CN101113893A - 轴类零件直径高精度快速测量装置 - Google Patents

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Abstract

轴类零件直径高精度快速测量装置，其特征是一对可沿被测轴的直径方向相向滑移的左端动卡口和右端动卡口构成卡口式测头，在左端动卡口与右端动卡口之间，设置用于测量左端动卡口和右端动卡口相对滑移距离的光栅测量装置，光栅测量装置由光栅尺和光栅头构成，其中，光栅尺与右端动卡口的滑移方向平行设置、并与右端动卡口固联，相对设置的光栅头与左端动卡口固联。本发明可以实现轴类零件直径的快速和精确测量，并可将测量结果直接显示在计算机屏幕上，实现数据的存储和传输功能；也能够通过对测量数据的处理与分析，计算出轴类零件的圆柱度和圆锥度等数据信息。

Description

轴类零件直径高精度快速测量装置
技术领域：
本发明涉及轴类零件的直径检测装置，更具体地说是可应用于汽车、航空、航天、船舶、机床和CMM检验等领域中的轴类零件直径高精度快速检测装置。
背景技术：
目前常用的直径测量方法是用游标卡尺、千分尺、光学测长仪、激光干涉仪、双频激光干涉仪、工具显微镜等。采用游标卡尺、千分尺，这种方法虽然符合阿贝原则，但易受人为因素影响较大，测量力也很难控制，而测量力控制得不好会造成测量结果漂移，重复性差；采用光学测长仪、激光干涉仪、双频激光干涉仪，测量精度高，但每次调整起来非常困难，因此测量效率低；采用工具显微镜，只能将被测件放在其中，无法实现在线测量，而且对被测件尺寸有限制。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种轴类零件直径高精度快速测量装置，以实现轴类零件直径的快速和精确测量，并使其测量结果可以通过计算机屏幕进行显示，实现数据的存储和传输，同时通过对所测量的数据进行处理与分析，获得该轴类零件的圆柱度和圆锥度等数据信息。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明轴类零件直径高精度快速测量装置的结构特点是一对可沿被测轴的直径方向相向滑移的左端动卡口和右端动卡口构成卡口式测头，在左端动卡口与右端动卡口之间，设置用于测量左端动卡口和右端动卡口相对滑移距离的光栅测量装置，光栅测量装置由光栅尺和光栅头构成，其中，光栅尺与右端动卡口的滑移方向平行设置、并与右端动卡口固联，相对设置的光栅头与左端动卡口固联。
本发明的结构特点也在于：
左端动卡口通过弯弓臂与可滑移壳体固联，光栅头固定设置在可滑移壳体上；右端动卡口固定设置在沿被测轴径向设置的滑轨的端部，光栅尺通过光栅座平行设置在滑轨上。
设置固定基座，由固定基座和倒扣在固定基座上的可滑移壳体构成光栅测量腔，在固定基座的两侧，对称设置一对由定导轨和动导轨滚动摩擦的导向机构，定导轨固定设置在固定基座上，动导轨固定设置在可滑移壳体上；在光栅测量腔中，位于固定基座上，固定设置滑轨座，滑轨与滑轨座滚动摩擦。
在可滑移壳体与光栅座之间，设置齿轮齿条啮合传动机构，包括固定设置在可滑移壳体上的外齿条和固定设置在光栅座上的内齿条，外齿条与内齿条相互平行，外齿条和内齿条与同一传动齿轮相啮合。
齿轮齿条啮合传动机构中的传动齿轮是由上片齿轮和下片齿轮构成的双片齿轮，外齿条与上片齿轮啮合，内齿条与下片齿轮啮合，在双片齿轮与其齿轮轴之间，设置复位卷簧。
设置压力传感机构，是在壳体的尾部、与光栅尺平行，固定设置螺杆轴，螺杆轴上套装有可沿螺杆轴的轴向滑移的环套，压力传感器固定设置在环套的尾部环形端面上，并以固定设置在螺杆轴尾端相对位置上的压板为施压面；环套通过悬臂固定设置在尾部端盖中，尾部端盖由螺杆轴的尾部压簧抵靠在壳体的尾端。
本发明基于相对测量原理，测头中的两只动卡口分别与光栅头和光栅尺固联，由光栅测量装置实现对两只动卡口之间相对滑动距离的测量，进而实现对被测轴的直径的测量，与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明设置卡口式测头与光栅测量装置的结合，可实现快速、高精度测量；
2、本发明对于左端动卡口和右端动卡口分别设置有滚动导轨的导向机构，有效保证了两端动卡口移动的直线度，保证动卡口的运动轻便和灵活，运动灵敏度高；
3、本发明在传动机构中设置双片齿轮齿条传动，实现了平稳传动，瞬时传动比恒定，并且避免了空回误差，进一步提高测量精度；
4、本发明设置压力传感器，使两端动卡口之间的测量力能够得以控制，保证每次测量时的测量力为恒定，从而有效避免由于测量力不稳定所产生的随机误差。
5、本发明结构简单、紧凑，使用方便，可设计成模块，并能与其它测量装置集成，从而实现综合测量。
6、本发明可广泛用于测量轴类零件的直径，以及用于测量球径和两平面之间的距离。
附图说明：
图1为本发明结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图中标号：1左端动卡口、2右端动卡口、3光栅头、4光栅尺、5壳体、6压力传感器、7环套、8悬臂、9尾部端盖、10螺杆轴、11外齿条、12上片齿轮、13齿轮轴、14下片齿轮、15内齿条、16光栅座、17压板、18固定基座、19滑轨座、20滑轨、21复位卷簧、22定导轨、23动导轨、24压板、25尾部压簧。
以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步描述：
具体实施方式：
参见图1，一对可沿被测轴的直径方向相向滑移的左端动卡口1和右端动卡口2构成卡口式测头，在可相向滑移的左端动卡口1与右端动卡口2之间，设置用于测量左端动卡口1和右端动卡口2相对滑移距离光栅测量装置，光栅测量装置由光栅尺4和光栅头3构成，其中，光栅尺4与右端动卡口2的滑移方向平行设置、并与右端动卡口2固联，相对设置的光栅头3与左端动卡口1固联。
图1所示，具体实施中：
左端动卡口1通过弯弓臂与可滑移壳体5固联，光栅头3固定设置在可滑移壳体5上；右端动卡口2固定设置在沿被测轴径向设置的滑轨20的端部，光栅尺4用压板17固定在光栅座16，光栅座16固定设置在滑轨20上，保持光栅尺4与滑轨20相互平行。
参见图2，设置固定基座18，由固定基座18和倒扣在固定基座18上的可滑移壳体5构成光栅测量腔，在固定基座18的两侧，对称设置一对由定导轨22和动导轨23滚动摩擦的导向机构，定导轨22固定设置在固定基座18上，动导轨23固定设置在可滑移壳体5上；在光栅测量腔中，位于固定基座18上，固定设置滑轨座19，滑轨20与滑轨座19滚动摩擦。
图2所示，在可滑移壳体5与光栅座16之间，设置齿轮齿条啮合传动机构，包括固定设置在可滑移壳体5上的外齿条11和固定设置在光栅座16上的内齿条15，内齿条15与外齿条11相互平行，外齿条11与内齿条15与同一传动齿轮相啮合。
为了避免空回误差，本实施例中，齿轮齿条啮合传动机构中的传动齿轮是由上片齿轮12和下片齿轮14构成的双片齿轮，双片齿轮分别与两齿条对称平行啮合传动，其中，外齿条11与上片齿轮12啮合，内齿条15与下片齿轮14啮合，在双片齿轮与其齿轮轴13之间，设置复位卷簧21，以使得左端动卡口1和右端动卡口2在非测量状态下处于相互分离的位置上。
为了保持测量力的恒定，在壳体5的尾部、与光栅尺4平行，固定设置螺杆轴10，螺杆轴10上套装有可沿螺杆轴10的轴向滑移的环套7，压力传感器6固定设置在环套7的尾部环形端面上，并以固定设置在螺杆轴10尾端相对位置上的压板24为施压面。具体安装是将环套7通过悬臂8固定设置在尾部端盖9中，尾部端盖9由螺杆轴10的尾部压簧25抵靠在壳体5的尾端。
检测时，工件安装完毕后，推动外壳5移动，使左端动卡口1和右端动卡口2朝着被测轴相向移动，同时复位卷簧21收紧。当两端动卡口都与被测轴接触时，拉动尾部端盖9，环套7随之向尾部移动，其上的压力传感器6在压板24上受压，因而测得两端动卡口之间的测量力。当测量力达到要求时，触发电信号，读数头记录测量结果。松开壳体后，复位卷簧21使两端动卡口分离，以备下一次测量。

Claims (6)

1.轴类零件直径高精度快速测量装置，其特征是一对可沿被测轴的直径方向相向滑移的左端动卡口(1)和右端动卡口(2)构成卡口式测头，在所述左端动卡口(1)与右端动卡口(2)之间，设置用于测量左端动卡口(1)和右端动卡口(2)相对滑移距离的光栅测量装置，所述光栅测量装置由光栅尺(4)和光栅头(3)构成，其中，光栅尺(4)与右端动卡口(2)的滑移方向平行设置、并与右端动卡口(2)固联，相对设置的光栅头(3)与左端动卡口(1)固联。
2.根据权利要求1所述的轴类零件直径高精度快速测量装置，其特征是左端动卡口(1)通过弯弓臂与可滑移壳体(5)固联，所述光栅头(3)固定设置在可滑移壳体(5)上；所述右端动卡口(2)固定设置在沿被测轴径向设置的滑轨(20)的端部，所述光栅尺(4)通过光栅座(16)平行设置在滑轨(20)上。
3.根据权利要求2所述的轴类零件直径高精度快速测量装置，其特征是设置固定基座(18)，由固定基座(18)和倒扣在固定基座(18)上的可滑移壳体(5)构成光栅测量腔，在固定基座(18)的两侧，对称设置一对由定导轨(22)和动导轨(23)滚动摩擦的导向机构，所述定导轨(22)固定设置在固定基座(18)上，所述动导轨(23)固定设置在可滑移壳体(5)上；在所述光栅测量腔中，位于固定基座(18)上，固定设置滑轨座(19)，滑轨(20)与滑轨座(19)滚动摩擦。
4.根据权利要求2所述的轴类零件直径高精度快速测量装置，其特征是在所述可滑移壳体(5)与光栅座(16)之间，设置齿轮齿条啮合传动机构，包括固定设置在可滑移壳体(5)上的外齿条(11)和固定设置在光栅座(16)上的内齿条(15)，外齿条(11)与内齿条(15)相互平行，所述外齿条(11)和内齿条(15)与同一传动齿轮相啮合。
5.根据权利要求4所述的轴类零件直径高精度快速测量装置，其特征是所述齿轮齿条啮合传动机构中的传动齿轮是由上片齿轮(12)和下片齿轮(14)构成的双片齿轮，所述外齿条(11)与上片齿轮(12)啮合，所述内齿条(15)与下片齿轮(14)啮合，在所述双片齿轮与其齿轮轴(13)之间，设置复位卷簧(21)。
6.根据权利要求2所述的轴类零件直径高精度快速测量装置，其特征是设置压力传感机构，是在所述壳体(5)的尾部、与光栅尺(4)平行，固定设置螺杆轴(10)，螺杆轴(10)上套装有可沿螺杆轴(10)的轴向滑移的环套(7)，压力传感器(6)固定设置在环套(7)的尾部环形端面上，并以固定设置在螺杆轴(10)尾端相对位置上的压板(24)为施压面；所述环套(7)通过悬臂(8)固定设置在尾部端盖(9)中，尾部端盖(9)由螺杆轴(10)的尾部压簧(25)抵靠在壳体(5)的尾端。
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Assignee: Chengdu Deep Diamond Bit Co., Ltd.

Assignor: Hefei University of Technology

Contract fulfillment period: 2009.9.20 to 2014.9.19 contract change

Contract record no.: 2009340000339

Denomination of invention: Axis part diameter high precision rapid measuring device

Granted publication date: 20091125

License type: Exclusive license

Record date: 20091126

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Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2009.9.20 TO 2014.9.19; CHANGE OF CONTRACT

Name of requester: CHENGDU DEEP DIAMOND DRILL BITS CO.,LTD.

Effective date: 20091126

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Granted publication date: 20091125

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