CN104501682A - 测量螺栓孔错位量的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了测量螺栓孔错位量的装置及方法，上述装置包括：管状本体，在管状本体的下部设置有外螺纹部；径向位移测量机构，设置在管状本体的中部的内腔中，径向位移测量机构具有一可伸缩的测量杆，通过设置于管状本体侧壁上的测量孔沿管状本体的径向方向向外伸出，径向位移测量机构用于测量所述测量杆沿所述管状本体的径向移动的位移量。在测量时，管状本体穿过无螺纹的第一待测螺栓孔，外螺纹部旋入设有内螺纹的第二待测螺栓孔的内螺纹中，测量杆抵接在第一待测螺栓孔的内壁上。本发明提供的测量螺栓孔错位量的装置及方法可以较方便地通过径向位移测量机构测量到的测量杆的径向位移得到准确的第一待测螺栓孔与第二待测螺栓孔的错位量。

Description

测量螺栓孔错位量的装置及方法

技术领域

本发明涉及机械结构测量技术，尤其涉及一种测量螺栓孔错位量的装置及方法。

背景技术

在机械配件的装配中，螺栓作为主要连接方式之一，其装配质量直接影响机械配件连接的可靠性。对于配件之间螺栓孔深，长径比大的情况，很难保证在安装过程中螺栓孔完全对中，而由于未对中导致的螺栓孔错位将严重影响连接螺栓的受力工况，导致螺栓疲劳寿命降低。目前，主要是通过目测的手段来辨别螺栓孔是否存在错位及其错位量。

然而，对于安装位置空间狭小、且螺栓孔深的情况，现有技术在安装过程中及后期的维护过程中很难辨别螺栓孔是否存在错位及其错位量。

发明内容

本发明的实施例提供一种测量螺栓孔错位量的装置及方法，能够较方便地测量出准确的螺栓孔错位量。

为达到上述目的，本发明提供一种测量螺栓孔错位量的装置，包括：管状本体，在管状本体的下部设置有外螺纹部；径向位移测量机构，设置在管状本体的中部的内腔中，径向位移测量机构具有一可伸缩的测量杆，通过设置于管状本体侧壁上的测量孔沿径向方向向外伸出，径向位移测量机构用于测量所述测量杆沿所述管状本体的径向移动的位移量。在测量时，管状本体穿过无螺纹的第一待测螺栓孔，外螺纹部旋入设有内螺纹的第二待测螺栓孔的内螺纹中，测量杆抵接在第一待测螺栓孔的内壁上。

本发明还提供一种测量螺栓孔错位量的方法，该方法使用上述的测量螺栓孔错位量的装置，包括以下步骤：将装置穿过无螺纹的第一待测螺栓孔，并通过外螺纹部以预定的旋入深度旋入设有内螺纹的第二待测螺栓孔的内螺纹；将装置旋转一周，并记录径向位移测量机构测得的最大值和最小值；根据最大值和最小值计算螺栓孔错位量。

本发明提供的测量螺栓孔错位量的装置及方法，通过将具有一可伸缩的、并可通过管状本体侧壁上的测量孔沿径向方向向外伸出的测量杆的径向位移测量机构设置在管状本体的中部的内腔中，并且在测量时，管状本体通过外螺纹部旋入设有内螺纹的第二待测螺栓孔的内螺纹中，测量杆抵接在第一待测螺栓孔的内壁，从而可以较方便地通过径向位移测量机构测量到的测量杆的径向位移得到准确的第一待测螺栓孔与第二待测螺栓孔的错位量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的测量螺栓孔错位量的装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的传动机构5的上部传动部分与显示机构4的结构示意图；

图3为本发明实施例的传动机构5的下部传动部分与径向位移测量机构3的结构示意图；

图4为本发明实施例的外螺纹部2的结构示意图；

图5为本发明实施例的测量螺栓孔错位量的方法的示意图之一；

图6为本发明实施例的测量螺栓孔错位量的方法的示意图之二。

附图标记说明：

1-管状主体，2-外螺纹部，21-可更换螺纹套，211-第二凸棱，212-螺栓穿入孔，3-径向位移测量机构，31-测量杆，32-直线齿，33-测量机构机架，34-复位弹簧，35-限位开关，4-显示机构，41-指针，42-刻度盘，43-指针轴，44-显示机构机架，45-指针轴承，5-传动机构，51-第一小齿轮，52-端面齿轮，53-上带轮，54-下带轮，55-第二小齿轮，57-上带轮支架，58-上带轮轴承，59-上带轮轴，510-下带轮支架，511-下带轮轴承，512-下带轮轴；6-第一待测螺栓孔，7-第二待测螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例提供的测量螺栓孔错位量的装置及方法进行详细描述。

图1为本发明实施例提供的测量螺栓孔错位量的装置的结构示意图。

参照图1，本发明实施例的测量螺栓孔错位量的装置包括：

管状本体1，在管状本体的下部设置有外螺纹部2；

径向位移测量机构3，设置在管状本体1的中部的内腔中，径向位移测量机构3具有一可伸缩的测量杆31，通过设置于管状本体1侧壁上的测量孔沿管状本体1的径向方向向外伸出，径向位移测量机构3用于测量所述测量杆31沿所述管状本体1的径向移动的位移量。

在测量时，管状本体1穿过无螺纹的第一待测螺栓孔，外螺纹部2旋入设有内螺纹的第二待测螺栓孔的内螺纹中，测量杆31抵接在第一待测螺栓孔的内壁上。

其中，管状本体1可以为薄壁管形结构，可选用45#钢为材料。此外，管状本体1的上部可以为六角头螺栓头，例如为M48六角头螺栓头，以方便用六角扳手旋拧。

根据上述实施例提供的测量螺栓孔错位量的装置，通过将具有一可伸缩的、并可通过管状本体侧壁上的测量孔沿径向方向向外伸出的测量杆31的径向位移测量机构3设置在管状本体1的中部的内腔中，并且在测量时，管状本体1通过外螺纹部2以预定的旋入深度旋入设有内螺纹的第二待测螺栓孔的内螺纹中，测量杆31抵接在第一待测螺栓孔的内壁，从而可以较方便地通过径向位移测量机构3测量到的测量杆31的径向位移得到准确的第一待测螺栓孔与第二待测螺栓孔的错位量。

在本实施例中，径向位移测量机构可以采用具有数据存储功能或者数据显示功能的电子式的径向位移测量机构，具体可以通过存储器存储测量过程中获得的径向位移数据，在测量完毕后进行数据计算等，也可以外接显示结构来显示数据进行实时人工计算。

作为一种优选方式，也可以采用纯机械式的径向位移测量机构，并通过机械传动的方式将径向位移以指针刻度的方式进行显示。具体地，本发明实施例的测量螺栓孔错位量的装置还可以包括：显示机构4和传动机构5。显示机构4固定于管状本体的上部，其包括指针41和刻度盘42,并通过传动机构5与径向位移测量机构3相连；传动机构5带动指针41转动，使指针41的旋转角度与测量杆31的径向移动位移量成预定数值比例关系。此外，为了保护显示机构4的指针41和42，显示机构4还可以包括保护盖。

通过传动机构5将测量杆31的径向移动位移量传递到显示机构4，使指针41的旋转角度与测量杆31的径向移动位移量成预定数值比例关系，使测量人员能够根据指针所指向刻度盘的刻度值来得到测量杆31的径向移动位移量，从而方便地得出螺栓孔错位量。

此外，显示机构4还可以包括指针轴43，指针41与指针轴43固定，传动机构5带动指针轴43与指针41转动。径向位移测量机构3还可以包括直线齿32，直线齿32设置在测量杆31上，将测量杆31的沿管状本体的径向移动的位移量传递到传动机构。

相应地，传动机构5可以包括上部传动部分以及下部传动部分。上部传动部分如图2所示，图2为上部传动部分与显示机构4的结构示意图。参照图2，上部传动部分包括：第一小齿轮51、端面齿轮52以及上带轮53，第一小齿轮51与指针轴43固定，并通过指针轴43与指针41同步转动，端面齿轮52与第一小齿轮51相互啮合，上带轮53与端面齿轮52同轴固定。

下部传动部分如图3所示，图3为下部传动部分与径向位移测量机构3的结构示意图。参照图3，下部传动部分包括：下带轮54、第二小齿轮55，下带轮54和上带轮53通过齿形带连接，第二小齿轮55与下带轮54同轴固定，并与直线齿32啮合。

当测量杆31沿着管状本体的径向移动时，直线齿32带动第二小齿轮55以及与其同轴的下带轮54转动，下带轮54通过齿形带带动上带轮53以及与其同轴的端面齿轮52转动，端面齿轮52带动第一小齿轮51以及与其同轴的指针轴43和指针41转动，由指针41在刻度盘42上指示出数值。

假设第二小齿轮55的齿数Z1＝10，直径d1＝5.08mm，周长L1＝16mm，下带轮54的直径d2＝16mm，上带轮53直径d3＝6mm，端面齿轮52的齿数Z2＝60，第一小齿轮51的齿数Z3＝10。测量杆31沿着管状本体的径向移动的位移量△L1＝1mm时，指针41的转数n为：

$n\≈\frac{1\mathrm{mm}}{\mathrm{\π}\×5.08\mathrm{mm}}\×\frac{\mathrm{\π}\×16\mathrm{mm}}{\mathrm{\π}\×6\mathrm{mm}}\×\frac{60}{10}\≈1r$

其中，r表示转，1r表示指针41转动一圈，因此，如果刻度盘42等分100格，则可得刻度盘42的1格所表示的测量值b为：

$b\≈\frac{1\mathrm{mm}}{100}\≈0.01\mathrm{mm}$

通过上述的传动机构5与显示机构4及径向位移测量机构3的连接与传动关系，使传动机构5实现了将测量杆31的径向移动位移量传递到显示机构4。

进一步地，参照图2，显示机构4还可以包括显示机构机架44、指针轴承45。显示机构机架44与管状本体1固定(可通过螺栓固定)，刻度盘42镶嵌在显示结构机架44上，指针轴承45固定在显示机构机架的中心处(可通过焊合固定)，指针轴与指针轴承固定(可通过过盈配合固定)。通过显示机构机架44、指针轴承45及上述的结构设置，使显示机构4的指针41与刻度盘42被固定，从而保证了本实施例的装置的牢固性。

此外，参照图3，径向位移测量机构3还可以包括测量机构机架33、复位弹簧34以及限位开关35。测量机构机架33与管状本体1固定(可通过螺栓固定)；复位弹簧34的一端与测量机构机架33固定(可通过螺栓固定)，另一端与测量杆31的一端固定(可通过螺栓固定)；测量杆31镶嵌在测量机构机架33中，并通过径向位移测量机构机架33上的和测量杆31上的相互配合的限位开关35限制其移动范围。通过测量机构机架33、复位弹簧34及上述的结构设置，使测量杆31可伸缩，并能够通过设置于管状本体侧壁上的测量孔沿径向方向向外伸出。

相应地，如图2所示，传动机构还可以包括：上带轮支架57、上带轮轴承58、上带轮轴59。上带轮支架57与显示机构机架44固定(可通过螺栓固定)，上带轮轴承58固定在上带轮支架57上(可通过焊合固定)，上带轮轴59与上带轮轴承58固定(可通过过盈配合固定)，并与上带轮53固定。上述结构设计，提供了一种传动机构的上部传动部分的相关构件的装配结构方式，但本实施例并不限制于此，也可采用其它可预期的装配结构。

如图3所示，传动机构还可以包括：下带轮支架510、下带轮轴承511以及下带轮轴512。下带轮支架510与测量机构机架33固定(可通过螺栓固定)，下带轮轴承511与下带轮支架510固定(可通过焊合固定)，下带轮轴512与下带轮轴承511固定(可通过过盈配合固定)，并与下带轮54固定。上述结构设计，提供了一种传动机构的下部传动部分的相关构件的装配结构方式，但本实施例并不限制于此，也可采用其它可预期的装配结构。

进一步地，外螺纹部2可以包括设置于管状本体1下部的具有外螺纹的可更换螺纹套21，如图4所示，其为本实施例的外螺纹部2的结构示意图，其中，图4中上方的图为外螺纹部2的截面剖视图，图4中下方的图为外螺纹部2的俯视图。可更换螺纹套21的螺纹规格可以有M30、M36、M42、M48等，通过更换不同规格的可更换螺纹套，使本实施例的装置可以用于不同规格的螺栓孔的错位量的测量。

此外，管状本体1下部的外壁上可以设置有沿轴向设置的第一凹槽(也可设置为第一凸棱)，相应地可更换螺纹套21内壁上具有沿轴向设置的第二凸棱211(第二凹槽)，第一凹槽(第一凸棱)与第二凸棱211(第二凹槽)相互配合。通过上述凹槽与凸棱的配合，可以限制可更换螺纹套的周向转动，以便于将可更换螺纹套21固定于管状本体1上。

此外，在管状本体1的下部还可以设有沿径向开设的定位孔，定位孔具有内螺纹，可更换螺纹套21设有与定位孔位置对应的螺栓穿入孔212，可更换螺纹套21通过螺栓与管状本体1固定连接，螺栓穿过螺栓穿入孔212旋入定位孔中。通过上述结构设计，可以限制可更换螺纹套21的轴向移动。

通过限制可更换螺纹套21相对于管状主体1的周向运动和轴向移动，使得可更换螺纹套21牢固地固定在管状主体1上，使其能够稳定地与管状主体1同步转动。

以下结合图5和图6来说明使用上述实施例的测量螺栓孔错位量的装置来测量螺栓孔错位量的方法，其中图5显示的是测量杆31位移量为最大值时的示意图，图6显示的是测量杆31位移量为最小值时的示意图。

本发明的测量螺栓孔错位量的方法包括以下步骤：

将上述实施例的装置穿过无螺纹的第一待测螺栓孔6，并通过外螺纹部2以预定的旋入深度(例如，3-5螺距)旋入设有内螺纹的第二待测螺栓孔7的内螺纹；

将上述装置旋转一周，并记录径向位移测量机构3测得的最大值L_max和最小值L_min；

根据最大值和最小值计算螺栓孔错位量。

通过将上述装置旋转一周，并通过记录径向位移测量机构3测得的最大值和最小值来计算螺栓孔错位量，从而使测量人员可以对深螺纹孔进行360°测量，提高了测量精度和可靠性。

进一步地，如果上述装置的显示机构4包括刻度盘42，则可由刻度盘42显示最大值L_max和最小值L_min。并且在将装置旋转一周的步骤之前，还可以包括以下步骤：转动刻度盘42，使指针指向零刻度线位置后将其固定，从而使测量人员能够更直观地看到测量杆41的位移量。

具体地，可以根据以下公式计算得到螺栓孔错位量值：

螺栓孔错位量＝(L_max-L_min)/2

进一步地，如果外螺纹部2包括可更换螺纹套21，则方法还可以包括以下步骤：根据第二待测螺栓孔的螺纹规格，选择可更换螺纹套21。从而可对不同规格的螺纹孔进行错位量的测量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种测量螺栓孔错位量的装置，其特征在于，包括：

管状本体，在所述管状本体的下部设置有外螺纹部；

径向位移测量机构，设置在所述管状本体的中部的内腔中，所述径向位移测量机构具有一可伸缩的测量杆，通过设置于所述管状本体侧壁上的测量孔沿所述管状本体的径向方向向外伸出，所述径向位移测量机构用于测量所述测量杆沿所述管状本体的径向移动的位移量；

在测量时，所述管状本体穿过无螺纹的第一待测螺栓孔，所述外螺纹部旋入设有内螺纹的第二待测螺栓孔的内螺纹中，所述测量杆抵接在第一待测螺栓孔的内壁上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：显示机构和传动机构，

所述显示机构固定于所述管状本体的上部，其包括指针和刻度盘,并通过所述传动机构与所述径向位移测量机构相连；

所述传动机构带动所述指针转动，使所述指针的旋转角度与所述测量杆的径向移动位移量成预定数值比例关系。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述显示机构还包括指针轴，所述指针与所述指针轴固定，所述传动机构带动指针轴与所述指针转动。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述径向位移测量机构还包括直线齿，所述直线齿设置在所述测量杆上，将所述测量杆的沿所述管状本体的径向移动的位移量传递到所述传动机构。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述传动机构包括上部传动部分以及下部传动部分，

所述上部传动部分包括：第一小齿轮、端面齿轮以及上带轮，所述第一小齿轮与所述指针轴固定，并通过指针轴与指针同步转动，所述端面齿轮与第一小齿轮相互啮合，所述上带轮与端面齿轮同轴固定；

所述下部传动部分包括：下带轮以及第二小齿轮，所述下带轮和所述上带轮通过齿形带连接，所述第二小齿轮与所述下带轮同轴固定，并与所述直线齿啮合。

6.根据权利要求3-5任一项所述的装置，其特征在于，所述显示机构还包括显示机构机架、指针轴承，所述显示机构机架与所述管状本体固定；所述刻度盘镶嵌在显示结构机架上，所述指针轴承固定在显示机构机架的中心处，所述指针轴与指针轴承固定。

7.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述径向位移测量机构还包括测量机构机架、复位弹簧以及限位开关，所述测量机构机架与所述管状本体固定；所述复位弹簧的一端与所述测量机构机架固定，另一端与所述测量杆的一端固定；所述测量杆镶嵌在所述测量机构机架中，并通过所述径向位移测量机构机架上和测量杆上的相互配合的限位开关限制其移动范围。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述传动机构还包括：上带轮支架、上带轮轴承、上带轮轴，所述上带轮支架与所述显示机构机架固定，所述上带轮轴承固定在所述上带轮支架上，所述上带轮轴与所述上带轮轴承固定，并与所述上带轮固定。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述传动机构还包括：下带轮支架、下带轮轴承以及下带轮轴，所述下带轮支架与所述测量机构机架固定，所述下带轮轴承与下带轮支架固定，所述下带轮轴与下带轮轴承固定，并与所述下带轮固定。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述管状本体上部为六角头螺栓头。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外螺纹部包括设置于所述管状本体下部的具有外螺纹的可更换螺纹套。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述管状本体下部的外壁上具有沿轴向设置的第一凹槽或第一凸棱，所述可更换螺纹套内壁上具有沿轴向设置的第二凸棱或第二凹槽，所述第一凹槽或所述第一凸棱与所述第二凸棱或所述第二凹槽相互配合。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，在所述管状本体的下部设有沿径向开设的定位孔，所述定位孔具有内螺纹，所述可更换螺纹套设有与所述定位孔位置对应的螺栓穿入孔，所述可更换螺纹套通过螺栓与所述管状本体固定连接，所述螺栓穿过所述螺栓穿入孔旋入所述定位孔中。

14.一种测量螺栓孔错位量的方法，其特征在于，所述方法使用权利要求1-13任一项所述的装置，包括以下步骤：

将所述装置穿过无螺纹的第一待测螺栓孔，并通过所述外螺纹部以预定的旋入深度旋入设有内螺纹的第二待测螺栓孔的内螺纹；

将所述装置旋转一周，并记录径向位移测量机构测得的最大值和最小值；

根据所述最大值和最小值计算所述螺栓孔错位量。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法使用权利要求2-13任一项所述的装置，由所述刻度盘显示所述最大值和最小值，所述方法在将所述装置旋转一周的步骤之前，还包括以下步骤：转动刻度盘，使指针指向零刻度线位置后将其固定。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述根据所述最大值和最小值计算所述螺栓孔错位量的步骤包括：根据以下公式计算得到螺栓孔错位量值：

所述螺栓孔错位量＝(所述最大值-所述最小值)/2。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法使用权利要求12-13任一项所述的装置，所述方法还包括以下步骤：

根据第二待测螺栓孔的螺纹规格，选择可更换螺纹套。