一种弹药静态参数自动测量装置的制作方法

本发明涉及弹药检测领域，具体地说是一种集弹药质量、质心、质偏及长度测量于一体的弹药静态参数自动测量装置。

背景技术：

弹药的质量、质心、质偏、长度等参数的测量是弹药生产时必需进行的测量项目，现有技术中的弹药测量都是由人工对产品旋转进行质偏测量，然后通过卡尺进行长度测量，再将长度值手工输入测量装置进行轴向质心位置的测量，整个测量过程效率及测量精度较低，无法满足弹药自动化生产的高节拍高效率要求，因而无法与弹药自动化生产流水线集成。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种弹药静态参数自动测量装置，集弹药质量、质心、质偏、长度等多种测量功能于一体，测量效率高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种弹药静态参数自动测量装置，包括旋转驱动机构、测量架、长度测量机构、升降机构、支撑架体和测力传感器，其中两个长度测量机构分设于所述支撑架体上台面的前后两端，所述旋转驱动机构设于支撑架体后端的长度测量机构上方，在所述支撑架体上台面的中部设有测量架，在所述测量架下方的支撑架体内设有升降机构，在所述测量架与支撑架体的上台面之间设有测力传感器，所述测量架在测量时通过所述升降机构驱动下降落在测力传感器上，当所述测量架通过所述升降机构驱动上升至使被测产品轴线与所述旋转驱动机构轴线等高位置时，被测产品通过所述旋转驱动机构夹持旋转。

在所述测量架远离所述旋转驱动机构的一侧设有辅助支撑机构，所述辅助支撑机构上设有辅助支撑座，当所述旋转驱动机构夹持被测产品旋转时，所述测量架落下，被测产品的另一端通过所述辅助支撑机构上的辅助支撑座升起支撑。

所述辅助支撑机构除所述辅助支撑座外还包括驱动气缸、限位装置和安装座，所述安装座安装在支撑架体上，所述驱动气缸固装在所述安装座上，辅助支撑座通过所述驱动气缸驱动升降，在所述辅助支 撑座上设有辅助支撑滚轮，在所述安装座远离所述驱动气缸的一侧设有限位装置。

所述限位装置包括导向杆和限位块，所述限位块固装在所述安装座的上端，所述导向杆一端穿过所述限位块后与所述辅助支撑座相连，所述导向杆另一端设有限位凸块。

所述旋转驱动机构包括驱动气缸、电机、滑台、安装座和气动夹手，所述安装座安装在所述支撑架体上，所述滑台与所述安装座滑动连接，在所述安装座上固装有驱动气缸，所述滑台通过所述驱动气缸驱动移动，所述电机和气动夹手均安装在所述滑台上，所述气动夹手通过所述电机驱动转动。

所述升降机构包括电机、齿轮传动机构、丝杠、升降座、升降支杆和支承座，所述丝杠通过所述电机驱动旋转，所述电机通过所述齿轮传动机构传递转矩，所述升降座套装在所述丝杠上，在所述升降座内设有与所述丝杠配合的丝母，在升降座的上侧垂直设有升降支杆，支承座固装在升降支杆顶端。

所述支承座上设有定位孔，在所述测量架下侧设有导向销，测量架放置在升降机构上时，所述导向销插入所述支承座上的定位孔中。

所述长度测量机构包括驱动气缸、可移动的弹性测量头以及长度测量磁致尺传感器，所述弹性测量头通过所述驱动气缸驱动移动，所述长度测量磁致尺传感器上设有动读数头，所述动读数头与所述弹性测量头相连并一起同步移动，所述弹性测量头上设有测量时与被测产品端部相抵的挡头。

所述测量架下侧设有三个呈三角形布置的测力传感器，其中测量架靠近所述旋转驱动机构的一端下侧设有第一测力传感器，测量架远离所述旋转驱动机构的一端下侧设有第二测力传感器和第三测力传感器，且所述第二测力传感器和第三测力传感器沿着垂直所述测量架的长度方向设置。

所述测量架的一侧设有支板，所述第二测力传感器设置于所述支板下方，所述第三测力传感器设置于测量架远离所述支板一侧的下方。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明实现了弹药的质量、质心、质偏及长度一体化全自动测量，测量效率高，能够满足弹药自动化生产的要求，可集成于弹药全自动生产线上。

2、本发明的旋转驱动机构采用气动夹手固定，在提高旋转精度 同时避免了对弹体外表损伤。

3、本发明的长度测量机构，可实现弹体长度的自动测量与数据计算相结合，避免人工参与造成失误。

附图说明

图1为本发明的主视图，

图2为图1中的A处放大图，

图3为图1中本发明的俯视图，

图4为图1中本发明的立体图，

图5为图4中的B处放大图，

图6为图1中的旋转驱动机构的示意图，

图7为图1中的辅助支撑机构的示意图，

图8为图1中的长度测量机构的示意图，

图9为图8中的长度测量机构的主视图，

图10为图8中的长度测量机构的俯视图，

图11为本发明的轴向质心测量原理示意图一，

图12为本发明的轴向质心测量原理示意图二，

图13为图12中的测力传感器的安装位置示意图，

图14为本发明的长度测量原理示意图。

其中，1为旋转驱动机构，11为驱动气缸，12为电机，13为滑台，14为安装座，15为轴承座，16为气动夹手，2为测量架，21为V型定位架，3为被测产品，4为辅助支撑机构，41为驱动气缸，42为辅助支撑座，43为导向杆，44为安装座，45为限位块，46为辅助支撑滚轮，5为长度测量机构，51为驱动气缸，52为弹性测量头，521为滑动座，522为挡头，523为导向杆，53为连接件，54为滑块，55为长度测量磁致尺传感器，56为限位挡块，57为滑轨，58为固定座，6为升降机构，61为电机，62为齿轮传动机构，63为丝杠，64为升降座，65为升降支杆，66为支承座，7为测力传感器，71为第一测力传感器，72为第二测力传感器，73为第三测力传感器，8为支撑架体，9为支板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1和图3～4所示，本发明包括旋转驱动机构1、测量架2、辅助支撑机构4、长度测量机构5、升降机构6、测力传感器7和支撑架体8，所述旋转驱动机构1、测量架2、辅助支撑机构4和长度测量机构5均设置于所述支撑架体8的上台面上，其中两个长度测量机构5分设于所述支撑架体8上台面的前后两端，所述旋转驱动机构 1设于支撑架体8后端的长度测量机构5上方，在两个长度测量机构5之间的支撑架体8上台面中部设有用于承放被测产品3的测量架2，在所述测量架2下方的支撑架体8内设有升降机构6，所述测量架2即通过所述升降机构6驱动升降，在测量架2与支撑架体8的上台面之间设有测力传感器7，所述测力传感器7固装在所述支撑架体8上，当测量被测产品3的质量和轴向质心时，承载有被测产品3的测量架2即通过所述升降机构6驱动下降落在所述测力传感器7上，当测量被测产品3质偏(即径向质心)时，测量架2即通过所述升降机构6驱动上升，带动被测产品3升至与旋转驱动机构1轴线等高位置，然后被测产品3通过所述旋转驱动机构1夹持旋转。本实施例中共设有四个升降机构6，并且如图2所示，在每个升降机构6顶端均设有带定位孔的支承座66，在所述测量架2下侧设有四个锥形的导向销，测量架2在装置不工作时即通过所述导向销与所述支承座66上的定位孔相配合放置，如图1所示，在所述测量架2远离所述旋转驱动机构1的一侧还设有辅助支撑机构4，在所述辅助支撑机构4上设有带辅助支撑滚轮46的辅助支撑座42，当被测产品3上升后通过所述旋转驱动机构1驱动旋转时，所述辅助支撑机构4上的辅助支撑座42升起支撑被测产品3头部，从而起到辅助支撑作用。

如图2所示，所述升降机构6除所述支承座66外还包括电机61、齿轮传动机构62、丝杠63、升降座64和升降支杆65，所述丝杠63通过所述电机61驱动旋转，所述电机61通过所述齿轮传动机构62传递转矩，本实施例中，所述齿轮传动机构62包括两个相互啮合的锥齿轮，所述升降座64套装在所述丝杠63上，在所述升降座64内设有与所述丝杠63配合的丝母，当丝杠63旋转时即通过所述丝母驱动升降座64升降，在升降座64的上侧垂直设有多个升降支杆65，在升降支杆65的顶端固装有所述用于支承测量架2的支承座66。

如图6所示，所述旋转驱动机构1包括驱动气缸11、电机12、滑台13、安装座14、轴承座15和气动夹手16，所述安装座14安装在所述支撑架体8上，所述安装座14上设有凹槽，位于支撑架体8后端的长度测量机构5即设置于所述安装座14的凹槽中，在所述安装座14两侧槽壁的上沿分别设有滑轨，所述滑台13即安装在所述滑轨上，所述电机12、轴承座15和气动夹手16均安装在所述滑台13上，在安装座14的凹槽内固装有驱动气缸11，所述滑台13通过所述驱动气缸11驱动移动，所述电机12为带减速机的电机，所述电机 12通过一个支座安装在所述滑台13上，所述气动夹手16通过所述电机12驱动转动，所述气动夹手16与所述电机12相连的轴部通过所述轴承座15支承，本实施例中，所述气动夹手16为FESTO产品，型号为：HGPT—63。

如图5和图7所示，所述辅助支撑机构4除所述辅助支撑座42外还包括驱动气缸41、限位装置和安装座44，所述安装座44安装在支撑架体8上，所述驱动气缸41沿着竖直方向固装在所述安装座44上，在所述驱动气缸41的缸杆自由端端部设有辅助支撑座42，所述辅助支撑座42即通过所述驱动气缸41驱动升降，以与被测产品3接触或脱开，如图5所示，在辅助支撑座42上设有辅助支撑滚轮46以支承被测产品3转动，在所述安装座44远离所述驱动气缸41的一侧设有限位装置，所述限位装置包括导向杆43和限位块45，所述限位块45固装在所述安装座44的上端，所述导向杆43一端穿过所述限位块45后与所述辅助支撑座42相连，所述导向杆43的另一端设有限位凸块，当辅助支撑座42升到极限位置时，所述导向杆43端部的限位凸块即与安装座44上的限位块45相抵以限定辅助支撑座42的上升距离。

所述设于支撑架体8后端的长度测量机构5设置于所述旋转驱动机构1的安装座14内，如图8所示，设于支撑架体8前端的长度测量机构5则通过一个固定座58安装在支撑架体8上，如图8～10所示，所述长度测量机构5包括驱动气缸51、可移动的弹性测量头52以及长度测量磁致尺传感器55，在所述旋转驱动机构1的安装座14的凹槽底面上以及所述固定座58上均设有滑轨57，在所述弹性测量头52的底部设有与所述滑轨57相配合的滑块54，所述弹性测量头52即通过所述驱动气缸51驱动沿滑轨57移动，如图9所示，所述弹性测量头52包括滑座521、挡头522和导向杆523，其中滑座521底部设有与所述滑轨57配合的滑块54，所述导向杆523安装在所述滑座521上，且所述导向杆523远离所述驱动气缸51的一端伸出至滑座521外与所述挡头522相连，在所述挡头522与滑座521侧面之间设有弹簧，装置进行测量工作时，所述挡头522即与被测产品3的端部相抵，所述长度测量磁致尺传感器55与滑轨57平行设置，所述长度测量磁致尺传感器55包括动读数头和静尺，其中所述静尺固装在所述固定座58上以及所述旋转驱动机构1的安装座14内，且所述静尺与滑轨57平行设置，如图8和图10所示，所述弹性测量头52 的导向杆523位于滑座521外的一端通过一个连接件52与所述长度测量磁致尺传感器55上的动读数头相连，这样所述滑座521移动即带动所述动读数头移动，本实施例中，所述长度测量磁致尺传感器55选用MTS产品，型号为SSI075，为防止弹性测量头52移动过量，在滑轨57远离所述驱动气缸51的一端设有限位挡块56。

如图5及图11～12所示，在测量架2上设有V型定位架21，被测产品3即放置于所述V型定位架21上，如图13所示，测量架2下侧的设有三个测力传感器7，所述三个测力传感器7呈三角形布置，其中测量架2靠近所述旋转驱动机构1的一端设有第一测力传感器71，测量架2远离所述旋转驱动机构1的一端沿着垂直所述测量架2的长度方向设有第二测力传感器72和第三测力传感器73，并且如图11所示，在所述测量架2的一侧设有支板9，所述第二测力传感器72设置于所述支板9下侧。本实施例中，所述测力传感器7生产厂家为HBM，型号为SB型。

本发明的工作原理为：

首先，升降机构6驱动测量架2升起，然后将被测产品3放置在测量架2的V型定位架21上，升降机构6降下，使载有被测产品3的测量架2落在三个测力传感器7上，两侧长度测量机构5中的弹性测量头52通过驱动气缸51驱动移动与被测产品3的两端弹性接触，这样便可通过测力传感器7及一端的长度测量值实现被测产品3的轴向质心的计算，而两端长度测量机构5可计算被测产品3的整体长度，具体计算方法如下：

如图12～13所示，在测量架2下方呈等腰三角形布置三只测力传感器7，被测产品3通过放置在测量架2的V型定位架21上，当测量被测产品3的质量及轴向质心时，受力方式即如图12所示。

此时被测产品3的质量计算如下：

P＝P₁+P₂+P₃-P₀

被测产品3的轴向质心位置GX(以被测产品3远离所述旋转驱动机构1的前端面算起)计算如下：

其中：

L₀为被测产品3前端与距离最近的测力传感器7沿着被测产品3 轴向的间距；

L_G为测量架2两端的测力传感器7沿被测产品3轴向的间距；

P₁、P₂、P₃分别三个测力传感器7的称量值，其中P₁为靠近所述旋转驱动机构1的测力传感器71的称量值。

P为被测产品3的质量；

P₀为整个测量架2的质量；

Gx为被测产品3的轴向质心(以被测产品3远离所述旋转驱动机构1的前端面为基准)。

长度测量原理：

在被测产品3的前后各设有长度测量机构5，进行测量时，两个长度测量机构5中的弹性测量头52分别向被测产品3移动，当弹性测量头52上的挡块522与被测产品3两端接触后，弹性测量头52停止运动并记录测量数据，测量原理如图14所示，具体计算如下：

Lx＝L-L1-L2

其中

Lx为被测产品3的长度；

L1为设置于支撑架体8前端的长度测量机构5中的弹性测量头52(即长度测量磁致尺传感器55上的动读数头)的移动距离；

L2为设置于支撑架体8后端的长度测量机构5中的弹性测量头52(即长度测量磁致尺传感器55上的动读数头)的移动距离；

L为两个长度测量机构5中的长度测量磁致尺传感器55的基准面之间的距离。

轴向质心GX位置测量完成后，进行质偏(即测量径向质心)测量，测量原理如图11所示，测量时，所述旋转驱动机构1夹持被测产品3转动，沿着被测产品3的轴向看去，使被测产品3处于0°，90°，180°，270°位置，并测出相应这四个位置时设置于测量架2一侧支板9下的测力传感器72所受的压力F1、F2、F3、F4，根据静力矩平衡原理，径向质心计算公式如下：

其中：

E为被测产品3的偏心距；A为被测产品3的偏心角；

P为被测产品3的质量；

Le为位于测量架2同一端的第二测力传感器72和第三测力传感器73之间的距离；

F1、F2、F3、F4分别为被测产品3位于0°，90°，180°，270°时第二测力传感器72的读数。

装置具体动作如下：

进行质偏测量时，升降机构6带动测量架2及被测产品3向上运动，使被测产品3轴线与旋转驱动机构1旋转轴线同高，旋转驱动机构1中的驱动气缸11驱动滑台13带动气动夹手16向前运动，使气动夹手16到达被测产品3夹持部位，气功夹手16夹持被测产品3，同时辅助支撑机构4中的驱动气缸41驱动辅助支撑座42上升，使辅助支撑座42上的辅助支撑滚轮46与被测产品3接触支撑；此时测量架2降下，旋转驱动机构1中的电机13带动被测产品3旋转90°；测量架2上升，与被测产品3接触支撑，旋转驱动机构1中的气动夹手16退回等待，辅助支撑机构4先降下，然后升降机构6降下，使测量架2及被测产品3落在测力传感器07上，实现其重力参数的测量，重复上述动作，逐次将被测产品3翻转到180°、270°进行测量，测量完成后即可计算被测产品3的质偏位置。