CN102564270A - 一种用于测量封闭尺寸的管式游标量尺 - Google Patents

Abstract

一种用于测量封闭尺寸的管式游标量尺，设置一根内管和一根外管，内管置于外管内滑动配合，在内管的一端连接一个内管定位体，内管定位体的尺寸大于内管的外径，在与内管定位体相反的外管的一端连接一个外管定位体，外管定位体的尺寸大于外管的外径，在外管壁上设置一窗口，该窗口一侧紧邻表面上沿外管轴向设置游标刻线，在内管壁上沿内管轴向设有主尺刻线，所述游标刻线和主尺刻线共同组成一个游标装置。

Description

一种用于测量封闭尺寸的管式游标量尺

技术领域

本发明公开一种用于测量封闭尺寸的管式游标量尺，属于长度计量领域。

背景技术

专利文件96117113.8公开了一种测量大尺寸圆柱直径的方法，专利文件200910035222.6公开了一种测量大尺寸回转支承或滚动轴承滚道直径的方法，专利文件201010581495.3公开了一种测量大尺寸螺纹中径的方法，它们的共同特点就是测量一段封闭尺寸，即定位于被测圆柱表面上同一横截面内的圆柱与圆柱、圆柱与球体，或球体与球体之间的距离，或者定位于被测回转支承或滚动轴承滚道上的球体与球体之间的距离，或者定位于被测螺纹牙槽内的球体与球体之间的距离，这个距离可以是它们之间的间隙，也可以是它们之间的中心距，还可以是它们之间某种其它意义上的距离，其中，定位于被测圆柱表面上的圆柱的轴线与被测圆柱轴线平行。最简单的是采用一个普通内径千分尺测量该尺寸，但这种方法操作时需要找出反映该尺寸的二个方向的拐点，因而操作困难，效率低下。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种用于测量封闭尺寸的管式游标量尺，能够简便、快速和准确测量上述封闭尺寸。

本发明的技术方案是：一种用于测量封闭尺寸的管式游标量尺，所述封闭尺寸包括：

1)定位于被测圆柱表面上同一横截面内的圆柱与圆柱、圆柱与球体或球体与球体之间的距离；

2)定位于被测回转支承或滚动轴承滚道上的球体与球体之间的距离；

3)定位于被测螺纹牙槽内的球体与球体之间的距离，这个距离是它们之间的间隙或是它们之间的中心距；其特征在于：

设置一根内管和一根外管，内管置于外管内滑动配合，在内管的一端连接一个内管定位体，内管定位体的尺寸大于内管的外径，在与内管定位体相反的外管的一端连接一个外管定位体，外管定位体的尺寸大于外管的外径，在外管壁上设置一窗口，该窗口一侧紧邻表面上沿外管轴向设有游标刻线，在内管壁上沿内管轴向设有主尺刻线，所述游标刻线和主尺刻线共同组成一个游标装置。

所说内管和外管均为圆柱体，在外管壁上还设有一轴向导向槽，与该导向槽对应的内管壁上设有与之滑动配合的导向凸销。

所说内管的管腔内设有压簧。

所说内管定位体和外管定位体上均设有手柄。

当测量1)所述定位于被测圆柱表面上同一横截面内的圆柱与圆柱封闭尺寸时，外管定位体和内管定位体都是球体；

当测量1)所述定位于被测圆柱表面上同一横截面内的圆柱与球体之间的封闭尺寸时，外管定位体和内管定位体中一个是球体，另一个是圆柱体；

当测量1)所述定位于被测圆柱表面上同一横截面内的球体与球体之间的封闭尺寸时，外管定位体和内管定位体都是圆柱体；

当测量2)所述测量定位于被测回转支承或滚动轴承滚道上的球体与球体之间的封闭尺寸时，则外管定位体和内管定位体都是球体；

当测量3)所述测量定位于被测螺纹牙槽内的球体与球体之间的封闭尺寸时，外管定位体和内管定位体都是球体；

无论内管定位体或外管定位体，如果是圆柱体，则该圆柱体的轴线与内、外管的轴线垂直；如果内管定位体和外管定位体都是圆柱体，则这两个圆柱体轴线共面。

本发明的优点及显着效果：显然，相比于现有封闭尺寸测量的其它方法，管式游标量尺操作时因为要依托被测物体表面，因而无须或仅需要找出反映封闭尺寸的一个方向的拐点，因而使用十分简便，效率非常高；同时，因为采用了游标机构测量外管相对内管的滑动距离，机构也十分简单。

附图说明

图1是管式游标量尺测量定位于被测圆柱表面上的圆柱与圆柱、圆柱与球体，或球体与球体之间的封闭尺寸的原理示意图；

图2是管式游标量尺测量定位于被测回转支承或滚动轴承滚道上的球体与球体之间的封闭尺寸的原理示意图；

图3是图2A-A方向剖面图；

图4是实施例1正视图；

图5是图4俯视图；

图6是图5B向视图；

图7是实施例2正视图；

图8是图7俯视图；

图9是实施例3正视图；

图10是图9俯视图；

图中标号说明：01-定位于被测圆柱表面上的一个圆柱或球体；02-定位于被测圆柱表面上的另一个圆柱或球体；03-被测圆柱；031-被测圆柱表面；04-定位于被测回转支承或滚动轴承滚道上的一个球体；05-定位于被测回转支承或滚动轴承滚道上的另一个球体；06-被测回转支承或滚动轴承；061-被测回转支承或滚动轴承滚道表面；31-内管定位体；32-外管定位体；33-内管或内轴；331-主尺刻线；34-外管；341-外管窗口；342-游标刻线面；343-游标刻线；344-导向槽；351-内管接头；352-外管接头；36-压簧；371-内管手柄；372-外管手柄；381-内管垫片；382-内管螺钉；383-外管垫片；384-外管螺钉；39-导向螺钉。

具体实施方式

如图4-6所示，本发明管式游标量尺实施例包含一个内管定位体31、一个外管定位体32、一个内管33和一个外管34，内管33(或内轴)和外管34位于内管定位体31和外管定位体32之间。其中内管定位体31为部分球体，外管定位体32也为部分球体，内管33为一个圆管，外管34也为一个圆管，内管33外圆与外管34内孔成间隙配合；在内管33的一端通过内管接头351和内管垫片381、内管螺钉382连接内管定位体31，在外管34的一端通过外管接头352和外管垫片383、外管螺钉384连接外管定位体32，并且，内管33和外管34位于内管定位体31和外管定位体32之间；拉动分别连接在内管定位体31和外管定位体32上的内管手柄371和外管手柄372，可以使内管33和外管34轴向相对滑动。在外管34上开出一个沿外管34内孔轴向的导向槽344，在内管33上连接一个位于导向槽344内的导向螺钉39，导向螺钉39与导向槽344之间成紧密间隙配合，其作用在于保证内管33和外管34轴向相对滑动时不发生转动；压簧36位于内管33内，目的是测量时在压簧36的作用下，内管定位体31和外管定位体32可以自动伸开与定位于被测圆柱表面上的圆柱或球体，或者定位于被测回转支承或滚动轴承滚道上的球体，或者定位于被测螺纹牙槽内的球体接触，方便操作，而且，接触力较没有压簧36时容易控制，从而有利于保证测量精度。

如图5所示，在外管34上开出一个外管窗口341和与其紧邻的、为一个平面的游标刻线面342，在游标刻线面342上沿外管34内孔轴向刻上游标刻线343，在内管33外圆可通过外管窗口341暴露出来的部位上沿内管33外圆轴向刻上主尺刻线331，游标刻线343和主尺刻线331共同组成在内管33和外管34上的一个游标装置，用于测量内管33和外管34轴向相对滑动的距离。

如图7和图8所示，外管定位体32由部分球体换成了部分圆柱体，该部分圆柱体的轴线与内管33外圆和外管34内孔轴线垂直。

如图9和图10所示，内管定位体31由部分球体换成了部分圆柱体，该部分圆柱体的轴线与内管33外圆和外管34内孔轴线垂直，而且与外管定位体32轴线共面。

实施例1：测量定位于被测圆柱表面上的圆柱与圆柱、圆柱与球体，或球体与球体之间的封闭尺寸的原理和方法如下：首先，轴向相对滑动外管和内管或内轴，使其上的游标装置置零，测出此时外管定位体和内管定位体之间的中心距，也即零位尺寸；其次，若是测量定位于被测圆柱表面上的圆柱与圆柱之间的封闭尺寸，则外管定位体和内管定位体都是球体或部分球体，若是测量定位于被测圆柱表面上的圆柱与球体之间的封闭尺寸，则外管定位体和内管定位体中一个是球体或部分球体，另一个是圆柱体或部分圆柱体，若是测量定位于被测圆柱表面上的球体与球体之间的封闭尺寸，则外管定位体和内管定位体都是圆柱体或部分圆柱体。测量时轴向相对滑动外管和内管或内轴，使外管定位体与其中一个定位于被测圆柱表面上的圆柱或球体相切，使内管定位体与另一个定位于被测圆柱表面上的圆柱或球体相切，同时，使外管定位体和内管定位体与被测圆柱表面相切，操作过程中应保证彼此接触的外管定位体、内管定位体和两个定位于被测圆柱表面上的圆柱或球体始终是圆柱表面与球表面接触，同时，若外管定位体和内管定位体都是球体或部分球体，则应使得这两个球体或部分球体的球心位于被测圆柱的同一个横截面内；最后，根据外管和内管或内轴上的游标装置测量出此时外管相对于内管或内轴滑动的距离，得出此时外管定位体与内管定位体之间的中心距，再根据几何关系就可以得出所求封闭尺寸，如图1所示，如若被测圆柱表面为外圆表面，则封闭尺寸lo计算公式如下：

$\mathrm{lo}=\sqrt{{(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}1}{2})}^2+{(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}2}{2})}^2-2(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}1}{2})(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}2}{2})\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}1+\mathrm{\β}2)}$

(1)

其中

$\mathrm{\α}={\cos }^{-1}\frac{{(\frac{D}{2}+\frac{d1}{2})}^2+{(\frac{D}{2}+\frac{d2}{2})}^2-l^2}{2(\frac{D}{2}+\frac{d1}{2})(\frac{D}{2}+\frac{d2}{2})}$

(2)

$\mathrm{\β}1={\cos }^{-1}\frac{{(\frac{D}{2}+\frac{d1}{2})}^2+{(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}1}{2})}^2-{(\frac{d1}{2}+\frac{\mathrm{do}1}{2})}^2}{2(\frac{D}{2}+\frac{d1}{2})(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}1}{2})}$

(3)

$\mathrm{\β}2={\cos }^{-1}\frac{{(\frac{D}{2}+\frac{d2}{2})}^2+{(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}2}{2})}^2-{(\frac{d2}{2}+\frac{\mathrm{do}2}{2})}^2}{2(\frac{D}{2}+\frac{d2}{2})(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}2}{2})}$

(4)

其中l为外管定位体与内管定位体之间的中心距，即管式游标量尺零位尺寸与测量时外管相对于内管或内轴滑动的距离之和，D为被测圆柱表面直径，d1为内管定位体的直径，d2为外管定位体的直径，do1为测量时与内管定位体接触的、定位于被测圆柱表面上的一个圆柱或球体的直径，do2为测量时与外管定位体接触的、定位于被测圆柱表面上的另一个圆柱或球体的直径。

实施例2：测量定位于被测回转支承或滚动轴承滚道上的球体与球体之间的封闭尺寸，则外管定位体和内管定位体都必须是球体或部分球体，测量时轴向相对滑动外管和内管或内轴，使外管定位体与其中一个定位于被测回转支承或滚动轴承滚道上的球体相切，使内管定位体与另一个定位于被测回转支承或滚动轴承滚道上的球体相切，同时，使外管定位体和内管定位体与被测回转支承或滚动轴承滚道相切，根据外管和内管或内轴上的游标机构测量出此时外管相对于内管或内轴滑动的距离，得出此时外管定位体与内管定位体之间的中心距，再根据几何关系就可以得出所求封闭尺寸，如图2和图3所示，如若被测回转支承或滚动轴承滚道为夹角为90°的V形外滚道，则封闭尺寸lo计算公式如下：

$\mathrm{lo}=\sqrt{{(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}1}{\sqrt{2}})}^2+{(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}2}{\sqrt{2}})}^2-2(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}1}{\sqrt{2}})(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}2}{\sqrt{2}})\cos (\mathrm{\α}+\mathrm{\β}1+\mathrm{\β}2)}$

(5)

其中

$\mathrm{\α}={\cos }^{-1}\frac{{(\frac{D}{2}+\frac{d1}{\sqrt{2}})}^2+{(\frac{D}{2}+\frac{d2}{\sqrt{2}})}^2-l^2}{2(\frac{D}{2}+\frac{d1}{\sqrt{2}})(\frac{D}{2}+\frac{d2}{\sqrt{2}})}---\left(6\right)$

$\mathrm{\β}1={\cos }^{-1}\frac{{(\frac{D}{2}+\frac{d1}{\sqrt{2}})}^2+{(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}1}{\sqrt{2}})}^2-{(\frac{d1}{2}+\frac{\mathrm{do}1}{2})}^2}{2(\frac{D}{2}+\frac{d1}{\sqrt{2}})(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}1}{\sqrt{2}})}---\left(7\right)$

$\mathrm{\β}2={\cos }^{-1}\frac{{(\frac{D}{2}+\frac{d2}{\sqrt{2}})}^2+{(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}2}{\sqrt{2}})}^2-{(\frac{d2}{2}+\frac{\mathrm{do}2}{2})}^2}{2(\frac{D}{2}+\frac{d2}{\sqrt{2}})(\frac{D}{2}+\frac{\mathrm{do}2}{\sqrt{2}})}---\left(8\right)$

其中l为外管定位体与内管定位体之间的中心距，D为被测回转支承或滚动轴承V形滚道双面延长面所交圆的直径，d1为内管定位体的直径，d2为外管定位体的直径，do1为测量时与内管定位体接触的、定位于被测回转支承或滚动轴承滚道上的一个球体的直径，do2为测量时与外管定位体接触的、定位于被测回转支承或滚动轴承滚道上的另一个球体的直径。

实施例3：测量定位于被测螺纹牙槽内的球体与球体之间的封闭尺寸，则外管定位体和内管定位体都必须是球体或部分球体，测量时轴向相对滑动外管和内管或内轴，使外管定位体与其中一个定位于被测螺纹牙槽内的球体相切，使内管定位体与另一个定位于被测螺纹牙槽内的球体相切，同时，使外管定位体和内管定位体与被测螺纹牙槽相切，根据外管和内管或内轴上的游标机构测量出此时外管相对于内管或内轴滑动的距离，得出此时外管定位体与内管定位体之间的中心距，再根据几何关系就可以得出所求封闭尺寸，如若被测螺纹牙槽内为对称梯形牙槽，且封闭尺寸量尺上的外管定位体、内管定位体，以及定位于被测螺纹牙槽上的两个球体的直径都相同，为d，则封闭尺寸lo计算公式如下：

$\mathrm{lo}=\sqrt{D^2{\sin }^2\frac{\mathrm{\θ}+2\mathrm{\θd}}{2}+\frac{P^2}{{4\mathrm{\π}}^2}{(\mathrm{\θ}+2\mathrm{\θd})}^2}---\left(9\right)$

其中，θ和θd可由如下方程分别解出。

$l^2=D^2{\sin }^2\frac{\mathrm{\θ}}{2}+\frac{P^2}{{4\mathrm{\π}}^2}{\mathrm{\θ}}^2---\left(10\right)$

$d^2=D^2{\sin }^2\frac{\mathrm{\θd}}{2}+\frac{P^2}{4{\mathrm{\π}}^2}\mathrm{\θ}{d}^2---\left(11\right)$

其中，l为外管定位体与内管定位体之间的中心距，P为被测螺纹螺距，D为通过外管定位体、内管定位体，以及定位于被测螺纹牙槽上的两个球体的球心的、螺距为P的螺旋线的轴向投影圆的直径。

Claims (5)

1.一种用于测量封闭尺寸的管式游标量尺，所述封闭尺寸包括：

1)定位于被测圆柱表面上同一横截面内的圆柱与圆柱、圆柱与球体或球体与球体之间的距离；

2)定位于被测回转支承或滚动轴承滚道上的球体与球体之间的距离；

3)定位于被测螺纹牙槽内的球体与球体之间的距离，这个距离是它们之间的间隙或是它们之间的中心距；其特征在于：

设置一根内管和一根外管，内管置于外管内滑动配合，在内管的一端连接一个内管定位体，内管定位体的尺寸大于内管的外径，在与内管定位体相反的外管的一端连接一个外管定位体，外管定位体的尺寸大于外管的外径，在外管壁上设置一窗口，该窗口一侧紧邻表面上沿外管轴向设有游标刻线，在内管壁上沿内管轴向设有主尺刻线，所述游标刻线和主尺刻线共同组成一个游标装置。

2.根据权利要求1所述的用于测量圆周上封闭尺寸的管式游标量尺，其特征在于：所说内管和外管均为圆柱体，在外管壁上还设有一轴向导向槽，与该导向槽对应的内管壁上设有与之滑动配合的导向凸销。

3.根据权利要求2所述的用于测量圆周上封闭尺寸的管式游标量尺，其特征在于：内管的管腔内设有压簧。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于测量圆周上封闭尺寸的管式游标量尺，其特征在于：内管定位体和外管定位体上均设有手柄。

5.根据权利要求1所述的用于测量圆周上封闭尺寸的管式游标量尺，其特征在于：

测量1)所述定位于被测圆柱表面上同一横截面内的圆柱与圆柱封闭尺寸时，外管定位体和内管定位体都是球体；

测量1)所述定位于被测圆柱表面上同一横截面内的圆柱与球体之间的封闭尺寸时，外管定位体和内管定位体中一个是球体，另一个是圆柱体；

测量1)所述定位于被测圆柱表面上同一横截面内的球体与球体之间的封闭尺寸时，外管定位体和内管定位体都是圆柱体；

测量2)所述测量定位于被测回转支承或滚动轴承滚道上的球体与球体之间的封闭尺寸时，则外管定位体和内管定位体都是球体；

测量3)所述测量定位于被测螺纹牙槽内的球体与球体之间的封闭尺寸时，外管定位体和内管定位体都是球体；

无论内管定位体或外管定位体，如果是圆柱体，则该圆柱体的轴线与内、外管的轴线垂直；如果内管定位体和外管定位体都是圆柱体，则这两个圆柱体轴线共面。

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