CN107131820B - 一种内孔测量器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内孔测量器，包括：探针式圆柱形电容传感器，探针式圆柱形电容传感器包括电缆插头、基体和探针测头，电缆插头设置在基体的一端上，探针测头设置在基体的另一端上，探针测头可伸入到待测内孔内对孔径进行测量；压块，压块可滑动地套设在基体上，其中，基体的外表面上设有刻度；若干个定心架，定心架环形均匀设置在基体的外周上，且压块的下端面抵挡在定心架的上端上，定心架的定心杆的触头抵挡在待测工件的内孔的内壁上；高度调节装置，高度调节装置使该内孔测量器能够测量不同深度处的孔径。本发明适用于通孔或盲孔、结构紧凑、测量精度高且使用方便。

Description

一种内孔测量器

技术领域

本发明涉及测量工具技术领域，具体涉及一种内孔测量器。

背景技术

以前常用的内孔测量工具有内径百分尺、游标卡尺等，随着科技的发展，对内孔测量的精度越来越高，因此内孔测量工具也向电子精密测量方向迈进，电容测量方法就是其中一种，电容测量过程中测量工具与待测内孔的同心度是决定测量结果的准确性的关键性因素，现有技术中有通过使用照相机进行拍照，然后将拍摄画面传送到计算机内部，利用计算机图像处理软件对图像画圆对中心，测量偏心值，然后控制微调机构来微动平移测头至相应位置，微调机构与照相机视觉的配合保证了测量时电容传感器的测头与被测孔具有高精度的同心度，由于这种结构的电容测量适用于通孔，且设备体积大，使用范围受到限制。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种适用于通孔或盲孔、结构紧凑、测量精度高且使用方便的内孔测量器。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种内孔测量器，包括：

探针式圆柱形电容传感器，所述探针式圆柱形电容传感器包括电缆插头、基体和探针测头，所述电缆插头设置在所述基体的一端上，所述探针测头设置在所述基体的另一端上，所述探针测头可伸入到待测内孔内对孔径进行测量；

压块，所述压块可滑动地套设在所述基体上，其中，所述基体的外表面上设有刻度；

若干个定心架，所述定心架环形均匀设置在所述基体的外周上，且所述压块的下端面抵挡在所述定心架的上端上，所述定心架的定心杆的触头抵挡在待测工件的内孔的内壁上；

高度调节装置，所述高度调节装置使该内孔测量器能够测量不同深度处的孔径；

工作时，首先下压所述压块使所述触头向所述基体方向收缩，然后将所述定心架放置在待测内孔内，所述高度调节装置抵挡在待测内孔的开口端面上，松开所述压块，若干个触头均抵挡在待测内孔的内壁使所述探针测头与待测内孔同轴，所述探针式圆柱形电容传感器可根据电容的变化得出一内孔测量值，同时所述压块的上端面与一刻度值对应，可电子测量也可机械测量。

进一步地，还包括测量电路、数字表头显示器和PC控制单元，所述测量电路通过电缆插头与所述探针式圆柱形电容传感器电连接，所述PC控制单元通过USB接口与所述测量电路电连接，所述所述数字表头显示器通过A/D转换电路与所述测量电路电连接。

更进一步地，所述测量电路包括调谐振荡器、运算放大器、整流滤波器、电容仪器、一个固定电容和一条接地线；所述探针测头上的环状有效测量电极经引线电缆与所述运算放大器的虚地电连接，位于所述基体内的绝缘层缆的屏蔽层与所述探针测头上的等位环相连且共接所述探针式圆柱形电容传感器地。

进一步地，所述定心架还包括压杆，所述压杆的中部枢接在位于所述基体上的基板上，所述压杆的上臂的前端抵挡在所述压块的下端面上，位于所述压杆的下臂上的凸轴与位于所述定心杆上的条形孔配合连接。

更进一步地，所述定心杆的中部枢接在位于所述基体上的销耳上，所述条形孔位于所述定心杆的上臂上，所述触头位于所述定心杆的下臂的前端上。

更进一步地，所述压杆与所述定心杆均呈V形，且所述压杆的两端向所述基体延伸，所述定心杆的两端向远离所述基体方向延伸。

更进一步地，所述定心架还包括弹件，所述弹件的一端固定连接在所述基体上，所述弹件的另一端的一侧面抵挡在所述定心杆的下臂的外侧面上，且所述弹件的另一端的前端向所述触头方向延伸。

更进一步地，所述高度调节装置包括凸轮、调节块和一对拉簧，所述凸轮枢接在所述基板上，所述调节块通过一对拉簧连接在所述基板上，且所述调节块的上端面抵挡在所述凸轮的外周上，所述调节块的下端面可抵挡在待测内孔的开口端面上。

更进一步地，所述高度调节装置还包括锁紧装置，所述锁紧装置包括锁杆、挡块和弹簧，所述锁杆可滑动设置在所述基板上，且所述锁杆的一端可伸入到位于所述凸轮的卡槽内，所述挡块固定设置在所述锁杆，且所述挡块位于所述基板与所述凸轮之间，所述弹簧套设在所述锁杆上，且所述弹簧位于所述基板与所述挡块之间。

从上述的技术方案可以看出，本发明的优点是：适用于通孔或盲孔、结构紧凑、测量精度高且使用方便。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本发明的使用状态示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明的高度调节装置的结构示意图。

图4是本发明的定心架的结构示意图。

图5是本发明的组成示意图。

图6是本发明测量中功能模块及数据处理流程图。

图中标记为：内孔测量器1、探针式圆柱形电容传感器11、电缆插头111、基体112、滑槽1121、探针测头113、销耳114、压块12、凸齿121、定心架13、压杆131、凸轴1311、定心杆132、条形孔1321、触头1322、弹件133、尾段1331、第一衔接段1332、中段1333、第二衔接段1334、首段1335、基板14、通腔141、导槽142、高度调节装置15、凸轮151、手柄1511、卡槽1512、调节块152、滑块1521、锁杆153、挡块154、弹簧155、拉簧156、调谐振荡器16、固定电容17、运算放大器18、整流滤波器19、电容仪器20、工件2。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1至图6，如图1和图5所示的一种内孔测量器1，包括探针式圆柱形电容传感器11、测量电路、数字表头显示器和PC控制单元，所述测量电路通过电缆插头111与所述探针式圆柱形电容传感器11电连接，所述PC控制单元通过USB接口与所述测量电路电连接，所述所述数字表头显示器通过A/D转换电路与所述测量电路电连接。

如图1、图2、图5和图6所示，所述探针式圆柱形电容传感器11包括电缆插头111、基体112和探针测头113，所述电缆插头111设置在所述基体112的一端上，所述探针测头113设置在所述基体112的另一端上，所述探针测头113可伸入到待测内孔内对孔径进行测量，其中，所述探针测头113包括测量臂和套设在所述测量臂的前端上的环状有效测量电极和两个等位环，等位环与有效测量电极处在同一平面上，该等位环将有效测量电极包围，且与该有效测量电极绝缘，但等电位，这就能使有效测量电极的边缘电力线平直，大地与有效测量电极之间的电场基本均匀，而发散的边缘电场发生在等位环外周，不影响传感器两极板间电场。因此，理论上等位环应尽可能大一些，等位环与有效测量电极之间的绝缘间隙应尽可能小。两个等位环在轴向上平行地分布在所述环状有效测量电极的两侧，所述每个等位环的两侧均设有绝缘层(即等位环与有效测量电极之间有绝缘层相连，等位环的外侧也有均有绝缘层)，所述等位环的轴向尺寸略小于或等于所述环状有效测量电极的轴向尺寸；所述环状有效测量电极与位于基体112内的绝缘层缆的芯线相连，两个等位环与所述绝缘层缆的内屏蔽层相连并接探针式圆柱形电容传感器11地，绝缘层缆的电缆外屏蔽层与基体112的外壳相连；所述探针式圆柱传感器通过电缆插头111与所述测量电路相连，其中，所述测量电路位于电容仪器20内，所述测量电路包括调谐振荡器16、运算放大器18、整流滤波器19、一个固定电容17和一条接地线，且所述探针测头113上的环状有效测量电极经引线电缆与所述运算放大器18的虚地电连接。

测量中，探针测头113插入待测内孔中，将有效测量电极与孔壁的间距转换为传感器电容量的变化。电容的微小信号经过调谐振荡器16的调制，传送给运算放大器18进行放大。放大过的信号经过整流滤波器19分为两路，其中，一路通过USB7325数据采集卡负责采集探针式圆柱形电容传感器11输出的数字电压信号，并通过USB接口将数据传送给PC控制单元，以完成采样模块的功能，接下来，PC控制单元运行标定模块，由用户设定比例系数。在标定完成后，开始进行测量时，测量模块依据标定系数，对于采样模块获得的测量数据进行运算，获得测量结果，测量结果被送到分析模块进行相应的分析处理，最终在显示模块中以适当的方式显示出来，告知用户相应的测量结果和分析情况；另外一路经过A/D变换(模拟转数字)将模拟信号转换为数字信号，并送给数字表头显示。在上述的每个处理环节中计算机会不断地进行数据处理及存储。

如图2、图3和图4所示，该内孔测量器1还包括压块12，所述压块12可滑动地套设在所述基体112上，其中，所述压块12的内圈上环形均匀设有若干个凸齿121，所述凸齿121可沿位于所述基体112的外周上的滑槽1121移动，所述基体112的外表面上设有刻度。

该内孔测量器1还包括基板14、若干个销耳114和若干个定心架13，所述基板14和销耳114均固定套设在所述基体112上，且所述基板14位于所述滑槽1121的下方，所述销耳114位于所述基板14的下方，所述定心架13环形均匀设置在所述基体112的外周上，且所述定心架13与所述销耳114一一对应设置，所述定心架13包括压杆131和定心杆132，所述压杆131的中部枢接在位于所述基体112上的基板14上，所述压杆131的上臂的前端抵挡在所述压块12的下端面上，位于所述压杆131的下臂上的凸轴1311与位于所述定心杆132的上臂上的条形孔1321配合连接，所述定心杆132的中部枢接在位于所述销耳114上，所述定心杆132的下臂的前端上设有一触头1322，所述触头1322抵挡在待测工件2的内孔的内壁上，其中，所述压杆131与所述定心杆132均呈V形，且所述压杆131的两端向所述基体112延伸，所述定心杆132的两端向远离所述基体112方向延伸。

优选地，所述定心架13的个数为三个。

所述定心架13还包括弹件133，所述弹件133包括依次连接的尾段1331、第一衔接段1332、中段1333、第二衔接段1334和首段1335，所述尾段1331与所述基体112固定连接，所述首段1335的一侧面抵挡在所述定心杆132的下臂的外侧面上，且所述弹件133的首段1335的前端向所述触头1322方向延伸，所述尾段1331、第一衔接段1332、中段1333、第二衔接段1334和首段1335组成一“Z”字形，且所述第一衔接段1332和第二衔接段1334均为弧形，使所述弹件133的弹性好。

工作时，首先下压所述压块12使若干个压杆131的上臂的前端向所述基体112收缩，若干个压杆131的下臂带动所述定心杆132的上臂的前端远离所述基体112，同时所述触头1322向所述基体112方向收缩，所述弹件133变形，然后将所述定心架13放置在待测内孔内，松开所述压块12，所述定心杆132在所述弹件133的作用下复位，且使若干个触头1322均抵挡在待测内孔的内壁使所述探针测头113与待测内孔同轴，所述探针式圆柱形电容传感器11可根据电容的变化得出一内孔测量值，同时所述定心杆132摆动带动所述压杆131摆动并推动所述压块12上移，所述压块12的上端面与一刻度值对应，可实现电子测量也可机械测量，在必要的情况下可用于所述探针式圆柱形电容传感器11的粗校正，使检测结果准确性高。

该内孔测量器1还包括高度调节装置15，所述高度调节装置15包括凸轮151、调节块152和一对拉簧156，所述凸轮151枢接在所述基板14的通腔141上，位于所述调节块152两侧上的滑块1521分别通过一拉簧156连接在所述基板14上，且所述滑块1521可沿位于所述通腔141的侧面上的导槽142滑动，所述调节块152的上端面抵挡在所述凸轮151的外周上，所述调节块152的下端面可抵挡在待测内孔的开口端面上，其中，所述凸轮151的圆形周面上设有若干个卡槽1512，且若干个卡槽1512沿所述凸轮151的轴心环形均匀分布，所述凸轮151的圆形周面上还设有一手柄1511，所述手柄1511用于驱动所述凸轮151旋转。

所述高度调节装置15还包括锁紧装置，所述锁紧装置包括锁杆153、挡块154和弹簧155，所述锁杆153可滑动设置在所述基板14上，且所述锁杆153的一端可伸入到位于所述凸轮151的卡槽1512内，所述挡块154固定设置在所述锁杆153，且所述挡块154位于所述基板14与所述凸轮151之间，所述弹簧155套设在所述锁杆153上，且所述弹簧155位于所述基板14与所述挡块154之间。

所述高度调节装置15调节过程为：拨动所述锁杆153使所述锁杆153的前端脱离所述卡槽1512，然后通过所述手柄1511驱动所述凸轮151旋转，所述凸轮151推动所述调节块152下移或所述调节块152在一对拉簧156的作用下上移，松开所述锁杆153，所述锁杆153在所述弹簧155的作用下复位与对应的卡槽1512卡合连接，所述凸轮151位置确定，由于所述调节块152的下端面可抵挡在待测内孔的开口端面上，所以通过所述高度调节装置15使该内孔测量器1能够测量不同深度处的孔径。

采用上述结构，该内孔测量器1可通过一端开口实现定心和测量，可适用于通孔或盲孔，且结构紧凑，采用三点定心，所以定心精度高，所以测量精度高，由于可方便移动和快速定心，使用方便。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种内孔测量器(1)，其特征在于，包括：

探针式圆柱形电容传感器(11)，所述探针式圆柱形电容传感器(11)包括电缆插头(111)、基体(112)和探针测头(113)，所述电缆插头(111)设置在所述基体(112)的一端上，所述探针测头(113)设置在所述基体(112)的另一端上，所述探针测头(113)可伸入到待测内孔内对孔径进行测量；

压块(12)，所述压块(12)可滑动地套设在所述基体(112)上，其中，所述基体(112)的外表面上设有刻度；

若干个定心架(13)，所述定心架(13)环形均匀设置在所述基体(112)的外周上，且所述压块(12)的下端面抵挡在所述定心架(13)的上端上，所述定心架(13)的定心杆(132)的触头(1322)抵挡在待测工件(2)的内孔的内壁上；

高度调节装置(15)，所述高度调节装置(15)包括凸轮(151)、调节块(152)和一对拉簧(156)，所述凸轮(151)枢接在所述基体(112)的基板(14)上，所述调节块(152)通过一对拉簧(156)连接在所述基板(14)上，且所述调节块(152)的上端面抵挡在所述凸轮(151)的外周上，所述调节块(152)的下端面可抵挡在待测内孔的开口端面上，所述高度调节装置(15)使该内孔测量器(1)能够测量不同深度处的孔径；

测量电路，所述测量电路包括调谐振荡器(16)、运算放大器(18)、整流滤波器(19)、一个固定电容(17)和一条接地线；所述探针测头(113)上的环状有效测量电极经引线电缆与所述运算放大器(18)的虚地电连接，位于所述基体(112)内的绝缘层缆的屏蔽层与所述探针测头(113)上的等位环相连且共接所述探针式圆柱形电容传感器(11)地；

工作时，首先下压所述压块(12)使所述触头(1322)向所述基体(112)方向收缩，然后将所述定心架(13)放置在待测内孔内，所述高度调节装置(15)抵挡在待测内孔的开口端面上，松开所述压块(12)，若干个触头(1322)均抵挡在待测内孔的内壁使所述探针测头(113)与待测内孔同轴，所述探针式圆柱形电容传感器(11)可根据电容的变化得出一内孔测量值，同时所述压块(12)的上端面与一刻度值对应，可电子测量也可机械测量。

2.根据权利要求1所述的内孔测量器，其特征在于，还包括数字表头显示器和PC控制单元，所述测量电路通过电缆插头与所述探针式圆柱形电容传感器(11)电连接，所述PC控制单元通过USB接口与所述测量电路电连接，所述所述数字表头显示器通过A/D转换电路与所述测量电路电连接。

3.根据权利要求1所述的内孔测量器，其特征在于，所述定心架(13)还包括压杆(131)，所述压杆(131)的中部枢接在位于所述基体(112)上的基板(14)上，所述压杆(131)的上臂的前端抵挡在所述压块(12)的下端面上，位于所述压杆(131)的下臂上的凸轴(1311)与位于所述定心杆(132)上的条形孔(1321)配合连接。

4.根据权利要求3所述的内孔测量器，其特征在于，所述定心杆(132)的中部枢接在位于所述基体(112)上的销耳(114)上，所述条形孔(1321)位于所述定心杆(132)的上臂上，所述触头(1322)位于所述定心杆(132)的下臂的前端上。

5.根据权利要求4所述的内孔测量器，其特征在于，所述压杆(131)与所述定心杆(132)均呈V形，且所述压杆(131)的两端向所述基体(112)延伸，所述定心杆(132)的两端向远离所述基体(112)方向延伸。

6.根据权利要求5所述的内孔测量器，其特征在于，所述定心架(13)还包括弹件(133)，所述弹件(133)的一端固定连接在所述基体(112)上，所述弹件(133)的另一端的一侧面抵挡在所述定心杆(132)的下臂的外侧面上，且所述弹件(133)的另一端的前端向所述触头(1322)方向延伸。

7.根据权利要求1所述的内孔测量器，其特征在于，所述高度调节装置(15)还包括锁紧装置，所述锁紧装置包括锁杆(153)、挡块(154)和弹簧(155)，所述锁杆(153)可滑动设置在所述基板(14)上，且所述锁杆(153)的一端可伸入到位于所述凸轮(151)的卡槽(1512)内，所述挡块(154)固定设置在所述锁杆(153)，且所述挡块(154)位于所述基板(14)与所述凸轮(151)之间，所述弹簧(155)套设在所述锁杆(153)上，且所述弹簧(155)位于所述基板(14)与所述挡块(154)之间。