一种测量斗齿轮廓尺寸的卡尺系统的制作方法

本公开涉及机械制造与维修领域，尤其涉及一种测量斗齿轮廓尺寸的卡尺系统。

背景技术：

对于挖掘机、装载机等建筑机械领域中进行土石方挖掘装载的大型机械而言，斗齿是用在执行挖掘动作的铲斗上的关键零部件。斗齿以自身所具有的楔形结构或其他尖锐形状，在工作中直接与被挖掘物料接触，从而起到切削、剥离物料的作用。虽然斗齿通常由特殊耐磨钢材铸造或锻造生产，但在长期使用过程中，仍然难以避免出现不同程度的磨损消耗。

斗齿的耐磨性能可以由其实际轮廓尺寸与设计轮廓尺寸间的偏离程度进行评价。在挖掘机、装载机等建筑机械的工作过程中，往往具有合格轮廓尺寸的斗齿才能最大程度地保证挖掘、装载土石方的效率，因此，对斗齿轮廓尺寸进行评价至关重要。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开实施例提供一种测量斗齿轮廓尺寸的卡尺系统，能够快速测量斗齿主要位置的轮廓坐标，对测量环境不敏感，对不同型号规格的斗齿具有一定的通用性，且操作便捷、生产成本低。

在本公开的一个方面，提供一种测量斗齿轮廓尺寸的卡尺系统，其特征在于，包括：

第一卡尺板，一端开设有第一槽体，并在一侧设置有多个向所述第一槽体的内部可伸缩的多个第一探针；

第二卡尺板，与所述第一卡尺板互相垂直设置，所述第二卡尺板在靠近所述第一槽体顶部的一端开设有第二槽体，并在一侧设置有多个向所述第二槽体的内部可伸缩的多个第二探针；

其中，所述第一槽体和所述第二槽体的深度方向互相平行，并可至少部分地包覆于斗齿的外侧，所述第一卡尺板和/或所述第二卡尺板在靠近所述第一槽体或所述第二槽体底部的一端还设置有多个第三探针，所述第三探针向所述第二槽体的内部可伸缩，且所述第一探针、所述第二探针和所述第三探针的伸缩方向不共面。

在一些实施例中，所述第一卡尺板平行于所述斗齿的齿宽方向，所述第二卡尺板平行于所述斗齿的齿厚方向，所述第一槽体和所述第二槽体的深度方向平行于所述斗齿的齿长方向。

在一些实施例中，所述第二卡尺板为多个，多个所述第二卡尺板平行设置，所述卡尺系统还包括：

多个调节丝杠，垂直穿过多个所述第二卡尺板，通过调节螺母与每个所述第二卡尺板可拆卸地连接，并被配置为调整多个所述第二卡尺板的间距。

在一些实施例中，所述第二卡尺板在远离所述第二槽体顶部的一端还开设有插槽，所述插槽的宽度匹配于所述第一卡尺板的厚度，以供所述第一卡尺板插入所述插槽与所述第二卡尺板相连接，且所述插槽的深度方向平行于所述第二槽体的深度方向，所述插槽与所述第二槽体互不相交。

在一些实施例中，所述第三探针设置于所述第二卡尺板，并与所述第二探针位于所述第二卡尺板的同一侧，所述第二卡尺板的数量为三个；在所述第一卡尺板连接于所述第二卡尺板的状态下，所述插槽在所述第二卡尺板的开设位置被设置为：所述第一探针重合于所述第二槽体宽度方向的对称面，三个所述第二卡尺板的间距被所述调节丝杠设置为：设置于中间的所述卡尺板上的所述第二探针和所述第三探针重合于所述第一槽体宽度方向的对称面。

在一些实施例中，位于三个所述第二卡尺板中外侧的两个所述第二卡尺板在靠近所述第二槽体顶部的一端还开设有多个槽孔，所述槽孔可供所述第一探针穿过所述第二卡尺板，以使设置在所述第一卡尺板上的第一探针能够穿过外侧的所述第二卡尺板顶紧于所述斗齿。

在一些实施例中，所述第二卡尺板还开设有第二椭圆通孔，所述第二椭圆通孔穿过所述插槽，且长轴方向垂直于所述插槽的深度方向；所述第一卡尺板上对应开设有第一椭圆通孔，并且在所述第一卡尺板与所述第二卡尺板相连接状态下，所述第一椭圆通孔与所述第二椭圆通孔的内部互相连通。

在一些实施例中，所述第一探针、所述第二探针和所述第三探针设有外螺纹，所述卡尺系统还包括：

多个套筒，固定设置于所述第一卡尺板和所述第二卡尺板，内部可伸缩地连接所述第一探针、所述第二探针和所述第三探针；以及

探针螺母，固定设置于所述套筒的一端，并与所述第一探针、所述第二探针和所述第三探针的外螺纹可配合，从而实现所述第一探针、所述第二探针和所述第三探针顶紧于所述斗齿的外表面时的自锁。

在一些实施例中，所述第一探针、所述第二探针和所述第三探针设有棘齿，所述卡尺系统还包括：

多个套筒，固定设置于所述第一卡尺板和所述第二卡尺板，内部可伸缩地连接所述第一探针、所述第二探针和所述第三探针；以及

棘轮，固定设置于所述套筒的一端，并与所述第一探针、所述第二探针和所述第三探针的棘齿可配合，从而实现所述第一探针、所述第二探针和所述第三探针顶紧于所述斗齿的外表面时的自锁。

在一些实施例中，所述第一卡尺板和所述第二卡尺板在每个所述套筒的旁侧设有刻度，用以指示所述第一探针、所述第二探针和所述第三探针相对于各自所述套筒的伸出长度。

在一些实施例中，所述卡尺系统还包括：

刻度记录装置，被配置为在设定的指令下依据所述刻度，对所述第一探针、所述第二探针和所述第三探针相对于各自所述套筒的伸出长度进行记录。

因此，根据本公开实施例所述的卡尺系统，能够快速测量斗齿主要位置的轮廓坐标，对测量环境不敏感，对不同型号规格的斗齿具有一定的通用性，且操作便捷、生产成本低。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开一些实施例的卡尺系统的主视角度的结构示意图；

图2是根据本公开一些实施例的卡尺系统的俯视角度的结构示意图；

图3是根据本公开一些实施例的卡尺系统的等轴侧角度的结构示意图；

图4是根据本公开一些实施例的卡尺系统的安装状态示意图；

图5是图4中i区域的放大状态的结构示意图；

图6是根据本公开一些实施例的卡尺系统的槽孔局部放大的结构示意图。

图中：

1，第一卡尺板；11，第一槽体；12，第一椭圆通孔；2，第二卡尺板；21，第二槽体；22，插槽；23，第二椭圆通孔；3，斗齿；41，第一探针；42，第二探针；43，第三探针；51，调节丝杠；52，调节螺母；6，套筒；7，探针螺母；8，槽孔。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1～5所示：

申请人知晓的：相关的斗齿测量和检验过程中，需要开发专用模具或者使用专门的测量仪器，以使被测斗齿的外形轮廓与模具的轮廓完全一致，该模具需要针对性地开发，加之目前市场上斗齿的种类、形状和尺寸千差万别，使得对斗齿的测量和检验总体成本较高。其中，一些对斗齿的测量和检验过程，需要成套的试验平台和传感器等电气设备，必须在实验室环境下才能够实施，而斗齿往往工作于野外，测量和检测环境较为恶劣。

进一步的，申请人研究发现：斗齿作为挖掘机械和装载机械中的磨损件，其整体外形轮廓的磨损量对实际使用的影响不大，而斗齿工作面上的主要轮廓点，例如刃部或尖角部的磨损量，则对实际使用的影响较大，因此对斗齿的整体外形轮廓进行测量和检验的效率不高，且难以实施。

针对于此，在本公开的一个方面，提供一种测量斗齿3轮廓尺寸的卡尺系统，包括：

第一卡尺板1，一端开设有第一槽体11，并在一侧设置有多个向第一槽体11的内部可伸缩的多个第一探针41；

第二卡尺板2，与第一卡尺板1互相垂直设置，第二卡尺板2在靠近第一槽体11顶部的一端开设有第二槽体21，并在一侧设置有多个向第二槽体21的内部可伸缩的多个第二探针42；

其中，第一槽体11和第二槽体21的深度方向互相平行，并可至少部分地包覆于斗齿3的外侧，第一卡尺板1和/或第二卡尺板2在靠近第一槽体11或第二槽体21底部的一端还设置有多个第三探针43，第三探针43向第二槽体21的内部可伸缩，且第一探针41、第二探针42和第三探针43的伸缩方向不共面。

基于互相垂直设置的第一卡尺板1和第二卡尺板2，斗齿3可以被容纳于第一卡尺板1的第一槽体11和第二卡尺板2的第二槽体21之中，此时，不共面的第一探针41、第二探针42和第三探针43能够向第一槽体11和第二槽体21内部伸缩，并贴紧于斗齿3的表面。依据于第一探针41、第二探针42和第三探针43的伸出长度，即可判断斗齿3上与探针相接触的部位的尺寸数据，再与标准尺寸数据进行比较，即可获得上述部位的磨损量。

由于第一探针41、第二探针42和第三探针43的伸缩方向不共面，因此由第一探针41、第二探针42和第三探针43所检测得到的尺寸数据是关于斗齿3的三维尺寸数据，从而能够更全面地评估斗齿3从各个方向的磨损程度。

为了更方便地对斗齿3进行测量，在一些实施例中，第一卡尺板1平行于斗齿3的齿宽方向，第二卡尺板2平行于斗齿3的齿厚方向，第一槽体11和第二槽体21的深度方向平行于斗齿3的齿长方向。

由于第一槽体11和第二槽体21的深度方向平行于斗齿3的齿长方向，因此由第一卡尺板1和第二卡尺板2组成的卡尺组件能够从斗齿3的端部，沿斗齿3的齿长方向，套设至斗齿3的外侧，从而能够在斗齿3继续安装于铲斗前端的状态下，对斗齿3的磨损量进行测量，无需将斗齿3从铲斗分离拆卸，或是需要特点的夹装设备。

而第一卡尺板1平行于斗齿3的齿宽方向，第二卡尺板2平行于斗齿3的齿厚方向，使得卡尺组件能够以正交的形式被架设于斗齿3上，降低了对斗齿3磨损量测量的操作难度，提高了测量效率。

为了增加斗齿3上磨损量测量部位的数量，从而更全面地掌握斗齿3的磨损情况，在一些实施例中，第二卡尺板2为多个，多个第二卡尺板2平行设置，卡尺系统还包括：

多个调节丝杠51，垂直穿过多个第二卡尺板2，通过调节螺母52与每个第二卡尺板2可拆卸地连接，并被配置为调整多个第二卡尺板2的间距。

本实施例通过设置多个第二卡尺板2，并通过多个调节丝杠51和调节螺母52调整多个第二卡尺板2之间的距离，进而使第二卡尺板2上设置的第二探针42对斗齿3同一个齿厚平面进行多点采样，从而提高对斗齿3磨损量检测的完整程度与准确程度。

为了实现第一卡尺板1与第二卡尺板2之间的互相装配，在一些实施例中，第二卡尺板2在远离第二槽体21顶部的一端还开设有插槽22，插槽22的宽度匹配于第一卡尺板1的厚度，以供第一卡尺板1插入插槽22与第二卡尺板2相连接，且插槽22的深度方向平行于第二槽体21的深度方向，插槽22与第二槽体21互不相交。

在一些实施例中，位于三个所述第二卡尺板2中外侧的两个所述第二卡尺板2在靠近所述第二槽体21顶部的一端还开设有多个槽孔8，所述槽孔8可供所述第一探针41穿过所述第二卡尺板2，以使设置在所述第一卡尺板1上的第一探针41能够穿过外侧的所述第二卡尺板2顶紧于所述斗齿3。

由于第一探针41和第二探针42分别被设置在第一卡尺板1和第二卡尺板2的侧面，因此为了避免第一卡尺板1和第二卡尺板2的装配过程与第一探针41和第二探针42的伸缩运动互相干扰，本公开实施例还在第一卡尺板1和第二卡尺板2上设置槽孔，以使第一探针41通过槽孔穿过第二卡尺板2，或使第二探针42通过槽孔穿过第一卡尺板1。上述槽孔在第一卡尺板1和第二卡尺板2上的设置面积则大于对应探针在第一卡尺板1和第二卡尺板上2的投影面积。

基于插槽22的设置，第一卡尺板1与第二卡尺板2之间形成了可拆卸的连接关系，从而能够在进行测量和检验的过程中，实现卡尺系统的快速拼装，并在测量和检验完毕后，实现卡尺系统的方便地拆除与便捷的运输。

当然，对于本领域技术人员而言，插槽22也可设置于第一卡尺板1上，或是同时设置于第一卡尺板1和第二卡尺板2，其所产生的技术效果与上述实施例类似，这里不再赘述。

图1是根据本公开一些实施例的卡尺系统的主视角度的结构示意图，图2是根据本公开一些实施例的卡尺系统的俯视角度的结构示意图，图3是根据本公开一些实施例的卡尺系统的等轴侧角度的结构示意图。如图1～3所示：

在一些实施例中，第三探针43设置于第二卡尺板2，并与第二探针42位于第二卡尺板2的同一侧，第二卡尺板2的数量为三个；在第一卡尺板1连接于第二卡尺板2的状态下，插槽22在第二卡尺板2的开设位置被设置为：第一探针41重合于第二槽体21宽度方向的对称面，三个第二卡尺板2的间距被调节丝杠51设置为：设置于中间的卡尺板上的第二探针42和第三探针43重合于第一槽体11宽度方向的对称面。

基于附图1～3，在第一卡尺板1与第二卡尺板2垂直设置的基础上，第一探针41重合于第二槽体21宽度方向的对称面，位于中间的第二卡尺板2上的第二探针42和第三探针43则重合于第一槽体11宽度方向的对称面，使得第一探针41、第二探针42与第三探针43彼此正交设置，并且可在斗齿3对称设置于第一槽体11和第二槽体21的对称面时，正对于斗齿3各个方向的中央对称面，从而在关键特征点上掌握斗齿3的磨损程度。

为了方便卡尺系统的握持，在一些实施例中，第二卡尺板2还开设有第二椭圆通孔23，第二椭圆通孔23穿过插槽22，且长轴方向垂直于插槽22的深度方向；第一卡尺板1上对应开设有第一椭圆通孔12，并且在第一卡尺板1与第二卡尺板2相连接状态下，第一椭圆通孔12与第二椭圆通孔23的内部互相连通。

图4是根据本公开一些实施例的卡尺系统的安装状态示意图，图5是图4中i区域的放大状态的结构示意图。如图4～5所示：

在一些实施例中，第一探针41、第二探针42和第三探针43设有外螺纹，卡尺系统还包括：

多个套筒6，固定设置于第一卡尺板1和第二卡尺板2，内部可伸缩地连接第一探针41、第二探针42和第三探针43；以及

探针螺母7，固定设置于套筒6的一端，并与第一探针41、第二探针42和第三探针43的外螺纹可配合，从而实现第一探针41、第二探针42和第三探针43顶紧于斗齿3的外表面时的自锁。

通过套筒6与探针螺母7的组合，第一探针41、第二探针42和第三探针43能够通过自身的旋转，沿各自对应的套筒6所限定的方向运动，直到探针端部抵接于被测斗齿3的轮廓表面，即可根据螺纹紧固的原理实现探针相对于探针螺母7的锁紧。

当然，还可以利用棘轮、棘齿之间的机械原理，实现第一探针41、第二探针42和第三探针43的自锁：在一些实施例中，第一探针41、第二探针42和第三探针43设有棘齿，卡尺系统还包括：

多个套筒6，固定设置于第一卡尺板1和第二卡尺板2，内部可伸缩地连接第一探针41、第二探针42和第三探针43；以及

棘轮，固定设置于套筒6的一端，并与第一探针41、第二探针42和第三探针43的棘齿可配合，从而实现第一探针41、第二探针42和第三探针43顶紧于斗齿3的外表面时的自锁。

棘轮、棘齿机构是一种能够实现单向间歇运动的机构，结构上主要包括单向尺(可以是齿轮或齿条)和棘爪，当单向尺正向运动时，单向尺本身的尺顶轮廓可以推开棘爪，当棘爪完全越过尺顶轮廓后，由于推力的消失，棘爪在反弹力(反弹力由棘爪被推开而产生的变形回复力或者通过设置棘爪弹簧等实现)的作用下复位，并卡住单向尺尺顶轮廓的后端，进而实现棘轮机构的单向运动。

本公开利用棘轮、棘齿或螺纹连接的原理实现探针的自锁，使得探针一旦抵接于待测斗齿3的表面即被固定，从而便于测量过程中读取表征斗齿3磨损度的物理量。

在一些实施例中，第一卡尺板1和第二卡尺板2在每个套筒6的旁侧设有刻度，用以指示第一探针41、第二探针42和第三探针43相对于各自套筒6的伸出长度。

进一步的，在一些实施例中，卡尺系统还包括：

刻度记录装置，被配置为在设定的指令下依据刻度，对第一探针41、第二探针42和第三探针43相对于各自套筒6的伸出长度进行记录。

所述刻度记录装置可以包括相机，通过多角度对各个探针所处的刻度位置进行拍摄，从而记录各个探针相对于各自套筒6的伸出长度，此时，设定的指令则对应地包括快门指令。

当然，所述刻度记录装置也可以包括位移传感器或接近开关，能够通过探测各个探针的位移或端部位置进行各个探针相对于各自套筒6的伸出长度的记录。

因此，根据本公开实施例，能够快速测量斗齿3主要位置的轮廓坐标，对测量环境不敏感，对不同型号规格的斗齿3具有一定的通用性，且操作便捷、生产成本低。

以下结合附图1～4进一步对本申请的工作过程进行描述：

(一)斗齿3磨损量的分析和计算：

根据待测斗齿3的使用吨位和基本外形，合理选择与之相匹配的同级卡尺；

预先选择合适长度的探针，套入在各个卡尺板上固定的套筒6并旋入探针螺母7中；

测量时，将第二卡尺板2中的右卡尺板、中卡尺板、左卡尺板分别卡到待测斗齿3上，并通过调节丝杠51和丝杠螺母进行预紧固定；

将第一卡尺板1推入第三卡尺板中的左、中、右卡尺板上开设的插槽22中并到达极限位置；

找到斗齿3的开模分型面(即斗齿3厚度方向的中央对称面)，并手动调整第一卡尺板1的位置和角度，使第一卡尺板1的中央平面与斗齿3的开模分型面重合；

此时旋转第一卡尺板1上的第一探针41沿图中y轴，使所有的第一探针41接触斗齿3轮廓，松开第一卡尺板1，因为有第一探针41与斗齿3表面的接触，所以第一卡尺板1也被固定住；

根据斗齿3的实际宽度和测绘点，可以再次微调调节丝杠51和丝杠螺母，到达要求位置后再紧固，从而固定三个第二卡尺板2的相对距离；

旋转第二探针42(沿图中z轴)、第三探针43(沿图中x轴)，同样使之接触到斗齿3轮廓表面，这样就完全实现了卡尺系统与被测斗齿3的相对固定，并使测绘者的双手完全解放；

对此状态的卡尺系统进行多角度拍照，注意需要重点拍摄探针所处的刻度位置；

拍摄完毕后，可以将该卡尺系统脱离该斗齿3，且在无收纳要求前提下，不用完全将此卡尺系统拆散，可以继续使用再测量铲斗的其他斗齿，或者进行下一次测量；

测量完成后，可拍摄的刻度数据进行后续整理分析，并对比其他工作时段测量的结果，最终得到斗齿各位置磨损量的曲线。

(二)斗齿轮廓的快速检验：

将该卡尺系统的装夹方式应用在标准斗齿上，记录此时的刻度并在卡尺板上进行标记；

然后将其套用在被检验斗齿上，如果显示所有探针所处的位置处于刻度上或者允许的公差范围内，则可以认为该斗齿合格；如果某些位置的探针显示尺寸不合格，则能够为后续斗齿产品改进提供依据。

基于本申请的卡尺系统的各个实施例及使用方法，本申请至少具备以下有益的技术效果之一：

本申请实施例应用多维卡尺和探针的测量方法，利用机械原理中螺纹旋转升程运动和自锁原理进行设计，可以实现斗齿3(或其他类斗齿部件)的三维坐标轮廓测量；

本申请实施例能够适合多种同级别或相似级别的、尺寸相差不大的斗齿测量，通用性强；

本申请实施例的用途广泛，能够应用在任意测绘环境下，单人即可操作，且测绘方法可靠、高效、快捷；

本申请实施例方案成熟可行，易于制造，耗材量少，制造成本低，便于后期维护和替换零部件；

通过本申请实施例所对应的使用方法，检测者能够快速发现斗齿的问题点，提高产品可靠性，降低生产和维护的成本。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。