CN104697453B - 一种用于绳子长度的高精度自动测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于绳子长度的高精度自动测量装置，采用电动、手动两种输入模式，动力由伺服电机输入或者手动转动手轮输入，动力输入的切换通过电磁离合器实现。工作平台为其它各部件提供支撑；两个滑轮机构分别安装在工作平台上端部，减速器及动力传输机构通过联轴器与丝杠机构同轴安装，两个基准销位于丝杠机构一端的两侧；伺服电机输入动力时，测量装置完全实现自动化。计算机及数据采集单元通过软件控制伺服电机的旋转，且采集光栅尺反馈的实时数据，通过光栅尺的读数反馈实时显示绳子的长度，实现测量精度≤0.02mm。测量装置测量精度高，安全可靠，特别适合于在一定预拉力下任意长度和任意直径绳子的自动化测量。

Description

一种用于绳子长度的高精度自动测量装置

技术领域

本发明涉及一种测量装置，具体地说，涉及一种用于绳子长度的高精度自动测量装置。

背景技术

绳子长度的高精度自动测量装置,可根据需要实现动力由伺服电机输入或人工转动手轮输入，动力输入的切换模式由离合器实现。输入的动力经过锥齿轮减速器减速、换向，然后动力传至高精度丝杠螺母机构。高精度丝杠螺母机构再将旋转运动转化为精确的直线运动，将绳子在一定预拉力下拉直；并通过高精度丝杠螺母机构与高精度光栅尺的组合，实现对任意长度绳子的高精度测量。

中国专利CN103639847A中公开了“一种滚珠丝杠副长度测量仪”，该测量仪能够利用测量工具光栅尺测量滚珠丝杠的长度，机构较简单，测量准确。但是操作过程需要手动控制，自动化程度低，且只能测量轴及其它刚度大的零件，不能测量材质较软的零部件。

发明专利CN203501978U中提出了“一种长度测量机构”，该测量机构利用光栅尺测量轴类零件的长度，结构简单；但是每次测量均需要利用标准件标定测量系统，并且需要将测量值做差值，测量范围受到气缸长度的限制，只能测量与标准件长度相当的等高度大的轴类零件。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足,克服其测量装置自动化程度低、测量长度有限、测量精度低、驱动形式单一的问题，本发明提出一种用于绳子长度的高精度自动测量装置,测量装置采用电动、手动两种输入模式，动力由伺服电机输入或者手动转动手轮输入，动力输入的切换通过电磁离合器实现。伺服电机输入动力时，测量装置完全实现自动化，通过计算机程序控制需要测量的绳子的长度，通过光栅尺的读数反馈实时显示绳子的长度，实现在一定预拉力下任意长度和直径绳子的自动化测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括工作平台、平台调节机构、滑轮机构、丝杠机构、减速器及动力传输机构、计算机及数据采集单元、基准销，所述工作平台为其它各部件提供支撑；平台调节机构位于工作平台下面，两个滑轮机构分别安装在工作平台上端部，丝杠机构固定在工作平台上中间部位，减速器及动力传输机构通过联轴器与丝杠同轴安装，两个基准销分别固定在工作平台上，位于丝杠机构一端的两侧；

所述平台调节机构包括支撑底盘、平台支架、高度调节螺柱、调节螺母，平台支架为框架结构，高度调节螺柱固定在平台支架的四个立柱的下端，且与支撑底盘固连，调节螺母安装在立柱的下端与高度调节螺柱配合；

所述滑轮机构包括滑轮、滑轮支座、滑轮支架，滑轮支座为梯形结构,滑轮支座上部为斜面，滑轮支座两侧底边有带孔连接耳片,滑轮与滑轮支架通过销轴连接，滑轮支架安装在滑轮支座上，两个滑轮支座平行对称固定在工作平台上同一端部；

所述丝杠机构包括定位销、丝杠支座、支撑轴承、导轨、丝杠、丝杠螺母、伸展臂、光电限位器、限位器挡片、光栅尺、光栅尺读数头，丝杠支座通过两个定位销定位安装在工作平台上，支撑轴承嵌入在丝杠支座的两端，丝杠通过支撑轴承安装在丝杠支座上，丝杠两侧有导轨，丝杠螺母与丝杠连接,且与导轨配合安装,两个光电限位器分别固定在丝杠支座一侧的两端，限位器挡片安装在丝杠螺母上，光栅尺粘贴在丝杠支座的侧面，光栅尺读数头通过支架固定在丝杠螺母上，光栅尺读数头与光栅尺相对实时显示绳子的长度,光栅尺精度为0.5μm；所述伸展臂包括伸展臂基座、L型定位块、旋转销、轴承、轴承上端盖、轴承下端盖，伸展臂基座两端的基座孔内固定有轴承，旋转销安装在轴承内圈，旋转销上部周向有凹槽，轴承上端盖与轴承下端盖分别固定在伸展臂基座孔上，L型定位块位于伸展臂基座的下侧，伸展臂基座通过L型定位块与丝杠螺母定位，伸展臂基座与丝杠螺母固连；

所述减速器及动力传输机构包括联轴器、锥齿轮减速器、电磁离合器、行星减速机、伺服电机、安装座、手动减速机、手轮、锥齿轮、锥齿轮减速器箱、齿轮轴轴承、减速器输出轴、电磁离合器触头,安装座通过定位销定位安装在工作平台上，锥齿轮减速器与行星减速机、手动减速机固定在安装座上；减速器输出轴通过联轴器与丝杠连接，两个锥齿轮分别安装在两个齿轮轴上,且两个锥齿轮相啮合,两个齿轮轴通过齿轮轴轴承固定在锥齿轮减速器箱内,其中一个齿轮轴的另一端与电磁离合器连接,电磁离合器与手动减速机连接,手轮安装在手动减速机上,电磁离合器触头安装在电磁离合器的一侧；另一个齿轮轴的另一端与电磁离合器连接,行星减速机位于电磁离合器与伺服电机的中间部位，行星减速机一端与电磁离合器连接,另一端与伺服电机连接,电磁离合器触头安装在电磁离合器的一侧；

所述计算机及数据采集单元通过软件控制伺服电机旋转，且采集光栅尺反馈的实时数据，实现绳子的长度测量。

所述滑轮与同侧的基准销、旋转销位于同一轴线上。

有益效果

本发明用于绳子长度的高精度自动测量装置，采用电动、手动两种输入模式，动力由伺服电机输入或者手动转动手轮输入，动力输入的切换通过电磁离合器实现。伺服电机输入动力时，测量装置完全实现自动化；计算机及数据采集单元通过程序控制需要测量的绳子的长度，通过软件控制伺服电机的旋转，通过光栅尺的读数反馈实时显示绳子的长度，且采集光栅尺反馈的数据，实现测量精度≤0.02mm。

本发明用于绳子长度的高精度自动测量装置，设备功率低、效率高、安全可靠，测量精度高，特别适合于在一定预拉力下任意长度和任意直径绳子的绳长高精度自动化测量。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种用于绳子长度的高精度自动测量装置作进一步详细说明。

图1为本发明绳子长度的高精度自动测量装置示意图。

图2为本发明的高度调节机构轴测图。

图3为本发明的滑轮机构轴测图。

图4为本发明的丝杠机构示意图。

图5为本发明的光栅尺与光栅尺读数头部位示意图。

图6为本发明的伸展臂示意图。

图7为本发明的锥齿轮减速器轴测图。

图8为本发明的减速器及动力传输机构轴测图。

图中:

1.支撑底盘 2.平台支架 3.工作平台 4.滑轮机构 5.基准销 6.丝杠机构7.联轴器 8.锥齿轮减速器 9.电磁离合器 10.行星减速机 11.伺服电机12.安装座 13.手动减速机 14.手轮 15.定位销 16.高度调节螺柱 17.调节螺母18.滑轮支座 19.滑轮 20.滑轮支架 21.丝杠支座 22.支撑轴承 23.导轨24.丝杠 25.伸展臂 26.丝杠螺母 27.光电限位器28.限位器挡片 29.轴承下端盖30.轴承 31.旋转销 32.轴承上端盖 33.L型定位块 34.伸展臂基座 35.光栅尺36.光栅尺读数头 37.锥齿轮减速器箱 38.减速器输出轴 39.锥齿轮40.齿轮轴轴承 41.电磁离合器触头

具体实施方式

本实施例是一种用于绳子长度的高精度自动测量装置。

参阅图1～图8，本实施例用于绳子长度的高精度自动测量装置，由工作平台、平台调节机构、滑轮机构、丝杠机构、减速器及动力传输机构、计算机及数据采集单元和基准销组成；工作平台为其它各部件提供支撑；平台调节机构位于工作平台下面，两个滑轮机构分别安装在工作平台上端部，丝杠机构固定在工作平台上中间部位，减速器及动力传输机构通过联轴器与丝杠同轴安装，两个基准销分别固定在工作平台上，丝杠机构一端的两侧；计算机及数据采集单元控制伺服电机和采集数据。

平台调节机构包括支撑底盘1、平台支架2、高度调节螺柱16、调节螺母17，平台支架2为框架式结构，高度调节螺柱16固定在平台支架2的四个立柱的下端，且与支撑底盘1连接，调节螺母17安装在平台支架2的四个立柱的下端，调节螺母17与高度调节螺柱16配合。

滑轮机构4包括滑轮19、滑轮支座18、滑轮支架20，滑轮支座18为梯形结构,滑轮支座18上部为斜面，滑轮支座18的斜面上有四个螺孔，滑轮支座18两侧底边有带孔连接耳片；滑轮支架20为L型，底部有四个通孔，滑轮19与滑轮支架20通过销轴连接，滑轮支架20通过螺栓固定在滑轮支座18上，两个滑轮支座18通过螺栓分别安装在工作平台3上同一端部。

丝杠机构6包括丝杠支座21、支撑轴承22、导轨23、丝杠24、丝杠螺母26、伸展臂25、光电限位器27、限位器挡片28、光栅尺35、光栅尺读数头36，丝杠支座21通过定位销15定位固定在工作平台上，支撑轴承22嵌入在丝杠支座21的两端，丝杠24通过支撑轴承22安装在丝杠支座21上，丝杠24两侧有导轨23，丝杠螺母26与导轨23配合安装,丝杠螺母26沿导轨移动；光电限位器27分别安装在丝杠支座21一侧的两端，限位器挡片28安装在丝杠螺母26上，光栅尺35粘贴在丝杠支座21的侧面，光栅尺读数头36通过支架固定在丝杠螺母26上，光栅尺读数头36与光栅尺35相对，实时显示绳子的长度，光栅尺35精度为0.5μm。丝杠长度为1000mm，则可测量的绳子长度波动范围为50～1000mm，精度为0.01mm。改变基准销5的初始位置，可加大或减小绳子的测量范围，实现任意长度绳子的测量。

伸展臂25由伸展臂基座34、L型定位块33、旋转销31、轴承30、轴承上端盖32、轴承下端盖29组成；伸展臂基座34两端的基座孔内固定有轴承30，旋转销31安装在轴承内圈，旋转销31上部周向有凹槽，防止在绳子长度测量过程中，绳子脱离旋转销31；测量不同直径的绳子，旋转销凹槽尺寸不同，此时需更换旋转销31，实现不同直径绳子的测量。轴承上端盖32与轴承下端盖29分别固定在伸展臂基座孔上通过螺栓连接，L型定位块33安装在伸展臂基座34的下侧，伸展臂基座34通过L型定位块33与丝杠螺母26定位，伸展臂基座34与丝杠螺母26固定连接。

减速器及动力传输机构包括联轴器7、锥齿轮减速器8、电磁离合器9、行星减速机10、伺服电机11、安装座12、手动减速机13、手轮14、锥齿轮39、锥齿轮减速器箱37、齿轮轴轴承40、减速器输出轴38、电磁离合器触头41,安装座12通过定位销定位，安装在工作平台3上，锥齿轮减速器8与行星减速机10、手动减速机13固定在安装座12上；减速器输出轴38通过联轴器7与丝杠24连接，两个锥齿轮39分别安装在两个齿轮轴上,且两个锥齿轮39相啮合,两个齿轮轴通过齿轮轴轴承40固定在锥齿轮减速器箱37内,其中,一个齿轮轴的另一端与电磁离合器9连接,电磁离合器9与手动减速机13连接,手轮14安装在手动减速机13上,电磁离合器触头41安装在电磁离合器9一侧；另一个齿轮轴的另一端与电磁离合器9连接,行星减速机10位于电磁离合器9与伺服电机11的中间部位，行星减速机10一端与电磁离合器9连接,另一端与伺服电机11连接,伺服电机11位于安装座12一侧，电磁离合器触头41安装在电磁离合器9一侧；滑轮19与同侧的基准销5、旋转销31位于同一轴线上。计算机及数据采集单元通过软件控制伺服电机11的旋转，且采集光栅尺35反馈的实时数据，实现绳子的长度测量。

绳子长度的高精度自动测量装置工作时，首先根据绳子长度要求，确定基准销位置，且根据绳子的直径，选择带有合适凹槽的基准销5和旋转销31；将绳子自由端绕在基准销5上，然后绕至伸展臂上的旋转销31的凹槽内，将自由端绕过滑轮19，绳子自然垂下；为使绳子张紧，需在绳子的自由端按要求悬挂一定质量的配重。采用电动输入时，将电动端离合器闭合，手动端离合器断开，通过计算机控制伺服电机11旋转，经行星减速机10减速后，动力传送至锥齿轮减速器8，带动丝杠24转动，丝杠24的旋转运动转化为丝杠螺母26的直线运动，带动伸展臂25、限位器挡片28、光栅尺读数头36与丝杠螺母26同步移动，光栅尺读数头36反馈的实时数据随丝杠螺母26的移动而增加，此时绕在基准销5和旋转销31之间的绳子被拉长；当光栅尺35反馈回的数据达到绳子所需要测量的长度,且精度≤0.02mm时，伺服电机11自动停止转动，完成测量。伸展臂25上的旋转销31和工作平台3上的基准销5各有两个，可同时测量两条长度相同的绳子。若由于机械故障，或者绳子长度波动超过丝杠行程，丝杠螺母26到达端部，限位器挡片28运动至光电限位器27处，将信号传输至计算机，软件自动识别，伺服电机11停止转动。采用手动操作输入时，则将电动端离合器断开，手动端离合器闭合，转动手轮14，动力通过手动减速机13传送至锥齿轮减速器8，带动丝杠24转动，丝杠24的旋转运动转化为丝杠螺母26的直线运动，最终,当光栅尺反馈回的数据达到绳子所需要测量的长度,且精度≤0.02mm时，停止操作转动，完成测量。手动操作过程可同时测量两根绳子。

Claims (2)

1.一种用于绳子长度的高精度自动测量装置，其特征在于:包括工作平台、平台调节机构、滑轮机构、丝杠机构、减速器及动力传输机构、计算机及数据采集单元、基准销，所述工作平台为其它各部件提供支撑；平台调节机构位于工作平台下面，两个滑轮机构分别安装在工作平台上端部，丝杠机构固定在工作平台上中间部位，减速器及动力传输机构通过联轴器与丝杠同轴安装，两个基准销分别固定在工作平台上，位于丝杠机构一端的两侧；

所述平台调节机构包括支撑底盘、平台支架、高度调节螺柱、调节螺母，平台支架为框架结构，高度调节螺柱固定在平台支架的四个立柱的下端，且与支撑底盘固连，调节螺母安装在立柱的下端与高度调节螺柱配合；

所述滑轮机构包括滑轮、滑轮支座、滑轮支架，滑轮支座为梯形结构,滑轮支座上部为斜面，滑轮支座两侧底边有带孔连接耳片,滑轮与滑轮支架通过销轴连接，滑轮支架安装在滑轮支座上，两个滑轮支座平行对称固定在工作平台上同一端部；

所述丝杠机构包括定位销、丝杠支座、支撑轴承、导轨、丝杠、丝杠螺母、伸展臂、光电限位器、限位器挡片、光栅尺、光栅尺读数头，丝杠支座通过两个定位销定位安装在工作平台上，支撑轴承嵌入在丝杠支座的两端，丝杠通过支撑轴承安装在丝杠支座上，丝杠两侧有导轨，丝杠螺母与丝杠连接,且与导轨配合安装,两个光电限位器分别固定在丝杠支座一侧的两端，限位器挡片安装在丝杠螺母上，光栅尺粘贴在丝杠支座的侧面，光栅尺读数头通过支架固定在丝杠螺母上，光栅尺读数头与光栅尺相对实时显示绳子的长度,光栅尺精度为0.5μm；所述伸展臂包括伸展臂基座、L型定位块、旋转销、轴承、轴承上端盖、轴承下端盖，伸展臂基座两端的基座孔内固定有轴承，旋转销安装在轴承内圈，旋转销上部周向有凹槽，轴承上端盖与轴承下端盖分别固定在伸展臂基座孔上，L型定位块位于伸展臂基座的下侧，伸展臂基座通过L型定位块与丝杠螺母定位，伸展臂基座与丝杠螺母固连；

所述减速器及动力传输机构包括联轴器、锥齿轮减速器、电磁离合器、行星减速机、伺服电机、安装座、手动减速机、手轮、锥齿轮、锥齿轮减速器箱、齿轮轴轴承、减速器输出轴、电磁离合器触头,安装座通过定位销定位安装在工作平台上，锥齿轮减速器与行星减速机、手动减速机固定在安装座上；减速器输出轴通过联轴器与丝杠连接，两个锥齿轮分别安装在两个齿轮轴上,且两个锥齿轮相啮合,两个齿轮轴通过齿轮轴轴承固定在锥齿轮减速器箱内,其中一个齿轮轴的另一端与手动端电磁离合器连接,手动端电磁离合器与手动减速机连接,手轮安装在手动减速机上,电磁离合器触头安装在手动端电磁离合器的一侧；另一个齿轮轴的另一端与电动端电磁离合器连接,行星减速机位于电动端电磁离合器与伺服电机的中间部位，行星减速机一端与电动端电磁离合器连接,另一端与伺服电机连接,另一个电磁离合器触头安装在电动端电磁离合器的一侧；

所述计算机及数据采集单元通过软件控制伺服电机旋转，且采集光栅尺反馈的实时数据，实现绳子的长度测量。

2.根据权利要求1所述的用于绳子长度的高精度自动测量装置，其特征在于:所述滑轮与同侧的基准销、旋转销位于同一轴线上。