罐体外尺寸测量装置
技术领域
本发明属于两片罐的检测装置领域，尤其涉及罐体外尺寸测量装置。
背景技术
两片罐指的是由罐盖和带底的整体无缝的罐身两个部分组成的金属容器。这类金属容器的罐身是采用拉深的方法，形成设定形状的。这种杯状容器的成型方法属冲压加工，所以两片罐也常称为冲压罐。两片罐罐身的侧壁和底部为一整体结构，无任何接缝，使它具有内装食品卫生质量高、内装物安全、重量轻、省材料以及成型工艺简单等优点。
在两片罐的加工生产过程中，加工完成的罐盖和带底的整体在填充完物料之后还需进行卷封流程对罐体的封罐，该流程直接影响了罐体的密封性。对此，在进行完一批罐体的封边流程后，通常会对罐体的埋头度、卷边厚度以及罐体高度等多个数据进行检测，以此判断卷封后的罐体的是否合格。现有市场中对上述三组数据的检测的均有分别有对应的仪器，但是其测量多数通过人工进行测量，即是需要经过三组流程线方能完成检测，花费大量的人力付出不说，测量的效率还低下，同时由于不同的工作人员其工作经验丰富程度不同，导致测量效果参差不齐，罐体测量的准确性难以得到保证。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供罐体外尺寸测量装置，包括固定框架、设置于固定框架上的直线导轨、可滑动设置于直线导轨上的移动平台、驱动移动平台移动的移动结构以及用于测量罐体外尺寸的测量组件，固定框架上还设有安装测量组件的测量支架，测量支架间隔安装于直线导轨的一端上方，测量支架上设有测量组件，测量组件包括用于检测罐体高度的罐高测量探头、用于测量罐体卷边厚度的卷边厚度测量结构以及激光轮廓扫描仪，移动平台上设有用于固定待测罐体的罐夹具以及用于驱动罐夹具旋转和升降的转罐升降组件。通过上述设计，能够自动化对罐体进行埋头度、卷边厚度以及罐体高度三组数据进行测量，无需人工辅助，节省了劳动力，同时自动化检测确保测量效果一致，保证检测的准确性。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
罐体外尺寸测量装置，包括固定框架、设置于所述固定框架上的直线导轨、可滑动设置于所述直线导轨上的移动平台、驱动所述移动平台移动的移动结构以及用于测量罐体外尺寸的测量组件，所述固定框架上还设有安装所述测量组件的测量支架，所述测量支架间隔安装于所述直线导轨的一端上方，所述测量支架上设有所述测量组件，所述测量组件包括用于检测罐体高度的罐高测量探头、用于测量罐体卷边厚度的卷边厚度测量结构以及激光轮廓扫描仪，所述移动平台上设有用于固定待测罐体的罐夹具以及用于驱动所述罐夹具旋转和升降的转罐升降组件。
进一步地，所述移动结构包括平行于所述直线导轨的平台移动丝杆、可滑动的设置于所述直线导轨并可转动的设置于所述平台移动丝杆上的移动滑块以及驱动所述平台移动丝杆转动的移动电机，所述移动平台固定于所述移动滑块上，所述移动电机带动所述平台移动丝杆转动以实现所述移动滑块转动并沿着所述直线导轨移动。
进一步地，所述卷边厚度测量结构包括固定于所述测量支架上的气缸、固定设置于所述测量支架且与所述气缸推动方向平行的水平滑轨、可沿着所述水平滑轨滑动的安装座板、竖直设置于所述安装座板上的垂直滑轨以及可沿着所述垂直滑轨滑动的卷边厚度测量组件，所述气缸的推杆固定设有气缸挡板，所述气缸挡板与安装座板固定连接，平行于所述水平滑轨还设有第一弹簧，所述第一弹簧一端与所述气缸挡板连接固定，另一端与所述测量支架连接固定，平行于所述垂直滑轨还设有第二弹簧，所述第二弹簧一端与所述垂直滑轨的底部连接固定，另一端与所述卷边厚度测量组件的上端面连接固定。
进一步地，所述卷边厚度测量组件包括测量安装架、用于定位待测罐体内侧卷边的基准柱以及卷边厚度测量探头，所述基准柱安装于所述测量安装架的前端，卷边厚度测量探头安装于所述测量安装架的后端，所述基准柱和卷边厚度测量探头位于同一直线上且两者之间存在间隔，检测时，待测罐体的卷边位于基准柱和卷边厚度测量探头之间。
进一步地，所述气缸挡板还螺接有第一调节杆，所述第一调节杆的设置方向与所述水平滑轨平行，所述第一弹簧一端与所述第一调节杆连接固定，另一端与所述测量支架连接固定；所述测量安装架还螺接有第二调节杆，所述第二调节杆的设置方向与所述垂直滑轨平行，所述第二弹簧一端与所述垂直滑轨的底部连接固定，另一端与所述第二调节杆的端部连接固定。
进一步地，所述转罐升降组件包括竖直设置的升降座板、竖直设置于所述升降座板上的升降滑轨、可沿着所述升降滑轨滑动的夹具座板、固定于所述夹具座板且与所述罐夹具固定连接的平台轴、带动所述平台轴转动的旋转结构以及用于推动所述夹具座板沿着所述升降滑轨滑动的升降结构。
进一步地，所述旋转结构包括固定于所述夹具座板的平台轴座、与所述平台轴底部连接固定的旋转从动轮、旋转主动轮、紧绕所述旋转从动轮和旋转主动轮的旋转同步带以及带动所述旋转主动轮转动的旋转电机。
进一步地，所述升降结构与夹具座板分别设置于所述升降座板相对的两侧，所述升降结构包括固定于所述升降座板上的升降丝杆、可转动的设置于所述升降丝杆上的滚珠螺母、用于顶推所述夹具座板的推块、用于缓冲所述推块的压缩弹簧以及带动所述升降丝杆转动的升降电机，所述升降丝杆与升降滑轨平行的固定于所述升降座板，所述压缩弹簧一端固定于所述滚珠螺母上，另一端固定于所述推块上。
进一步地，所述升降电机与升降丝杆分别设置于所述升降座板相对的两侧，且通过位于所述升降座板下方的同步结构实现同步转动，所述同步结构与旋转结构类似，包括固定于升降丝杆下方的同步从动轮、同步主动轮、紧绕着所述同步从动轮和同步主动轮的同步传送带以及驱动所述同步主动轮转动的同步电机，所述同步电机转动带动所述同步主动轮转动连同同步传送带一并转动并带动所述同步从动轮转动以实现所述升降丝杆转动。
进一步地，所述移动平台上还设有用于检测是否有待测罐体的传感器，所述传感器设置于所述罐夹具附近。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的罐体外尺寸测量装置，包括固定框架、设置于固定框架上的直线导轨、可滑动设置于直线导轨上的移动平台、驱动移动平台移动的移动结构以及用于测量罐体外尺寸的测量组件，固定框架上还设有安装测量组件的测量支架，测量支架间隔安装于直线导轨的一端上方，测量支架上设有测量组件，测量组件包括用于检测罐体高度的罐高测量探头、用于测量罐体卷边厚度的卷边厚度测量结构以及激光轮廓扫描仪，移动平台上设有用于固定待测罐体的罐夹具以及用于驱动罐夹具旋转和升降的转罐升降组件。通过上述设计，能够自动化对罐体进行埋头度、卷边厚度以及罐体高度三组数据进行测量，无需人工辅助，节省了劳动力，同时自动化检测确保测量效果一致，保证检测的准确性。
附图说明
图1是本发明罐体外尺寸测量装置优选实施方式的结构示意图；
图2是本发明罐体外尺寸测量装置另一状态的结构示意图；
图3是本发明测量支架和测量组件优选实施方式的结构示意图；
图4是本发明卷边厚度测量结构优选实施方式的侧视图；
图5是本发明卷边厚度测量结构优选实施方式的结构示意图；
图6是本发明激光轮廓扫描仪工作状态的侧视图；
图7是本发明转罐升降组件优选实施方式的结构示意图；
图8是本发明转罐升降组件优选实施方式的正视图；
图9是本发明转罐升降组件优选实施方式的左视图；
图10是本发明转罐升降组件优选实施方式的右视图。
图中：4、罐体外尺寸测量装置；41、固定框架；42、直线导轨；43、移动平台；431、罐夹具；44、移动结构；441、平台移动丝杆；442、移动滑块；443、移动电机；45、测量组件；451、罐高测量探头；452、卷边厚度测量结构；4521、气缸；4522、水平滑轨；4523、安装座板；4524、垂直滑轨；4525、气缸挡板；4526、第一弹簧；4527、第二弹簧；4528、基准柱；4529、卷边厚度测量探头；453、激光轮廓扫描仪；46、测量支架；47、转罐升降组件；471、升降座板；472、升降滑轨；473、夹具座板；474、平台轴；475、旋转结构；476、升降结构；4761、升降丝杆；4762、推块；4763、升降电机；4764、压缩弹簧；4765、滚珠螺母。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本发明罐体外尺寸测量装置4如图1-图10所示，罐体外尺寸测量装置4主要是对待测罐体的罐体高度、卷边厚度以及罐体埋头度三组数据进行测量，包括固定框架41、设置于所述固定框架41上的直线导轨42、可滑动设置于所述直线导轨42上的移动平台43、驱动所述移动平台43移动的移动结构44以及用于测量罐体外尺寸的测量组件45，所述固定框架41上还设有安装所述测量组件45的测量支架46，所述测量支架46间隔安装于所述直线导轨42的一端上方，所述测量支架46上设有所述测量组件45，所述测量组件45包括用于检测罐体高度的罐高测量探头451、用于测量罐体卷边厚度的卷边厚度测量结构452以及激光轮廓扫描仪453，所述移动平台43开设有开口，所述开口内设有用于固定待测罐体的罐夹具431以及用于驱动所述罐夹具431旋转和升降的转罐升降组件47。通过上述设计，能够自动化对罐体进行埋头度、卷边厚度以及罐体高度三组数据进行测量，无需人工辅助，节省了劳动力，同时自动化检测确保测量效果一致，保证检测的准确性。
由于该装置测量的三组数据均是需从罐体顶部对罐体进行测量，因此其中的测量支架46是架设与固定框架41上端面的一端上方，同时为了方便机械手将罐体搬运且准确的放置到罐夹具431上，设置罐夹具431的平台采用可移动的方式，当没进行测量时，其移动平台43在初始位置等待机械手搬运待测罐体，此时移动平台43位于远离测量支架46的一侧，即是移动平台43上没有测量支架46的限制，机械手能够更加方便的将待测罐体自上而下的放置在罐夹具431上而不受到其他干扰。之后移动平台43再移动到测量支架46下方以实现罐体进行后续的测量流程。
本实施例中的所述移动结构44包括平行于所述直线导轨42的平台移动丝杆441、可滑动的设置于所述直线导轨42并可转动的设置于所述平台移动丝杆441上的移动滑块442以及驱动所述平台移动丝杆441转动的移动电机443，所述移动平台43固定于所述移动滑块442上，所述移动电机443带动所述平台移动丝杆441转动以实现所述移动滑块442转动并沿着所述直线导轨42移动。同时与移动滑块442规定的移动平台43也随之移动，移动平台43上通过罐夹具431夹持的罐体也随之移动，以此实现待测罐体的位置变换。
优选的，所述移动平台43上还设有用于检测是否有待测罐体的传感器，所述传感器有两个且相对的设置于所述罐夹具431两侧，两传感器的设置方向不会阻挡机械手对罐体的搬运，当机械手将罐体搬运至罐夹具431后，两侧的传感器检测到上方的罐体，便去启动移动结构44驱动移动平台43移动到设置测量支架的一端，等待检测流程的进行。
同时为了防止待测罐体在横向移动时直接与测量组件45发生碰撞，导致出现测量组件45松动或者位置偏移，甚至将测量组件45触碰坏等状况，对此本装置中的测量支架46上测量组件45的设置高度高于罐夹具431加上待测罐体的高度，即是待测罐体在水平方向移动过程中并不会直接与测量组件45相接触，以此避免出现上述提到的状况，同时为了后续罐体外部尺寸测量流程的顺利进行，本装置还对应设置了用于驱动所述罐夹具431旋转和升降的转罐升降组件47，其中所述移动平台43的中部开设有开口，罐夹具431与转罐升降组件47固定连接且均设置于开口中，常规状态下，罐夹具431位于移动平台43的上方，转罐升降组件47位于移动平台43的下方，转罐升降组件47能够推动罐夹具431垂直方向升降以及带动罐夹具431旋转。
优选的，为了匹配适应上述转罐升降组件47的位置设置(设置于所述移动平台43的下方)，所述固定框架41中部开设有方型通孔，所述直线导轨42有两条并平行间隔设置于所述固定框架41的上表面，且设置于方型通孔的两侧，所述移动平台43的两端固定于两侧直线导轨42的移动滑块442上。移动平台43移动时，移动平台43上的罐夹具431以及转罐升降组件47一并移动，不会受到固定框架41的阻隔。
本实施例中的所述转罐升降组件47包括竖直设置的升降座板471、竖直设置于所述升降座板471上的升降滑轨472、可沿着所述升降滑轨472滑动的夹具座板473、固定于所述夹具座板473且与所述罐夹具431固定连接的平台轴474、带动所述平台轴474转动的旋转结构475以及用于推动所述夹具座板473沿着所述升降滑轨472滑动的升降结构476。其中升降结构476能驱使罐体提升到适合测量组件45检测的位置，同时在测量过程中，旋转结构475能够转动罐体，使得能够检测罐体整个周向的尺寸，检测数据更加完整准确。
优选的，本实施例中的所述旋转结构475与所述转动结构相似，包括固定于所述夹具座板473的平台轴474座、与所述平台轴474底部连接固定的旋转从动轮、旋转主动轮、紧绕所述旋转从动轮和旋转主动轮的旋转同步带以及带动所述旋转主动轮转动的旋转电机。旋转电机转动时带动旋转主动轮连同旋转同步带转动，旋转同步带紧绕着的旋转从动轮也随之转动，固定于所述旋转从动轮的平台轴474也能够一并转动以实现平台轴474的罐夹具431带动待测罐体转动。完成整个罐体的周向自转，以及全面的对整个罐体的检测。
本实施例中所述升降结构476与夹具座板473分别设置于所述升降座板471相对的两侧，所述升降结构476包括固定于所述升降座板471上的升降丝杆4761、可转动的设置于所述升降丝杆4761上的滚珠螺母4765、用于顶推所述夹具座板473的推块4762、用于缓冲所述推块4762的压缩弹簧4764以及带动所述升降丝杆4761转动的升降电机4763，所述升降丝杆4761与升降滑轨472平行的固定于所述升降座板471，所述压缩弹簧4764一端固定于所述滚珠螺母4765上，另一端固定于所述推块4762上。升降电机4763启动时并正向转动带动所述升降丝杆4761转动，由于升降丝杆4761是铰接固定于所述升降座板471上，升降丝杆4761转动的过程中，升降丝杆4761上的滚珠螺母4765便会随之上升，此时与滚珠螺母4765通过压缩弹簧4764连接的推块4762也一并上升，并顶推升降座板471另一侧的夹具座板473沿着升降滑轨472向上滑动。同样的，在罐体外部尺寸测量完成后，升降电机4763反转，升降丝杆4761也随之反转，滚珠螺母4765便会下降，推块4762也一并下降，夹具座板473也在自身重量的挤压下缓慢沿着升降滑轨472下降。其中压缩弹簧4764的设置能够使在上升的过程中待测罐体与测量组件45发生接触时提供一定的缓冲，避免直接的硬接触，保护测量组件45的仪器不会发生损害。
优选的，所述升降丝杆4761的上下两端均设有用于检测所述推块4762的光电开关。升降丝杆4761两端的光电开关能够检测滚珠螺母4765和推块4762的位置，当两侧的光电开关检测到滚珠螺母4765和推块4762时，工控机便控制升降电机4763减缓转动或者停止转动。防止滚珠螺母4765和推块4762还继续滑动触碰到升降丝杆4761两端的固定板。
本实施例中的所述升降电机4763与升降丝杆4761分别设置于所述升降座板471相对的两侧，且通过位于所述升降座板471下方的同步结构实现同步转动，所述同步结构与转动结构类似，包括固定于升降丝杆4761下方的同步从动轮、同步主动轮、紧绕着所述同步从动轮和同步主动轮的同步传送带以及驱动所述同步主动轮转动的同步电机。所述同步电机转动带动所述同步主动轮转动连同同步传送带一并转动并带动所述同步从动轮转动以实现所述升降丝杆4761转动。该设计根据现有的空间合理的布置，使得升降结构476以及旋转结构475互不干涉，又能够配合使用。同时升降结构476和旋转结构475刚好能够容纳放置在固定框架41的内，无需再拓宽固定框架41的体积，减少了生产线的占用面积。
本实施例中的测量组件45包括用于检测罐体高度的罐高测量探头451、用于测量罐体卷边厚度的卷边厚度测量结构452以及激光轮廓扫描仪453，其中罐高测量探头451固定在测量支架上，且罐高测量探头451正对着待测罐体的卷边，其测量探头能够穿过测量支架向下伸直至与罐体的卷边接触以此实现对罐体高度的测量。
由于传统在进行罐体埋头度(即是罐体上端面最低点与罐体卷边的高度差)的测量时，通常是通过人工拿取测量尺直接对罐体进行测量，但是由于是人工测量，难以保证测量尺的使用完全准确，且测量尺自身具有一定的宽度，难以伸入上端盖的最低处，由此导致了罐体埋头度的测量数据难以保证准确。因此，本实施例中通过激光轮廓扫描仪453直接扫描罐体并形成三维图像，再直接在工控机中测量。激光轮廓扫描仪453也是固定于所述测量支架上，测量支架上开设有对应的安装孔，激光轮廓扫描仪453发生的激光能够准确的对准罐体的卷边和上端盖的连接处，之后通过旋转结构475带动罐体转动，激光轮廓扫描仪453便能完整的扫视整个罐体的上端面的形状，并将扫描形成的图形呈现在工控机中，并可在工控机上直接测量得出埋头度。
由于传统在进行罐体卷边厚度的测量时，通常是通过人工拿取测量尺直接对罐体进行测量，但是由于是人工测量，难以保证测量尺的使用完全准确，且自动化程度不高，测量效率慢，难以满足工厂内的生产需要。对此，本实施例中设计了自动化的卷边厚度测量结构452，所述卷边厚度测量结构452包括固定于所述测量支架上的气缸4521、固定设置于所述测量支架且与所述气缸4521推动方向平行的水平滑轨4522、可沿着所述水平滑轨4522滑动的安装座板4523、竖直设置于所述安装座板4523上的垂直滑轨4524以及可沿着所述垂直滑轨4524滑动的卷边厚度测量组件45，所述气缸4521的推杆固定设有气缸挡板4525，所述气缸挡板4525与安装座板4523固定连接，平行于所述水平滑轨4522还设有第一弹簧4526，所述第一弹簧4526一端与所述气缸挡板4525连接固定，另一端与所述测量支架连接固定，平行于所述垂直滑轨4524还设有第二弹簧4527，所述第二弹簧4527一端与所述垂直滑轨4524的底部连接固定，另一端与所述卷边厚度测量组件45的上端面连接固定。通过该设计能够自动化完成对罐体的卷边厚度的测量，不但能够准确的对罐体卷边厚度进行测量，同时还能够提高测量效率，减少人工成本的投入。
本实施例中所述卷边厚度测量组件45包括测量安装架、用于定位待测罐体内侧卷边的基准柱4528以及卷边厚度测量探头4529，所述基准柱4528安装于所述测量安装架的前端，卷边厚度测量探头4529安装于所述测量安装架的后端，所述基准柱4528和卷边厚度测量探头4529位于同一直线上且两者之间存在间隔，基准柱4528完成待测罐体的定位之后，卷边厚度测量探头4529便可伸出进行测量。本实施例中的定位是使基准柱4528紧贴着罐体的卷边内侧，同时测量安装架的下端面紧贴着罐体的卷边。其中在定位时，基准柱4528位于罐体的上端面的内侧，待测罐体的卷边位于基准柱4528和卷边厚度测量探头4529之间。
其中第一弹簧4526和第二弹簧4527的作用不同，第一弹簧4526是提供带动气缸挡板4525收缩退回的动力。而第二弹簧4527的作用是在罐体抬升接触到卷边厚度测量组件45时提供一定的缓冲，同时第二弹簧4527的收缩弹力能够驱使卷边厚度测量组件45沿着垂直滑轨4524向下滑动，并使前端能够向下紧密接触到卷边的最高点。
优选的，本实施例的所述气缸挡板4525还螺接有第一调节杆，所述第一调节杆的设置方向与所述水平滑轨4522平行，所述第一弹簧4526一端与所述第一调节杆连接固定，另一端与所述测量支架连接固定。该设计能够通过拧动第一调节杆，使第一调节杆旋入或旋出气缸挡板4525，以此调节第一弹簧4526的伸缩距离并调节第一弹簧4526的收缩力度。
优选的，本实施例的所述测量安装架还螺接有第二调节杆，所述第二调节杆的设置方向与所述垂直滑轨4524平行，所述第二弹簧4527一端与所述垂直滑轨4524的底部连接固定，另一端与所述第二调节杆的端部连接固定。该设计能够通过拧动第二调节杆，使第二调节杆旋入或旋出测量安装架，以此调节第二弹簧4527的伸缩距离并调节第二弹簧4527的收缩力度。
本实施例中所述测量支架对应气缸4521推动方向设有条形槽，所述水平滑轨4522设置于测量支架的上端面，所述安装座板4523设置于测量支架的下方，所述安装座板4523通过该条形槽与气缸挡板4525连接固定，所述气缸4521可推动安装座板4523沿着条形槽滑动。
在进行测量时，首先气缸4521的推杆推出，推杆前端的气缸挡板4525连同安装座板4523以及卷边厚度测量组件45均一并推出，此时第一弹簧4526呈拉伸状态，之后通过升降结构476将下方的罐体抬升至罐体的卷边接触到测量安装架的下端面，罐体向上挤压并接触测量安装架，带动卷边厚度测量组件45沿着垂直滑轨4524向上移动，此时第二呈拉伸状态，第二弹簧4527提供的收缩力驱使测量安装架向下紧压罐体的卷边，此时罐体的卷边位于基准柱4528和卷边厚度测量探头4529之间，且基准柱4528位于罐体上端面的内侧，此时气缸4521收缩推杆，但是推杆不带动气缸挡板4525收缩，气缸挡板4525在没有推杆的支撑限制下便被第一弹簧4526的收缩力带动沿着水平滑轨4522向后滑动，并带动整个安装座板4523向后移动，此时安装座板4523上的基准柱4528便向后移动紧贴在罐体的内部卷边上，至此完成定位流程，最后卷边厚度测量探头4529伸出接触罐体卷边的外侧便可得到该罐体的卷边厚度。同样的，罐体通过旋转一定角度后便可重新测量其他位置卷边的厚度。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
