CN102141390A - 直线伸缩式测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线伸缩式测量装置。基座内孔两端分别固定有第一直线轴承。主测杆沿长度方向分布有限位槽，主测杆装入两个第一直线轴承的中心孔内，径向制动螺钉通过基座壳体上的径向通孔，装入主测杆限位槽中。两个第二直线轴承位于主测杆一端内孔中。从测杆的一端装入主测杆内的两个第二直线轴承中心孔中，并将螺钉装入从测杆限位槽中。从测杆的另一端安装有测头。在从测杆的中部有沿从测杆的长度方向分布的限位槽。在主测杆与从测杆配合一端的端头处套装有微调装置。本发明用于大直径工件测杆测量系统中，有效减小了测杆跨距大因重力倾斜而带给测量系统的误差，提高了测量数据的可靠性顺序了大型工件的高精度测量。

Description

直线伸缩式测量装置

技术领域

本发明涉及测量装置领域，具体是一种用于大直径工件的测量装置。

背景技术

目前，精密仪器测量形式分为转台式和转臂式，使用最多的是转台式，即利用被测工件匀速转动，传感器不动的形式达到测量目的。随着国家提高大型工件质量的要求，直径1m左右的工件测量为测杆测量带来相应的问题，因为直径较大不可能采用转臂式，而转台式会因为测头测量范围过大而导致测量测杆跨度大，在测量极限小直径和极限大直径时测量测杆部件的重力影响导致了测量数据的不可靠。

公开号为CN1777733的专利申请文件中公开了一种用于岩石钻孔机的伸缩式送进杆和行程测量方法。该方法中公开的“伸缩式杆”的运动是依靠送进缸和活塞实现，适用于工程机械，与本发明的直线伸缩测杆的实现方式完全不同。

发明内容

为克服现有技术中存在的测量测杆跨度大、伸出过长部分重力作用影响，而带来的测量数据不可靠的不足，本发明提出了一种直线伸缩式测量装置。

本发明包括基座、主测杆、从测杆、微调装置和测头。其中：

基座内孔两端分别固定有第一直线轴承。主测杆沿长度方向分布有限位槽，主测杆装入两个第一直线轴承的中心孔内，径向制动螺钉通过基座壳体上的径向通孔，装入主测杆限位槽中。两个第二直线轴承位于主测杆一端内孔中。

从测杆的一端装入主测杆内的两个第二直线轴承中心孔中，并将螺钉装入从测杆限位槽中。从测杆的另一端安装有测头。在从测杆的中部有沿从测杆的长度方向分布的限位槽。

在主测杆与从测杆配合一端的端头处套装有微调装置。微调装置包括微调外筒、微分筒、微调内筒和内筒连接块。微调内筒套装在主测杆上，微调外筒套装在微调内筒上；并使从测杆穿过微调外筒耳片上的孔。微调内筒连接块固定在微调内筒端面；微分筒固定在微调内筒连接块上。

两个挂簧一端固定于微调内筒上，另一端固定在微调外筒上。

主测杆一端的外圆周表面有齿条，在主测杆圆周的另一个表面有限位槽；齿条和限位槽均沿主测杆的长度方向分布，并且齿条和限位槽所处的主测杆外圆周表面之间的夹角为90度。

主测杆内孔中的两个第二直线轴承之间有挡圈；主测杆该端有端盖。

微调外筒一端有端盖，并且该端盖中心有从测杆的过孔；端盖的表面均匀分布有三个贯通端盖板的条形槽，并且其中一个条形槽与端盖中心通孔连通；三个条形槽的走向是自盖板的中心至盖板的边缘处；在与端盖中心通孔连通的条形槽对应的端盖边缘有径向凸出的耳片，在微调外筒筒体与端盖之间有切缝，该切缝位于微调外筒筒体的1/5处槽的对称面上。在微调外筒端盖边缘处有一凹陷直角槽，用于安装微调外筒锁紧螺母，该直角槽位于与端盖中心通孔连通的条形槽一侧，并且在该直角槽的槽壁上有通孔，该孔贯穿于微调外筒调整间隙的两边。微调外筒筒体一侧有沿筒体轴线方向分布的槽口，该槽口贯通微调外筒的筒壁。

微调内筒一端的端面有用于连接内筒连接块的凹面。微调内筒筒体中部有微调内筒的安装孔；该贯通孔的中心线与微调内筒筒体的中心线相互垂直。

在内筒连接块圆弧边一端的表面中部有一贯通的微分筒安装孔。在内筒连接块圆弧边一端的侧边上有一与微分筒的安装孔连通的顶丝孔，并且该顶丝孔的中心线与微分筒安装孔的中心线相互垂直。

本发明在不同直径的空心轴内达到伸缩作用。具体方案为三部分：一、在基座中镶嵌两个直线轴承作为主测杆运动基础，主测杆上有限位长槽与基座上的限位销配合起到防止主测杆径向转动和限位移动距离作用，主测杆圆周上与限位槽成45°方向装有齿条以备与外界通过蜗轮蜗杆啮合达到运动要求。二、在空心的主测杆内镶嵌两个直线轴承，作为从测杆运动基础。三、微调锁紧装置，在主测杆前端设计固定微调内筒和从测杆上设计微调外筒，微调外筒通过锁紧螺母夹紧豁口来夹紧从测杆，固定在主测杆上的微调内筒通过两个拉簧与微调外筒连接，在测杆测量装置测头确定测量距离后通过微调外筒锁紧螺母夹紧从测杆，微分筒穿过内筒连接块推动微调外筒使中间两个拉簧发生伸展变形起到微进作用。

测杆测量装置在基座上设计限制圆柱形主测杆径向转动的限位销和限制直线轴承轴向窜动的限位螺钉以保证主测杆运动极限位置和运动基础牢固。

本发明减小了测杆跨距大因重力倾斜而带给测量系统的误差，所以测量所得数据的不确定率明显降低，测量数据可依赖性提高了，保证了大型工件的高精度测量。此装置也很好地解决了精密仪器测量大型工件时由于测杆测量范围大而导致一根测杆长度过长的问题，在结构上节省2/5长度空间，仪器外观更加美观。将本发明用于大直径工件测杆测量系统中，解决从测量小直径到大直径过程中测头移动距离过长影响测量精度问题及测量仪器外形失调现象，如大型圆度仪等。

附图说明

附图1是直线伸缩式测量装置的结构示意图；

附图2是主从测杆和直线轴承的装配示意图；

附图3是主测杆的结构示意图；

附图4是从测杆的结构示意图；

附图5是微调外筒的结构示意图；

附图6是微调外筒A向剖视图；

附图7是微调外筒的结构示意图；

附图8是微调内筒的结构示意图；

附图9是微调内筒的剖视图；

附图10是微调内筒连接块的结构示意图；

附图11是微调内筒连接块的剖视图；

附图12是微调装置拉簧装配示意图；

附图13是微调装置的装配示意图。其中：

1.传感器    2.从测杆    3.微调外筒锁紧螺母    4.微调外筒    5.基座6.主测杆    7.齿条    8.微分筒    9.微调内筒连接块    10.微调内筒11.端盖    12.基座螺钉    13.第一直线轴承    14.第二直线轴承    15.挡圈16.传感器锁紧螺母    17.挂簧    18.挂簧螺钉    19.主测杆限位槽20.从测杆径向制动孔    21.从测杆限位槽    22.测头    23.主测杆制动螺钉24.拉簧螺钉孔    25.内筒连接块安装孔    26.微调内筒固定孔    27.微分筒过孔28.内筒连接块连接孔    29.微分筒固定孔    30.微调外筒调整间隙    31.挂簧孔32.微调外筒中心孔    33.微调外筒与微调内筒贴合面    34.微调内筒与微调外筒贴合面

具体实施方式

本实施例是DY1200大型圆度仪使用的直线伸缩式测杆测量装置，包括基座5、主测杆6、从测杆2、微调外筒4、微分筒8、微调内筒10、内筒连接块9和测头22。其中基座5、主测杆6、从测杆2、微调外筒4、微调内筒10均为中空回转体。

如图1～2所示。在基座5内孔两端安装有两个内径为Φ40mm的第一直线轴承13，该第一直线轴承13采用精密直线轴承。两个第一直线轴承13通过两个基座螺钉12固定在基座5上并防止其轴向窜动。外径为Φ40mm的主测杆6穿过两个第一直线轴承13的中心孔，两端位于基座5之外。主测杆制动螺钉23通过基座5的壳体上的径向通孔，插入主测杆限位槽19中，以限制主测杆6的轴向运动距离，并防止主测杆6径向转动。两个第二直线轴承14位于主测杆6一端内孔中。主测杆6装有第二直线轴承14一端有端盖11。从测杆2的一端穿过端盖11的中心孔，装入主测杆6内的两个第二直线轴承中心孔中，并沿主测杆6内孔做直线伸缩运动；从测杆2的另一端安装有传感器1和测头22，测头22的最大测量范围为主测杆6的限位槽19与从测杆2的限位槽21槽长总和。主测杆一侧上有从测杆径向制动孔20，当从测杆2由主测杆6装有直线轴承端插入后，螺钉从该从测杆径向制动孔20插入并装入从测杆限位槽21中，以限制从测杆径向转动，并限制从测杆的直线运动范围。

在主测杆6与从测杆2配合一端的端头处套装有微调装置。

如图1、图2和图12所示。微调装置包括微调内筒10、微分筒8和微调外筒4。微调内筒10套装在主测杆6上，微调外筒4套装在微调内筒10上；并使从测杆2穿过微调外筒4耳片上的孔。微调内筒连接块9固定在微调内筒10端面的凹槽内。微分筒8固定在微调内筒连接块9上。当从测杆2穿过微调外筒4的中心孔到达测量要求距离后，通过微调外筒锁紧螺母3调整微调外筒4上的微调外筒调整间隙30锁紧从测杆2。

微调外筒4的耳片中心有微调外筒中心孔32。从测杆2通过微调外筒中心孔32后，微调外筒4套装在微调内筒10外。通过微调外筒4上两个挂簧孔31与安装在微调内筒10上的两个挂簧螺钉18和两个挂簧17连接，使微调内筒与微调外筒贴合面34与微调外筒与微调内筒贴合面33在同一平面，并且由于拉簧作用处于紧密结合状态。微分筒8穿过微分筒过孔27顶到微调外筒4的耳形处，旋进微分筒8推动微调外筒4，由于拉簧伸展形变，达到微进目的。顶丝通过内筒连接块中微分筒固定孔29顶住微分筒8，在微进给后锁紧。

如图3所示。主测杆6为空心轴，其内孔为阶梯孔。在主测杆6未装第二直线轴承14一端的外圆周表面有齿条7，在主测杆6圆周的另一个表面有主测杆限位槽19；齿条7和主测杆限位槽19均沿主测杆6的长度方向分布，并且齿条7和主测杆限位槽19所处的主测杆6外圆周表面之间的夹角为90度。在主测杆6的内径孔一端腔体内装入两个第二直线轴承14；两个第二直线轴承14均为内径为Φ20mm的精密直线轴承，两个第二直线轴承14之间通过挡圈15相隔，端口用M33X1的端盖11封口，防止两个第二直线轴承14轴向窜动。主测杆上的从测杆径向制动孔20是与从测杆限位槽21配合限制从测杆径向转动和直线移动距离。

如图4所示。从测杆2为空心轴，其外径为20mm，内径为14mm。在从测杆2的中部有沿从测杆2的长度方向分布的限位槽。在从测杆2一端外圆周表面有传感器1的安装螺孔。

如图5～图7所示。微调外筒4为一端有端盖的中空套筒；该微调外筒4的内径60mm，外径66mm。微调外筒4筒体一侧有沿筒体轴线方向分布的间隙槽，该间隙槽贯通微调外筒4的筒壁。在微调外筒4筒体一端端盖中心有通孔，用于通过从测杆2；端盖的表面均匀分布有三个贯通端盖板的条形槽，并且其中一个条形槽与端盖中心通孔连通；三个条形槽的走向是自盖板的中心至盖板的边缘处。在与端盖中心通孔连通的条形槽对应的端盖边缘有径向凸出的圆弧形耳片，用于微分筒8推顶。在微调外筒4筒体与端盖之间有切缝，该切缝位于微调外筒4筒体的1/5处槽的对称面上。在微调外筒4端盖表面还对称分布有二个拉簧连接孔。在微调外筒4端盖边缘处有一直角槽，用于安装微调外筒锁紧螺母3，该直角槽位于与端盖中心通孔连通的条形槽一侧，并且在该直角槽的槽壁上有通孔，该孔贯穿于微调外筒调整间隙30的两边。微调外筒4筒体一侧有沿筒体轴线方向分布的安装槽口，该安装槽口贯通微调外筒4的筒壁，作为微调内筒10上的微调内筒连接块9的过槽。

如图8～图9所示。微分内筒10亦为中空筒状。微分内筒10一端的端面有凹面，在凹面上有2个螺纹孔，用于连接内筒连接块；在微分内筒10该端端面上还对称分布有2个挂簧螺钉孔，用于安装挂簧螺钉。微分内筒10筒体中部有贯通孔，用于通过微分筒8；该贯通孔的中心线与微分内筒10筒体的中心线相互垂直。

如图10和图11所示。内筒连接块9为矩形板状，并且内筒连接块9的一个边为圆弧形。在内筒连接块9的表面上分布有2个贯通的内筒连接块连接孔28。在内筒连接块9圆弧边一端的表面中部有一贯通的微分筒安装孔29，微分筒8嵌装在该安装孔内。在内筒连接块9圆弧边一端的侧边上有一与微分筒8的安装孔连通的顶丝孔，并且该顶丝孔的中心线与微分筒安装孔29的中心线相互垂直。

本实施例中，基座5既是第一直线轴承13的载体，又是整个直线伸缩测量装置与测量立柱的连接件。第一直线轴承13通过基座螺钉12紧固在基座上，主测杆6被穿过基体5的主测杆制动螺钉23插入主测杆6的主测杆限位槽19限制径向转动并在第一直线轴承13中通过齿条传动做直线滑动。基座外形根据连接到外部立柱要求设计出需要的外形结构，以便连接装配。主测杆6端头内加工为台阶孔镶嵌两个第二直线轴承14和中间加挡圈15，端口用端盖11封口防止轴向窜动。从测杆在第二直线轴承14内手动直线滑动并通过螺钉由主测杆6的从测杆径向制动孔20插入从测杆限位槽21限制径向转动，由此构成伸缩式直线移动结构主体。微调紧固装置中内筒连接块9装配在微调内筒10下端，微调内筒10通过自身圆周三个螺纹孔固定在主测杆6一端，微调外筒4通过锁紧螺母3夹紧微调外筒调整间隙30固定从测杆，在微调内筒与微调外筒之间的拉簧17的作用下，微调装置使主测杆6和从测杆2处于固定状态。微分筒8进给推动微调外筒4使拉簧17变形达到推动从测杆2微进给的目的。要重新调整测测头22的距离，只需调整主测杆6或松开微调外筒锁紧螺母3，抽动从测杆到测头测量位置后锁紧微调螺母3即可。主测杆上的齿条7与外部涡轮蜗杆配合与外界驱动连接形成直线伸缩测杆测量装置的驱动。

具体的应用是，把测量传感器装入从测杆最左端紧固传感器锁紧螺母16，测量大直径工件时驱动涡轮蜗杆带动主测杆齿条使主测杆直线运动至基体最右端，松开微调外筒锁紧螺母3，使锁紧的微调外筒调整间隙30松开，从测杆2自由伸缩，缩进主测杆中调节至测头22测量位置，锁紧图1中零件3夹紧从测杆，测头接近工件后，旋进微分筒8推动微调外筒4下端耳形拉伸拉簧，微进推动被微调外筒4夹紧的从测杆2达到测量要求。测量小直径工件时主测杆6进给到基体5最左端至其最大极限位置，同样将微调外筒上的锁紧螺钉3松开，从测杆2便可自由拉出至所需的测量位置，同样测头22接近工件后，锁紧微调外筒上的锁紧螺钉(图1中零件3)，推动微调外筒拉伸拉簧，微进推动被外筒夹紧的从测杆达到测量要求。

Claims (6)

1.一种直线伸缩式测量装置，其特征在于，包括基座(5)、主测杆(6)、从测杆(2)、微调装置和测头(22)；其中：

a.基座(5)内孔两端分别固定有第一直线轴承(13)；主测杆(6)装入两个第一直线轴承(13)的中心孔内，主测杆制动螺钉(23)通过基座(5)的壳体上的径向通孔，装入主测杆限位槽(19)中；两个从测杆滑槽(21)位于主测杆(6)一端内孔中；

b.从测杆(2)的一端装入主测杆(6)内的两个第二直线轴承中心孔中，并将螺钉装入从测杆滑槽(21)中；从测杆(2)的另一端安装有测头(22)；在从测杆(2)的中部有沿从测杆(2)的长度方向分布的限位槽；

c.在主测杆(6)与从测杆(2)配合一端的端头处套装有微调装置；微调装置包括微调外筒(4)、微分筒(8)、微调内筒(10)和内筒连接块(9)；微调内筒(10)套装在主测杆(6)上，微调外筒(4)套装在微调内筒(10)上；并使从测杆(2)穿过微调外筒(4)耳片上的孔；微调内筒连接块(9)固定在微调内筒(10)端面；微分筒(8)固定在微调内筒连接块(9)上。

d.两个挂簧(17)位于微调内筒(10)内，并且一端固定在微调外筒(4)上，另一端固定在微调内筒(10)上的拉簧螺钉(18)上。

2.如权利要求1所述一种直线伸缩式测量装置，其特征在于，主测杆(6)的内孔一端的外圆周表面有齿条(7)，在主测杆(6)圆周的另一个表面有主测杆限位槽(19)；齿条(7)和主测杆限位槽(19)均沿主测杆(6)的长度方向分布，并且齿条(7)和主测杆限位槽(19)所处的主测杆(6)外圆周表面之间的夹角为90度；

3.如权利要求1所述一种直线伸缩式测量装置，其特征在于，主测杆(6)内孔中的两个第二直线轴承(14)之间有挡圈(15)；主测杆(6)该端有端盖(11)。

4.如权利要求1所述一种直线伸缩式测量装置，其特征在于，微调外筒(4)一端有端盖，并且该端盖中心有从测杆(2)的过孔；端盖的表面均匀分布有三个贯通端盖板的条形槽，并且其中一个条形槽与端盖中心通孔连通；三个条形槽的走向是自盖板的中心至盖板的边缘处；在与端盖中心通孔连通的条形槽对应的端盖边缘有径向凸出的耳片，在微调外筒(4)筒体与端盖之间有切缝，该切缝位于微调外筒(4)筒体的1/5处槽的对称面上；在微调外筒(4)端盖边缘处有一直角槽，用于安装微调外筒锁紧螺母(3)，该直角槽位于与端盖中心通孔连通的条形槽一侧，并且在该直角槽的槽壁上有通孔，该孔贯穿于微调外筒调整间隙(30)的两边；微调外筒(4)筒体一侧有沿筒体轴线方向分布的安装槽口，该安装槽口贯通微调外筒(4)的筒壁。

5.如权利要求1所述一种直线伸缩式测量装置，其特征在于，微调内筒(10)一端的端面有用于连接内筒连接块(9)的凹面；微调内筒(10)筒体中部有微分筒(8)的安装孔；该贯通孔的中心线与微调内筒(10)筒体的中心线相互垂直。

6.如权利要求1所述一种直线伸缩式测量装置，其特征在于，在内筒连接块(9)圆弧边一端的表面中部有一贯通的微分筒固定孔(29)；在内筒连接块(9)圆弧边一端的侧边上有一与微分筒(8)的安装孔连通的顶丝孔，并且该顶丝孔的中心线与微分筒固定孔(29)的中心线相互垂直。

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