CN102589505B - 一种机械产品端面微小间隙的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械产品端面微小间隙的测量装置，用于测量第一工件与第二工件的相互平行的上端面之间的间隙，且所述第一工件嵌置在第二工件的上端面的凹腔中，所述装置包括支撑板、固定连接在所述支撑板上表面的支架筒、滑动配合在所述支架筒内的第二工件压紧件和连接套、第一工件压紧轴、带有感测头的传感器以及顶部夹持有所述第一工件和第二工件的工件定位夹具。本发明通过三层环套结构的设计实现了端面间隙的相对测量，并通过引入气浮支撑技术，使基准件和测量柱同心，从而保证两个测量面的平行，进而实现了对端面微小间隙的精密测量，并保证测得的是端面间隙的最小值；另外，本发明还通过吹气杆实现了对测量表面的清洁功能。

Description

一种机械产品端面微小间隙的测量装置

技术领域

本发明涉及一种生产测量工装，尤其涉及一种机械产品端面微小间隙的测量装置。

背景技术

对于一些高精度要求、影响产品性能的关键尺寸，在生产过程中需要进行在线监测；例如在汽车汽油泵电机的生产中，在泵腔装入出油板、叶轮后，出油板端面与叶轮端面的间隙尺寸必须满足设计要求的规定值，间隙过大或过小都会影响油泵电机的供油性能，因此，为了控制产品质量符合技术标准要求，在装配完成后必须对该尺寸进行100％的在线检测。

在专利号为ZL200910095513.4的中国专利《机械产品腔体深度或端面间隙的测量方法及其测量装置》中公开了一种基于对比参考面和测量盘片的测量方法，该方法通过综合多组传感器的测量值，实现了对匹配转子后端面与泵腔端面间隙的高效、准确在线测量。然而，上述测量方法却存在以下问题：

1、由于需要安装较多的电子测头(每个盘片上均布有三个)，因此，成本较高；

2、由于对比参考盘片和测量盘片通过套有弹簧的螺栓活动连接(滑套)在测件固定块孔内，螺栓与测件固定块的孔之间的配合间隙的存在使得盘片是浮动的，在弹簧力的作用下，盘片的下端面会紧贴在对比参考面或被测表面，只要盘片接触到的测量面的三处最高点不等高(一般由被测面平面度误差，或者安装后测量面与对比参考面的平行度误差引起)，盘片就会倾斜，因此，其实际测得的是两个平面之间的综合距离，而并不能反映端面间隙的最小值，尤其是当要求测量的间隙值的大小与平面度误差或安装后的平行度误差处于同一数量级时，其测量的误差是很大的，所以不适应测量端面微小间隙。

鉴于上述情况，目前需要对此类测量装置进行改进，以满足使用需要。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种机械产品端面微小间隙的测量装置，以实现高效、精确地测量产品端面微小间隙的目的，并有效简化测量难度，降低测量成本，提高测量效率。

本发明所述的一种机械产品端面微小间隙的测量装置，用于测量第一工件与第二工件的相互平行的上端面之间的间隙，且所述第一工件嵌置在第二工件的上端面的凹腔中，所述装置包括：

支撑板；

固定连接在所述支撑板上表面的支架筒；

滑动配合在所述支架筒内的第二工件压紧件和连接套，其中，所述第二工件压紧件的上端面设有与该第二工件压紧件的上、下端面均垂直的轴向通孔，所述连接套固定连接在所述第二工件压紧件的上端面，且其内腔设有水平隔断板；

第一工件压紧轴，其上部位于所述水平隔断板的下端面和所述第二工件压紧件的上端面之间，并通过一销轴与所述第二工件压紧件的上端面连接，其下部滑动配合在所述轴向通孔内，且第一工件压紧轴的轴线与其上、下端面均垂直并与所述轴向通孔的轴线平行；

带有感测头的传感器，其感测头穿过所述支架筒顶部及水平隔断板与第一工件压紧轴的上端面接触；以及

顶部夹持有所述第一工件和第二工件的工件定位夹具，其穿过所述安装板及支架筒底部伸至所述第一工件压紧轴正下方，并使所述第一工件的上端面与所述第一工件压紧轴的下端面紧贴，使所述第二工件压紧件压在所述第二工件的上端面。

在上述的机械产品端面微小间隙的测量装置中，所述第二工件压紧件的内壁靠近该第二工件压紧件的上、下端面处分别设有一通气槽，其外缘设有与所述通气槽连通的若干通气孔和进气孔，且所述每个进气孔与一气接头连接。

在上述的机械产品端面微小间隙的测量装置中，所述通气孔的数量为六个，每三个通气孔沿同一圆周均布，且两个圆周的位置分别与所述两个通气槽的位置相对应。

在上述的机械产品端面微小间隙的测量装置中，所述进气孔的数量为三个，该三个进气孔位于所述两条通气槽的沿轴向的中间位置，并沿周向均布，且每个进气孔通过一轴向通道与位于其上下两侧的所述通气孔连通。

在上述的机械产品端面微小间隙的测量装置中，所述装置还包括竖直贯穿所述水平隔断板和第一工件压紧轴的吹气杆导向套和滑动配合在该吹气杆导向套内的吹气杆，其中：

所述吹气杆导向套的顶端固定连接在所述支架筒的顶部，其外缘套设有主弹簧和中间弹簧，且所述主弹簧的顶端固定连接在所述吹气杆导向套的外缘，其底端嵌置在所述水平隔断板的上端面，所述中间弹簧的顶端嵌置在所述水平隔断板的下端面，其底端嵌置在所述第一工件压紧轴的上端面；

所述吹气杆的顶端通过复位弹簧与设置在所述吹气杆导向套顶部的调整螺栓固定连接。

在上述的机械产品端面微小间隙的测量装置中，所述吹气杆通过套设在其外缘的至少一个铜套与所述吹气杆导向套滑动配合。

在上述的机械产品端面微小间隙的测量装置中，所述支架筒包括连接在所述支撑板上表面的安装板、连接在所述安装板上表面且带有底板的安装套筒以及固定连接在所述安装套筒顶端的盖板。

在上述的机械产品端面微小间隙的测量装置中，所述安装套筒的底板上嵌置有一套设在所述第二工件压紧件外缘并用于支撑该第二工件压紧件的支撑套，所述安装套筒内腔还设有部分嵌置在其内壁、且套设在所述连接套外缘的导向套。

在上述的机械产品端面微小间隙的测量装置中，所述支撑套的内腔为从下至上内径由小变大的台阶孔；所述第二工件压紧件的外缘下部与该台阶孔相匹配。

在上述的机械产品端面微小间隙的测量装置中，所述装置还包括嵌置在所述水平隔断板内用于容置所述传感器的传感器安装套。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过三层环套结构的设计(即安装套筒、第二工件压紧件及第一工件压紧轴)实现了端面间隙的相对测量，并通过引入气浮支撑技术，使基准件(即第二工件压紧件)和测量柱(第一工件压紧轴)同心，从而保证两个测量面的平行，进而实现了对端面微小间隙的精密测量，并保证测得的是端面间隙的最小值；具体来说，本发明通过使第二工件压紧件的下端面紧贴在第二工件的上端面，并在第二工件压紧件上开设与其上、下端面严格垂直、用于容纳第一工件压紧轴的轴向通孔，通过通气槽使第一工件压紧轴与轴向通孔之间留有气浮间隙，从而利用气浮原理保证其轴线平行于轴向通孔的轴线，并使第一工件压紧轴的下端面与第一工件的上端面贴合，通过使第一工件压紧轴的下端面与其外周面严格垂直，从而保证第二工件压紧件的下端面与第一工件压紧轴的下端面严格平行，进而确保测量的间隙值为两个平行平面之间的最小值，即真实反映了第一工件的上端面与第二工件的上端面的最小间隙；另外，本发明还通过吹气杆实现了对测量表面的清洁功能。

附图说明

图1是本发明一种机械产品端面微小间隙的测量装置的结构立体图；

图2是本发明的结构主视图；

图3是图2的A-A向视图；

图4是图3的B-B向视图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。

请参阅图1-图4，本发明，即一种机械产品端面微小间隙的测量装置，用于测量第一工件(在本实施例中，第一工件为汽车汽油泵中的叶轮20)与第二工件(在本实施例中，第二工件为汽车汽油泵中的出油板21)的相互平行的上端面之间的间隙(叶轮20嵌置在出油板21的上端面的凹腔中)，本测量装置包括支撑板1、固定连接在支撑板1上表面的支架筒以及位于支架筒内腔的第二工件压紧件6、第一工件压紧轴7、连接套8、导向套10、传感器11、吹气杆导向套16和吹气杆15，以及位于支撑板1正下方的工件定位夹具22。

支撑板1为本装置的基础，其上固定的支架筒包括连接在支撑板1上的安装板2、通过螺栓固定连接在安装板2上表面且带有底板的安装套筒4以及固定连接在安装套筒4顶端的盖板12，其中：

安装套筒4的底板上表面设有通孔，且该通孔内容置有支撑套3，该支撑套3的内腔为从下至上内径由小变大的台阶孔31；安装套筒4内腔的上部还设有部分嵌置在安装套筒4内壁上的导向套10，且该导向套与支撑套3同轴设置；

连接套8通过螺栓固定连接在第二工件压紧件6的上端面，以形成一个整体，该整体通过支撑套3和导向套10与安装套筒4滑配，从而可在安装套筒4内上下运动，具体来说，导向套10套设在连接套8的外缘；第二工件压紧件6坐入支撑套3的台阶孔31内，其下部呈与该台阶孔31相匹配的形状，即其底端部分支撑在支撑套3内腔的台阶面上，部分伸入台阶孔31的内径较小的部分中；

第二工件压紧件6的上端面设有轴向通孔61(该轴向通孔61的轴线与第二工件压紧件6的上、下端面严格垂直)，其内壁靠近第二工件压紧件6上端面和下端面处分别设有三角形的通气槽62，其外缘与两条通气槽62对应的位置分别沿周向均布有三个与通气槽62连通的通气孔63(每两个通气槽间隔120°)，其外缘位于两条通气槽62的沿轴向的中间位置沿周向均布有三个进气孔65，每个进气孔65分别通过一个轴向通道64与位于其上下两侧的通气孔63贯通，且每个进气孔65与一个气接头5连接，以向通气槽62中通入压缩空气；

连接套8的内腔设有水平隔断板81；第一工件压紧轴7的上部位于水平隔断板81的下端面和第二工件压紧件6的上端面之间，并通过销轴82与第二工件压紧件6的上端面连接(该销轴82可用于防止第二工件压紧件6周向旋转)，其下部伸入第二工件压紧件6的轴向通孔61内，并通过气浮轴承(即充有空气的通气槽62)定心在该轴向通孔61中，从而与第二工件压紧件6实现精密滑配；

第一工件压紧轴7的上端面和下端面严格平行，并与其轴线严格垂直，该第一工件压紧轴7的上端面的中间位置设有用于容纳吹气杆导向套16的通孔，吹气杆导向套16的顶端与盖板12固定连接，其外缘套设有主弹簧17和中间弹簧19，且主弹簧17的顶端固定连接在吹气杆导向套16的外缘，其底端嵌置在水平隔断板81的上表面，中间弹簧19的顶端嵌置在水平隔断板81的下表面，其底端嵌置在第一工件压紧轴7的上端面；吹气杆15设置在吹气杆导向套16内，并通过铜套18与吹气杆导向套16滑配，该吹气杆15的顶端通过复位弹簧13与设置在吹气杆导向套16顶部的调整螺栓14固定连接；

连接套8的水平隔断板81表面设有用于容纳传感器安装套9的通孔，传感器11设置在该传感器安装套9内，其顶端伸出盖板12，以便读数，其感测头110通过水平隔断板81表面的通孔与第一工件压紧轴7的上端面接触；

工件定位夹具22的顶部夹持有叶轮20和出油板21，该工件定位夹具22通过其他机构移动并定位在第一工件压紧轴7的正下方；支撑板1和安装板2均开设有与第一工件压紧轴7同轴的通孔，从而使第一工件压紧轴7压在叶轮20的上端面，同时使第二工件压紧件6压在出油板21的上端面。

上述的复位弹簧13用于保证在没有测量工件时，吹气杆15伸出第一工件压紧轴7的下端面，在通气的情况下，使吹气杆15能吹扫第二工件压紧件6的下端面以及第一工件压紧轴7的下端面；主弹簧17用于保证第二工件压紧件6与出油板21紧密贴合；中间弹簧19用于保证第一工件压紧轴7紧贴叶轮20。

本发明的工作原理如下：

首先，通过气接头5向通气槽62通压缩空气，从而在第一工件压紧轴7和第二工件压紧件6之间形成固定的气浮层；在测量前，将第二工件压紧件6和第一工件压紧轴7的下端面同时紧贴在校准件的同一精密平面上，传感器11校零，即该状态是传感器11的零位；在测量时，装有工件的工件定位夹具22被移动并定位在第一工件压紧轴7正下方的测量位置，并在主弹簧17的作用下，保证第二工件压紧件6紧压在出油板21上，在中间弹簧19的作用下保证第一工件压紧轴7紧压在叶轮20上，此时，传感器11的示值就是出油板21和叶轮20的上端面之间的微小间隙；当测量完成后，工件定位夹具22被移走，在复位弹簧13的作用下，吹气杆15伸出，并吹出压缩空气，从而吹扫油板压紧件6和第一工件压紧轴7的测量端面的浮灰等微小杂物，保证其表面清洁。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、通过在第二工件压紧件上开设的通气槽，可在第二工件压紧件与第一工件压紧轴之间形成高压气浮层，从而将第一工件压紧轴定心在第二工件压紧件的孔中心，保证两者的轴线一致，进而保证两个测量端面平行，实现测量的间隙值是两个平行平面之间的最小值，真实反映了第一工件的上端面与第二工件的上端面之间的最小间隙；

2、通过吹气杆可以在每次测量完成后，用高压洁净的压缩空气吹扫测量面，保证测量面的干净，从而提高测量的准确性；

3、通过一个高精度且机械结构简单的位移传感器即可直接测出第一工件压紧轴的上端面位置的变化量，该变化量即为第一、第二工件之间的端面间隙，从而不需要中间计算过程，大大降低了测量难度和制造成本，且操作简单，结论精确。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (9)

1.一种机械产品端面微小间隙的测量装置，用于测量第一工件与第二工件的相互平行的上端面之间的间隙，且所述第一工件嵌置在第二工件的上端面的凹腔中，其特征在于，所述装置包括：

支撑板；

固定连接在所述支撑板上表面的支架筒；

滑动配合在所述支架筒内的第二工件压紧件和连接套，其中，所述第二工件压紧件的上端面设有与该第二工件压紧件的上、下端面均垂直的轴向通孔，所述连接套固定连接在所述第二工件压紧件的上端面，且其内腔设有水平隔断板；

第一工件压紧轴，其上部位于所述水平隔断板的下端面和所述第二工件压紧件的上端面之间，并通过一销轴与所述第二工件压紧件的上端面连接，其下部滑动配合在所述轴向通孔内，且第一工件压紧轴的轴线与其上、下端面均垂直并与所述轴向通孔的轴线平行；

带有感测头的传感器，其感测头穿过所述支架筒顶部及水平隔断板与第一工件压紧轴的上端面接触；以及

顶部夹持有所述第一工件和第二工件的工件定位夹具，其穿过所述支撑板及支架筒底部伸至所述第一工件压紧轴正下方，并使所述第一工件的上端面与所述第一工件压紧轴的下端面紧贴，使所述第二工件压紧件压在所述第二工件的上端面；

其中，所述第二工件压紧件的内壁靠近该第二工件压紧件的上、下端面处分别设有一通气槽，其外缘设有与所述通气槽连通的若干通气孔和进气孔，且所述每个进气孔与一气接头连接。

2.根据权利要求1所述的机械产品端面微小间隙的测量装置，其特征在于，所述通气孔的数量为六个，每三个通气孔沿同一圆周均布，且两个圆周的位置分别与所述两个通气槽的位置相对应。

3.根据权利要求2所述的机械产品端面微小间隙的测量装置，其特征在于，所述进气孔的数量为三个，该三个进气孔位于所述两条通气槽的沿轴向的中间位置，并沿周向均布，且每个进气孔通过一轴向通道与位于其上下两侧的所述通气孔连通。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的机械产品端面微小间隙的测量装置，其特征在于，所述装置还包括竖直贯穿所述水平隔断板和第一工件压紧轴的吹气杆导向套和滑动配合在该吹气杆导向套内的吹气杆，其中：

所述吹气杆导向套的顶端固定连接在所述支架筒的顶部，其外缘套设有主弹簧和中间弹簧，且所述主弹簧的顶端固定连接在所述吹气杆导向套的外缘，其底端嵌置在所述水平隔断板的上端面，所述中间弹簧的顶端嵌置在所述水平隔断板的下端面，其底端嵌置在所述第一工件压紧轴的上端面；

所述吹气杆的顶端通过复位弹簧与设置在所述吹气杆导向套顶部的调整螺栓固定连接。

5.根据权利要求4所述的机械产品端面微小间隙的测量装置，其特征在于，所述吹气杆通过套设在其外缘的至少一个铜套与所述吹气杆导向套滑动配合。

6.根据权利要求4所述的机械产品端面微小间隙的测量装置，其特征在于，所述支架筒包括连接在所述支撑板上表面的安装板、连接在所述安装板上表面且带有底板的安装套筒以及固定连接在所述安装套筒顶端的盖板。

7.根据权利要求6所述的机械产品端面微小间隙的测量装置，其特征在于，所述安装套筒的底板上嵌置有一套设在所述第二工件压紧件外缘并用于支撑该第二工件压紧件的支撑套，所述安装套筒内腔还设有部分嵌置在其内壁、且套设在所述连接套外缘的导向套。

8.根据权利要求7所述的机械产品端面微小间隙的测量装置，其特征在于，所述支撑套的内腔为从下至上内径由小变大的台阶孔；所述第二工件压紧件的外缘下部与该台阶孔相匹配。

9.根据权利要求1-3、5-8中任意一项所述的机械产品端面微小间隙的测量装置，其特征在于，所述装置还包括嵌置在所述水平隔断板内用于容置所述传感器的传感器安装套。

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