专利名称：一种用于数控肋骨冷弯机的法线测量装置及其测量方法
技术领域：
本发明涉及船体建造工艺领域，特别涉及一种用于数控肋骨冷弯 机的法线测量装置及其测量方法。
背景技术：
精密造船和模块化造船的发展，需要实现无余量船体肋骨线型加 工，但由于数控肋骨冷弯机是加工X-Y坐标的平面机床，肋骨加工的 工艺是将加工坐标建立在肋骨线型上。在肋骨线上的数据，数控机床 都能精确地测量、控制和加工，在肋骨线外的点和线机器都无法测量 和控制。因此，常规进行数控肋骨无余量加工，是由数控肋骨冷弯机 全自动加工一根肋骨线型并精确打印出其首(尾)点，然后由操作工 到船体放样楼，根据1 : 1放样的船体线型位置实测制作线型的首 (尾)端线的样板。根据样板在弯制成形的肋骨上就能画出该肋骨线 型的首(尾)端线斜头，并把多余肋骨割去，制作成一根完整的肋 骨线型。 一般情况下， 一根线型肋骨要制作首(尾)各一块样板，而 一条船上有数千根肋骨，因此就需要制作数千块样板。因此，为了实 现无余量船体肋骨线型的加工，制作首(尾)样板需要花费大量的时 间和耗费大量板材，大大影响了肋骨加工效率并增加肋骨加工成本。
随着数控肋骨冷弯机的大量使用和数控技术的不断进步，需要探 索和研发先进的测量方法和测量装置，使数控肋骨冷弯机在自动加工 肋骨过程中，将首(尾)斜头的数据尺寸精确地打印留痕在肋骨线型 上，结合法线测量装置就能方便精确地标出肋骨的首(尾)斜头的端 线，实现无余量加工肋骨的全自动化，达到弯制肋骨的高精度和高水 平，满足我国快速发展的造船的需要。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于数控肋骨冷弯机的法线测量 装置，能够精确地确定肋骨首(尾)端线的斜头位置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是 一种用于数控肋骨冷 弯机的法线测量装置，包括测量装置机架，其特征在于测量装置机架 设有与之垂直的划线尺，划线尺的一条侧边为划线边，测量装置机架.设有两个测量滚轮，该两个测量滚轮位于划线尺的两边，且两个测量 滚轮的中心与划线边的距离在划线尺所在平面上的投影距离相同，两个测量滚轮均位于划线尺所在平面的同一侧。
本发明的另一目的是提供一种用于数控肋骨冷弯机的法线测量 方法，能够精确地确定肋骨首(尾)端线的斜头位置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是 一种用于数控肋骨冷 弯机的法线测量方法，其特征在于它包括以下步骤a)找到由数控 肋骨冷弯机在肋骨弯制过程中自动打印留痕的端线在肋骨线型边上 的打印点；b)将法线测量装置中划线尺的划线边对准肋骨线型边上 的打印点，将法线测量装置中的测量滚轮紧贴肋骨线型边；c)划出划 线边与该肋骨球头边相交的球头边交点；d)在肋骨线型边的相应端点 与所述球头边交点之间连线，划出肋骨斜头的端线。
利用本发明的用于数控肋骨冷弯机的法线测量装置及其测量方 法，可以精确地求出肋骨斜头的端线，将端线以外的荒余料割掉，就 完成了船体肋骨线型的无余量加工整个工艺过程。本发明的优点在于 划线精确，能够提高无余量加工肋骨的效率和节省加工肋骨的成本， 省掉为确定肋骨首(尾)斜头而制作的样板。
图1为肋骨斜头(尾)端线图解示意图
图2A为一种肋骨线型头(尾)端线标记的打印示意图
图2B为另一种肋骨线型头(尾)端线标记的打印示意图
图3为本发明中的测量装置原理示意图
图4为本发明中的测量装置结构示意图
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步的描述。 图1表示数控肋骨冷弯机进行工作时，在X-Y平面内，机床只对 f(x)肋骨线型进行加工，同时其对应的球头边也进行同步成型弯曲， A-B线为肋骨斜头端线9， A为f (x)肋骨线型的起始点，A-B端与肋 骨线型10有ci角度，该角度原来可在1 : 1船体线型放样台实测。肋 骨斜头端线9以外为该肋骨荒料，切割工根据肋骨斜头端线9将余料 ll去掉，加工成一根完整的无余量成型肋骨。
图2A和2B表达了为实现无余量加工肋骨线型，必须将肋骨斜头 端线9在球头边(划有虚线的一边)点B和E进行数据处理，使其反 映在肋骨线型边上即对应P和K，具体过程为a)作肋骨线f(x)的 平移线，平移距离为弯制肋骨的宽度(一般为150iM 550ram)。 b)过 肋骨起始(终)点A (C)，按起始角(终止角)作垂线与平移肋骨线 型相交于B (或E)。 c)根据平移肋骨线上的B (或E)，做平移肋骨线 的法线与原肋骨线型交于首点P (或尾点K)。 d)求出首点P (或尾点
K)在肋骨线f(X)上的坐标位置数据，作为数控肋骨冷弯机的控制指 令。它与肋骨线型的起始点A和终点B—起，在数控肋骨冷弯机对肋
骨线型进行加工过程中，自动打印留痕在肋骨线型f(X)上。由上述
说明可以看出，经过数据处理后的加工肋骨线型，图2A中加工肋骨 是从肋骨首点A到肋骨终点C，而图2B中加工肋骨从首点P到尾点K， 比原肋骨f(x)线型A-C要长。
图3表示采用本发明的测量装置法线尺精确定位肋骨斜头端线 的示意图。其测量定位的工作原理就是上述图2所进行工作的逆过 程，具体过程为a)找到由数控肋骨冷弯机在肋骨弯制过程中自动打 印留痕的端线在肋骨线型边的打印点，包括首点P和尾点K; b)将 法线测量装置中划线尺4的划线边8边对准肋骨线型边上的打印点P (K)，将法线测量装置中的测量滚轮1紧贴肋骨线型边；c)划出划 线边8与该肋骨球头边相交的球头边交点B (或E)，其中球头边交点 B对应首点P，球头边交点E对应尾点K; d)在肋骨线型边的相应端 点A (或C)与所述球头边交点B (或E)之间连线，划出肋骨斜头端 线9,肋骨线型边的端点为起始点A或终点C，与球头边交点B相对 应的端点是起始点A，而与球头边交点E相对应的端点是终点B，这 样就求出肋骨斜头端线9。最后使用氧切割将端线9以外的荒余料割 掉，就完成了船体肋骨线型的无余量加工整个工艺过程。
图4为本发明的法线测量装置示意图，其中1为滚轮，2为销轴， 3为测量装置机架，4为划线尺，5为压板，6为螺钉，7为铆钉，8 为划线边。由平面几何可知，某圆弧的法线就是该圆弧的二个测量点 连线的中垂线。因此，该装置除了保证划线尺4与测量装置机架3垂 直外，还应该使二滚轮1中心线与划线尺4的划线边8的距离在划线 尺所在平面上的投影距离相同，分别为A，满足上述条件就符合圆弧 中垂线求法线的条件。因此，该用于数控fe骨冷弯机的法线测量装置， 包括测量装置机架3，其特征在于测量装置机架3设有与之垂直的划 线尺4，划线尺4的一条侧边为划线边8，在测量装置机架3设有两 个测量滚轮l，该两个测量滚轮1位于划线尺4的两边，且两个测量 滚轮1的中心与划线边4的距离在划线尺4所在平面上的投影距离相 同，两个测量滚轮1均位于划线尺4所在平面的同一侧，且与划线尺 4所在平面保持有效距离，这样，就可以保证肋骨型材可以放置在测 量滚轮1上，而划线尺4与肋骨型材表面接触，便于划线。
根据本发明的一种实施例，该法线测量装置的安装联接说明如 下。本发明的法线测量装置由测量装置机架3上装有固定二只滚轮1 的销轴2，由压板5通过四只螺钉6将划线尺4固定在测量装置机架
3上。安装时，为了保证划线尺4的测量面即划线边与二测量滚轮1 中心线垂直且平分，保证测量的精度和稳定性，在满足上述条件情况 下，用二只铆钉7将测量划线尺4与测量装置机架3紧紧地固定。
权利要求
1. 一种用于数控肋骨冷弯机的法线测量装置，包括测量装置机架，其特征在于测量装置机架设有与之垂直的划线尺，划线尺的一条侧边为划线边，测量装置机架设有两个测量滚轮，该两个测量滚轮位于划线尺的两边，且两个测量滚轮的中心与划线边的距离在划线尺所在平面上的投影距离相同，两个测量滚轮均位于划线尺所在平面的同一侧。
2、 如权利要求1所述的用于数控肋骨冷弯机的法线测量装置， 其特征在于测量装置机架的两端分别装有销轴，测量滚轮固定在销轴上，由压板通过四只螺钉将划线尺固定在测量装置机架上。
3、 一种用于数控肋骨冷弯机的法线测量方法，其特征在于它包 括以下步骤a)找到由数控肋骨冷弯机在肋骨弯制过程中自动打印 留痕的端线在肋骨线型边上的打印点；b)将法线测量装置中划线尺的划线边对准肋骨线型边上的打印点，将法线测量装置中的测量滚轮紧贴肋骨线型边；c)划出划线边与该肋骨球头边相交的球头边交点； d)在所述球头边交点与相对应的肋骨线型边端点之间连线，划出肋骨 斜头的端线。
4、 如权利要求3所述的用于数控肋骨冷弯机的法线测量方法， 其特征在于打印点包括首点和尾点，肋骨线型边端点包括起始点和终 点，划线尺对准首点划出的球头边交点与起始点相对应，划线尺对准尾点划出的球头边交点与终点相对应。
5、 如权利要求3或4所述的用于数控肋骨冷弯机的法线测量方 法，其特征在于法线测量装置包括测量装置机架，其特征在于测量装 置机架设有与之垂直的划线尺，划线尺的一条侧边为划线边，在测量 装置机架设有两个测量滚轮，该两个测量滚轮位于划线尺的两边，且 两个测量滚轮的中心与划线边的距离在划线尺所在平面上的投影距 离相同，两个测量滚轮均位于划线尺所在平面的同一侧。
6、 如权利要求5所述的用于数控肋骨冷弯机的法线测量方法， 其特征在于测量装置机架的两端分别装有销轴，测量滚轮固定在销轴 上，由压板通过四只螺钉将划线尺固定在测量装置机架上。
全文摘要
本发明公开了一种用于数控肋骨冷弯机的法线测量装置，包括测量装置机架，其特征在于测量装置机架设有与之垂直的划线尺，划线尺的一条侧边为划线边，在测量装置机架设有两个测量滚轮，该两个测量滚轮位于划线尺的两边，且两个测量滚轮的中心与划线边的距离在划线尺所在平面上的投影距离相同，两个测量滚轮均位于划线尺所在平面的同一侧。利用本发明的用于数控肋骨冷弯机的法线测量装置及其测量方法，可以精确地求出肋骨斜头的端线，将端线以外的荒余料割掉，就完成了船体肋骨线型的无余量加工整个工艺过程。本发明的优点在于划线精确，能够提高无余量加工肋骨的效率和节省加工肋骨的成本，省掉为确定肋骨首(尾)斜头而制作的样板。
文档编号B21D7/16GK101204722SQ20061014744
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月18日 优先权日2006年12月18日
发明者强 程, 金永昌, 钟明辉 申请人:上海船舶工艺研究所