专利名称：薄板厚度测量装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于大尺寸薄板在线厚度测量的测量装置，以及该测量 装置的测量方法。
背景技术：
目前，对于薄板厚度测量的测量装置，其定位部件一般为一精加工的定位 基准平面，将待测薄板放置在该定位基准平面上并夹紧。定位基准平面虽然是 精加工的，但是由于表面张力问题而不可避免的存在厚度不均匀的情况，例如 某些局部的翘起或者凹陷，薄板放置到定位基准平面上时，薄板某些位置会相 对机台翘起，由此导致薄板厚度测量精度的偏差；另外，薄板每一次放置到定 位基准平面上时，薄板会相对定位基准平面转动一定角度，则薄板的不同位置 会相对机台翘起，由此导致薄板的重复测量精度低。
为了弥补上述不足，工程师有时会采用千分尺来进行厚度测量，然而千分 尺由于本身测量的运行区域有很大限制，所以难以对大尺寸薄板的中心区域进 行测量，不能从根本上解决大尺寸薄板测量时定位精度和重复定位精度低的问 题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术的不足而提供一种定位精度和重复定 位精度提髙的大尺寸薄板的厚度测量装置及测量方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是 一种薄板厚度测量装置，包 括角座、设置在所述的角座上的测厚平台、设置在所述的测厚平台上的垫块、 设置在所述的垫块上的横梁，所述的横梁上设置有测量器，所述的测厚平台上 设置有定位装置，其特征在于所述的定位装置包括设置在所述的测厚平台上 的固定座、设置在所述的固定座下方并与所述的固定座固定连接的紧定座，所 述的固定座上开设有贯穿所述的固定座的厚度的定位孔，所述的定位孔内设置 有支撑机构，所述的支撑机构包括三个伸出所述的定位孔的上开口部的球形支 撑面，三个所述的球形支撑面的顶点构成一支撑平面；所述的紧定座上还设置 有用于将所述的定位孔抽真空的中心真空管路，所述的中心真空管路与真空泵连通。
所述的定位孔为直径自上而下逐渐增大的锥孔。 所述的支撑机构为三颗等直径的支撑球。
所述的定位孔的侧表面上设置有固定环，三颗所述的支撑球相互抵靠并且 均抵靠在所述的固定环的内侧表面。
所述的定位装置还包括开设在所述的定位孔的周围的旁侧真空管路，所述 的旁侧真空管路为多条，并且规则分布在所述的定位孔的周围，各所述的旁侧 真空管路也与真空泵连通。
多条所述的旁侧真空管路按圆周方向规则分布在所述的定位孔的周围。
本发明所要解决的又一技术问题是提供一种与上述装置相对应的薄板厚度 测量方法，它包括如下步骤
(a) 将标准量块放置在支撑平面上，打开真空泵，通过中心真空管路对定 位孔抽真空；
(b) 启动测量器，利用上述标准量块将测量器归零；
(c) 取下上述标准量块，将薄板放置于支撑平面上；
(d) 打开真空泵，通过中心真空管路对定位孔抽真空；
(e) 再次启动测量器，读取薄板厚度数值。 三个球形支撑面的顶点形成一个支撑平面，三顶点支撑起薄板，薄板与支
撑机构之间以"点接触"取代原先的"面接触"，"点接触"容易保证定位精度， 能够确保薄板每次放置在定位装置上之后都能够相对机台保持很髙的平行度， 保证薄板厚度测量的精度；薄板每次放置在定位装置上都能相对机台保持很高 的平行度，确保每次测量的重复测量精度好。
图1为厚度测量装置的立体图； 图2为图1中测量器的放大图； 图3为图1中定位装置的主视剖视图； 图4为图3所示的定位装置的俯视其中，1、紧定座，2、固定座，3、支撑球，4、固定环，5、定位装置， 11、中心真空管路，12、旁侧真空管路，21、定位孔，
61、测厚平台，62、垫块，63、横梁，64、角座，
7、测量器，71、安装基板，72、探头底板，73、探头安装转接板，74、激 光探头，75、限位块，76、导轨，77、气缸，78、气缸座。
具体实施例方式
参见图1所示的厚度测量装置，包括角座64、设置在所述的角座64上的测 厚平台61、设置在所述的测厚平台61上的垫块62、设置在所述的垫块62上的 横梁63、设置在所述的横梁63上的测量器7、设置在所述的厚度平台61上的 定位装置5。
参见图2所述的测量器7，它包括设置在横梁63上的安装基板71、固定在 安装基板71上的导轨76、能够滑动的设置在所述的导轨76上的探头安装转接 板73、固定在所述的探头安装转接板73上的激光探头74,所述的安装基板71 上还设置有气缸座78，所述的气缸座78上固定有气缸77，所述的气缸77的活 塞杆与所述的探头安装转接板73相连接，由此气缸77能够驱动探头安装转接 板73沿着导轨76滑动并且将探头安装转接板73定位在导轨76的合适位置上 以使得激光探头74定位在该测量装置的合适位置。所述的安装基板71上还固 定有限位块75以限制气缸77的活塞杆的运动范围。
参见图3所示的定位装置5,包括固定座2、设置在所述的固定座2下方并 与所述的固定座2通过螺纹固定连接的紧定座1,所述的固定座2上开设有贯穿 所述的固定座2的厚度并且直径自固定座2的上表面向下表面逐渐增大的锥形 的定位孔21，所述的定位孔21内设置有三颗等直径的支撑球3，所述的支撑球 3的直径大于所述的定位孔21的深度，则三颗支撑球3从定位孔21的上开口部 伸出，并且三颗支撑球3的顶点形成一用于支撑薄板的支撑平面。由此该定位 装置5由三点支撑取代了现有的平面支撑方式，三点定位相比平面定位的定位 精度更髙。
在图3中，所述的定位孔21为锥形孔，但本发明的实施方式并不限于锥形 孔，例如截面为正三角形的锥台形定位孔21也是可以的。图3中，所述的定位 孔21为自固定座2的上表面向下表面直径逐渐增大的形状，能够将支撑球3更 好的限定在定位孔21中，不会因为机台的搬运而脱出，是一种优选的实施方式，
如果所述的定位孔21为直孔结构，优选在孔的上开口部设置用于支撑球3限位的限位件。在本实施例中，支撑机构为三颗等直径的支撑球3，因为支撑球3是 圆形的，易于获得高硬度、髙精度，有利于降低生产成本，应当认为，其它支 撑机构也是可以满足要求的，只要该支撑机构具有三个伸出于所述的定位孔21 的上开口部的球形支撑面，所述的三个球形支撑面的顶点等高、不共线、构成 一支撑平面，当然该球形支撑面要满足硬度、精度要求。
所述的定位孔21的侧表面上设置有锥形的固定环4,固定环4的内侧表面 的大小使得三颗所述的支撑球3相互抵靠并且三颗支撑球3均抵靠在所述的固 定环4的内侧表面。将三颗支撑球3定位在固定环4内，防止其晃动，提高定 位装置5的刚度。
所述的紧定座l上还开设有用于将所述的定位孔21抽真空的中心真空管路 11，所述的中心真空管路11与真空泵连通，该中心真空管路11的进风口对准定 位孔21的底面的中心。所述的定位孔21的周围还开设有旁侧真空管路12，所 述的旁侧真空管路12为多条，并且按圆周方向规则分布在所述的定位孔21的 周围，各所述的旁侧真空管路12也与真空泵连通。旁侧真空管路12的形状、 结构并不限于附图所表示，例如方形的布置结构也是可以的。
要保证三个支撑球3的顶点形成一个具有足够髙精度的支撑平面，条件是 ①紧定座1的上表面的与所述的定位孔21的底面相对的部分与所述的定位孔21 的底面相平行；②紧定座1的与支撑球3接触的表面经过硬化处理，并且该部 分表面的平面度和接触平行度要达到必要要求；③固定环4的与支撑球3接触 的表面经过硬化处理，并且要精加工，使得表面粗糙度控制在1.6微米以下；④ 所述的支撑球3需要经过硬化处理确保足够硬度和耐磨性，优选钢球，为了使 得钢球与薄板之间形成"点接触"，钢球的大小不宜过大，实践证明优选直径小 于等于3.2毫米。
如上所述的测量装置的操作方法如下
(a) 将标准量块放置在支撑平面上，打开真空泵，通过中心真空管路11 对定位孔21抽真空、通过旁侧真空管路12对标准量块下方抽真空，由此将标 准量块牢固的"吸附"在定位装置5上；
(b) 启动激光探头74，利用标准量块将激光探头74归零；
(c) 取下上述标准量块，将薄板放置于三颗所述的支撑球3的三个顶点所 形成的支撑平面上；
(d) 打开真空泵，通过中心真空管路11对定位孔21抽真空、通过旁侧真空管路12对薄板下方抽真空，由此将薄板牢固的"吸附"在定位装置5上； (e)再次启动激光探头74,读取薄板厚度数值。 在本发明中，采用激光探头74与上述定位装置5相对应设置进行厚度测量， 主要是因为考虑到定位装置5已经能够将薄板精确定位，而激光测厚是一种非 接触式的测量，不会损伤工件表面，在本定位装置5精确定位的基础上，激光 探头74能够精确的对薄板进行厚度测量。
权利要求
1、一种薄板厚度测量装置，包括角座(64)、设置在所述的角座(64)上的测厚平台(61)、设置在所述的测厚平台(61)上的垫块(62)、设置在所述的垫块(62)上的横梁(63)，所述的横梁(63)上设置有测量器(7)，所述的测厚平台(61)上设置有定位装置(5)，其特征在于所述的定位装置(5)包括设置在所述的测厚平台(61)上的固定座(2)、设置在所述的固定座(2)下方并与所述的固定座(2)固定连接的紧定座(1)，所述的固定座(2)上开设有贯穿所述的固定座(2)的厚度的定位孔(21)，所述的定位孔(21)内设置有支撑机构，所述的支撑机构包括三个伸出所述的定位孔(21)的上开口部的球形支撑面，三个所述的球形支撑面的顶点构成一支撑平面；所述的紧定座(1)上还设置有用于将所述的定位孔(21)抽真空的中心真空管路(11)，所述的中心真空管路(11)与真空泵连通。
2、 根据权利要求l所述的薄板厚度测量装置，其特征在于所述的定位孔 (21)为直径自上而下逐渐增大的锥孔。
3、 根据权利要求l或者2所述的薄板厚度测量装置，其特征在于所述的 支撑机构为三颗等直径的支撑球(3)。
4、 根据权利要求3所述的薄板厚度测量装置，其特征在于所述的支撑球 (3)为钢球。
5、 根据权利要求4所述的薄板厚度测量装置，其特征在于所述的支撑球 (3)的直径大于等于0.5毫米且小于等于3.2毫米。
6、 根据权利要求5所述的薄板厚度测量装置，其特征在于所述的定位孔 (21)的侧表面上设置有固定环(4)，三颗所述的支撑球(3)相互抵靠并且均抵靠在所述的固定环(4)的内侧表面。
7、 根据权利要求l或2或6所述的薄板厚度测量装置，其特征在于所述 的定位装置(5)还包括开设在所述的定位孔(21)的周围的旁侧真空管路(12)， 所述的旁侧真空管路(12)为多条，并且规则分布在所述的定位孔(21)的周 围，各所述的旁侧真空管路(12)也与真空泵连通。
8、 根据权利要求7所述的薄板厚度测量装置，其特征在于多条所述的旁 侧真空管路(12)按圆周方向规则分布在所述的定位孔(21)的周围。
9、 根据权利要求l所述的薄板厚度测量装置，其特征在于所述的测量器 (7)具有激光探头(74)。
10、 一种如权利要求1所述的薄板厚度测量装置的测量方法，包括如下步骤(a) 将标准量块放置在支撑平面上，打开真空泵，通过中心真空管路(11) 对定位孔(21)抽真空；(b) 启动测量器(7),利用上述标准量块将测量器(7)归零；(c) 取下上述标准量块，将薄板放置于支撑平面上；(d) 打开真空泵，通过中心真空管路(11)对定位孔(21)抽真空；(e) 再次启动测量器(7)，读取薄板厚度数值。
全文摘要
本发明涉及一种应用于大尺寸薄板厚度测量的测量装置及测量方法，该装置包括角座、测厚平台、测量器，所述的测厚平台上设置有定位装置，所述的定位装置包括设置在所述的测厚平台上的固定座、设置在所述的固定座下方并与所述的固定座固定连接的紧定座，所述的固定座上开设有贯穿所述的固定座的厚度的定位孔，所述的定位孔内设置有支撑机构，所述的支撑机构包括三个伸出所述的定位孔的上开口部的球形支撑面，三个所述的球形支撑面的顶点构成一支撑平面；所述的紧定座上还设置有用于将所述的定位孔抽真空的中心真空管路，所述的中心真空管路与真空泵连通。本发明采用三点定位支撑的定位方式，容易保障薄板的定位精度，重复测量精度好。
文档编号G01B11/06GK101435696SQ20081013654
公开日2009年5月20日 申请日期2008年12月8日 优先权日2008年12月8日
发明者军 宁, 王武怀, 黄湘沙 申请人:昆山思拓机器系统有限公司