申请/专利权人：中山市南博尔机械设备有限公司

申请日：2017-11-17

公开（公告）日：2020-09-15

公开（公告）号：CN107941181B

主分类号：G01B21/02(20060101)

分类号：G01B21/02(20060101);G01B21/10(20060101)

优先权：["20170531 CN 2017103982547"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.09.15#授权;2018.05.15#实质审查的生效;2018.04.20#公开

摘要：本发明公开了一种用于消减链状物凸起之间的凹陷对测量产生干扰的方法与装置，该方法为利用测量碗内圆弧与包绕于测量轮凹槽内的链状物的外圆弧内接，解决链状物凸起之间的凹陷给尺寸测量带来的不利影响。当测量碗的所在圆锥的轴线、测量轮的轴线以及链状物外圆弧与测量碗内接点所作的垂直于测量轮轴线的直线相交于一点时效果最好。应用该方法的装置包括：测量轮,测量碗，外壳和测距装置等；当经过内接点的链状物的尺寸发生变化时，会导致测量轮与测量碗之间的距离发生变化，进而驱动测距装置测量链状物尺寸。该方法可用于测量：尼龙拉链的宽度、绳的直径、链条的宽度、串珠的直径、弹簧的直径、电炉丝的直径等。

主权项：1.一种用于消减链状物凸起之间的凹陷对测量产生干扰的方法，其特征在于，测量碗罩在测量轮上且测量碗内圆弧与置于测量轮的环状凹槽内链状物的外圆弧内接，当测量碗内圆弧与链状物外圆弧内接时，两段圆弧在接点处无限相似，之间的凹陷产生的干扰趋近于零；当测量碗的所在圆锥的轴线、测量轮的轴线以及链状物外圆弧与测量碗内接点所作的垂直于测量轮轴线的直线相交于一点，以此来定位测量轮、测量碗和链状物三者之间的位置与尺寸。

全文数据：消减链状物凸起之间的凹陷对测量产生干扰的方法与装置技术领域[0001]本发明属于测量装置技术领域，尤其涉及消减链状物凸起之间的凹陷对测量产生干扰的方法与装置。背景技术[0002]目前在尼龙拉链生产行业中，全部是使用人工检测方式检测尼龙拉链的宽度，测量精度要求0.01毫米。[0003]第一种人工检测尼龙拉链的方法是:在尼龙拉链拼合后检测。首先将已经拼合的尼龙拉链分开，使用卡表即测厚规，也叫测厚仪测量尼龙拉链上的多个点的宽度，测量时要保证卡表测量平面垂直于链牙方向，然后利用测量得到的多个点的宽度值取平均值，将此平均值算作该段尼龙拉链的宽度，最后将尼龙拉链重新拼合。[0004]第二种人工检测尼龙拉链的方法是:在尼龙拉链拼合前检测。这种检测方法要求工人有相当高的技巧，由于该检测方法是在尼龙拉链的移动过程中进行测量，因此很难准确测量出尼龙拉链的宽度，稍有不慎就会引起设备故障，影响产品质量。[0005]发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在以下缺陷：首先，人工检测尼龙拉链宽度的方式，不但繁琐、费时，而且测量的准确性完全取决于操作者的经验。其次，由于尼龙拉链的齿头并不完全垂直于尼龙拉链的中心面，因此当尼龙拉链稳定在卡表中间时会有一定的倾斜度，如果将尼龙拉链摆正，又会导致尼龙拉链放不稳，再次加大了尼龙拉链宽度的测量难度。更严重的是上述人工检测尼龙拉链宽度的方式存在滞后性，当发现宽度不对时可能已经生产了大量不合格产品。[0006]因此，迫切需要一种在线测量装置对尼龙拉链宽度进行实时精确检测。[0007]现有技术的尼龙拉链宽度在线检测装置，都是以卡表或卡表原理为基础改装的，特点如下：一方面，由于使用滑动摩擦方式，因此阻力比较大，需要加较大的配重才能正常工作；另一方面，卡表磨损严重，虽然卡表检测口是用耐磨材料制成，仍然经不住尼龙拉链齿头的长期磨耗，精度迅速下降。发明内容[0008]为解决上述问题，本发明提供了消减链状物凸起之间的凹陷对测量产生干扰的方法与装置，方法是:测量碗内圆弧与链状物的外圆弧内接。[0009]原理阐述：[0010]不利影响表现为:链状物凸起之间有凹陷，当链状物通过时，滚轮会反复跌入链状物凸起之间的凹陷和爬上凸起，导致无法准确测量。[0011]为消减链状物凸起之间的凹陷给宽度测量带来的不利影响，如（图4所示:本发明通过测量碗的内圆弧与环状凹槽内的链状物的外圆弧内接的方法基本消除了这个不利影响。当测量碗内圆弧与链状物外圆弧内接时，两段圆弧在接点处无限相似，凹陷产生的干扰趋近于零。[0012]实现“凹陷产生的干扰趋近于零”的最简单最有效的方法如（图9所示：当测量碗的所在圆锥的轴线、测量轮的轴线以及链状物外圆弧与测量碗内接点所作的垂直于测量轮轴线的直线相交于一点，以此来定位测量轮、测量碗和链状物三者之间的位置与尺寸。[0013]实现该方法的装置的关键结构与工作过程包括：[0014]测量轮，设置为固定或设置为能够围绕其轴心转动，沿所述测量轮侧壁的圆周方向设置有用于容纳并稳定链状物的环状凹槽；[0015]测量碗，设置为固定或设置为能够围绕其轴心转动，罩在所述测量轮上且所述测量碗的内圆弧与所述测量轮的环状凹槽内的所述链状物的外圆弧内接；[0016]导向装置，为带有环状凹槽的导向轮、带凹槽的限位块或其他形式的限位块，设在所述测量轮两侧，将所述链状物引导至所述测量轮的环状凹槽内并包绕一定角度；[0017]测距装置，用于测量链状物的尺寸；[0018]链状物尺寸包含链状物的宽度、直径、厚度等。[0019]利用导向装置控制链状物在测量轮上的包绕角度，当经过测量碗内接点的链状物的宽度发生变化时，会导致测量轮与测量碗之间的距离也随之发生变化，使与之相连的测距装置发生变化，据此可计算出所述链状物尺寸的变化。[0020]进一步地，环状凹槽用于测量链状物的尺寸时，采用矩形底的一维稳定结构或V形底的二维稳定结构。[0021]进一步地，矩形底的一维稳定结构中将临近测量轮的两个导向装置凹槽的中心所在平面与测量轮凹槽的中心所在平面错开一定距离，使链状物靠向一边，以避免链状物在环状凹槽中摆动造成的测量结果不稳定。[0022]进一步地，V形底的二维稳定结构的两个锥面的夹角为90度。[0023]进一步地，导向装置可以是一种带有环状凹槽的轮，即：导向轮。[0024]进一步地，导向装置也可以是一种带有凹槽的滑道，上面装有在链状物缺乏张力时防止其脱离的盖。[0025]进一步地，测量轮和测量碗在不需要转动的应用中，为了进一步方便挂链可以切除不与链状物接触的圆弧的一部分，保留所述测量碗的小于或等于12圆弧。[0026]有益的技术效果:本发明提供的消减链状物凸起之间的凹陷对测量产生干扰的方法与装置，用测量碗的内圆弧与包绕于测量轮上的链状物的外圆弧内接的方法来测量链状物的尺寸，解决了链状物凸起之间的凹陷带来的不利影响，解决了人工测量不准确的影响，不但测量精度高而且在线测量时阻力小。该测量方法可广泛用于测量各种链状物的尺寸，例如:尼龙拉链的宽度、绳的直径、链条的宽度、串珠的直径、弹簧的直径、电炉丝的直径等。附图说明[0027]图1是本发明实施方式提供的尼龙拉链的结构示意图；[0028]图2是本发明第一实施方式提供的测量轮的结构示意图；[0029]图3是通常的外接圆尺寸测量的结构示意图；[0030]图4a是本发明内接圆尺寸测量的结构示意图；[0031]图4b是本发明第一实施方式提供的—维稳定结构矩形底尺寸测量装置的结构不意图；[0032]图4c是图4b的A-A剖面图；[0033]图5a、图5b是本发明一可选实施方式提供的一维稳定结构矩形底测量轮与被测物不匹配的示意图；[0034]图5c是本发明第二实施方式提供的二维稳定结构V形底测量轮将张力^转化为二维力12、13的示意图；[0035]图5d是本发明第二实施方式提供的二维稳定结构V形底尺寸测量装置的结构示意图；[0036]图5e是图5d的A-A剖面图；[0037]图6是本发明一维稳定结构矩形底尺寸测量装置实施例的结构示意图；[0038]图6c是主图；[0039]图是图6c的A-A剖视图；[0040]图6d是图6c的B-B剖视图；[0041]图6b是图6c的正等轴测图；[0042]图7是本发明二维稳定结构V形底尺寸测量装置实施例的结构示意图；[0043]图7c是主图；[0044]图7a是图7c的A-A剖视图；[0045]图7d是图7c的B-B剖视图；[0046]图7b是图7c的正等轴测图；[0047]图8是本发明用于不同的链状物使用效果的示意图；[0048]图8a是用于测量波纹管的示意图；[0049]图8b是用于测量串珠的示意图；[0050]图8c是用于测量电炉丝的示意图；[0051]图8d是用于测量绳的示意图；[0052]图9a是一维稳定结构测量轮与测量碗的比例与位置关系示意图；[0053]图9b是二维稳定结构测量轮与测量碗的比例与位置关系示意图；[0054]附图标记：[0055]101:壳体、1〇2:第一导向轮、103:第二导向轮、104:测量轮、1041:环状凹槽、105:尼龙拉链、106:摆臂、107:摆臂转轴、108:测量碗、109:距离传感器；[0056]11:张力、12:第一纬度稳定力、13:第二纬度稳定力；[0057]21:测量碗的所在圆锥的轴线、22:测量轮的轴线、23:链状物外圆弧与测量碗内接点、24:链状物外圆弧与测量碗内接点所作的垂直于测量轮轴线的直线、25:三线相交于一点。具体实施方式[0058]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合在尼龙拉链测量中两个具体实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。[0059]要准确测量尼龙拉链105图1的宽度，首先要解决如何稳定尼龙拉链105的问题，考虑到尼龙拉链105大多都具有柔软、可弯曲、形态不规范等特点，将其包绕于带有环状凹槽1041的测量轮104图2上，在尼龙拉链105张力的作用下稳定在测量轮104的环状凹槽1041中（图3，用一个滚轮与尼龙拉链105外缘内接触测量尼龙拉链105的宽度。但是拉链齿头有凹陷，当尼龙拉链105通过时，滚轮会反复跌入尼龙拉链1〇5齿头之间的凹陷和爬上齿头，导致根本无法准确测量。为彻底解决尼龙拉链105齿头凹陷给宽度测量带来的不利影响，如图4所示:本发明通过测量碗108的内圆弧与环状凹槽1041内的尼龙拉链105的外圆弧内接的方法基本消除了这个不利影响。如图9所示：当测量碗108的所在圆锥的轴线21、测量轮的轴线22以及链状物外圆弧与测量碗108内接点23所作的垂直于测量轮的轴线22的直线24相交于一点2f5时效果最好，能够使测量误差理论值减小到1微米以内，实现了精确测量尼龙拉链105宽度的目的。[0060]如图6和图7所示，本发明实施方式提供的宽度测量装置包括:壳体101，设置在壳体101上方的测量轮104,设置为固定或设置为能够围绕轴心转动，沿测量轮1〇4侧壁的圆周方向设置有用于容纳尼龙拉链105的环状凹槽1041;测量碗108,设置为固定或设置为能够围绕轴心转动，设置在测量轮104两侧的第一导向轮102和第二导向轮103,用于支撑测量碗108的摆臂106,测量碗108设置在摆臂106上端且罩在测量轮104上，测量碗108的内圆弧与环状凹槽1041内的尼龙拉链105的外圆弧内接，摆臂106下端通过摆臂转轴107与壳体101下部铰接，距离传感器109设置于摆臂106下方;具体地，尼龙拉链105在外力的作用下移动，依次从第一导向轮102、测量轮104和第二导向轮103上绕过，尼龙拉链105被限制在环状凹槽1041中，尼龙拉链105在经过测量轮104与测量碗108的内接点且尼龙拉链105宽度发生变化时，会使摆臂106以摆臂转轴107为中心转动，从而使摆臂106与距离传感器109之间的距离发生变化，距离传感器109感测到该距离变化之后，将该距离变化转化为信号变化并输出，最终根据距离传感器109的输出信号的变化计算尼龙拉链105宽度的变化。[0061]为了实现对尼龙拉链105的稳定在线测量，壳体101与摆臂106之间可以设置拉簧，为摆臂106施加靠近壳体101的拉力。[0062]当经过内接点的尼龙拉链105的宽度发生变化时，会导致测量轮104与测量碗108之间的距离发生变化，进而驱动距离传感器109。距离传感器109用于将测量轮104与测量碗108之间的距离变化转化为输出信号的变化，使得用户能够根据该信号变化计算出尼龙拉链105宽度的变化。需要说明的是，本实例中采用的测距装置为距离传感器109,距离传感器109可以采用激光测距传感器，也可以选用电磁式测距传感器，也可以采用机械式测量仪。[0063]设置为固定：当本发明用于质检等对测量准确度要求非常高，使用强度非常低的场合，将测量轮104和测量碗108设置为不转动可大大提高测量准确度。[0064]设置为能够转动：当本发明用于在线实时监测等使用强度非常高的场合，要将测量轮104和测量碗108设置为转动可大大延长使用寿命。[0065]在本发明中，测量碗108的内圆弧与环状凹槽1041内的尼龙拉链105的外圆弧内接，表示尼龙拉链105的宽度大于环状凹槽1041的深度。[0066]—维稳定结构:用于产品稳定，厚度变化不大时，使用矩形底的一维稳定结构可靠性最高，不容易发生故障。一维稳定结构要求槽宽与尼龙拉链105匹配，尼龙拉链105与凹陷槽壁之间的凹陷不能太大，否则影响测量准确度。虽然导向轮的凹槽中心所在平面与测量轮104的凹槽中心所在平面错开一定距离会明显改善尼龙拉链105与凹陷槽壁之间的凹陷对测量的影响，但作用有限。当厚度变化比较大时就必须更换测量轮104。图5a、图5b清晰地展示了凹槽宽度匹配的重要性。图6是本发明可选实施方式一提供的一维稳定结构矩形底测量轮的结构示意图。[0067]二维稳定结构:在产品经常变化，厚度不确定时，为了避免经常更换测量轮1〇4，就要使用具有二维稳定结构的V形底的测量轮。虽然可靠性不如矩形底的一维稳定结构，但对尼龙拉链105的厚度没有要求，不需要量身定做测量轮104,使用起来非常方便。图7是本发明可选实施方式二提供的二维稳定结构V形底测量轮的结构示意图。[0068]为了使尼龙拉链105的厚度不对宽度测量造成干扰，V形结构的夹角为90度，具体地，就是将环状凹槽1041与开口相对的底端由平面改为两个相互垂直的锥面，将包绕测量轮104的向心拉力11分解为宽度方向拉力12和厚度方向拉力13,底部由原来的一个维度保持稳定，改为底部两个维度保持稳定。V形结构的环状凹槽1041适用于厚度变化较大的尼龙拉链105,此时不需要更换测量轮104。本发明中，尼龙拉链105的厚度不受限制，只需要尼龙拉链105的宽度与环状凹槽1041的高度相匹配即可，具体地，就是将尼龙拉链105略微突出于V形槽以便测量，图5e清楚的展示了测量轮104、尼龙拉链105、测量碗108如何配合。[0069]为了保证尼龙拉链105在测量轮104的环状凹槽1041中包绕角度的准确性，在测量轮104两侧设有导向装置，例如导向轮生产用或滑道质检用），引导尼龙拉链105进入测量轮104。尼龙拉链105在张力作用下稳定在测量轮104上。当尼龙拉链105张力不足时要在导向轮或滑道的外侧增加防止掉链的装置，例如加盖。[0070]这里，对于导向轮的设置位置在矩形底的一维稳定结构中要特别注意，要将临近测量轮104的两个导向轮凹槽的中心所在平面与测量轮104凹槽的中心所在平面错开一定距离，目的是使尼龙拉链105靠向一边，以避免尼龙拉链105在环状凹槽1041中摆动造成的测量结果不稳定。[0071]关于测量碗108的倾斜角度，在保证尼龙拉链105顺利进出测量轮104的基础上测量碗108的越小越好。倾角越小阻力越小，磨损越小。尼龙拉链105包绕测量轮104的角度越大，需要的倾角越小，同时挂链也就越困难。所以包绕角度的设置要根据具体应用综合权衡。图7为V形底、图6为矩形底，就因为考虑到挂链难度问题所以测量轮包绕角度和测量碗108的倾斜角度就发生了很大变化。[0072]本发明旨在保护一种用于消减链状物凸起之间的凹陷对测量产生干扰的方法与装置，针对链状物的柔软特性使用环状凹槽以稳定之，再通过将测量碗的内圆弧与测量轮环状凹槽内的链状物的外圆弧内接的方法，以解决链状物因凸起之间的凹陷给测量带来的不利影响，当链状物的尺寸变化时就会使测量轮与测量碗之间的距离发生变化，通过测量测量轮与测量碗之间的距离发生变化以达到测量链状物尺寸的目的。[0073]应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

权利要求：1.一种用于消减链状物凸起之间的凹陷对测量产生千扰的方法，其特征在于，测量碗内圆弧与置于测量碗的环状凹槽内链状物的外圆弧内接，当测量碗内圆弧与链状物外圆弧内接时，两段圆弧在接点处无限相似，之间的凹陷产生的干扰趋近于零。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当测量碗的所在圆锥的轴线、测量轮的轴线以及链状物外圆弧与测量碗内接点所作的垂直于测量轮轴线的直线相交于一点，以此来定位测量轮、测量碗和链状物三者之间的位置与尺寸。3.一种用于消减链状物凸起之间的凹陷对测量产生干扰的装置，其特征在于，包括：测量轮,设置为固定或设置为能够围绕其轴心转动，沿所述测量轮侧壁的圆周方向设置有用于容纳并稳定链状物的环状凹槽;环形凹槽有两种形状，分别为矩形底的一维稳定结构或采用V形底的二维稳定结构；测量碗，设置为固定或设置为能够围绕其轴心转动，罩在所述测量轮上且所述测量碗的内圆弧与所述测量轮的环状凹槽内的所述链状物的外圆弧内接；导向装置，在所述测量轮两侧设有导向装置，将所述链状物引导至所述测量轮的环状凹槽内并包绕一定角度；测距装置，用于测量链状物的尺寸；利用导向装置控制链状物在测量轮上的包绕角度，当经过测量碗内接点的链状物的宽度发生变化时，会导致测量轮与测量碗之间的距离也随之发生变化，使与之相连的测距装置发生变化，据此可计算出所述链状物尺寸的变化。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述环状凹槽用于测量所述链状物的尺寸时，采用矩形底的一维稳定结构或采用V形底的二维稳定结构。5.根据权利要求3-4任一项所述的装置，其特征在于，所述矩形底的一维稳定结构中将临近测量轮的两个导向装置凹槽的中心所在平面与测量轮凹槽的中心所在平面错开一定距离，使链状物靠向一边，以避免链状物在所述环状凹槽中摆动造成的测量结果不稳定。6.根据权利要求3-4任一项所述的装置，其特征在于，所述V形底的二维稳定结构的两个锥面的夹角为90度。7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述导向装置用于在线连续测量时，使用带有环状凹槽的导向轮、带凹槽的限位块或其他形式的限位块作为导向装置，导向装置上安装防止链状物脱离的盖子或不安装防止链状物脱离的盖子。8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述测量碗在不需要转动的应用中，保留所述测量碗的小于或等于12圆弧。

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