專利名稱：多用途涂鍍層激光測量臂的制作方法
技術領域：
本發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，特別是較長的回轉體零件內部涂鍍層的厚度。
背景技術：
大多數エ業產品為達到某種 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品的外觀效果和使用壽命，對比較精密的產品可能會因某個零件涂鍍層厚度不合格而導致其精度降低或失去使用價值。因此，涂鍍層厚度測量系統必須具有高精度、高效率等特點。目前，現有的涂鍍層測厚儀多數為簡易型測厚儀，其測厚結構簡単，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備，其測厚結構采用測量臂和工作臺結合的方式，工作時探測頭旋轉、エ件直線前行，這種方式的優點是儀器通道數少，エ業計算機用量小，設備測量部份成本低，缺點是機械設計難度大，機械加工精度要求高，信號拾取技術復雜，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，其優點是方便快捷，可實現鍍層厚度的實時測量，缺點是測量精度不高。2.電解法測厚，其優點是測量準確、不受機體材料影響、重現性好，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，操作簡單等優點；它的缺點是易受各干擾因素的影響，應用面窄。4.超聲波測厚，超聲波測厚儀具有非接觸的優點，可以適應高溫的環境，但具有探頭能量轉換效率低，裝置體積大，重量重的缺點。
發明內容
本發明提供一種采用激光探頭的涂鍍層厚度測量臂，能夠實現非接觸測量，還可以達到較高的測量精度，配備專用的移動系統和工作臺，能方便的測量多種規格的板材和內部為回轉體類的零件，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體類零件內部涂鍍層厚度。本發明是采用如下技術方案實現—種多用途涂鍍層厚度測量臂，包括測量系統、離合裝置、傳動系統和旋轉裝置、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測量系統和傳動系統的分離和咬合，所述傳動系統用于驅動測量系統的激光探頭實現一定角度的旋轉，所述旋轉裝置用于實現測量系統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，實現測量系統和傳動系統咬合，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，實現測量系統和傳動系統分離。 所述的多用途涂鍍層厚度測量臂，所述旋轉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動測量臂在水平方向和豎直方向移動。本發明所述的多用途涂鍍層激光測量臂，經過實驗驗證，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，可測量多種規格零件的涂鍍層厚度，操作簡單，經濟性好。
圖I為測量臂的結構圖；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合具體實施例，對本發明進行詳細說明。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、離合裝置、傳動系統和旋轉裝置、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，離合裝置用于實現測量系統和傳動系統的分離和咬合，傳動系統用于驅動測量系統的激光探頭實現一定角度的旋轉，旋轉裝置用于實現測量系統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動測量臂在水平方向和豎直方向移動。參考圖1，測量系統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，實現測量系統和傳動系統咬合，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，實現測量系統和傳動系統分離。旋轉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360°，可一次性完成四種面的測量，但是由于考慮到結構空間問題，探桿20與激光探頭I發射區域發生干渉，激光探頭I在270° 360°內有一部分為無效區域，需將整個探頭座12旋轉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°，被測エ件在驅動下一直做旋轉運動，測量臂在程序驅動下，到達測量位置G后停止前行，激光探頭I開始測量，測量數據傳輸到軟件系統進行處理，當被測エ件旋轉ー周后，激光探頭I停止測量；測量臂在程序驅動下繼續前行，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，因此在控制系統中需驅動激光探頭I相對探頭座12旋轉一定的角度(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，被測エ件旋轉一周后停止本次測量；測量臂繼續前行，到達測量位置I后停止，再由控制系統控制探頭旋轉一定角度，使探頭達到工作角度后開始測量，エ件旋轉一周后停止本次測量；最后，在控制系統控制下，探測臂后退復位。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90°，擰緊十字沉頭螺釘18和旋鈕9，然后便可在控制系統下使探頭達到測量位置H，探頭在控制系統控制下達到工作角度后開始測量，エ件旋轉ー周后，完成本次測量，エ件停止旋轉，至此，本被測件所有測量工作測量完成。注意，為了適應不同規格(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，可根據實際要求，可以使測量臂在實現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)。
應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
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、離合裝置、傳動系統和旋轉裝置，所述測量系統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測量系統和傳動系統的分離和咬合，所述傳動系統用于驅動測量系統的激光探頭實現一定角度的旋轉，所述旋轉裝置用于實現測量系統在一般工作模式和特殊工作模式之間進行切換。
2.如權利要求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，實現測量系統和傳動系統咬合，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，實現測量系統和傳動系統分離。
5.如權利要求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動測量臂在水平方向和豎直方向移動。
全文摘要
本發明公開了一種多用途涂鍍層厚度測量臂，包括測量系統、離合裝置、傳動系統和旋轉裝置，所述測量系統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測量系統和傳動系統的分離和咬合，所述傳動系統用于驅動測量系統的激光探頭實現一定角度的旋轉，所述旋轉裝置用于實現測量系統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，可在一臺設備上實現多種規格零件的測量工作。
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 優先權日2011年12月28日
發明者杜文華, 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