CN102679941A

CN102679941A - 一种锥环外锥锥度检测装置

Info

Publication number: CN102679941A
Application number: CN2012101424153A
Authority: CN
Inventors: 王朝晖; 刘丙新; 郑腾飞; 张群明; 蒋庄徳; 李增良
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明为一种锥环外锥锥度检测的装置，包括基座、三组测头和三个定位销；所述每组测头包括壳体以及设置在壳体轴向的两副直线滑移测头组件，所述两副直线滑移测头组件在壳体上为竖直上下布置；所述三组测头在基座平面上按周向120°布置；所述三个定位销在基座平面上按周向120°布置。该装置能够提高生产现场锥度检测的精度及效率，把测量结果与操作人员的相关程度降到更低。

Description

一种锥环外锥锥度检测装置

技术领域

本发明属于测量技术应用领域，涉及一种锥环零件的锥度检测装置，尤其是一种适用于生产现场对零件锥度进行快速、精确测量的装置。

背景技术

目前，生产现场通常的锥形零件几何精度检测主要使用各种塞规、环规等传统的简易测量装置，这些传统的测量装置主要是用于定性测量，精度不高，效率低下，显然不能很好地满足检测的需要。而且检测的精度与操作人员的熟练程度有关，若操作稍微不用心，甚至给出错误的判断结果。虽然现在已经出现许多的锥度定量检测装置，但它们的检测方法基本都是，通过测量出大端直径D，小端直径d，圆锥长度L，然后利用公式

计算出锥度C，此种方法测量参数多，而且大、小端直径不易精确测量，因此，测量误差大，效率不高，无法满足生产现场快速、精确测量的要求。而且，由于工艺的原因，加工出的工件锥体两端已有倒角，因此，也无法直接测出锥体大、小端直径。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有测量装置、方法的缺点，提供一种锥环外锥锥度检测装置，该装置能够提高生产现场锥度检测的精度及效率，把测量结果与操作人员的相关程度降到更低。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

该锥环外锥锥度检测的装置包括基座、三组测头和三个定位销；所述每组测头包括壳体以及设置在壳体轴向的两副直线滑移测头组件，所述两副直线滑移测头组件在壳体上为竖直上下布置；所述三组测头在基座平面上按周向120°布置；所述三个定位销在基座平面上按周向120°布置。

上述壳体轴向设置有导向孔，每副直线滑移测头组件包括测杆、弹簧和直线轴承，所述测杆与弹簧相连并通过直线轴承设置在壳体的导向孔内形成滑移副；在所述测杆的伸出端设置有球面触头，所述球面触头是通过滚动轴承连接在测杆的伸出端形成转动副。

上述两副直线滑移测头组件之间的竖直距离为固定值。每副直线滑移测头组件的测杆均与位移传感器相连。三个定位销的上表面共面，且其上均安装有接触检测传感器。

本发明具有以下有益效果：

本发明的装置具有对零件的外锥进行高效、精确测量的功能，可以较大的提高锥度测量的精度和效率。本装置结构简单，没有复杂冗长的测量传递链，因而，测量误差小；操作方便，而且对操作人员的技术水平要求低，测量结果基本上不受操作人员的影响，操作人员只要把被测零件置于指定的位置并使于一定的压力，零件的测量位置由结构本身保证，所有的测量及计算工作由系统自动完成；同时，该锥度检测装置满足阿贝原理，测量过程无阿贝误差。另外，本装置对操作环境的要求也很低。

附图说明

图1本发明装置结构剖面示意图；

图2本发明装置整体结构示意图；

图3本装置中测头系统的详细结构示意图；

其中，1为基座，2、3、4为三组测头，5、6、7为定位销，8为被测件；9为壳体；10为测杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1和图2，本发明的锥环外锥锥度检测的装置包括基座1、三组测头2、3、4和三个定位销5、6、7；每组测头2/3/4包括壳体以及设置在壳体轴向的两副直线滑移测头组件，两副直线滑移测头组件在壳体上为竖直上下布置；三组测头2、3、4在基座平面上按周向120°布置；三个定位销5、6、7在基座平面上按周向120°布置，其布置位置可以与三组测头分别相互对应。三个定位销5、6、7的上表面共面，且其上均安装有接触检测传感器。

本发明的直线滑移测头组件的具体结构如图1和图3所示：

壳体9为水平固定在基座1上的矩形壳体，轴向设置有导向孔12，每副直线滑移测头组件包括测杆10、弹簧和直线轴承，测杆10与弹簧相连并通过直线轴承设置在壳体9的导向孔12内形成滑移副；在测杆10的伸出端设置有球面触头11，球面触头11是通过滚动轴承连接在测杆10的伸出端形成转动副。即弹簧和直线轴承均套在测杆10上，在测杆10上设有顶住弹簧一端的突起固定构件，弹簧的另一端顶住导向孔12的一端，从而使弹簧能够给测杆10提供一个回复力。本发明的两副直线滑移测头组件之间的竖直距离为固定值。每副直线滑移测头组件的测杆10均连接有位移传感器，用以检测位移量。本发明的位移传感器和接触检测传感器均和数据采集卡以及计算机连接，能够实现自动测量。

本装置的具体工作原理如下：

根据锥度的计算公式

本装置固定两个测头的距离H值，只对直径差ΔD＝D-d进行测量，减少了测量次数，提高了精度。

一方面，在实际生产的锥环零件中，由于工艺等因素，在靠近端面的锥体不完整；另一方面，圆锥体中任意一段锥体的锥度与整个锥体锥度相等。所以，本装置只选取靠近中间的一段完整锥体进行测量，进而减少了测量误差，使测量结果更加精确、可靠。

具体的测量计算过程如下所述：

设每组测头中上下两个测头的距离均为定值H，也就是所选取的进行测量的一段锥体的长度，被测件正确放入测量位置后，每组测头中的两个测头在径向的相对位移量分别为ΔR_i（i＝1，2，3），则每组测头测得的锥度为

C_{i} = \frac{2 Δ R_{i}}{H}, i = 1,2,3

则最终测得的被测件锥度为

C = \frac{1}{3} Σ_{i = 1}^{3}

C_{i} = \frac{1}{3} Σ_{i = 1}^{3} \frac{2 Δ R_{i}}{H}

由该装置的测量原理可以看出，采用三组测头，不仅可以使被测件起到自动定心的作用，而且能够提高测量精度，相当于一次操作进行了三次测量；同时，在测量时，仅对每组测头的径向位移变化量进行直接测量，而不是对每个测头的径向位移分别测量，减少了测量次数，提高了测量精度。

综上所述，本发明的三组测头均为可动测头，在测量过程中各自的位置随被测件8的位置、尺寸的改变而改变，满足自适应的要求。三个定位销的上表面与被测件的基准面（这里假定被测件的基准面为锥体小端）相接触，从而使被测件的轴线与基面垂直。在现场测量时，只需将被测件8置于相应位置范围，并使于一定的压力，被测件8即可自动调整位置至正确测量位置，而后所有的测量计算工作均有系统自动完成，最后从装置内取出被测件即完成了本次的测量工作。可见，使用本装置进行测量，操作及其方便，操作人员无需具备任何的专业知识即可完成外锥测量工作。

本发明的有益效果还体现在：

该装置的测头形状采用球面测头，用它测量工件时，无论被测件表面是平面、球面，还是圆柱形表面，都呈现点接触形式，这有利于测量精度的提高，而且球面测头的制造也较为简单；另外，测头与测杆之间采用转动副连接，减少了测量过程中测头与被测件之间的摩擦，这样不仅提高了使用寿命，而且可以减少测量误差，使测量过程更易进行。

该装置的每个测头均为动测头，且与弹簧相连，同时，定位销上安装有接触检测传感器，用于监控被测件与定位销的接触，这些都有利于保证测量过程中使被测件处于一个正确的测量位姿。

Claims

1.一种锥环外锥锥度检测的装置，其特征在于，包括基座（1）、三组测头（2、3、4）和三个定位销（5、6、7）；所述每组测头（2/3/4）包括壳体（9）以及设置在壳体（9）轴向的两副直线滑移测头组件，所述两副直线滑移测头组件在壳体（9）上为上下布置；所述三组测头（2、3、4）在基座平面上按周向120°布置；所述三个定位销（5、6、7）在基座平面上按周向120°布置。

2.根据权利要求1所述的锥环外锥锥度检测装置，其特征在于，所述壳体（9）轴向设置有导向孔（12），每副直线滑移测头组件包括测杆（10）、弹簧和直线轴承，所述测杆（10）与弹簧相连并通过直线轴承设置在壳体（9）的导向孔（12）内形成滑移副；在所述测杆（10）的伸出端设置有球面触头（11），所述球面触头（11）是通过滚动轴承连接在测杆（10）的伸出端形成转动副。

3.根据权利要求1所述的锥环外锥锥度检测装置，其特征在于，所述两副直线滑移测头组件之间的竖直距离为固定值。

4.根据权利要求1所述的锥环外锥锥度检测装置，其特征在于，每副直线滑移测头组件的测杆（10）均与位移传感器相连。

5.根据权利要求1所述的锥环外锥锥度检测的装置，其特征在于，三个定位销（5、6、7）的上表面共面，且其上均安装有接触检测传感器。