CN102901453B - 圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了圆轴测量装置的技术领域，公开了包括基座、控制中心、置于所述基座上且由所述控制中心控制测量圆轴长度的第一测量机构以及置于所述基座上且由所述控制中心控制测量圆轴外径、跳动值及真圆度的第二测量机构；第一测量机构包括两个相间设置的轴承组件及传感器，利用两轴承组件之间距离变化，利用传感器测到圆轴长度；第二测量机构包括发射平行光的光学检测仪，利用平行光照在圆轴上的结构，得到圆轴的外径、跳动值及真圆度。与现有技术相比，该测量装置对圆轴的测量速度较快，自动化操作，准确度高、效率高，满足精密生产的需要。

Description

圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及圆轴测量装置的技术领域，尤其涉及圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置及其测量方法。

背景技术

圆轴是机械领域中常用的零件，一般在各种机械设备的组装中都会用到。对于不同的机械设备，对圆轴的长度、外径、跳动值以及真圆度的要求也不一样，因此，在机械设备组装之前，首先必须选择与要求相匹配的圆轴，且对于生产、加工企业而言，这也是工序开始的前期必备程序。若圆轴的长度、外径、跳动值以及真圆度与要求有过大偏差，则会损害机械设备的运作，造成机械设备损坏等现象，因此，对圆轴的长度、外径、跳动值以及真圆度进行测量并分类则成为工业企业生产所必须进行的工序。

现有技术中，通常都采用普通卡尺或百分表测量圆轴的长度、外径、跳动值以及真圆度，这样，存在测量速度慢、测量准确度低以及效率低的问题，不能满足精密生产的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置，旨在解决现有技术中采用卡尺或百分表测量圆轴长度、外径、跳动值及真圆度，以致测量速度慢、测量准确度低、效率低及不能满足精密生产需要的问题。

本发明是这样实现的，圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置，包括基座、控制中心、置于所述基座上且由所述控制中心控制测量圆轴长度的第一测量机构以及置于所述基座上且由所述控制中心控制测量圆轴外径、跳动值及真圆度的第二测量机构；

所述第一测量机构包括第一导轨以及两分别相间设于所述第一导轨上的第一轴承组件及第二轴承组件；

所述第一轴承组件包括设于所述第一导轨一端的第一底座以及设于所述第一底座上且向前延伸可抵接于圆轴端头的第一抵接轴，所述第一底座上还设有驱动圆轴转动的动力组件；

所述第二轴承组件包括设于所述第一导轨另一端的第二底座以及设于所述第二底座上且向前延伸可抵接于圆轴端头的第二抵接轴，所述第二底座上还设有检测移动距离的传感器以及可驱动所述第二抵接轴及所述传感器向前移动的气缸；

所述第二测量机构包括两设于所述基座上且分别平行置于所述第一导轨两侧的第二导轨、分别连接于两所述第二导轨的横板以及分别置于所述横板两端且通过发出平行光测量转动中的圆轴的外径、跳动值及真圆度并将测量结果传至所述控制中心的光学检测仪。

本发明还提供了上述圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置的测量方法，如下：将圆轴置于所述第一轴承组件及所述第二轴承组件之间；预设所述第一抵接轴与第二抵接轴之间的距离大于所述圆轴的长度；所述动力组件驱动所述圆轴转动，所述气缸驱动所述第二抵接轴及所述传感器向前移动；直至所述第一抵接轴及第二抵接轴分别抵接于圆轴的两端，传感器将移动的距离传递至所述控制中心，所述控制中心根据预设距离与移动距离之差得到圆轴的长度数值；

当所述圆轴转动后，所述光学检测仪发出平行光，平行光受圆轴遮蔽产生阴影，得到阴影的间距d，且得到所述平行光于圆轴边缘切点与平行光边缘的距离L₁或L₂；当圆轴转动多周后，得到多组数据为：d(d₁,d₂,......,d_n)、L₁(L₁₁,L₁₂，......,L₁n)或L₂(L₂₁,L₂₂,......,L_2n)；控制中心计算d(d₁,d₂,......,d_n)的平均值，得到圆轴的平均外径数值，计算L₁(L₁₁，L₁₂,......,L_1n)或L₂(L₂₁,L₂₂,......,L_2n)中最大值及最小值之差，得到圆轴跳动值，计算d(d₁,d₂,......,d_n)中最大值及最小值之差，得到圆轴真圆度的数值。

与现有技术相比，本发明中的测量装置可以对圆轴的长度、外径、跳动值及真圆度进行自动化测量，且操作速度快、效率高及准确率高，满足精密生产的需要。

附图说明

图1是本发明提供的圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置的立体示意图；

图2是本发明实施例提供的第一轴承组件与动力组件配合的立体示意图；

图3是本发明实施例提供的第二轴承组件的立体示意图；

图4是本发明实施例提供的第二测量机构的立体示意图；

图5是本发明实施例提供的光学检测仪发出平行光至圆轴上的效果示意图；

图6是本发明实施例提供的圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置运用于生产线中的立体示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置，包括基座、控制中心、置于所述基座上且由所述控制中心控制测量圆轴长度的第一测量机构以及置于所述基座上且由所述控制中心控制测量圆轴外径、跳动值及真圆度的第二测量机构；

所述第一测量机构包括第一导轨以及两分别相间设于所述第一导轨上的第一轴承组件及第二轴承组件；

所述第一轴承组件包括设于所述第一导轨一端的第一底座以及设于所述第一底座上且向前延伸可抵接于圆轴端头的第一抵接轴，所述第一底座上还设有驱动圆轴转动的动力组件；

所述第二轴承组件包括设于所述第一导轨另一端的第二底座以及设于所述第二底座上且向前延伸可抵接于圆轴端头的第二抵接轴，所述第二底座上还设有检测移动距离的传感器以及可驱动所述第二抵接轴及所述传感器向前移动的气缸；

所述第二测量机构包括两设于所述基座上且分别平行置于所述第一导轨两侧的第二导轨、分别连接于两所述第二导轨的横板以及分别置于所述横板两端且通过发出平行光测量转动中的圆轴的外径、跳动值及真圆度并将测量结果传至所述控制中心的光学检测仪。

利用本发明中的测量装置，可以实现对圆轴长度、外径、跳动值及真圆度自动化测量，其操作速度快、效率高，且准确度也高，满足精密生产的需要。

以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述。

如图1~6所示，为本发明的一较佳实施例。

本实施例中的测量装置1，用于测量圆轴2的长度、外径、跳动值以及真圆度，其包括基板10、设置在基板10上且可对圆轴2长度进行测量的第一测量机构、设置在基板10上且可对转动的圆轴2的外径、跳动值及真圆度进行测量的第二测量机构13以及控制中心，在控制中心的控制下，上述的第一测量机构还可以带动圆轴2转动，圆轴2只有转动，第二测量机构13才可以对转动中的圆轴2的跳动值及真圆度进行测量。

具体地，上述的第一测量结构包括设置在基板10上的第一导轨110以及两相间设置在第一导轨110上的轴承组件，两轴承组件之间具有间隙，圆轴2呈轴向放置在该间隙中，两端分别由轴承组件支撑。为了便于叙述，两轴承组件分别为第一轴承组件11以及第二轴承组件15。

上述的第一轴承组件11包括设置在第一导轨110一端上的第一底座111，当然，第一底座111下端设有与第一导轨110配合的第一轨道，这样，使得第一底座111可以相对于第一导轨110移动；第一底座111的上端设有向下凹的第一限位槽，对应第一限位槽的位置，第一底座111的后侧设有第一抵接块112，该第一抵接块112中穿设有第一抵接轴113，该第一抵接轴113的一端穿设在第一抵接块112中，另一端向前延伸，通过上述的第一限位槽，延伸至第一底座111的前端，其可用于抵接在圆轴2的一端头上；在第一底座111的前端相间设置有两个第一滚轴114，该两第一滚轴114分别位于第一限位槽的下方，且分布在第一限位槽的左右两侧，这样，也就是第一限位槽以及两个第一滚轴114形成三角状，两个第一滚轴114的间隙不宜过大，当圆轴2的一端部置于第一轴承组件11上后，其是放置在两个第一滚轴114之间的，这样，由两第一滚轴114的转动，带动圆轴2的转动。

该第一轴承组件11的第一底座111上还设有动力组件12，其可以驱动两个第一滚轴114的转动，以使两第一滚轴114驱动圆轴2的转动。具体地，动力组件12包括连接在第一底座111上的电机121以及由电机121驱动转动的转动结构，该转动结构由电机121驱动转动，当其转动后，则可以驱动两第一滚轴114的转动。

具体地，上述的转动结构包括分别位于两第一滚轴114两侧及下方的三个转轮122以及套设在三个转轮122外的皮带123，皮带123抵接在两第一滚轴114的表面上，其中位于两第一滚轴114一侧的转轮122连接在电机121的转轴上，这样，当电机121的转轴转动后，皮带123运动，从而，由皮带123驱动三个转轮122转动，由于三个转轮122的分布位置形成包围了两第一滚轴114下方的三角形，这样，皮带123直接也带动两第一滚轴114转动，这样，可使放置在两第一滚轴114之间的圆轴2转动。

本实施例中，上述的第二轴承组件15包括设置在第一导轨110另一端上的第二底座151，当然，第二底座151下端设有与第一导轨110配合的第二轨道，这样，使得第二底座151可以相对于第一导轨110移动；第二底座151的上端设有向下凹的第二限位槽，对应第二限位槽的位置，第二底座151的后侧设有第二抵接块152，该第二抵接块152中穿设有第二抵接轴153，该第二抵接轴153的一端穿设在第二抵接块152中，另一端向前延伸，通过上述的第二限位槽，延伸至第二底座151的前端，其可用于抵接在圆轴2的另一端头上；在第二底座151的前端相间设置有两个第二滚轴154，该两第二滚轴154分别位于第二限位槽的下方，且分布在第二限位槽的左右两侧，这样，也就是第二限位槽以及两个第二滚轴154形成三角状，两个第二滚轴154的间隙不宜过大，当圆轴2的另一端部置于第二轴承组件15上后，其是放置在两个第二滚轴154之间的。

在上述的第二轴承组件15中，第二底座151上连接有气缸142，气缸142的伸缩轴上连接有移动板143，移动板143上方设有用于对圆轴2长度进行测量的传感器，且上述的第二抵接块152是连接在移动板143上的，这样，当气缸142的伸缩轴进行伸缩移动时，移动板143则移动，同时，第二抵接块152以及传感器也进行移动，当第二抵接块152移动时，其会带动穿设在其中的第二抵接轴153移动，从而第一抵接轴113以及第二抵接轴153之间的相对距离则发生改变。

具体地，上述的移动板143的后端设有向上弯折的弯折条，该弯折条与传感器之间通过弹簧144连接，也就是弹簧144的一端抵压在传感器上，另一端抵压在移动板143的弯折条上，当移动板143随着气缸142向前移动时，弹簧144被压缩，从而弹簧144的压缩力驱动传感器向前移动；当移动板143随气缸142向后移动时，弹簧144被拉伸，在弹簧144拉伸力的作用下，传感器向后移动。

本实施例中，圆轴2长度的测量方法如下：首先，调节好两个轴承组件之间的距离，使得该距离略大于要测量的圆轴2的长度，并将该距离长度存储在控制中心中；将圆轴2放置在第一轴承组件11及第二轴承组件15之间，两端分别放置在第一滚轴114及第二滚轴154上，第一滚轴114上的电机121带动转动结构转动，也就是三个转轮122转动，从而驱动第一滚轴114转动，从而使得圆轴2随之转动；第二轴承组件15上的气缸142驱动移动板143向前移动，这样，由于弹簧144被压缩，瘫痪驱动传感器也向前移动，且第二抵接块152以及第二抵接轴153也向前移动，直至第一抵接轴113以及第二抵接轴153分别抵接在圆轴2的两端上，此时，控制中心控制气缸142停止运作，并且，传感器将移动的距离传递给控制中心，控制中心根据预设的距离减去移动的距离，从而得到了圆轴2的长度。

上述的第二测量机构13包括两相间平行放置在基座上的第二导轨133、横板132以及两分别连接在横板132两端的光学检测仪131。该两第二导轨133分别平行于第一导轨110，且分别放置在第一导轨110的两侧；横板132的两端分别连接在第二导轨133上，其两端下分别设有第二轨道，利用该第二轨道与第二导轨133之间的配合，可以使得横板132在第二导轨133上移动；光学检测仪131分别放置在横板132的两端上，其可以通过发射平行光对转动中的圆轴2进行测量，以得到圆轴2的外径、跳动值以及真圆度，当然，此处的“平行光”指的是光学检测仪131发出的光线与圆轴2呈垂直状态，且多个光线之间是平行的。

如图5所示，上述的第二测量机构13的测量过程是这样的：在第一测量机构的带动下，圆轴2转动，当圆轴2转动动后，光学检测仪131发出平行光，平行光照射在转动中的圆轴2上，受到圆轴2的遮蔽后，产生阴影，从而得到阴影的间距为d，且同时可以得到平行光与圆轴2边缘的切点与平行光边缘的距离L₁或L₂，当然，圆轴2在不断的旋转，故上述的数据不是单一的，是有多个，分别为：d(d₁,d₂,......,d_n)，L₁(L₁₁，L₁₂,......,L_1n)，L₂(L₂₁,L₂₂,......,L_2n)，这样，通过计算d(d₁,d₂,......,d_n)的平均值值，等到圆轴2的平均外径；通过计算L₁(L₁₁,L₁₂，......,L_1n)或L₂(L₂₁,L₂₂,......,L_2n)中的最大值与最小值之差，等到圆轴2的一个跳动值，当然，通过计算若干跳动值，得出圆轴2的平均轴跳动值；通过计算d(d₁,d₂,......,d_n)中最大值与最小值之差，得到圆轴2的一个真圆度，当然，通过计算若干真圆度，得到圆轴2的平均真圆度。

本实施例中，有时候为了针对不同情况的测量，需要调节光学检测仪131在横板132上的高度位置，横板132上还设有调节结构，该调节结构连接在横板132上，且可以调节光学检测仪131在横板132上的高度位置。

具体地，上述的调节结构包括连接在横板132上的调节螺母134，该调节螺母134的一端连接在光学检测仪131上，这样，通过转动调节螺母134，其则可以带动光学检测仪131在基板10上移动，本实施例中，调节螺母134只是作为光学检测仪131的微调作用。

在上述的检测装置中，两光学检测仪131的布置方向与两轴承组件的布置方向是垂直的，形成了十字架形状布置。

本实施例中，控制中心为PC-PLC控制中心，包括计算模块以及分析模块，其根据机械部分的运动，进行计算以及分析，以得到需要的结构。

为了提高圆轴2的测量效率，以及应对待测量圆轴2数量较多的情况，如图6所示，为测量装置1运用在生产线中的示意图，测量装置1的两侧设置了上料机构18以及下料分拣机构17，且测量装置1上方设有由控制中心控制的机械手16，其可以将上料机构18中的待检测圆轴2抓起放置在测量装置1中，进行长度、外径、跳动值以及真圆度的测量，根据测量结构，控制中心再控制机械手16分类的将检测好的圆轴2放入下料分拣机构17中，整个过程实现自动化操作，减少了人工操作的劳动强度，适用于待检测圆轴2数量较多的情况，调高检测效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置，其特征在于，包括基座、控制中心、置于所述基座上且由所述控制中心控制测量圆轴长度的第一测量机构以及置于所述基座上且由所述控制中心控制测量圆轴外径、跳动值及真圆度的第二测量机构；

所述第一测量机构包括第一导轨以及两分别相间设于所述第一导轨上的第一轴承组件及第二轴承组件；

所述第一轴承组件包括设于所述第一导轨一端的第一底座以及设于所述第一底座上且向前延伸可抵接于圆轴端头的第一抵接轴，所述第一底座上还设有驱动圆轴转动的动力组件；

所述第二轴承组件包括设于所述第一导轨另一端的第二底座以及设于所述第二底座上且向前延伸可抵接于圆轴端头的第二抵接轴，所述第二底座上还设有检测移动距离的传感器以及可驱动所述第二抵接轴及所述传感器向前移动的气缸；

所述第二测量机构包括两设于所述基座上且分别平行置于所述第一导轨两侧的第二导轨、分别连接于两所述第二导轨的横板以及分别置于所述横板两端且通过发出平行光测量转动中的圆轴的外径、跳动值及真圆度并将测量结果传至所述控制中心的光学检测仪；

所述第一底座的上端设有第一限位槽，外侧设有第一抵接块，所述第一抵接轴一端传设于所述第一抵接块中，另一端穿过所述第一限位槽，向前延伸，所述第一底座的内侧设有两分别置于所述第一限位槽两侧且由所述动力组件驱动转动的第一滚轴，所述第一限位槽与两个所述第一滚轴之间呈三角状布置；

所述第二底座的上端设有第二限位槽，外侧设有由所述气缸驱动移动的第二抵接块，所述第二抵接轴一端穿设于所述第二抵接块中，另一端穿过所述第二限位槽，向前延伸，所述第二底座的内侧设有两分别置于所述第二限位槽两侧的第二滚轴，所述第二限位槽与两个所述第二滚轴之间呈三角状布置；

所述第二底座上设有连接于所述气缸伸缩杆的移动板，所述第二抵接块连接于所述移动板；所述移动板的后端设有向上弯折的弯折条，所述传感器置于所述移动板上方，后端与所述弯折条通过弹簧连接。

2.如权利要求1所述的圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置，其特征在于，所述动力组件包括设于所述第一底座上的电机以及三个分别置于所述第一滚轴左右侧及下方且由所述电机驱动带动所述第一滚轴转动的转轮。

3.如权利要求1或2所述的圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置，其特征在于，两所述光学检测仪的布置方向垂直于所述第一轴承组件及所述第二轴承组件的布置方向。

4.如权利要求1或2所述的圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置，其特征在于，所述第一限位槽及所述第二限位槽分别呈V形状。

5.如权利要求1或2所述的圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置，其特征在于，所述横板上设有用于调节所述光学检测仪相对于所述横板上下移动的调节螺母，所述调节螺母连接于所述横板，一端连接于所述光学检测仪。

6.如权利要求1或2所述的圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置，其特征在于，所述测量装置两侧分别设有上料机构及下料分拣机构，上方设有由所述控制中心控制将所述上料机构中的待检测圆轴置于所述第一轴承组件及第二轴承组件之间且将检测好的圆轴分类置于所述下料分拣机构中的机械手。

7.采用权利要求1至6任一项所述的圆轴长度、外径、跳动值及真圆度的测量装置的测量方法，其特征在于，将圆轴置于所述第一轴承组件及所述第二轴承组件之间，圆轴的两端分别放置在第一滚轴及第二滚轴上；预设所述第一抵接轴与第二抵接轴之间的距离大于所述圆轴的长度；所述动力组件驱动所述第一滚轴带动所述圆轴转动，所述气缸驱动移动板向前移动，所述第二抵接轴随之向前移动，移动板后方的弯折条通过弹簧驱动传感器向前移动，该弯折条与传感器之间通过弹簧连接；直至所述第一抵接轴及第二抵接轴分别抵接于圆轴的两端，传感器将移动的距离传递至所述控制中心，所述控制中心根据预设距离与移动距离之差得到圆轴的长度数值；

当所述圆轴转动后，所述光学检测仪发出平行光，平行光受圆轴遮蔽产生阴影，得到阴影的间距d，且得到所述平行光于圆轴边缘切点与平行光边缘的距离L₁或L₂；当圆轴转动多周后，得到多组数据为：d(d₁,d₂,......,d_n)、L₁(L₁₁,L₁₂,......,L_1n)或L₂(L₂₁,L₂₂,......,L_2n)；控制中心计算d(d₁,d₂,......,d_n)的平均值，得到圆轴的平均外径数值，计算L₁(L₁₁,L₁₂,......,L_1n)或L₂(L₂₁,L₂₂,......,L_2n)中最大值及最小值之差，得到圆轴跳动值，计算d(d₁,d₂,......,d_n)中最大值及最小值之差，得到圆轴真圆度的数值。