专利名称：一种对h型钢形位变形量的测量装置及其测量方法
技术领域：
本发明涉及一种钢结构加工设备中的测量装置及其测量方法，尤其涉及一种对加 工型材表面变形的测量装置，特别是一种对H型钢形位变形量的测量装置及其测量方法。
背景技术：
随着国家的进步及发展，钢结构产业越来越受到重视，同时钢结构生产所需要的 设备也得到较快发展，用于钢结构方面的机床品种越来越多，其中尤以平面钻孔设备和三 维钻孔设备最受欢迎。而对于三维钻孔设备而言，在桥梁所用H型钢和汽车平衡轴的钻孔 加工中，对孔的位置沿工件的实际中心线对称分布精度要求相当高。有的工件是标准的截 面，其变形量较小，将工件的宽度尺寸值直接输入数控系统，用该数值除以2即可计算出工 件的实际中心线。但是现在有不少工件为焊接成型，其截面变形量较大，且校直工艺较差， 因此用直接输入数据的方法无法准确得知工件钻孔位置的实际位置，从而也就无法保证孔 的位置沿中心线对称分布。现有的对H型钢形位变形量的测量装置往往采用如下两种方 法一种是采用普通气缸+齿轮齿条+旋转编码器的结构(如图1、图2所示)，其具体工作 原理是检测命令发出后，气缸5’活塞杆伸出接触工件表面，此过程中齿条6’跟随气缸活 塞杆同步移动，齿条移动过程中带动啮合的齿轮2’转动，随着齿轮的转动，旋转编码器4’ 将其检测数据记录下来并传输到控制器中。另一种是普通气缸+拉绳编码器的结构(如图 3所示)，其具体工作原理是检测命令发出后，气缸7’活塞杆伸出接触工件表面，此过程拉 绳编码器的拉绳跟随气缸活塞杆同步拉出，拉出过程中带动旋转编码器8’轴旋转，将其检 测数据记录下来并传输到控制器中。但是这两种测量方法机械结构都较复杂，对齿轮齿条 传动精度要求高，加工困难，装配要求高，如其中某一环节出现误差，直接反映到测量数据 误差，最终将导致钻孔精度超差，影响加工质量及效率。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种结构简单、测量精度高、操作简单的对H型钢截 面形位变形量的测量装置。本发明的另一目的在于提供一种对H型钢截面形位变形量的 测量装置的测量方法。本发明的技术方案之一是一种对H型钢形位变形量的测量装置，包括H型钢右侧 翼板测量装置、H型钢左侧翼板测量装置、以及H型钢腹板测量装置；其中，所述H型钢右侧 翼板测量装置包括右侧固定支架，右侧固定支架与右侧数显气缸连接，右侧数显气缸活塞 杆通过右侧锁紧螺母与右侧测量探头连接，所述右侧数显气缸内置有驱动右侧测量探头的 直线编码器；所述H型钢左侧翼板测量装置包括左侧固定支架，左侧固定支架与左侧数显 气缸连接，左侧数显气缸活塞杆通过左侧锁紧螺母与左侧测量探头连接，所述左侧数显气 缸内置有驱动左侧测量探头的直线编码器；所述H型钢腹板测量装置包括固连于机床安装 板上的腹板数显气缸，腹板数显气缸活塞杆通过腹板锁紧螺母与腹板测量探头连接，所述 腹板数显气缸内置有驱动腹板测量探头的直线编码器。
本发明为了保证获得正确的测量数据，所述的数显气缸采用了内置直线编码器， 从而在数显气缸活塞杆的伸缩行程中建立了数字坐标。为了能够适应不同的型材规格，数 显气缸的活塞杆加载了延长测量探头，保证对不同尺寸规格的工件进行有效测量，提高测 量精度。通过锁紧螺母将数显气缸活塞杆与测量探头连接，使得连接更可靠，进而增加了测 量的稳定性。所述H型钢右侧翼板测量装置外罩有右侧防护罩。所述H型钢左侧翼板测量装置外罩有左侧防护罩。所述腹板测量探头外罩有防护套筒。本发明为了保护检测装置的正常运行，所述的测量装置均设有保护罩或保护套 筒，防止因外部因素对测量探头造成损伤，降低测量精度。本发明的另一技术方案是一种对H型钢形位变形量的测量装置的测量方法，包 括H型钢右侧翼板测量装置的测量方法、H型钢左侧翼板测量装置的测量方法、以及H型钢 腹板测量装置的测量方法；其中，H型钢右侧翼板测量装置的测量方法为，右侧测量探头上下移动至腹板所对应于 H型钢右侧翼板的位置，右侧数显气缸活塞杆驱动右侧测量探头接触H型钢右侧翼板的表 面，此过程中数字控制系统实时接收脉冲数据，待右侧测量探头完全接触H型钢右侧翼板 时数据稳定，记录此时的数据即为测量数据；在数字控制系统中，比较测量数据与理论数据 的差别，计算得出工件腹板宽度在右侧的变形量，为下一步加工提供准确的修正量；H型钢左侧翼板测量装置的测量方法，左侧测量探头上下至腹板所对应于H型钢 左侧翼板的位置，左侧数显气缸活塞杆驱动左侧测量探头接触H型钢左侧翼板的表面，此 过程中数字控制系统实时接收脉冲数据，待左侧测量探头完全接触H型钢左侧翼板数据稳 定，记录此时的数据即为测量数据；在数字控制系统中，比较测量数据与理论数据的差别， 计算得出工件腹板宽度在左侧的变形量，为下一步加工提供准确的修正量；综合左右翼板测量装置所测量的数据，即腹板宽度在左侧和右侧的变形量，通过 计算可得出腹板实际的宽度，从而找到腹板中心位置；H型钢腹板测量装置的测量方法，首先腹板测量装置水平移动到右侧翼板附近， 腹板数显气缸活塞杆驱动腹板测量探头接触H型钢腹板的表面，腹板测量探头上下移动至 紧靠腹板表面与H型钢右侧翼板相接合的位置，此过程中数字控制系统实时接收脉冲数 据，待腹板测量探头完全接触H型钢腹板时数据稳定，记录此时的数据即为右侧翼板测量 数据，在数字控制系统中，比较测量数据与理论数据的差别，计算得出工件右侧翼板的变形 量，从而找到右侧翼板上下中心位置；腹板测量装置水平移动到左侧翼板附近，腹板数显气 缸活塞杆驱动腹板测量探头接触H型钢腹板的表面，腹板测量探头上下移动至紧靠腹板表 面与H型钢左侧翼板相接合的位置，此过程中数字控制系统实时接收脉冲数据，待腹板测 量探头完全接触H型钢腹板时数据稳定，记录此时的数据即为左侧翼板测量数据；在数字 控制系统中，比较测量数据与理论数据的差别，计算得出工件左侧翼板的变形量，从而找到 左侧翼板上下中心位置。度能依据本发明的有益效果是本测量装置利用数显气缸活塞杆的伸缩使测量探 头接触待检测工件的表面，此过程中数字控制系统实时接收记录数显气缸所发出的脉冲数 据，并换算为响应的直线长度，通过对H型钢表面的检测并与理论值比较，计算得出型材的变形量，顺利完成对工件的钻孔位置沿中心对称分布的要求。本发明结构简单、性能可靠、 测量精度高、适应性强。下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步说明。
图1是现有测量装置之一的结构示意图；图2是图1俯视图；图3是现有测量装置之二的结构示意图；图4是本发明的结构示意图；图5是本发明测量原理图；附图标记1’为支架，2’为齿轮，3’轴，4’为旋转编码器，5’为气缸，6’为齿条，7’ 为气缸，8’为拉绳编码器，9’为支架；1为右侧固定支架，2为右侧数显气缸，3为右侧数显 气缸活塞杆，4为右侧锁紧螺母，5为右侧测量探头，6为左侧测量探头，7为左侧锁紧螺母，8 为左侧数显气缸活塞杆，9为左侧数显气缸，10为左侧固定支架，11为腹板数显气缸，12为 腹板数显气缸活塞杆，13为腹板锁紧螺母，14为腹板测量探头，15为腹板防护套筒，16为右 侧防护罩，17为左侧防护罩，18为H型钢，I为H型钢右侧翼板测量装置、II为H型钢左侧 翼板测量装置、III为H型钢腹板测量装置。
具体实施例方式优选实施例如图4所示，一种对H型钢形位变形量的测量装置，包括H型钢右侧翼板测量装置 I、H型钢左侧翼板测量装置II、以及H型钢腹板测量装置III，所述三个装置为各自独立的 测量装置。其中，所述H型钢右侧翼板测量装置包括右侧固定支架1，右侧固定支架1与右 侧数显气缸2连接，右侧数显气缸活塞杆3通过右侧锁紧螺母4与右侧测量探头5连接，所 述右侧数显气缸2内置有驱动右侧测量探头5的直线编码器，该直线编码器的设立，使得在 活塞杆的伸缩行程中建立了数字坐标，从而为获得正确的测量数据提供了可靠的保证。所 述H型钢左侧翼板测量装置包括左侧固定支架10，左侧固定支架10与左侧数显气缸9连 接，左侧数显气缸活塞杆8通过左侧锁紧螺母7与左侧测量探头6连接，所述左侧数显气缸 9内置有驱动左侧测量探头6的直线编码器。所述H型钢腹板测量装置包括固连于机床安 装板上的腹板数显气缸11，腹板数显气缸活塞杆12通过腹板锁紧螺母13与腹板测量探头 14连接，所述腹板数显气缸11内置有驱动腹板测量探头14的直线编码器。为了保护检测 装置的正常运行，所述H型钢右侧翼板测量装置外罩有右侧防护罩16，所述H型钢左侧翼板 测量装置外罩有左侧防护罩17，所述腹板测量探头14外罩有防护套筒15，防止因外部因素 对测量探头造成损伤，降低测量精度。本实施例所述测量装置利用数显气缸活塞杆的伸缩使测量探头接触待检测工件 的表面，此过程中数字控制系统实时接收记录数显气缸所发出的脉冲数据，并换算为响应 的直线长度，通过对H型钢表面的检测并与理论值比较，计算得出型材的变形量，顺利完成 对工件的钻孔位置沿中心对称分布的要求。一种对H型钢形位变形量的测量装置的测量方法，如图5所示，包括H型钢右侧翼板测量装置的测量方法、H型钢左侧翼板测量装置的测量方法、以及H型钢腹板测量装置的 测量方法。其中，H型钢右侧翼板测量装置的测量方法为，右侧测量探头5上下移动至腹板 所对应于H型钢18右侧翼板的位置，右侧数显气缸活塞杆3驱动右侧测量探头5接触H型 钢18右侧翼板的表面，此过程中数字控制系统实时接收脉冲数据，待右侧测量探头5完全 接触H型钢18右侧翼板时数据稳定，记录此时的数据即为测量数据；在数字控制系统中，比 较测量数据与理论数据的差别，计算得出工件腹板宽度在右侧的变形量，为下一步加工提 供准确的修正量；H型钢左侧翼板测量装置的测量方法，左侧测量探头6上下至腹板所对应于H型钢 18左侧翼板的位置，左侧数显气缸活塞杆8驱动左侧测量探头6接触H型钢18左侧翼板的 表面，此过程中数字控制系统实时接收脉冲数据，待左侧测量探头6完全接触H型钢18左 侧翼板数据稳定，记录此时的数据即为测量数据；在数字控制系统中，比较测量数据与理论 数据的差别，计算得出工件腹板宽度在左侧的变形量，为下一步加工提供准确的修正量；综合左右翼板测量装置所测量的数据，即腹板宽度在左侧和右侧的变形量，通过 计算可得出腹板实际的宽度，从而找到腹板中心位置；H型钢腹板测量装置的测量方法，首先腹板测量装置水平移动到右侧翼板附近，腹 板数显气缸活塞杆12驱动腹板测量探头14接触H型钢18腹板的表面，腹板测量探头14 上下移动至紧靠腹板表面与H型钢18右侧翼板相接合的位置，此过程中数字控制系统实时 接收脉冲数据，待腹板测量探头14完全接触H型钢18腹板时数据稳定，记录此时的数据即 为右侧翼板测量数据，在数字控制系统中，比较测量数据与理论数据的差别，计算得出工件 右侧翼板的变形量，从而找到右侧翼板上下中心位置；腹板测量装置水平移动到左侧翼板 附近，腹板数显气缸活塞杆12驱动腹板测量探头14接触H型钢18腹板的表面，腹板测量 探头14上下移动至紧靠腹板表面与H型钢18左侧翼板相接合的位置，此过程中数字控制 系统实时接收脉冲数据，待腹板测量探头14完全接触H型钢18腹板时数据稳定，记录此时 的数据即为左侧翼板测量数据；在数字控制系统中，比较测量数据与理论数据的差别，计算 得出工件左侧翼板的变形量，从而找到左侧翼板上下中心位置。顺利完成对工件的钻孔位 置沿中心对称分布的要求。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种对H型钢形位变形量的测量装置，其特征在于包括H型钢右侧翼板测量装置、 H型钢左侧翼板测量装置、以及H型钢腹板测量装置；其中，所述H型钢右侧翼板测量装置 包括右侧固定支架(1)，右侧固定支架(1)与右侧数显气缸(2)连接，右侧数显气缸活塞杆 (3)通过右侧锁紧螺母(4)与右侧测量探头(5)连接，所述右侧数显气缸(2)内置有驱动 右侧测量探头(5)的直线编码器；所述H型钢左侧翼板测量装置包括左侧固定支架(10)， 左侧固定支架(10)与左侧数显气缸(9)连接，左侧数显气缸活塞杆(8)通过左侧锁紧螺母 (7)与左侧测量探头(6)连接，所述左侧数显气缸(9)内置有驱动左侧测量探头(6)的直线 编码器；所述H型钢腹板测量装置包括固连于机床安装板上的腹板数显气缸(11)，腹板数 显气缸活塞杆(12)通过腹板锁紧螺母(13)与腹板测量探头(14)连接，所述腹板数显气缸 (11)内置有驱动腹板测量探头(14)的直线编码器。
2.根据权利要求1所述的一种对H型钢形位变形量的测量装置，其特征在于所述H型 钢右侧翼板测量装置外罩有右侧防护罩(16)。
3.根据权利要求1所述的一种对H型钢形位变形量的测量装置，其特征在于所述H型 钢左侧翼板测量装置外罩有左侧防护罩(17)。
4.根据权利要求1所述的一种对H型钢形位变形量的测量装置，其特征在于所述腹 板测量探头(14)外罩有防护套筒(15)。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种对H型钢形位变形量的测量装置的测量方 法，其特征在于包括H型钢右侧翼板测量装置的测量方法、H型钢左侧翼板测量装置的测 量方法、以及H型钢腹板测量装置的测量方法；其中，H型钢右侧翼板测量装置的测量方法为，右侧测量探头(5)上下移动至腹板所对应于 H型钢(18)右侧翼板的位置，右侧数显气缸活塞杆(3)驱动右侧测量探头(5)接触H型钢 (18)右侧翼板的表面，此过程中数字控制系统实时接收脉冲数据，待右侧测量探头(5)完 全接触H型钢(18)右侧翼板时数据稳定，记录此时的数据即为测量数据；在数字控制系统 中，比较测量数据与理论数据的差别，计算得出工件腹板宽度在右侧的变形量，为下一步加 工提供准确的修正量；H型钢左侧翼板测量装置的测量方法，左侧测量探头(6)上下至腹板所对应于H型钢 (18)左侧翼板的位置，左侧数显气缸活塞杆(8)驱动左侧测量探头(6)接触H型钢(18)左 侧翼板的表面，此过程中数字控制系统实时接收脉冲数据，待左侧测量探头(6)完全接触H 型钢(18)左侧翼板数据稳定，记录此时的数据即为测量数据；在数字控制系统中，比较测 量数据与理论数据的差别，计算得出工件腹板宽度在左侧的变形量，为下一步加工提供准 确的修正量；综合左右翼板测量装置所测量的数据，即腹板宽度在左侧和右侧的变形量，通过计算 可得出腹板实际的宽度，从而找到腹板中心位置；H型钢腹板测量装置的测量方法，首先腹板测量装置水平移动到右侧翼板附近，腹板数 显气缸活塞杆(12)驱动腹板测量探头(14)接触H型钢(18)腹板的表面，腹板测量探头 (14)上下移动至紧靠腹板表面与H型钢(18)右侧翼板相接合的位置，此过程中数字控制系 统实时接收脉冲数据，待腹板测量探头(14)完全接触H型钢(18)腹板时数据稳定，记录此 时的数据即为右侧翼板测量数据，在数字控制系统中，比较测量数据与理论数据的差别，计 算得出工件右侧翼板的变形量，从而找到右侧翼板上下中心位置；腹板测量装置水平移动到左侧翼板附近，腹板数显气缸活塞杆(12)驱动腹板测量探头(14)接触H型钢(18)腹板 的表面，腹板测量探头(14)上下移动至紧靠腹板表面与H型钢(18)左侧翼板相接合的位 置，此过程中数字控制系统实时接收脉冲数据，待腹板测量探头(14)完全接触H型钢(18) 腹板时数据稳定，记录此时的数据即为左侧翼板测量数据；在数字控制系统中，比较测量数 据与理论数据的差别，计算得出工件左侧翼板的变形量，从而找到左侧翼板上下中心位置。
全文摘要
本发明公开了一种对H型钢形位变形量的测量装置及其测量方法，属于对型材表面形位变形量的测量装置及测量方法技术领域；包括H型钢右侧翼板测量装置、H型钢左侧翼板测量装置、以及H型钢腹板测量装置，还包括H型钢右侧翼板测量装置的测量方法、H型钢左侧翼板测量装置的测量方法、以及H型钢腹板测量装置的测量方法；本发明结构简单、性能可靠、测量精度高、适应性强；本发明尤其适用于对截面变形量较大的工件钻孔位置中心对称分布的要求。
文档编号G01B21/04GK102003953SQ20091030655
公开日2011年4月6日 申请日期2009年9月3日 优先权日2009年9月3日
发明者何亚娜, 毕建波 申请人:成都远景数控设备实业有限公司