工件定位誤差測量及可視化教具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于教學(xué)輔助用具技術(shù)領(lǐng)域，是涉及一種測量定位誤差的教具，特別是涉 及一種工件定位誤差測量及可視化教具。本發(fā)明可以測量不同定位元件下不同小型工件的 定位誤差，主要用于輔助教師教學(xué)，便于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有感性的認(rèn)識(shí)。
【背景技術(shù)】
[0002] 定位誤差在實(shí)際生產(chǎn)中相對(duì)抽象，尤其是以圓柱面定位時(shí)，定位基準(zhǔn)軸線無法觀 察，學(xué)生很難深入理解定位誤差的計(jì)算原理。
[0003] 目前，現(xiàn)有的定位誤差測量并沒有真實(shí)可見的定位誤差分析模型，僅借助PPT和 CAI輔助教學(xué)工具進(jìn)行仿真測量，學(xué)生難以直觀的認(rèn)識(shí)定位誤差這一切實(shí)存在的現(xiàn)象。在教 學(xué)演示過程中，首先要將定位元件固定在夾具上，然后僅借助高精度的電子尺通過人手工 測量得到定位誤差；不僅測量步驟繁瑣，耗時(shí)費(fèi)力，且人手工測量由于人手施加的作用力不 同導(dǎo)致較大誤差的存在。而且，測量出來的數(shù)據(jù)還需要進(jìn)行人工計(jì)算，且不能實(shí)時(shí)存儲(chǔ)記錄 數(shù)據(jù)以供對(duì)比分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種可將理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合，更好的讓學(xué)習(xí) 者體會(huì)原理概念并深入掌握知識(shí)點(diǎn)的工件定位誤差測量及可視化教具。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種工件定位誤差測量及可視化 教具，包括底座，在底座上固定有支撐座，在支撐座的上部固定有芯軸；在支撐座內(nèi)側(cè)的芯 軸上通過軸承設(shè)置有圓盤，在所述圓盤上設(shè)置有若干套定位元件；在支撐座上設(shè)置有定位 銷，在圓盤上設(shè)置有定位孔，所述定位銷與定位孔相對(duì)應(yīng)，在圓盤內(nèi)側(cè)的芯軸上設(shè)置有螺 母；在芯軸的內(nèi)端設(shè)置有壓緊螺栓，壓緊螺栓的下端與設(shè)置在定位元件上的工件相對(duì)應(yīng)； 在圓盤的內(nèi)側(cè)設(shè)置有高度尺和光柵尺，所述高度尺和光柵尺固定連接在一起，光柵尺與PLC 相連接，PLC與顯示器相連接。
[0006] 所述定位元件包括彈簧卡頭、半圓套、L型支座及V型塊。
[0007] 所述彈簧卡頭為三角卡頭。
[0008] 所述定位孔的數(shù)量與定位元件的套數(shù)相同，且沿圓周均勻分布。
[0009] 在所述壓緊螺栓與工件之間設(shè)置有壓板。
[0010] 所述芯軸與支撐座通過定位鍵固定連接。
[0011] 所述底座與支撐座通過螺栓固定連接。
[0012] 本發(fā)明的有益效果：
[0013] 本發(fā)明的工件定位誤差測量及可視化教具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可將理論與實(shí)驗(yàn) 結(jié)合，更好的讓學(xué)習(xí)者體會(huì)原理概念并深入掌握知識(shí)點(diǎn)。
[0014] 經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明：本發(fā)明的定位誤差測量結(jié)果誤差控制在0. 05mm以內(nèi)，相對(duì)誤差控制 在1. 7%以內(nèi)，說明結(jié)果真實(shí)可信，教具滿足實(shí)驗(yàn)要求。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的工件定位誤差測量及可視化教具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2為去除高度尺、光柵尺及PLC和顯示器后圖1的右視圖；
[0017] 圖中：1-底座，2-支撐座，3-定位銷，4-定位元件，5-芯軸，6-定位鍵，7-軸承， 8-圓盤，9-螺母，10-壓緊螺栓，11-壓板，12-高度尺，13-工件，14-光柵尺，15-PLC和顯示 器，16-三角卡頭，17-半圓套，18-L型支座，19-V型塊，20-螺栓，21-定位孔。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0019] 如圖1~圖2所示，一種工件定位誤差測量及可視化教具，包括底座1，在底座1上 固定有支撐座2,所述底座1與支撐座2通過螺栓20固定連接；在支撐座2的上部固定有 芯軸5,所述芯軸5與支撐座2通過定位鍵6固定連接；在支撐座2內(nèi)側(cè)的芯軸5上通過軸 承7設(shè)置有圓盤8,在所述圓盤8上設(shè)置有四套不同的定位元件4,分別為彈簧卡頭、半圓套 17、L型支座18及V型塊19,本實(shí)施例中，所述彈簧卡頭為三角卡頭16,在選擇定位元件4 的時(shí)候，本發(fā)明充分考慮到了定位誤差的多樣性，選用了以平面、曲面和中心進(jìn)行定位的不 同類別定位元件，定位元件4通過定位銷和螺栓固定在圓盤8上；在支撐座2上設(shè)置有定位 銷3,在圓盤8上設(shè)置有定位孔21，所述定位銷3與定位孔21相對(duì)應(yīng)，所述定位孔21的數(shù) 量與定位元件4的套數(shù)相同，本實(shí)施例中設(shè)置有四個(gè)定位孔21，且沿圓周均勻分布；在圓盤 8內(nèi)側(cè)的芯軸5上設(shè)置有螺母9 ;在芯軸5的內(nèi)端設(shè)置有壓緊螺栓10,壓緊螺栓10的下端 與工件13相對(duì)應(yīng)，在所述壓緊螺栓10與工件13之間設(shè)置有壓板11 ;在圓盤8的內(nèi)側(cè)設(shè)置 有高度尺12和光柵尺14,所述高度尺12和光柵尺14固定連接在一起，光柵尺14與PLC相 連接，PLC與顯示器相連接。
[0020] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0021] 如圖1~圖2所示，使用時(shí)，首先通過圓盤8的旋轉(zhuǎn)選擇不同的定位元件4,然后將 圓盤8與支撐座2通過定位銷3定位，保證在實(shí)驗(yàn)過程中圓盤8的位置不會(huì)產(chǎn)生變動(dòng)。最 后，將工件13放置在定位元件4上，在工件13的頂部放置壓板11，通過壓緊螺栓10和壓板 11對(duì)放置在定位元件4上的工件13進(jìn)行夾緊。
[0022] 當(dāng)測量工件定位基準(zhǔn)位置時(shí)，采用高度尺12進(jìn)行測量，然后將高度尺12尺框的位 移傳遞給光柵尺14的動(dòng)尺，通過光柵尺14移動(dòng)得到的微小位移量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后傳輸給 PLC，利用PLC中的高速計(jì)數(shù)器得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并在簡單地運(yùn)算后將得到的定位誤差相關(guān) 數(shù)據(jù)傳送給文本顯示器供其顯示。
[0023] 為了能夠明顯觀察到定位誤差的大小及變化，本實(shí)施例還設(shè)計(jì)了具有較大定位表 面尺寸誤差的兩個(gè)圓柱體工件，直徑分別為OlSmm和Φ20πιπι，定位表面尺寸誤差為2mm。
[0024] 本實(shí)施例通過測量工件13上下母線位置，間接獲得工件13軸線位置。
[0025] 以定位元件4選擇V型塊19為例，將直徑為20mm的圓柱體工件放置在V型塊19 上，并且通過壓板11和壓緊螺栓10固定。移動(dòng)高度尺12進(jìn)行測量，令光柵尺14的動(dòng)尺觸 碰工件13的上母線，操作文本顯示器記錄數(shù)據(jù)，再令光柵尺14的動(dòng)尺觸碰工件13的下母 線，操作文本顯示器記錄數(shù)據(jù)。再將直徑為20mm的圓柱體工件取下，換上直徑為18mm的圓 柱體工件重復(fù)上述操作；最后，操作文本顯示器得到定位誤差和引起定位誤差的基準(zhǔn)位置 移動(dòng)誤差和基準(zhǔn)不重合誤差的數(shù)據(jù)。
[0026] 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表：
[0027] 第一組實(shí)驗(yàn)誤差測量結(jié)果
[0035] 定位誤差絕對(duì)差值
[0037] 表格中：△ JB-基準(zhǔn)不重合誤差，Δ JW-基準(zhǔn)位移誤差，Δ DW-定位誤差，δ ADW-定 位誤差絕對(duì)值，％ ΔΜ_相對(duì)誤差。
[0038] 經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)：本發(fā)明的定位誤差測量結(jié)果誤差控制在0. 05_以內(nèi)，相對(duì)誤差控制 在1. 7%以內(nèi)，說明結(jié)果真實(shí)可信，教具滿足實(shí)驗(yàn)要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種工件定位誤差測量及可視化教具，其特征在于包括底座，在底座上固定有支撐 座，在支撐座的上部固定有芯軸；在支撐座內(nèi)側(cè)的芯軸上通過軸承設(shè)置有圓盤，在所述圓盤 上設(shè)置有若干套定位元件；在支撐座上設(shè)置有定位銷，在圓盤上設(shè)置有定位孔，所述定位銷 與定位孔相對(duì)應(yīng)，在圓盤內(nèi)側(cè)的芯軸上設(shè)置有螺母；在芯軸的內(nèi)端設(shè)置有壓緊螺栓，壓緊螺 栓的下端與設(shè)置在定位元件上的工件相對(duì)應(yīng)；在圓盤的內(nèi)側(cè)設(shè)置有高度尺和光柵尺，所述 高度尺和光柵尺固定連接在一起，光柵尺與PLC相連接，PLC與顯示器相連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工件定位誤差測量及可視化教具，其特征在于所述定位元件 包括彈簧卡頭、半圓套、L型支座及V型塊。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工件定位誤差測量及可視化教具，其特征在于所述彈簧卡頭 為三角卡頭。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工件定位誤差測量及可視化教具，其特征在于所述定位孔的 數(shù)量與定位元件的套數(shù)相同，且沿圓周均勻分布。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工件定位誤差測量及可視化教具，其特征在于在所述壓緊螺 栓與工件之間設(shè)置有壓板。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工件定位誤差測量及可視化教具，其特征在于所述芯軸與支 撐座通過定位鍵固定連接。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工件定位誤差測量及可視化教具，其特征在于所述底座與支 撐座通過螺栓固定連接。
【專利摘要】工件定位誤差測量及可視化教具，屬于教學(xué)輔助用具技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明主要用于輔助教師教學(xué)，便于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有感性的認(rèn)識(shí)。本發(fā)明可將理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合，更好的讓學(xué)習(xí)者體會(huì)原理概念并深入掌握知識(shí)點(diǎn)。本發(fā)明包括底座，在底座上固定有支撐座，在支撐座的上部固定有芯軸；在支撐座內(nèi)側(cè)的芯軸上通過軸承設(shè)置有圓盤，在圓盤上設(shè)置有定位元件；在支撐座上設(shè)置有定位銷，在圓盤上設(shè)置有定位孔，定位銷與定位孔相對(duì)應(yīng)，在圓盤內(nèi)側(cè)的芯軸上設(shè)置有螺母；在芯軸的內(nèi)端設(shè)置有壓緊螺栓，壓緊螺栓的下端與設(shè)置在定位元件上的工件相對(duì)應(yīng)；在圓盤的內(nèi)側(cè)設(shè)置有高度尺和光柵尺，高度尺和光柵尺固定連接在一起，光柵尺與PLC相連接，PLC與顯示器相連接。
【IPC分類】G09B25/02
【公開號(hào)】CN105118375
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510612917
【發(fā)明人】郭健, 于豐寧, 李磊, 麥松滿, 史家順
【申請(qǐng)人】東北大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年9月23日