CN105136013B - 对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，包括：电感电子柱、检测平台和校准件组；在检测平台上设置有用于定位被测对称式非整圆短圆柱位置的定位装置；检测平台上位于定位装置后侧固定设置有柔性铰链卡规，柔性铰链卡规的输出端与电感电子柱的输入端相连接，柔性铰链卡规两侧设置有向前伸展的第一、第二感应臂，第一感应臂与第一加长接杆固定连接，第二感应臂与第二加长接杆固定连接，当对称式非整圆短圆柱平躺定位于定位装置中时，第一加长接杆内侧和第二加长接杆内侧分别沿着某条直径线对称贴紧抵压在对称式非整圆短圆柱两侧的直径位置。本发明的优点是：成本低、检测精度和重复精度均较高且对周围环境适应性强。

Description

对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪

技术领域

本发明涉及用于测量短圆柱直径的测量工具，尤其涉及一种用于测量对称式非整圆短圆柱直径的测量仪。

背景技术

对称式非整圆短圆柱为在圆柱体侧壁上沿圆周方向均匀分布有偶数个槽口的扁平圆柱体。如齿数为16的直齿轮就属于对称式非整圆短圆柱。目前用于检测对称式非整圆短圆柱直径的测量工具一般采用游标卡尺、外径千分尺等常规通用量具，用游标卡尺进行测量时，由于测量点与游标卡尺本身的移动位置偏离一定距离，不符合阿贝原则，这就会影响游标卡尺的测量精度和重复精度，一般测量精度只能达到20μm，重复精度只能达到20μm。用外径千分尺进行测量时，虽然测量点与外径千分尺本身的移动位置重合在一条直线上，符合阿贝原则，但是由于外径千分尺自身特性，使得测量精度和重复精度也无法满足高精度测量，测量精度最高只能精确到10μm，重复精度最高只能精确到10μm。

为精确测量对称式非整圆短圆柱的直径，也可采用综合性的高精度量仪如三坐标测量机对其进行检测，但是三坐标测量机的检测速度较慢，造价十分昂贵，一台三坐标测量机售价约为50万～500万，检测效率低且使用成本十分昂贵。除此之外，三坐标测量机由于自身特性对周围环境要求较高，一般需将三坐标测量机安置于环境较好的恒温室内使用，所以无法应用于普通车间环境下的在线检测或线边检测。

发明内容

本发明所需解决的技术问题是：提供一种成本低、检测精度和重复精度均较高且对周围环境适应性强的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪。

为解决上述问题，本发明采用公知且成熟的电感传感器的测量原理实现对非对称式非整圆短圆柱直径的测量，电感传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。其中，内置电感传感器的柔性铰链卡规是一种测量位移量的常用仪器，本发明的柔性铰链卡规可采用如专利申请号为200320111765X的中国专利申请文献中公开的柔性铰链卡规，柔性铰链卡规两侧设置有向前伸展的第一感应臂和第二感应臂，第一感应臂和第二感应臂向外张开时会使柔性铰链卡规中电感传感器的电磁感应强度发生变化，且柔性铰链卡规中电感传感器的电磁感应强度与第一感应臂和第二感应臂向外张开的位移量在一定位移量范围内成线性变化，成线性变化的位移量区间范围与柔性铰链卡规中电感传感器的量程有关，柔性铰链卡规中电感传感器的量程越大，则位于线性变化范围内的位移量区间范围也相应增大。本发明采用的技术方案是：所述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，包括：电感电子柱、检测平台和与被测对称式非整圆短圆柱对应匹配的校准件组，在检测平台上设置有用于定位被测对称式非整圆短圆柱位置的定位装置，被测对称式非整圆短圆柱能通过定位装置平躺定位于检测平台上；检测平台上位于定位装置后侧固定设置有柔性铰链卡规，柔性铰链卡规的输出端与电感电子柱的输入端相连接，柔性铰链卡规两侧设置有向前伸展的第一感应臂和第二感应臂，第一感应臂与第一加长接杆固定连接，第二感应臂与第二加长接杆固定连接；当被测对称式非整圆短圆柱平躺定位于定位装置中时，第一加长接杆和第二加长接杆向外张开，并沿着该被测对称式非整圆短圆柱的某条直径线对称贴紧抵压在被测对称式非整圆短圆柱两侧的直径位置；所述的校准件组包括圆柱体形状的小校准柱和圆柱体形状的大校准柱，被测对称式非整圆短圆柱直径大于小校准柱直径而小于大校准柱直径；将小校准柱置于定位装置中时，第一加长接杆和第二加长接杆向外张开，且向外张开的位移量落在柔性铰链卡规中电感传感器的电磁感应强度与位移量的线性变化范围内；将大校准柱置于定位装置中时，第一加长接杆和第二加长接杆向外张开，且向外张开的位移量落在柔性铰链卡规中电感传感器的电磁感应强度与位移量的线性变化范围内。

进一步地，前述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其中，所述的定位装置的结构包括：工件支承块以及与被测对称式非整圆短圆柱相匹配对应的V形定位块，工件支承块和V形定位块分别通过紧固件紧固于检测平台上且V形定位块位于工件支承块的后上方，V形定位块的V形槽开口朝前设置，被测对称式非整圆短圆柱平躺定位于定位装置中时其下端搁置在工件支承块上，且该被测对称式非整圆短圆柱的后侧壁紧靠V形定位块的V形槽的两侧壁上。

进一步地，前述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其中，在工件支承块上纵向设置有二个支承条，被测对称式非整圆短圆柱下端搁置在二个支承条上。

进一步地，前述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其中，在第一加长接杆前端设置有向内侧弯折的第一触碰杆，在第二加长杆前端设置有向内侧弯折的第二触碰杆，当被测对称式非整圆短圆柱被定位于定位装置中时，第一触碰杆的内端面和第二触碰杆的内端面沿着被测对称式非整圆短圆柱的某条直径线对称地贴紧抵压在该被测对称式非整圆短圆柱两侧的直径位置上。

进一步地，前述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其中，在第一触碰杆内端设置有第一测量圆柱，在第二触碰杆内端设置有第二测量圆柱，第一测量圆柱和第二测量圆柱的轴线均水平纵向设置，且第一测量圆柱和第二测量圆柱轴线相互平行，当被测对称式非整圆短圆柱被定位于定位装置中时，第一测量圆柱和第二测量圆柱的内侧壁沿着被测对称式非整圆短圆柱的某条直径线对称地贴紧抵压在该被测对称式非整圆短圆柱两侧的直径位置上。

进一步地，前述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其中，定位装置中未放置被测对称式非整圆短圆柱时，第一测量圆柱和第二测量圆柱两内侧壁之间的距离比小校准柱直径小20μm-50μm。

进一步地，前述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其中，在检测平台上设置有盖板，盖板将柔性铰链卡规罩盖在盖板下方。

进一步地，前述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其中，在检测平台上设置有固定块，柔性铰链卡规通过固定块水平设置于检测平台上。

进一步地，前述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其中，在小校准柱和大校准柱上分别设置有握柄，在握柄侧壁上还设置有防滑纹。

本发明的有益效果是：（1）所述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪能用于普通车间环境下的在线检测或线边检测，对使用环境要求不高、适应性强；（2）测量时，对电感电子柱进行校准后即可快速对同一规格尺寸的被测对称式非整圆短圆柱进行测量，检测速度快，操作十分方便；（3）在满足较高测量精度和重复精度要求的同时能大大降低使用成本，其测量精度能精确到1μm，重复精度能精确到1μm，并且制造成本仅为三坐标测量机成本的0.4%～4%。

附图说明

图1是本发明所述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪的立体结构示意图。

图2是图1中检测平台部分的主视方向的结构示意图。

图3是图2中去除盖板后的俯视方向的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例对本发明所述的技术方案作进一步详细的说明。

如图 1、图2和图3所示，本发明所述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，包括：电感电子柱1、检测平台2和与被测对称式非整圆短圆柱10对应匹配的校准件组，在检测平台2上设置有用于定位被测对称式非整圆短圆柱10位置的定位装置，被测对称式非整圆短圆柱10能通过定位装置平躺定位于检测平台2上；在检测平台2上设置有固定块9，柔性铰链卡规5通过固定块9水平设置于定位装置后侧，柔性铰链卡规5的输出端与电感电子柱1的输入端11相连接，柔性铰链卡规5两侧设置有向前伸展的第一感应臂51和第二感应臂52，第一感应臂51与第一加长接杆61固定连接，第二感应臂52与第二加长接杆62固定连接，柔性铰链卡规5中电感传感器的电磁感应强度与第一感应臂51和第二感应臂52向外张开的位移量在一定位移量范围内成线性变化，这样，柔性铰链卡规5中电感传感器的电磁感应强度与第一加长接杆61和第二加长接杆62向外张开的位移量在一定位移量范围内也呈线性变化。当被测对称式非整圆短圆柱10平躺定位于定位装置中时，第一加长接杆61和第二加长接杆62向外张开，并且沿着被测对称式非整圆短圆柱10的某条直径线对称贴紧抵压在被测对称式非整圆短圆柱10两侧的直径位置。所述的校准件组包括短圆柱体形状的小校准柱41和短圆柱体形状的大校准柱42，被测对称式非整圆短圆柱10的直径大于小校准柱41的直径而小于大校准柱42的直径；在实际生产中，在小校准柱41上设置有第一握柄410，在大校准柱42上设置有第二握柄420，在第一握柄410和第二握柄420的侧壁上还分别设置有防滑纹，这样在使用过程中操作者能够更加方便地拿取和放置小、大校准柱41和42。小校准柱41的直径以及大校准柱42的直径根据实际需求而定，但需保证将小校准柱41放置于定位装置中时，第一加长接杆61和第二加长接杆62向外张开，且向外张开的位移量落在位柔性铰链卡规5中电感传感器的电磁感应强度与第一加长接杆61和第二加长接杆62向外张开的位移量的线性变化范围内；将大校准柱41放置于定位装置中时，第一加长接杆61和第二加长接杆62向外张开，且向外张开的位移量也落在柔性铰链卡规5中电感传感器的电磁感应强度与第一加长接杆61和第二加长接杆62向外张开的位移量的线性变化范围内。本实施例中，如图1所示，在检测平台2上还设置有盖板8，盖板8将柔性铰链卡规5罩盖在盖板8的下方，防止灰尘进入到柔性铰链卡规5中。

如图1、图2和图3所示，本实施例中所述的定位装置的结构包括：工件支承块31以及与被测对称式非整圆短圆柱10相匹配对应的V形定位块32，工件支承块31和V形定位块32分别通过紧固件紧固于检测平台2上且V形定位块32位于工件支承块31的后上方，V形定位块32的V形槽开口朝前设置，被测对称式非整圆短圆柱10平躺定位于定位装置中时，其下端面搁置在工件支承块31上，且该被测对称式非整圆短圆柱10的后侧壁紧靠V形定位块32的V形槽的两侧壁上。本实施例中在工件支承块31上纵向设置有二个支承条310，被测对称式非整圆短圆柱10下端搁置在二个支承条310上，二个支承条310能引导被测对称式非整圆短圆柱10正好卡入第一感应臂51和第二感应臂52的正中。

本实施例中，如图2和图3所示，在第一加长接杆61前端设置有向内侧弯折的第一触碰杆610，在第二加长杆62前端设置有向内侧弯折的第二触碰杆620，当被测对称式非整圆短圆柱10被定位于定位装置中时，第一触碰杆610的内端面和第二触碰杆620的内端面分别沿着被测对称式非整圆短圆柱10的某条直径线对称贴紧抵压在被测对称式非整圆短圆柱10两侧的直径位置。在实际生产、制造及装配过程中，由于不可避免会存在形状误差、位置误差、装配误差等误差，为进一步保证第一触碰杆610的内端面和第二触碰杆620的内端面精确地沿着被测对称式非整圆短圆柱10的某条直径线对称紧贴抵压在该被测对称式非整圆短圆柱10的直径位置，可在第一触碰杆610的内端设置第一测量圆柱71，在第二触碰杆620的内端设置第二测量圆柱72，第一测量圆柱71和第二测量圆柱72的轴线均水平纵向设置，且第一测量圆柱71和第二测量圆柱72轴线相互平行，当被测对称式非整圆短圆柱10被定位于定位装置中时，第一测量圆柱71和第二测量圆柱72的内侧壁沿着被测对称式非整圆短圆柱10的某条直径线对称紧贴抵压在该被测对称式非整圆短圆柱10两侧的直径位置，此时第一测量圆柱71和第二测量圆柱72与被测对称式非整圆短圆柱10的接触形式为点接触形式，这样，即便第一测量圆柱71和第二测量圆柱72在安装过程中存在平行度误差，依然能够保证第一测量圆柱71和第二测量圆柱72的内侧壁精确地沿着被测对称式非整圆短圆柱10的某条直径线对称贴紧抵压在被测对称式非整圆短圆柱10两侧的直径位置。在实际测量过程中尽管不可避免地得存在形状误差、位置误差、装配误差等误差，但是依然能够保证第一测量圆柱71内侧壁和第二测量圆柱72内侧壁精确地、可靠地沿着某条直径线对称紧贴抵压在对称式非整圆短圆柱10两侧的直径位置，进一步提高了测量仪的测量精度及重复精度。本实施例中，柔性铰链卡规5处于非测量状态时需要留有一定的预压缩量，即：定位装置中未放置被测对称式非整圆短圆柱10时，第一测量圆柱71和第二测量圆柱72内侧壁之间的距离比小校准柱41的直径小20μm-50μm。

测量前需要先校准电感电子柱1，将小校准柱41放置在二个支承条310上，然后向后推入直至小校准柱41的后侧壁紧靠V形定位块23的V形槽内，第一加长接杆61和第二加长接杆62在小校准柱41推入的过程中被挤压向外张开，从而迫使第一感应臂51和第二感应臂52在小校准柱41推入的过程中跟随第一加长接杆61和第二加长接杆62向外张开，由于柔性铰链卡规5自身特性，第一感应臂51和第二感应臂52具有向内靠拢的弹性应变力，这样就能使向两侧张开的第一测量圆柱71内侧壁和第二测量圆柱72内侧壁沿着小校准柱41的某条直径线对称紧贴抵压在小校准柱41两侧的直径位置，此时电感电子柱1上显示一个数值a，然后向前推出小校准柱41后将大校准柱42推入使其后侧壁紧靠V形定位块23的V形槽内，第一感应臂51和第二感应臂在大校准柱42推入的过程中被挤压向外张开，第一测量圆柱71和第二测量圆柱72在柔性铰链卡规5的弹性应变力作用下使第一测量圆柱71和第二测量圆柱72的内侧壁沿着大校准柱42某条直径线对称紧贴抵压在大校准柱42两侧的直径位置，此时电感电子柱1上显示一个数值b，根据显示的数值a、数值b以及小校准柱41及大校准柱42的标称直径可以确认电感电子柱1的放大倍率，根据放大倍率校准电感电子柱1的放大倍率，使电感电子柱1显示的数值变化与第一测量圆柱71和第二测量圆柱72向外张开的位移量变化相对应。然后再次将小校准柱41推入使其后侧壁紧靠V形定位块23的V形槽内，第一测量圆柱71内侧壁和第二测量圆柱72内侧壁在柔性铰链卡规5的弹性应变力的作用下沿着小校准柱41的某条直径线对称紧贴抵压在小校准柱41两侧的直径位置，此时将电感电子柱1上显示的数值校准为小校准柱41的标称直径。然后向前推出小校准柱41后再次将大校准柱42推入，使其后侧壁紧靠V形定位块23的V形槽内，第一测量圆柱71内侧壁和第二测量圆柱72内侧壁在柔性铰链卡规5的弹性应变力的作用下沿着大校准柱42的某条直径线对称紧贴抵压在大校准柱42两侧的直径位置，此时电感电子柱1上显示的数值为大校准柱42的检测直径，一般电感电子柱1上此时显示的检测直径与大校准柱42的标称直径相差在0.5μm范围内都是允许的，否则就需要重新校准电感电子柱1。上述对电感电子柱1的校准过程是电感电子柱领域公知的常规技术，本发明中不再赘述。校准完毕后即可对同一批规格尺寸的被测对称式非整圆短圆柱10进行测量，将被测对称式非整圆短圆柱10推入使其后侧壁紧靠V形定位块23的V形槽内，第一测量圆柱71内侧壁和第二测量圆柱72内侧壁在柔性铰链卡规5的弹性应变力作用下沿着被测对称式非整圆短圆柱10的某条直径线对称紧贴抵压在该被测对称式非整圆短圆柱10两侧的直径位置，此时电感电子柱1上显示的数值即为该被测对称式非整圆短圆柱10的精确直径了。取出该被测对称式非整圆短圆柱10后放入下一个被测对称式非整圆短圆柱10，即可对该下一个被测对称式非整圆短圆柱进行测量了，一般测量一个对称式非整圆短圆柱的速度可以控制在2秒以内，检测速度非常快，大大提高了检测效率，可用于大批量生产过程中作为测量仪使用。在实际生产测量过程中，当需要检测多批次不同尺寸的被测对称式非整圆短圆柱时，只需要配备与各规格尺寸分别对应匹配的相应量程的柔性铰链卡规5、以及分别对应匹配的V形定位块23及小、大校准柱41和42即可，加工制作以及检测均十分方便。

本发明的优点是：（1）所述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪能用于普通车间环境下的在线检测或线边检测，对使用环境要求不高、适应性强；（2）测量时，对电感电子柱进行校准后即可快速对同一规格尺寸的被测对称式非整圆短圆柱10进行测量，检测速度快，操作十分方便；（3）在满足较高测量精度和重复精度要求的同时能大大降低使用成本，其测量精度能精确到1μm，重复精度能精确到1μm，并且制造成本仅为三坐标测量机成本的0.4%～4%。

Claims (9)

1.对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，包括：电感电子柱、检测平台和与被测对称式非整圆短圆柱对应匹配的校准件组，其特征在于：在检测平台上设置有用于定位被测对称式非整圆短圆柱位置的定位装置，被测对称式非整圆短圆柱能通过定位装置平躺定位于检测平台上；检测平台上位于定位装置后侧固定设置有柔性铰链卡规，柔性铰链卡规的输出端与电感电子柱的输入端相连接，柔性铰链卡规两侧设置有向前伸展的第一感应臂和第二感应臂，第一感应臂与第一加长接杆固定连接，第二感应臂与第二加长接杆固定连接；当被测对称式非整圆短圆柱平躺定位于定位装置中时，第一加长接杆和第二加长接杆向外张开，并沿着被测对称式非整圆短圆柱的直径线对称贴紧抵压在对称式非整圆短圆柱两侧的直径位置；所述的校准件组包括圆柱体形状的小校准柱和圆柱体形状的大校准柱，被测对称式非整圆短圆柱直径大于小校准柱直径而小于大校准柱直径；将小校准柱置于定位装置中时，第一加长接杆和第二加长接杆向外张开，且向外张开的位移量落在柔性铰链卡规中电感传感器的电磁感应强度与位移量的线性变化范围内；将大校准柱置于定位装置中时，第一加长接杆和第二加长接杆向外张开，且向外张开的位移量落在柔性铰链卡规中电感传感器的电磁感应强度与位移量的线性变化范围内。

2.按照权利要求1所述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其特征在于：所述的定位装置的结构包括：工件支承块以及与被测对称式非整圆短圆柱相匹配对应的V形定位块，工件支承块和V形定位块分别通过紧固件紧固于检测平台上且V形定位块位于工件支承块的后上方，V形定位块的V形槽开口朝前设置，被测对称式非整圆短圆柱平躺定位于定位装置中时其下端搁置在工件支承块上，且该被测对称式非整圆短圆柱的后侧壁紧靠V形定位块的V形槽的两侧壁上。

3.按照权利要求2所述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其特征在于：在工件支承块上纵向设置有二个支承条，被测对称式非整圆短圆柱下端搁置在二个支承条上。

4.按照权利要求1或2所述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其特征在于：在第一加长接杆前端设置有向内侧弯折的第一触碰杆，在第二加长杆前端设置有向内侧弯折的第二触碰杆，当被测对称式非整圆短圆柱被定位于定位装置中时，第一触碰杆的内端面和第二触碰杆的内端面沿着被测对称式非整圆短圆柱的直径线对称贴紧抵压在该被测对称式非整圆短圆柱两侧的直径位置上。

5.按照权利要求4所述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其特征在于：在第一触碰杆内端设置有第一测量圆柱，在第二触碰杆内端设置有第二测量圆柱，第一测量圆柱和第二测量圆柱的轴线均水平纵向设置，且第一测量圆柱和第二测量圆柱轴线相互平行，当被测对称式非整圆短圆柱被定位于定位装置中时，第一测量圆柱和第二测量圆柱的内侧壁沿着被测对称式非整圆短圆柱的直径线对称地贴紧抵压在该被测对称式非整圆短圆柱两侧的直径位置上。

6.按照权利要求5所述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其特征在于：定位装置中未放置被测对称式非整圆短圆柱时，第一测量圆柱和第二测量圆柱两内侧壁之间的距离比小校准柱直径小20μm-50μm。

7.按照权利要求1所述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其特征在于：在检测平台上设置有盖板，盖板将柔性铰链卡规罩盖在盖板下方。

8.按照权利要求1或7所述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其特征在于：在检测平台上设置有固定块，柔性铰链卡规通过固定块水平设置于检测平台上。

9.按照权利要求1所述的对称式非整圆短圆柱直径快速测量仪，其特征在于：在小校准柱和大校准柱上分别设置有握柄，在握柄侧壁上还设置有防滑纹。