专利名称：自动定心、高速检测机械零件孔间距的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械零件孔间距的测量方法及装置。
一般小型精密机械加工零件孔间距是比较难测量的，利用光学仪器，由人工进行测量大约需要5分钟，如果在生产线上进行测量，困难很大，而实现高速在线自动检测就更困难。
小型精密机械加工零件孔间距在线高速自动检测技术难度有四点第一是定位难，因为测量孔间距必须在中心线上测量，而一般零件外形较粗糙，不能作为定位基准;第二是精度高，±0.005mm的测量精度一般由人工慢速测量尚不容易，每秒钟测一件的高速测量其难度更大;第三是速度快，在零件高速移动过程中进行测量是困难的，而对孔间距的测量就更困难;第四是微机控制与应用。
目前在国内只是手工检测，国际上经中国科技情报所通过国际通讯卫星向30多个国家及两个国际专利组织从1963～1988年检索了300多万篇专利文献，内容包括采用机械方法测量两相邻物体或孔间距及孔隙的设备以及采用电磁方法测量两相邻物体或孔间距及孔隙的设备，还有链条板孔中心距测量设备，均未检索到有关专利文献。
有些国家采用固定中心距园柱形测头，采用气隙或电感式原理测量孔间距技术，速度比较快，精度也比较高，但这种方法仅适用于大批量单一品种生产方式。
本发明的目的就是要解决上述技术难点，实现在线高速自动检测孔间距技术。
本发明是这样实现的用两组园柱形测头伸入机械零件两对孔内，利用测量压力使零件自动定位，确定中心线，同时推动传感器的测头将测量值送给微型计算机，在定位和测量过程中微型计算机及时采集测量数据，被测零件移动送进过程中微型计算机进行运算和数据处理，从而实现了在线高速自动检测孔间距技术。
下面结合附图和最隹实施例叙述高速检测孔间距技术原理。
图1是两圆柱形侧头伸入两孔内的工作原理2是两圆柱形测头伸入被测两孔内求值的几何和力学3是滚子链链板中心距自动测量装置原理图4是测量装置的逻辑框图高速检测孔间距技术原理见图1，图1a为两园柱形测头1和2伸入两孔3和4内沿箭头A-A方向向外伸张测量L1，图1b为两园柱形测头1和2伸入两孔3和4内沿箭头B-B方向向内挤压测量L2。两孔中心距为L，其值为L＝ 1/2 (L1+L2)产生误差时L+△L＝ 1/2 [(L1+△L1)+(L2+△L2)]中心距误差为△L＝ 1/2 (△L1+△L2)此式说明，测量中心距误差△L可以分别测量△L1和△L2，通过计算，求出△L值。
在线高速检测孔间距技术的关键是被测两点准确快速地确定在两孔中心线上，本发明主要技术特征如图2，该图表示的是两园柱形测头1和2伸入被测两孔3和4内测量△L1值时的几何和力学图形当测头1和2伸入3和4两孔内时，一般情况下两测头的中心线m-n与两孔中心线K-P不重合，且夹角为φ。当两测头1和2向外伸张与孔3和4在点H和I处接触产生F1作用力时，两孔产生反作用力F1′，F1′分解为切向分力F2′和法向分力F3′，F2′值为F2′= (LF1′)/(2(R-r)) sinφ其中R为被测孔3或4的半径，r为园柱形测量头半径。
上式表明，切向分力F2′为φ的函数，可表示为F2′＝f(φ)。它的物理意义是，当两测头中心线m-n与两孔中心线K-P不重合且夹角为φ，产生切向分力F2′，使得被测零件沿箭头g-g方向旋转，当K-P与m-n两线重合时，φ＝0，F2′＝0，被测零件停止旋转，此时两测头与被测两孔相切，接触点H和I移到m-n线上，自动定位完成。图2中未表示测头与被测孔之间的摩擦力，因为园柱形测头、被测孔和被测量零件移动导轨光洁度较高，且被测零件很轻，它在导轨中呈自由状态，所以摩擦力很小，可以忽略不计。关于两测头1和2伸入两孔3和4向里挤压测量△L2，情况类似，可参考图1b分析。
本发明实施例，滚子链链板中心距自动测量分选机原理见图3a、图3b，凸轮轴28在电机及变速器30的带动下，凸轮5推动送料杆10摆动，送料板11推动料垛12最底层的零件沿箭头W方向自左向右沿导轨31移动一个工位，此时凸轮6和9使测量平台13和20在最低位置，在导轨31上的待测零件27、26、25、24和23均自左向右移动一个工位，此时零件22被测完毕向右移动进入分选机构(本图略)。凸轮轴28继续旋转，凸轮6和9推动测量小平台13和20向上移动，使得14和19两对测头进入被测零件两孔内，此时凸轮7和8将测头滑动机构15和18放松，在重锤29和21产生的测量压力的作用下，一对测头14伸张测量△L1，另一对测头19挤压测量△L2，在15向左和18向右移动的同时推动电感式微动位移传感器的测量头16和17，将被测量值△L1和△L2送给微型计算机。凸轮28再继续旋转，凸轮7和8将测头滑动机构15和18支承住，抵消重锤29和21的作用力，此时凸轮6和9的曲线下降，使测量小平台13和20与导轨31处在一个水平面时，送料板11在凸轮5和送料杆10的作用下继续下一个循环。
高速定位机械装置可以不采用凸轮轴而用电子电器元件直接控制，可采用电子开关、光电、非接触开关、电磁铁、液压或气动阀以及各种微型电机直接驱动机械执行元器件。
园柱形测头和零件移位导轨采用高硬度和耐磨性好的材料，根据被测零件形状，也可以采用球形、刀口形等型式的测头。
滚子链链板中心距自动测量分选机采用相对测量法，利用标准链板放在14和19两对测头下用微调的方法标定零点。14和19两对测头之间距离是被测零件长度的整数倍，在满足机构需要的情况下相距最近为好。本发明采用的电感式微动位移传感器16和17也可以是电容式或其它形式的。其测量范围为±20μm至50μm。模拟量传感器测量的△L1和△L2值，可以在计算机外部或内部进行模/数转换。
链板中心距自动测量分选机与微型计算机是软连接，即在凸轮轴旋转到某一位置时，向微型计算机发出一个光电中断请求信号，微型计算机接到中断请求信号立即转入中断服务程序，对采集来的模拟量进行A/D转换、数字运算与逻辑处理，此时凸轮轴28在电动机及变速器30的带动下连续工作，并不停止。同一被测零件的△L1和△L2值在不同位置测得，计算机采集△L1值并经模/数转换后将其值放在内存某一单元，被测零件多次移位后，计算机采集△L2值经模/数转换后再将原△L1值由该内存某单元调出与△L2进行运算，求出△L值，其逻辑框图见图4。
计算机计算出孔间距误差值后，可以由单独的数码管显示，单板机上的数码管显示或微型机的显示器显示。显示△L值的同时用微型或行式打印机打印，或只打印不显示。
本发明实施例滚子链链板孔间距自动测量装置，测量精度已达到±5um，最高测量速度可达到60件/分。
因为微型计算机运行速度很快，大部分时间处于中断等待状态，所以测量分选机机械装置的运行以及运行过程中操作人员调整变速器30改变运行速度对微型计算机的运算及其对分选输出等部位进行控制均不受影响。
本发明适用于任何形状的精密小型零件的孔间距在线高速自动检测，并且使用不同尺寸的标准件调整，可以测量不同尺寸规格的零件。
权利要求
1.一种自动定心、高速检测机械零件孔间距的方法，使用标准件作基准，比较测量机械零件孔间距误差，其特征在于，所说的测量方法采用自动定心、自动检测、并应用微型计算机采集和处理数据测量时件工件沿导轨送进，测量平台升起，两对测头分别自动伸入两对被测孔内，一对向外伸张测量外侧孔壁间距误差△L1，一对向内挤压测量内侧孔壁间距误差△L2，同时推动工件自动定心，测量完毕测量平台下降，测头自动退出，测得的△L1与△L2数值通过微型计算机及时采集进行模/数转换，计算出孔间距误差△L值，用微机的显示器或单独的数码管显示结果，也可以用打印机打印结果。
2.一种用于自动定心、高速检测机械零件孔间距的方法的装置，其特征在于，所说的装置由安装在工作台上的放置工件的导轨、在导轨两端的两个测量平台，在测量平台上方的滑动机构、两个固定测头和分别安装在两个滑动机构上的两个活动测头、用绳子分别与滑动机构相连的两个产生测量压力的重锤以及驱动电机、变速器和凸轮轴组成，电机经变速器带动凸轮轴回转，凸轮轴左端装有一个控制送料杆推动工件沿导轨送进的凸轮，中间装有两个控制滑动机构移动的凸轮，其余两个是分别控制两个测量平台升降的凸轮。
3.根据权利要求1或2所述的自动定心、高速检测机械零件孔间距的方法及用于该方法的装置，其特征在于所说的测头的形状可以是圆柱形，也可以是刀口形或球形。
4.根据权利要求1所述的自动定心、高速检测机械零件孔间距的方法，其特征在于同一被测零件的△L1和△L2是在不同位置测得，计算机采集△L1值并经模/数转换后将其值放在内存某一单元，被测零件多次移位后，计算机采集同一零件的△L2值经模/数转换后再将原△L1值由该内存某单元调出与△L2进行运算，求出孔间距误差△L值。
全文摘要
一种机械零件孔间距的高速检测方法及装置，采用测量头推动被测零件自动定心、用凸轮轴控制各机构进行自动检测并应用微型计算机采集和处理数据，显示及打印结果，实现链条链板孔间距在线高速检测，亦可用于其它精密小型机械零件孔间距的高速自动检测。
文档编号G01B21/16GK1042231SQ88107148
公开日1990年5月16日 申请日期1988年10月28日 优先权日1988年10月28日
发明者李嘉奇, 白学普, 王荣勤 申请人:国家机械工业委员会北京机械工业自动化研究所