31所在平面的第二位移传感器322。

在具体应用时，通过位于基准块31所在平面的第一位移传感器321测量基准面，通过远离基准块31所在平面的第二位移传感器322实现待测工件1的深度测量。

在本发明的一个具体的应用实例中，所述待测工件1具体为电池包壳体，通过对电池包壳体的精确测量，在后续导热胶的涂胶工艺中，为伺服定量泵提供精准输入，以实现电池模组与电池包壳体通过导热胶严密贴合，进而实现良好散热。

更为具体的，所述第一位移传感器321布置有三个，对应测量三个基准块31在电池包壳体的上端面所构建出的基准面；所述第二位移传感器322布置有多个以尽量多的细化电池包壳体底部的分区，以实现更为精准的电池包壳体的深度测量。在本发明的一个具体的实施例中，所述第二位移传感器322布置有9个。需要说明的是，在给伺服定量泵输入涂胶量时，可根据具体要求数据点位的多少来增减第二位移传感器322的数量，也可通过线性模拟，计算出更多点位的涂胶量，例如A点测得电池包壳体深度为100mm，B点测得电池包壳体深度为99mm，则可通过线性模拟出A点与B点之间的中间点的电池包壳体深度为99.5mm，进而与对应点位的电池模组高度运算，得出涂胶量。

在一些实施例中，所述支撑组件20为机器人、KBK伸缩臂或竖直滑台。

需要说明的是，本发明的浮动测头具体是通过支撑组件20靠近或远离待测工件1，也即该支撑组件20是本发明浮动测头的测量移动单元，因而在不同情况下可选用不同的支撑组件20，例如在人工测量或备用测量时，利用KBK伸缩臂作为支撑组件20；又如在待测工件1的测量位置较少时，利用竖直滑台作为支撑组件20；再比如待测工件1的测量位置较多时，可利用机器人作为支撑组件20，以充分的发挥机器人的柔性特性，如图4、6所示。

更进一步的，在本发明中，所述的固定板10上还设置有安装座14用于连接支撑组件20。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种浮动测头，其特征在于，包括：

固定板(10)，用于连接支撑组件(20)；

浮动板(30)，其与所述固定板(10)临近间隔布置，且在浮动板(30)上设有测量组件用于测量待测工件(1)；

伸缩组件(40)，其设置在所述浮动板(30)与固定板(10)之间，所述伸缩组件(40)可被压缩以使浮动板(30)与固定板(10)相互靠近；

多根浮动杆(50)，所述浮动杆(50)的一端固定在浮动板(30)上，另一端向固定板(10)所在侧延伸并穿过固定板(10)上预设的通孔(11)；

第一位置传感器(12)，设置在所述固定板(10)上，用于检测经由通孔(11)穿置而来的所述浮动杆(50)的位置信号；以及，

至少三个基准块(31)，设置在所述浮动板(30)远离固定板(10)的一侧，用于接触待测工件(1)以构建出测量基准面；

其中，多根浮动杆(50)均具有一大、小直径段杆体，所述浮动板(30)靠近待测工件(1)使其基准块(31)接触待测工件(1)后，推挤所述固定板(10)沿浮动杆(50)移动至其小直径段杆体(51)处以实现浮动调整，且在固定板(10)移动至小直径段杆体(51)的最低位时，所述第一位置传感器(12)检测到浮动杆(50)的位置信号并开启检测。

2.根据权利要求1所述的浮动测头，其特征在于，还包括：

第二位置传感器(13)，设置于所述固定板(10)上，用于检测所述伸缩组件(40)回复后浮动杆(50)的位置信号并关闭检测。

3.根据权利要求1所述的浮动测头，其特征在于，所述伸缩组件(40)为气缸，所述气缸固定在所述浮动板(30)上，且其活塞杆的端部固定在所述固定板(10)上。

4.根据权利要求1所述的浮动测头，其特征在于，所述伸缩组件(40)为弹簧，所述弹簧的一端固定在浮动板(30)上，另一端固定在所述固定板(10)上。

5.根据权利要求1所述的浮动测头，其特征在于，还包括：

在位传感器(33)，其设置在所述浮动板(30)的两侧，用于检测待测工件(1)的在位信号。

6.根据权利要求1所述的浮动测头，其特征在于，所述固定板(10)的通孔(11)内设有定位衬套(111)，所述定位衬套(111)与所述浮动杆(50)的大直径段杆体(52)构成导向限位配合。

7.根据权利要求1所述的浮动测头，其特征在于，所述浮动杆(50)的上端设有一挡块(53)用于与所述固定板(10)的上板面构成挡靠限位。

8.根据权利要求1所述的浮动测头，其特征在于，所述测量组件为设置在所述浮动板(30)远离固定板(10)一侧的多个位移传感器(32)；

所述位移传感器(32)包括设置在基准块(31)所在平面的第一位移传感器(321)和远离基准块(31)所在平面的第二位移传感器(322)。

9.根据权利要求1所述的浮动测头，其特征在于，所述支撑组件(20)为机器人、KBK伸缩臂或竖直滑台。

10.一种电池包壳体测量设备，其特征在于，具有权利要求1-9任意一项所述的浮动测头。

Images