CN108592831A - 一种气动测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轴类零件外圆直径气动测量领域，具体指一种气动测量装置，包括测量柱、卡规量头以及装于测量柱和卡规量头之间用于输送及调控压缩空气的调节器。所述测量柱包括罩筒、装于罩筒顶端的数显千分表以及装于罩筒底端由调节器内压缩空气驱动并作用于数显千分表的触发器。本发明所述气动测量装置的测量原理简单，各部分拆装方便，且使用与气动量仪相同的卡规量头，可为气动量仪做精度验证和故障诊断。

Description

一种气动测量装置

技术领域

本发明涉及轴类零件外圆直径气动测量领域，具体指一种气动测量装置。

背景技术

汽车曲轴的加工精度要求较高，由于具备测量精度高且无需与测量表面直接接触的优点，实际生产中通常采用气动量仪来测量轴颈直径。这类量仪主要包括气电转换装置和卡规量头，对照标准件通过气压或气流的变化反映轴颈尺寸的偏差，电气结构和工作原理都十分复杂。这类量仪的测量误差主要有两类，一类是由于卡规量头的故障造成的测量误差，另一类则是因为电气转换装置中电气元件的精度问题造成的测量误差，因此有必要设计一种使用与气动量仪相同卡规量头并采取不同测量原理的气动测量装置为气动量仪做测量精度验证和故障诊断。

发明内容

本发明根据现有技术中存在的问题提出了一种气动测量装置，该测量装置使用与气动量仪相同的卡规量头，可为气动量仪做测量精度验证和故障诊断。

本发明所述气动测量装置包括测量柱、卡规量头以及装于测量柱和卡规量头之间用于输送及调控压缩空气的调节器。所述测量柱包括罩筒、装于罩筒顶端的数显千分表以及装于罩筒底端由调节器内压缩空气驱动并作用于数显千分表的触发器。

所述触发器包括筒状的轴承连接座及装于轴承连接座内的顶杆和缓冲弹簧。所述顶杆包括杆身和设于杆身底端且宽于杆身的推头，所述轴承连接座包括与杆身配合且设有外螺纹的直线轴承部、与推头及缓冲弹簧配合的套筒部以及固设于套筒部外侧并与卡规量头顶部栓接的法兰板，所述缓冲弹簧套于杆身底端且两端分别抵于直线轴承部及推头的端面上。

所述测量柱还包括弹性夹套和顶丝。所述罩筒包括内径不同的罩筒上段、罩筒中段和罩筒下段，所述数显千分表包括测头及套于测头上端的护管，所述测头插入罩筒上段，护管外套有一与罩筒上段过渡配合的弹性夹套，所述罩筒上段顶端的外壁上开有一螺孔并螺接有一卡紧弹性夹套的的顶丝，罩筒下段设有与直线轴承部配合的内螺纹并与直线轴承部螺接。

所述罩筒中段的内径小于罩筒上段及罩筒下段并与杆身呈间隙配合。

所述调节器包括基座及装于基座上的节流阀和节流片。所述基座呈矩形块状并在端部水平开有一输气孔，所述输气孔的外端设有内螺纹并螺接有一节流阀，基座内部设有一倒U形的分流气道，所述分流气道的一侧与输气孔连通且两端均穿出基座底面，基座顶面设有一分流气道中部连通的测量气孔，所述节流片装于测量气孔上端，所述套筒部罩于节流片上方并与测量气孔连通。

所述节流片为一中部开有节流孔的圆片，所述测量气孔的上端径向扩展有一与节流片外径相适应的安装环槽，所述节流片置于安装环槽内，安装环槽在节流片上方的内壁上开有一环形卡槽并装有一限位卡簧。

所述调节器还包括一排气塞，所述基座顶面设有一与输气孔连通且内壁上设有螺纹的排气孔，所述排气塞下端设有与排气孔配合的外螺纹，顶面设有内六角沉孔并在内六角沉孔底端开有一通孔。

所述调节器顶面在排气孔和测量气孔之间开有一与分流气道连通的螺孔并螺接有一节流螺钉。

所述卡规量头的顶面与基座底面贴合并设有与分流气道的两端连通的两个输出气道，所述测量卡规的下端设有一卡口并在卡口的顶壁处与调节器栓接，两个输出气道的下端均穿出卡口侧壁并装有气嘴。

所述输出气道的顶端径向扩展有一环槽并装有密封圈。

本发明所述气动测量装置测量原理简单，各部分拆装方便，且使用与气动量仪相同的卡规量头，可为气动量仪做精度验证和故障诊断。

附图说明

图1：本发明的结构示意图；

图2：本发明中测量柱的结构示意图；

图3：本发明中调节器及卡规量头的结构示意图；

图4：图3中A处的放大结构示意图；

图5：图3中B处的放大结构示意图。

其中：1-测量柱(11-罩筒、111-罩筒上段、112-罩筒中段、113-罩筒下段、12-数显千分表、121-测头、122-护管、13-弹性夹套、14-顶丝)、2-调节器(21-基座、211-输气孔、212-分流气道、213-排气孔、214-测量气孔、215-安装环槽、216-环形卡槽、22-节流阀、23-排气塞、231-内六角沉孔、232-通孔、24-节流片、241-节流孔、25-限位卡簧、26-节流螺钉)、3-卡规量头(31-输出气道、32-卡口、33-气嘴、34-密封圈)、4-触发器(41-轴承连接座、411-直线轴承部、412-套筒部、413-法兰板、42-顶杆、421-杆身、422-推头、43-缓冲弹簧)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述气动测量装置作进一步说明。

如图1～5所示，本发明所述气动测量装置包括测量柱1、卡规量头3以及装于测量柱1和卡规量头3之间用于输送及调控压缩空气的调节器2。测量柱1包括罩筒11、装于罩筒11顶端的数显千分表12以及装于罩筒11底端由调节器2内压缩空气驱动并作用于数显千分表12的触发器4。

调节器向测量柱及卡规量头输送压缩空气并对压缩空气的流量进行调节，触发器可在装置内部气压的驱动下发生位移并被数显千分表检出，由于装置内部各气路是连通的，通过该位移值就可推算出卡规量头与工件的间距进而得出工件与标准件尺寸的偏差。

触发器4包括筒状的轴承连接座41及装于轴承连接座41内的顶杆42和缓冲弹簧43。顶杆42包括杆身421和设于杆身421底端且宽于杆身421的推头422，轴承连接座41包括与杆身421配合且设有外螺纹的直线轴承部411、与推头422及缓冲弹簧43配合的套筒部412以及固设于套筒部412外侧并与卡规量头3顶部栓接的法兰板413。缓冲弹簧43套于杆身421底端且两端分别抵于直线轴承部411及推头422的端面上。

直线轴承部可保证顶杆在轴承连接座内的顺畅滑动，缓冲弹簧可为顶杆的移动提供缓冲以保护数显千分表。轴承连接座与罩筒及调节器间分别采用螺接及栓接方式进行连接，便于拆装及替换零部件。实施例中的轴承连接座41为按所需尺寸定制的带法兰型直线轴承，其中的法兰板413呈对称的两翼状，图2是取下图1中的测量柱1后将轴承连接座41旋转90°后截得的剖视图，能够较全面地展示法兰板413的结构。

测量柱1还包括弹性夹套13和顶丝14，罩筒11包括内径不同的罩筒上段111、罩筒中段112和罩筒下段113，数显千分表12包括测头121及套于测头121上端的护管122，测头121插入罩筒上段111，护管122外套有一与罩筒上段111过渡配合的弹性夹套13，罩筒上段111顶端的外壁上开有一螺孔并螺接有一卡紧弹性夹套13的的顶丝14，罩筒下段113设有与直线轴承部411配合的内螺纹并与直线轴承部411螺接。

罩筒中段112的内径小于罩筒上段111及罩筒下段113并与杆身422呈间隙配合，这样罩筒中段112就能对顶杆42起到一定的导向作用。

调节器2包括基座21及装于基座21上的节流阀22和节流片24。基座21呈矩形块状并在端部水平开有一输气孔211，输气孔211的外端设有内螺纹并螺接有一节流阀22，基座21内部设有一倒U形的分流气道212，分流气道212的一侧与输气孔211连通且两端均穿出基座21底面，基座21顶面设有一分流气道212中部连通的测量气孔214，节流片24装于测量气孔214上端，套筒部412罩于节流片24上方并与测量气孔214连通。节流阀与压缩空气管接通，可对进入装置内部的压缩空气流量进行调节，节流片可放大作用于顶杆的压力，二者相结合可将顶杆的位移控制在合理的测量范围。

节流片24为一中部开有节流孔241的圆片，测量气孔214的上端径向扩展有一与节流片24外径相适应的安装环槽215，节流片24置于安装环槽215内，安装环槽215在节流片24上方的内壁上开有一环形卡槽216并装有一限位卡簧25。节流片通过限位卡簧进行安装较为便捷，也便于更换。

调节器2还包括一排气塞23，基座21顶面设有一与输气孔211连通且内壁上设有螺纹的排气孔213，排气塞23下端设有与排气孔213配合的外螺纹，顶面设有内六角沉孔231并在内六角沉孔231底端开有一通孔232。一般压缩空气的供气压力要高于测量气体所需的压力，为更好地控制装置的测量范围有必要引入一条由排气孔和排气塞组成的泄流支路以平衡装置内部各条气路的压力。实际实施时排气塞23可通过在内六角螺钉上加工出所需孔径的通孔232后得到，另外节流片24和排气塞23可加工出孔径不同的多套，以适应气动测量装置更换不同卡规量头后所对应的不同放大倍率的差分背压系统。

调节器2顶面在排气孔213和测量气孔214之间开有一与分流气道212连通的螺孔并螺接有一节流螺钉26。引入节流螺钉可在节流阀的基础上为装置多引入一重流量调节机制，更好地控制系统的内部气流。

卡规量头3的顶面与基座21底面贴合并设有与分流气道212的两端连通的两个输出气道31，测量卡规3的下端设有一卡口32并在卡口32的顶壁处与调节器2栓接，两个输出气道31的下端均穿出卡口32侧壁并装有气嘴33。

输出气道31的顶端径向扩展有一环槽并装有密封圈34，可有效保证装置整体的密封性。

检测时处理过的测量气体(一般采用压缩空气)通过节流阀22进入调节器2后一部分气体经由内部气路进入卡规量头3，再从气嘴33流出喷射在零件外表面上，一部分气体流过节流片24推动推头422使顶杆42克服缓冲弹簧43的压力上移，在直线轴承部411的导向下移动并顶到测头121，位移值被数显千分表12测出。节流阀22控制进入调节器2的气体流量，节流螺钉26控制进入测量气孔214的气体流量，排气塞23将测量过程中多余的气体排出，保证调节器2上下侧的压力平衡。

对气动量仪进行精度验证前先根据轴颈零件的外形尺寸公差匹配合适孔径的节流片和排气塞并组装好气动测量装置，将卡规量头3手动正确放置在大标准校准件(圆度、跳动、圆柱度的形位公差极好的标准样件，有具体真实的形位尺寸且为零件的最大极限值)上验证装置的动态重复性精度(手动多次重复性的拿起、放下等动作放置在校准件表面上或将校准件在卡规量头内部做圆周旋转运动)，数显千分表的示值误差小于大校准件值公差的1/8，表明数显气动卡钳动态重复性良好。再将卡规量头3手动正确放置在小标准校准件(圆度、跳动、圆柱度的形位公差极好的标准样件，有具体真实的形位尺寸且为零件的最小极限值)上测量小标准件并计算大小校准件的差值是否准确，如果不准确可以微调节流螺钉26，直至大小校准件的差值准确。随后再验证装置的静态稳定性精度，将卡规量头3手动正确放置在校准件表面上不动，单位时间内(半个小时或一个小时)数显千分表12无数值波动或波动量在规定范围内，表明静态稳定性合格。最后将数显千分表12调试到校准件的真实数值(大标准件校准，小标准件验证线性)，即完成校准操作。之后分别采用气动量仪和气动测量装置对同一轴颈零件进行测量即可实现对气动量仪的精度进行验证。

对气动量仪进行故障诊断时气动测量装置需装配与气动量仪相同型号的卡规量头进行校准并测量轴颈零件的尺寸，随后将气动测量装置上的卡规量头替换成气动量仪上的卡规量头再对同一轴颈零件进行测量。比较两次的测量值的差值，若差值在允许范围内即可判断气动量仪的故障集中在气电转换装置部分，若差值超出允许范围则代表卡规量头存在故障，此时再将原先装于气动测量装置上合格的卡规量头装至气电转换装置上测量同一轴颈零件的尺寸即可判断气电转换装置是否也存在故障。

Claims (10)

1.一种气动测量装置，其特征在于，包括测量柱(1)、卡规量头(3)以及装于测量柱(1)和卡规量头(3)之间用于输送及调控压缩空气的调节器(2)，所述测量柱(1)包括罩筒(11)、装于罩筒(11)顶端的数显千分表(12)以及装于罩筒(11)底端由调节器(2)内压缩空气驱动并作用于数显千分表(12)的触发器(4)。

2.如权利要求1所述的气动测量装置，其特征在于，所述触发器(4)包括筒状的轴承连接座(41)及装于轴承连接座(41)内的顶杆(42)和缓冲弹簧(43)，所述顶杆(42)包括杆身(421)和设于杆身(421)底端且宽于杆身(421)的推头(422)，所述轴承连接座(41)包括与杆身(421)配合且设有外螺纹的直线轴承部(411)、与推头(422)及缓冲弹簧(43)配合的套筒部(412)以及固设于套筒部(412)外侧并与卡规量头(3)顶部栓接的法兰板(413)，所述缓冲弹簧(43)套于杆身(421)底端且两端分别抵于直线轴承部(411)及推头(422)的端面上。

3.如权利要求2所述的气动测量装置，其特征在于，所述测量柱(1)还包括弹性夹套(13)和顶丝(14)，所述罩筒(11)包括内径不同的罩筒上段(111)、罩筒中段(112)和罩筒下段(113)，所述数显千分表(12)包括测头(121)及套于测头(121)上端的护管(122)，所述测头(121)插入罩筒上段(111)，护管(122)外套有一与罩筒上段(111)过渡配合的弹性夹套(13)，所述罩筒上段(111)顶端的外壁上开有一螺孔并螺接有一卡紧弹性夹套(13)的的顶丝(14)，罩筒下段(113)设有与直线轴承部(411)配合的内螺纹并与直线轴承部(411)螺接。

4.如权利要求3所述的气动测量装置，其特征在于，所述罩筒中段(112)的内径小于罩筒上段(111)及罩筒下段(113)并与杆身(422)呈间隙配合。

5.如权利要求4所述的气动测量装置，其特征在于，所述调节器(2)包括基座(21)及装于基座(21)上的节流阀(22)和节流片(24)，所述基座(21)呈矩形块状并在端部水平开有一输气孔(211)，所述输气孔(211)的外端设有内螺纹并螺接有一节流阀(22)，基座(21)内部设有一倒U形的分流气道(212)，所述分流气道(212)的一侧与输气孔(211)连通且两端均穿出基座(21)底面，基座(21)顶面设有一分流气道(212)中部连通的测量气孔(214)，所述节流片(24)装于测量气孔(214)上端，所述套筒部(412)罩于节流片(24)上方并与测量气孔(214)连通。

6.如权利要求5所述的气动测量装置，其特征在于，所述节流片(24)为一中部开有节流孔(241)的圆片，所述测量气孔(214)的上端径向扩展有一与节流片(24)外径相适应的安装环槽(215)，所述节流片(24)置于安装环槽(215)内，安装环槽(215)在节流片(24)上方的内壁上开有一环形卡槽(216)并装有一限位卡簧(25)。

7.如权利要求6所述的气动测量装置，其特征在于，所述调节器(2)还包括一排气塞(23)，所述基座(21)顶面设有一与输气孔(211)连通且内壁上设有螺纹的排气孔(213)，所述排气塞(23)下端设有与排气孔(213)配合的外螺纹，顶面设有内六角沉孔(231)并在内六角沉孔(231)底端开有一通孔(232)。

8.如权利要求7所述的气动测量装置，其特征在于，所述调节器(2)顶面在排气孔(213)和测量气孔(214)之间开有一与分流气道(212)连通的螺孔并螺接有一节流螺钉(26)。

9.如权利要求5～8中任意一项所述的气动测量装置，其特征在于，所述卡规量头(3)的顶面与基座(21)底面贴合并设有与分流气道(212)的两端连通的两个输出气道(31)，所述测量卡规(3)的下端设有一卡口(32)并在卡口(32)的顶壁处与调节器(2)栓接，两个输出气道(31)的下端均穿出卡口(32)侧壁并装有气嘴(33)。

10.如权利要求9所述的气动测量装置，其特征在于，所述输出气道(31)的顶端径向扩展有一环槽并装有密封圈(34)。