專利名稱：多用途涂鍍層激光測量臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂鍍層厚度自動檢測臺，具體為多用途涂鍍層激光測量臂，用來測量物體涂鍍層厚度，特別是較長的回轉(zhuǎn)體零件內(nèi)部涂鍍層的厚度。
背景技術(shù)：
大多數(shù)エ業(yè)產(chǎn)品為達到某種 要求，需要在其表面増加涂鍍層，而涂鍍層的厚度均勻合格與否影響到產(chǎn)品的外觀效果和使用壽命，對比較精密的產(chǎn)品可能會因某個零件涂鍍層厚度不合格而導(dǎo)致其精度降低或失去使用價值。因此，涂鍍層厚度測量系統(tǒng)必須具有高精度、高效率等特點。目前，現(xiàn)有的涂鍍層測厚儀多數(shù)為簡易型測厚儀，其測厚結(jié)構(gòu)簡単，操作方便，成本低廉，可用來測量各種形狀零件的涂鍍層厚度，缺點是測量精度不高，且測量時需人工參與，限于短時檢測，不適合批量精密零件涂鍍層厚度快速檢測，并且對筒類零件多面內(nèi)壁涂鍍層測厚存在操作上的困難。此外，還有ー些專用的進ロ測厚設(shè)備，其測厚結(jié)構(gòu)采用測量臂和工作臺結(jié)合的方式，工作時探測頭旋轉(zhuǎn)、エ件直線前行，這種方式的優(yōu)點是儀器通道數(shù)少，エ業(yè)計算機用量小，設(shè)備測量部份成本低，缺點是機械設(shè)計難度大，機械加工精度要求高，信號拾取技術(shù)復(fù)雜，機械加工成本高。當前，涂鍍層厚度的非接觸測量方法有以下幾類1.電量法測厚法，其優(yōu)點是方便快捷，可實現(xiàn)鍍層厚度的實時測量，缺點是測量精度不高。2.電解法測厚，其優(yōu)點是測量準確、不受機體材料影響、重現(xiàn)性好，但是該方法需要有電解液，工作場地面積較大，測量鍍層僅限于金屬材料，且工作效率低等不足。3.磁性測厚，磁式測厚儀具有靈敏度高，測量范圍寬，儀器輕便，操作簡單等優(yōu)點；它的缺點是易受各干擾因素的影響，應(yīng)用面窄。4.超聲波測厚，超聲波測厚儀具有非接觸的優(yōu)點，可以適應(yīng)高溫的環(huán)境，但具有探頭能量轉(zhuǎn)換效率低，裝置體積大，重量重的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種采用激光探頭的涂鍍層厚度測量臂，能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸測量，還可以達到較高的測量精度，配備專用的移動系統(tǒng)和工作臺，能方便的測量多種規(guī)格的板材和內(nèi)部為回轉(zhuǎn)體類的零件，成本低，工作效率高，測量工作不受被測材料的限制；配備專用夾具后可以測量多種回轉(zhuǎn)體類零件內(nèi)部涂鍍層厚度。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)—種多用途涂鍍層厚度測量臂，包括測量系統(tǒng)、離合裝置、傳動系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)裝置、水平方向移動裝置和豎直方向移動裝置，所述測量系統(tǒng)采用激光探頭測量被測面的涂鍍層厚度，所述離合裝置用于實現(xiàn)測量系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的分離和咬合，所述傳動系統(tǒng)用于驅(qū)動測量系統(tǒng)的激光探頭實現(xiàn)一定角度的旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)裝置用于實現(xiàn)測量系統(tǒng)在一般工作模式和特殊工作模式之間進行切換，所述水平方向移動裝置和豎直方向移動裝置分別用于驅(qū)動測量臂在水平方向和豎直方向移動。
所述的多用途涂鍍層厚度測量臂，所述測量系統(tǒng)包括安裝在前端小軸(2)上的激光探頭(I)和探頭安裝板(4)，激光探頭(I)固定在探頭安裝板(4)上。所述的多用途涂鍍層厚度測量臂，所述傳動系統(tǒng)包括裝在前端小軸(2)上的第一同步帶輪(7)、梯形齒同步帶(13)、第二同步帶輪(14)和前端滑輪(24)，第二同步帶輪
(14)和前端滑輪(24)同軸安裝在后端小軸(21)上，前端滑輪(24)輸入動力，依次傳遞給第二同步帶輪(14)、梯形齒同步帶(13)、第一同步帶輪(7)、前端小軸(2)、激光探頭(I)。所述的多用途涂鍍層厚度測量臂，所述離合裝置包括錐形套(8)、旋鈕(9)，旋緊旋鈕(9)將錐形套(8)壓入第一同步帶輪(7)和前端小軸(2)之間的縫隙，實現(xiàn)測量系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)咬合，松開旋鈕(9)，錐形套(8)離開第一同步帶輪(7)和前端小軸(2)之間的縫隙，實現(xiàn)測量系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)分離。 所述的多用途涂鍍層厚度測量臂，所述旋轉(zhuǎn)裝置包括安裝在后端小軸(21)上的探頭座(12)和探桿(20)，在一般工作模式時，通過十字沉頭螺釘(18)和滑輪左軸承座(19)，探頭座(12)和探桿(20)固定在一起成180°角，在特殊工作模式時，通過十字沉頭螺釘(18)和滑輪左軸承座(19)，探頭座(12)和探桿(20)固定在一起成90°角。任一所述的多用途涂鍍層厚度測量臂，還包括水平方向移動裝置和豎直方向移動裝置，所述水平方向移動裝置和豎直方向移動裝置分別用于驅(qū)動測量臂在水平方向和豎直方向移動。本發(fā)明所述的多用途涂鍍層激光測量臂，經(jīng)過實驗驗證，該測量臂精度好，效率高，在專用工作臺和專用夾具的配合下，可測量多種規(guī)格零件的涂鍍層厚度，操作簡單，經(jīng)濟性好。


圖I為測量臂的結(jié)構(gòu)圖；圖2為測量臂的工作流程3為被測件例圖；圖4為測量臂工作示意圖，其中圖4-1為一般工作模式，圖4-2是特殊工作模式。圖中1激光探頭、2前端小軸、3十字沉頭螺釘、4探頭安裝板，5軸承擋圏、6鎖緊螺母、7同步帶輪、8錐形套、9旋鈕、10張緊輪、11張緊輪軸、12探頭座、13梯形齒同步帶、14第二同步帶輪、15擋圈、16第一小平鍵、17軸用螺母、18十字沉頭螺釘、19滑輪左軸承座、20探桿、21后端小軸、22軸用彈性擋圈、23第二小平鍵、24前端滑輪、25滑輪右軸承座、26定位隔圈。A、B、C、D是組成被測件不同的面。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。多用途涂鍍層激光測量臂(方便起見，下文將多用途涂鍍層激光測量臂簡稱為測量臂)包括測量系統(tǒng)、離合裝置、傳動系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)裝置、水平方向移動裝置和豎直方向移動裝置(圖中未示出)，測量系統(tǒng)采用激光探頭測量被測面的涂鍍層厚度，離合裝置用于實現(xiàn)測量系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的分離和咬合，傳動系統(tǒng)用于驅(qū)動測量系統(tǒng)的激光探頭實現(xiàn)一定角度的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)裝置用于實現(xiàn)測量系統(tǒng)在一般工作模式和特殊工作模式之間進行切換，水平方向移動裝置和豎直方向移動裝置分別用于驅(qū)動測量臂在水平方向和豎直方向移動。參考圖1，測量系統(tǒng)包括安裝在前端小軸2上的激光探頭I、探頭安裝板4、軸承、軸承擋圈5、鎖緊螺母6，通過十字沉頭螺釘3將激光探頭I固定在探頭安裝板4上；傳動系統(tǒng)包括裝在前端小軸2上的第一同步帶輪7、梯形齒同步帶13、第二同步帶輪14和前端滑輪24，第二同步帶輪14和前端滑輪24同軸安裝在后端小軸21上，前端滑輪24輸入動力，依次傳遞給第二同步帶輪14、梯形齒同步帶13、第一同步帶輪7、前端小軸2、激光探頭I。離合裝置包括錐形套8、旋鈕9，旋緊旋鈕9將錐形套8壓入第一同步帶輪7和前端小軸2之間的縫隙，實現(xiàn)測量系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)咬合，松開旋鈕9，錐形套8離開第一同步帶 輪7和前端小軸之間的縫隙，實現(xiàn)測量系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)分離。旋轉(zhuǎn)裝置包括安裝在后端小軸21上的探頭座12和探桿20，在一般工作模式時通過十字沉頭螺釘18和滑輪左軸承座19固定在一起成180°角，在特殊工作模式時，通過十字沉頭螺釘18和滑輪左軸承座19固定在一起成90°角。以圖3中的被測件為例，該被測件由A、B、C、D四種表面組成，理論上，激光探頭I可旋轉(zhuǎn)360°，可一次性完成四種面的測量，但是由于考慮到結(jié)構(gòu)空間問題，探桿20與激光探頭I發(fā)射區(qū)域發(fā)生干渉，激光探頭I在270° 360°內(nèi)有一部分為無效區(qū)域，需將整個探頭座12旋轉(zhuǎn)90°后，才能完成所有面的測量，因此本測量臂采用兩種模式實現(xiàn)測量エ作，即一般工作模式和特殊工作模式。在一般工作模式下，探頭座12與探桿20成180°角，激光探頭I與探頭座12做相對轉(zhuǎn)動；在特殊模式下，探頭座12與探桿20成90°角，激光探頭I與探頭座12可做相對轉(zhuǎn)動。本測量臂動カ由外部輸入到前端滑輪22，然后依次帶動后端小軸21、第二同步帶輪14、梯形齒同步帶13、第一同步帶輪7、前端小軸2、激光探頭I。測量臂的工作流程如圖2所示，下面以圖3中的被測エ件為例說明測量臂的工作步驟。如圖3所示被測件中的四個面，A為弧面，B為斜面，C為平面，D為在一般工作模式下無法測量到的面。將A、B、C、D分成兩類，A、B、C三個面采用一般工作模式，D面采用特殊工作模式。參考圖4-1，在一般工作模式下，探頭座12與探桿20平行，激光探頭I起始角度為0°，被測エ件在驅(qū)動下一直做旋轉(zhuǎn)運動，測量臂在程序驅(qū)動下，到達測量位置G后停止前行，激光探頭I開始測量，測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰浖到y(tǒng)進行處理，當被測エ件旋轉(zhuǎn)ー周后，激光探頭I停止測量；測量臂在程序驅(qū)動下繼續(xù)前行，直至到達測量位置F，由于此處所要測量的面與激光不是垂直的，因此在控制系統(tǒng)中需驅(qū)動激光探頭I相對探頭座12旋轉(zhuǎn)一定的角度(角度是被測面而定)，以保證激光線與被測面垂直，然后開始測量，被測エ件旋轉(zhuǎn)一周后停止本次測量；測量臂繼續(xù)前行，到達測量位置I后停止，再由控制系統(tǒng)控制探頭旋轉(zhuǎn)一定角度，使探頭達到工作角度后開始測量，エ件旋轉(zhuǎn)一周后停止本次測量；最后，在控制系統(tǒng)控制下，探測臂后退復(fù)位。測量D面時，則需要采用特殊工作模式，由一般工作模式轉(zhuǎn)換到特殊工作模式吋，先將第一同步帶輪7處旋鈕9擰開，錐形套8外移，從而使得第一同步帶輪7與前端小軸2分離，然后再將后端小軸21處的十字沉頭螺釘18卸下，使整個探頭座12繞后端小軸21旋轉(zhuǎn)90°，擰緊十字沉頭螺釘18和旋鈕9，然后便可在控制系統(tǒng)下使探頭達到測量位置H，探頭在控制系統(tǒng)控制下達到工作角度后開始測量，エ件旋轉(zhuǎn)ー周后，完成本次測量，エ件停止旋轉(zhuǎn)，至此，本被測件所有測量工作測量完成。注意，為了適應(yīng)不同規(guī)格(此處主要指直徑不同以及類似被測件例圖中D面與軸線夾角的差異)的被測エ件，可根據(jù)實際要求，可以使測量臂在實現(xiàn)水平方向移動的同時，在豎直方向上也能夠移動，因此探桿20軸線與エ件軸線并不嚴格要求共線(見圖4-2)。
應(yīng)當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.ー種多用途涂鍍層厚度測量臂，其特征在于，包括測量系統(tǒng)、離合裝置、傳動系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)裝置，所述測量系統(tǒng)采用激光探頭測量被測面的涂鍍層厚度，所述離合裝置用于實現(xiàn)測量系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的分離和咬合，所述傳動系統(tǒng)用于驅(qū)動測量系統(tǒng)的激光探頭實現(xiàn)一定角度的旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)裝置用于實現(xiàn)測量系統(tǒng)在一般工作模式和特殊工作模式之間進行切換。
2.如權(quán)利要求I所述的多用途涂鍍層厚度測量臂，其特征在于所述測量系統(tǒng)包括安裝在前端小軸(2)上的激光探頭(I)和探頭安裝板(4)，激光探頭(I)固定在探頭安裝板(4)上。
3.如權(quán)利要求I所述的多用途涂鍍層厚度測量臂，其特征在于所述傳動系統(tǒng)包括裝在前端小軸(2)上的第一同步帶輪(7)、梯形齒同步帶(13)、第二同步帶輪(14)和前端滑輪(24)，第二同步帶輪(14)和前端滑輪(24)同軸安裝在后端小軸(21)上，前端滑輪(24)輸入動力，依次傳遞給第二同步帶輪(14)、梯形齒同步帶(13)、第一同步帶輪(7)、前端小軸(2)、激光探頭(I)。
4.如權(quán)利要求I所述的多用途涂鍍層厚度測量臂，其特征在于所述離合裝置包括錐形套(8)、旋鈕(9)，旋緊旋鈕(9)將錐形套(8)壓入第一同步帶輪(7)和前端小軸(2)之間的縫隙，實現(xiàn)測量系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)咬合，松開旋鈕(9)，錐形套(8)離開第一同步帶輪(7)和前端小軸(2)之間的縫隙，實現(xiàn)測量系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)分離。
5.如權(quán)利要求I所述的多用途涂鍍層厚度測量臂，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)裝置包括安裝在后端小軸(21)上的探頭座(12)和探桿(20)，在一般工作模式時，通過十字沉頭螺釘(18)和滑輪左軸承座(19)，探頭座(12)和探桿(20)固定在一起成180°角，在特殊工作模式時，通過十字沉頭螺釘(18)和滑輪左軸承座(19)，探頭座(12)和探桿(20)固定在一起成90。角。
6.如權(quán)利要求I至6任一所述的多用途涂鍍層厚度測量臂，其特征在于還包括水平方向移動裝置和豎直方向移動裝置，所述水平方向移動裝置和豎直方向移動裝置分別用于驅(qū)動測量臂在水平方向和豎直方向移動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多用途涂鍍層厚度測量臂，包括測量系統(tǒng)、離合裝置、傳動系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)裝置，所述測量系統(tǒng)采用激光探頭測量被測面的涂鍍層厚度，所述離合裝置用于實現(xiàn)測量系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的分離和咬合，所述傳動系統(tǒng)用于驅(qū)動測量系統(tǒng)的激光探頭實現(xiàn)一定角度的旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)裝置用于實現(xiàn)測量系統(tǒng)在一般工作模式和特殊工作模式之間進行切換。本測量臂的測量精度由激光探頭、傳動裝置共同影響，并且具有操作方便，效率高的特點，可在一臺設(shè)備上實現(xiàn)多種規(guī)格零件的測量工作。
文檔編號G01B11/06GK102853774SQ20111044547
公開日2013年1月2日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者杜文華, 段能全, 張啟升, 曾志強, 王洪福, 張紀平, 馬維金, 高俊華, 王俊元, 吳昊天 申請人:中北大學(xué)