一种圆孔倒角弧度测量装置及方法与流程

本发明涉及一种圆孔倒角弧度测量装置及方法。

背景技术：

在工件加工时，为了安装便捷性和产品美观性，同时提高使用安全性，通常在安装孔中加工倒角，然而为了保证装配紧密度，需要对该倒角的弧度进行严格限定，通常控制在131～135度。在工件加工完成之后，需要对加工的倒角进行测量以检测产品的合格性，传统的方法是通过人工手持量角器进行测量，该方法不仅人工成本高、工作效率低且测量精度不高，未能满足实际生产的需要。

技术实现要素：

本发明提供了一种圆孔倒角弧度测量装置及方法，以解决现有技术中存在的人工成本高、工作效率低以及测量精度不高问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种圆孔倒角弧度测量装置，包括支架、驱动所述支架升降运动的气缸，沿水平方向依次设于所述支架上的第一测量塞规和第二测量塞规以及激光测距单元，所述第一测量塞规包括由上至下依次连接的第一手柄、第一倒梯形圆台和第一沉台，所述第二测量塞规包括由上至下依次连接的第二手柄、第二倒梯形圆台和第二沉台，所述第一倒梯形圆台的侧面与竖直方向呈45度夹角，所述第二倒梯形圆台的侧面与竖直方向呈47度夹角。

进一步的，还包括设于所述支架下方的定位板，所述定位板上设有与所述第一测量塞规对应的第一工位和与所述第二测量塞规对应的第二工位。

进一步的，所述激光测距单元的位置与所述第一工位和第二工位对应。

进一步的，所述气缸和定位板固定于一底板上。

进一步的，所述第一沉台和第二沉台均为所述圆柱形结构，顶面半径分别与所述第一倒梯形圆台和第二倒梯形圆台的底面半径对应。

本发明还包括一种如上所述的圆孔倒角弧度测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1：确定所测产品的圆孔倒角的公差带范围；

S2：将第一测量塞规置于待测产品的圆孔中，激光测距单元测量第一倒梯形圆台顶面与待测产品上表面的垂向距离和第一倒梯形圆台与圆孔底部的接触面外径，从而计算得到圆孔倒角的第一弧度测量值；

S3：将第二测量塞规置于待测产品的圆孔中，激光测距单元测量第二倒梯形圆台顶面与待测产品上表面的垂向距离和第二倒梯形圆台与圆孔底部的接触面外径，并根据圆孔顶部内径以及第二倒梯形圆台的顶面外径计算得到圆孔倒角的第二弧度测量值；

S4：判断所述第一弧度测量值和第二弧度测量值是否超出所述公差带范围，若第一弧度测量值和第二弧度测量值均未超出所述公差带范围，则为合格产品，否则为不合格产品。

进一步的，所述步骤S1中，公差带范围为131°～135°。

进一步的，所述步骤S2中，还包括将待测产品置于所述第一测量塞规对应的第一工位中，气缸驱动所述支架下降使第一测量塞规置于待测产品的圆孔中。

进一步的，所述步骤S3中，将包括待测产品置于所述第二测量塞规对应的第二工位中，气缸驱动所述支架下降使第二测量塞规置于待测产品的圆孔中。

进一步的，所述步骤S4中还包括，当第一弧度测量值或第二弧度测量值大于所述公差带上限时，根据圆孔的顶部内径、第一倒梯形圆台的顶面外径、第一倒梯形圆台顶面与待测产品上表面的垂向距离以及第一倒梯形圆台与圆孔底部接触面的外径，从而计算得到圆孔倒角的第三弧度测量值，判断所述第三弧度测量值是否大于所述公差带上限。

本发明提供的圆孔倒角弧度测量装置及方法，该装置包括支架、驱动所述支架升降运动的气缸、沿水平方向依次设于所述支架上的第一测量塞规和第二测量塞规以及激光测距单元，所述第一测量塞规包括由上至下依次连接的第一手柄、第一倒梯形圆台和第一沉台，所述第二测量塞规包括由上至下依次连接的第二手柄、第二倒梯形圆台和第二沉台，所述第一倒梯形圆台的侧面与竖直方向呈45度夹角，所述第二倒梯形圆台的侧面与竖直方向呈47度夹角。根据圆孔倒角的形状采用仿形的方法，设计具有第一倒梯形圆台的第一测量塞规和具有第二倒梯形圆台的第二测量塞规，第一倒梯形圆台和第二倒梯形圆台的侧面具有与圆孔倒角类似的倒角形状，通过气缸带动支架下降将第一测量塞规或第二测量塞规置于待测产品的圆孔内，根据相应的几何关系，即圆孔的顶部内径、倒梯形圆台的顶面直径以及倒梯形圆台顶面与圆孔顶部的垂向距离即可计算得到圆孔倒角的弧度测量值，无需人工测量，效率高，测量精度高，误判率低。

附图说明

图1是本发明待测产品的结构示意图；

图2是本发明圆孔倒角弧度测量装置的侧视图；

图3a、3b分别是本发明第一测量塞规和第二测量塞规的结构示意图；

图4是本发明第一测量塞规置于待测产品圆孔内的示意图；

图5是当圆孔倒角弧度大于135°时第一测量塞规与待测产品的位置示意图；

图6是当圆孔倒角弧度大于135°时第一测量塞规与待测产品的位置示意图。

图中所示：1、支架；2、气缸；3、第一测量塞规；31、第一手柄；32、第一倒梯形圆台；33、第一沉台；4、第二测量塞规；41、第二手柄；42、第二倒梯形圆台；43、第二沉台；5、圆孔倒角；6、待测产品；7、定位板；71、第二工位；8、底板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

如图2-3b所示，本发明提供一种圆孔倒角弧度测量装置，用于测量如图1所示的待测产品6中圆孔倒角5的弧度，包括支架1、驱动所述支架1升降运动的气缸2，沿水平方向依次设于所述支架1上的第一测量塞规3和第二测量塞规4以及激光测距单元(图中未标出)，所述第一测量塞规3包括由上至下依次连接的第一手柄31、第一倒梯形圆台32和第一沉台33，所述第二测量塞规4包括由上至下依次连接的第二手柄41、第二倒梯形圆台42和第二沉台43，如图3a-3b所示，所述第一倒梯形圆台32的侧面与竖直方向呈45度夹角，即第一倒梯形圆台32底面与侧面之间形成的钝角为135度，所述第二倒梯形圆台42的侧面与竖直方向呈47度夹角，即第一倒梯形圆台42底面与侧面之间形成的钝角为137度，与圆孔倒角5的形状相似，在测量时，通过气缸2带动支架1下降，使第一测量塞规3或第二测量塞规4置于待测产品6的圆孔内，根据相应的几何关系，即圆孔的顶部内径(即圆孔倒角5的最外侧)、倒梯形圆台的顶面直径以及倒梯形圆台顶面与圆孔顶部的垂向距离即可计算得到圆孔倒角5的弧度测量值，将该弧度测量值与设定的公差带范围进行比较，若未超出设定的公差带范围，则该待测产品6为合格产品，否则为不合格产品。

优选的，圆孔倒角弧度测量装置还包括设于所述支架1下方的定位板7，所述定位板7上设有与所述第一测量塞规3对应的第一工位(图中未标出)和与所述第二测量塞规4对应的第二工位71，将待测产品6置于该第一工位或第二工位71中，通过气缸2带动该第一测量塞规3或第二测量塞规4向下运动直至完全位于圆孔倒角5内。

优选的，所述激光测距单元的位置与所述第一工位和第二工位71对应，可以位于两者之间，用于当第一测量塞规3或第二测量塞规4位于圆孔倒角5内后，测量圆孔的顶部内径、倒梯形圆台的顶面直径以及倒梯形圆台顶面与圆孔顶部的垂向距离，以便得到圆孔倒角5的弧度测量值。

优选的，所述定位板7和气缸2安装于一底板8上。

优选的，所述第一沉台33和第二沉台均43为所述圆柱形结构，顶面半径分别与所述第一倒梯形圆台32和第二倒梯形圆台42的底面半径对应。

本发明还提供一种如上所述的圆孔倒角弧度测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1：确定所测产品的圆孔倒角的公差带范围；本实施例中，所述圆孔倒角的公差带范围为131～135度，即圆孔倒角5的弧度值位于该范围内属于合格产品，否则为不合格产品。

S2：将第一测量塞规3置于待测产品6的圆孔中，激光测距单元测量第一倒梯形圆台32顶面与待测产品6上表面的垂向距离和第一倒梯形圆台32与圆孔底部接触面的外径，并根据圆孔顶部内径、第一倒梯形圆台32的顶面外径计算得到圆孔倒角5的第一弧度测量值；具体的，圆孔顶部内径和第一倒梯形圆台32的顶面外径为固定值，且已知。该步骤还包括将待测产品6置于所述第一测量塞规3对应的第一工位中，气缸2驱动所述支架1下降使第一测量塞规3置于待测产品的圆孔中。如图4-5所示，待测产品6的高度为a，圆孔倒角5的高度为b，圆孔顶部的内径为OD，第一倒梯形圆台32与圆孔底部接触面的外径为ID₁，第一倒梯形圆台32的顶面外径为D₁，第一倒梯形圆台32的顶面距离待测产品6上表面的距离Δs₁，圆孔倒角5的弧度为θ，则有以下关系式：

a＝(OD-ID₁)/2×tan(180-θ)；

b＝(OD-D₁)/2×tan(180-θ)；

则Δs₁＝b＝(OD-D₁)/2×tan(180-θ)；

本实施例中第一倒梯形圆台32的顶面外径D₁＝10.60mm，因此当激光测距单元测量出圆孔顶部的内径OD和Δs₁时，便可得到圆孔倒角5的第一弧度测量值θ1。

S3：将第二测量塞规4置于待测产品6的圆孔中，激光测距单元测量第二倒梯形圆台42顶面与待测产品6上表面的垂向距离和第二倒梯形圆台与圆孔底部的接触面外径，并根据圆孔的顶部内径、第二倒梯形圆台42的顶面外径以及计算得到圆孔倒角的第二弧度测量值；具体的，圆孔的顶部内径、第二倒梯形圆台42的顶面外径为固定值，且已知。该步骤还包括将待测产品6置于所述第二测量塞规4对应的第二工位71中，气缸2驱动所述支架1下降使第二测量塞规4置于待测产品的圆孔中。同理，待测产品6的高度为a，圆孔倒角6的高度为b，圆孔顶部的内径为OD，第二倒梯形圆台42与圆孔底部接触面的外径为ID₂，第二倒梯形圆台42的顶面外径为D₂，第二倒梯形圆台42的顶面距离待测产品6上表面的距离Δs₂，圆孔倒角5的弧度为θ，则有以下关系式：

a＝(OD-ID₂)/2×tan(180-θ)；

b＝(OD-D₂)/2×tan(180-θ)；

则Δs₂＝b＝(OD-D₂)/2×tan(180-θ)；

本实施例中第二倒梯形圆台42的顶面外径D₂＝10.57mm，因此当激光测距单元测量出圆孔顶部的内径OD和Δs₂时，便可得到圆孔倒角5的第二弧度测量值θ2。

S4：判断所述第一弧度测量值θ1和第二弧度测量值θ2是否超出所述公差带范围，若第一弧度测量值θ1和第二弧度测量值θ2均未超出所述公差带范围，则为合格产品，否则为不合格产品。即判断第一弧度测量值θ1和第二弧度测量值θ2是否满足131°≤θ1≤135°，131°≤θ2≤135°，若满足则该待测产品6为合格产品，否则为不合格产品。

为了进一步确定判定结果，当第一弧度测量值θ1和第二弧度测量值θ2大于所述公差带上限时，即大于135°，根据圆孔的顶部内径、第一倒梯形圆台32的顶面外径以及第一倒梯形圆台32顶面与待测产品6上表面的垂向距离以及第一倒梯形圆台与圆孔底部接触面的外径，计算得到圆孔倒角弧度的第三测量值，判断所述第三弧度测量值是否大于所述公差带上限，如图6所示，待测产品6的高度为a，圆孔倒角6的高度为b，圆孔顶部的内径为OD，第一倒梯形圆台32与圆孔底部接触面的外径为ID₁，第一倒梯形圆台32的顶面外径为D₁，第一倒梯形圆台32的顶面距离待测产品6上表面的距离Δs₁，第一倒梯形圆台32的顶面距离待测产品6下表面的距离c，圆孔倒角5的弧度为θ，则有以下关系式：

a＝(OD-ID₁)/2×tan(180-θ)；

c＝(D₁-ID₁)/2；

则Δs₁＝a-c＝(OD-ID₁)/2×tan(180-θ)-(D₁-ID₁)/2；

本实施例中第一倒梯形圆台32的顶面外径D₁＝10.60mm，因此当激光测距单元测量出圆孔顶部的内径OD和Δs₁时，便可得到圆孔倒角5的第三弧度测量值θ3。若θ3≥135°，则确定该待测产品6为不合格产品。

综上所述，本发明提供的圆孔倒角弧度测量装置及方法，该装置包括支架1、驱动所述支架1升降运动的气缸2，设于所述支架1上的第一测量塞规3和第二测量塞规4以及激光测距单元，所述第一测量塞规3包括由上至下依次连接的第一手柄31、第一倒梯形圆台32和第一沉台33，所述第二测量塞规4包括由上至下依次连接的第二手柄41、第二倒梯形圆台42和第二沉台43，所述第一倒梯形圆台32的侧面与竖直方向呈45度夹角，所述第二倒梯形圆台42的侧面与竖直方向呈47度夹角。根据圆孔倒角5的形状采用仿形的方法，设计具有第一倒梯形圆台32的第一测量塞规3和具有第二倒梯形圆台42的第二测量塞规4，第一倒梯形圆台32和第二倒梯形圆台42的侧面具有与圆孔倒角5类似的倒角形状，通过气缸2带动支架1下降将第一测量塞规3或第二测量塞规4置于待测产品6的圆孔内，根据相应的几何关系，即圆孔的顶部内径、倒梯形圆台的顶面外径以及倒梯形圆台顶面与待测产品6上表面的垂向距离即可计算得到圆孔倒角5的弧度测量值，无需人工测量，效率高，测量精度高，误判率低。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。