CN109238099A - 一种球座内尺寸测量设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种球座内尺寸测量设备，其包括测量具和安装其上的千分表，测量具能够用于放置球座并将球座内圆尺寸测量结果机械式的传递给千分表，由于其采用三点来固定一个内圆，而且将测量杆置于两个可微小移动的支撑杆之间，在定位内圆的基础上，更加有利于保护测量杆和千分表。

Description

一种球座内尺寸测量设备

技术领域

本发明属于计量检测领域。具体涉及一种内球面在端面一定距离内的直径测量量具。

背景技术

千分表是通过齿轮或杠杆将一般的直线位移（直线运动）转换成指针的旋转运动，然后在刻度盘上进行读数的长度测量仪器。千分表是精密测量中用途很广的指示式量具。它属于比较量具，只能测量出相对的数值，不能测出绝对数值。主要用来检查工件的形状和位置误差。(如圆度、平面度、垂直度、圆跳动等)，也常用于工件的精密找正。千分表的应用是多种多样的，一般根据实际的需要来设置被测工件的夹具，从而实现测量目的。

目前，适用于没有过中心的内球直径测量量具和大球径小长度的内球直径测量是技术难题。现技术没有针对小于中心的内球面的球直径测量量具。

另外，在实际的测量工作中发现，应对不同生产需要的作业切换需要经常更换测量具，而且由于目前手工放置工件是主流的小件测量方式，所以提出适用于手工放置工件的测量设备也有重要意义。

发明内容

本发明的提出一种球座内尺寸测量设备，其包括测量具和安装其上的千分表，测量具能够用于放置球座并将球座内圆尺寸测量结果机械式的传递给千分表。

测量具包括架体，架体包括竖直架和水平架，竖直架和水平架固定连接，竖直架朝向水平架一侧的侧壁上固定设有承接架，第一支撑杆和第二支撑杆分别设置在承接架两侧并分别连接在第一支柱和第二支柱上，测量杆通过其铰轴固定在承接架上，测量杆的上端有顶点并且下端有底点。

竖直架还设有第二贯穿孔，第二贯穿孔在远离水平架的端口固定安装筒架，第二贯穿孔与筒架内孔共同形成连通孔，测杆可在连通孔内滑动，测杆一端与测量杆的底点配合，另一端与千分表的触头配合。

第一支柱和第二支柱均贯穿竖直架，第一支柱和第二支柱在远离水平架的一端通过板架连接，筒架的凸台和板架之间设有弹簧，第一支柱和第二支柱能够在竖直架的通孔内滑动并被弹簧作用下向远离水平架的一侧偏置。

水平架具有台阶槽，台阶槽上侧为导向槽并且下侧为滑槽，滑台位于导向槽内，螺钉穿过垫片固定在滑台底面，垫片与台阶槽内底面配合固定滑台。

固定测杆顶点，第一支撑杆顶点，第二支撑杆顶点和测量杆顶点均与球座内壁配合。

固定测杆通过突出杆固定在滑台的第一贯穿孔内；筒架的悬壁端穿过板架的孔，千分表通过锁紧套固定在悬壁端。

还包括快换台，测量具置于快换台上，快换台的底台上安装有快换夹具，竖直架底面上固定设置的固定杆与快换夹具可夹紧配合，快换夹具包括具有贯穿槽的外套、封盖、底盘共同形成的外壳，中间套和具有贯穿槽的底套紧靠并共同安装于外壳内，内套能够在中间套内被导杆拉动而滑动的，内套外壁与中间套的内壁接触，内弹簧一端顶在内套的内套底上，另一端顶在底套的底套承接环上，导块被封盖限定在外套内，内套底内部具有盖盘，盖盘与内套底内壁之间设有内弹簧，多个夹块位于导块、内套、锥台形成的限位空间内，多个夹块可夹紧或释放固定杆，导块的斜导面和锥台的锥面分别对夹块的顶面和底面进行导向，内套底的外壁中心部位固定设有导杆，导杆可在底盘的中心筒内滑动，导杆的侧杆上设有按压头，按压头设置在外套贯穿槽内，侧杆设在外套和底套的贯穿槽内。

在快换夹具的夹紧状态下，固定杆穿过封盖的中心孔，多个导块向中心夹紧连固定杆，夹块被导块的斜导面、内套内壁、锥台的锥面共同夹持，测量具被固定在快换台上。

在快换夹具的释放状态下，按压头受手指按压力，按压力通过导杆和侧杆拉动内套，内套压缩外弹簧，内弹簧逐步伸长向夹块方向推动盖盘，盖盘推动锥台220，夹块的夹块第一斜突进入夹块与斜导面之间的空间，夹块第二斜突进入内套的内壁上的凹槽，夹块沿斜导面和锥台的锥面向远离固定杆的方向滑动，固定杆被释放，测量具可以被拿起，从按压头上撤离按压力，内套在外弹簧的作用下向夹块运动，并将快换夹具恢复到夹紧状态。

快换台上连接有X轴驱动结构，Y轴驱动结构和旋转驱动结构，X轴驱动结构能够将快换台在X轴方向移动，Y轴驱动结构能将快换台在Y轴方向移动，旋转驱动结构能够将快换台在XY平面内旋转，在测量具的上方具有摄像头，摄像头能够采集操作人员手移动中的图片并发送给控制器，控制器生成手移动的路径并根据该路径数据控制和调整快换台的位置和角度。

一种球座内尺寸测量方法，其使用前述的球座内尺寸测量设备，

S1.选择量程适合的千分表安装在测量具上；

S2.将测量具装在快换台上，并预设快换台空间位置和角度；

S.摄像头连续采集操作人员手运动中的图片发送给控制器，控制器将图片灰度处理，并将连续生成的图片生成手移动的路径；

S3.判断手移动的路径是否与测量具中心轴线重合；如果是，在预定时间后执行S3；如果否，执行S4；

S4.控制器向X轴驱动结构、Y轴驱动结构或旋转驱动结构发出指令，调整快换台空间位置和角度，使得手移动的路径与测量具中心轴线重合。

有益效果：

1）本发明提出了一球座内尺寸测量工具，其采用三点来固定一个内圆，而且将测量杆置于两个可微小移动的支撑杆之间，在定位内圆的基础上，更加有利于保护测量杆和千分表。

2）本发明还提出了快换台来匹配测量具，实现快速的作业切换或测量具的快速更换，在更换时，只需要用手按压一下快换台的按压头，测量具就会被稍微弹出，优选的是只需要小指按下按压头而拇指和食指捏住测量具可以实现单手操作更换测量具,此时快换夹具内弹簧的向上辅助弹起固定杆是关键，如果无法弹起固定杆，操作人员无法方便的单手将测量具拿起。

3）本发明还提出了快换台的位置和角度的调整方法，这里使用机器视觉来调整快换台的位置和角度使其与人手的移动路径相吻合，保护操作人员的手腕，防止反复操作患慢度的关节炎。

附图说明

图1为本发明产品实施例侧视剖面结构示意图；

图2为本发明产品实施例俯视结构示意图；

图3为本发明产品实施例局部放大剖面图。

在图中：测量具1，快换台2，千分表3，触头31，锁紧套32，固定测杆40，突出杆401，第一支撑杆41，第二支撑杆42，测量杆43，铰轴431，测量杆顶点433，测量杆底点432，滑台51，第一贯穿孔52，螺钉53，垫片54，架体6，滑槽61，导向槽62，竖直架63，第二贯穿孔64，承接架65，水平架66，筒架67，测杆7，第一支柱71，第二支柱72，板架73，弹簧74，测量触点31，锁紧套32，固定杆21，内套22，外套23，内弹簧24，内套底25，盖盘26，外弹簧27，底套28，底套壁29，底套承接环210，底台211，底台固定孔212，固定螺杆213，底盘214，中心筒215，底盘壁216，导杆217，侧杆218，按压头219，锥台220，中间套221，夹块第一斜突222，导块223，封盖224，夹块第二斜突225，导块斜面226，夹块227。

具体实施方式

结合图1-图3，为本发明球座内尺寸测量设备，其包括测量具1和安装其上的千分表3，测量具1能够用于放置球座并将球座内圆尺寸测量结果机械式的传递给千分表3。

测量具1包括架体6，架体6包括竖直架63和水平架66，竖直架63和水平架66固定连接，竖直架63朝向水平架66一侧的侧壁上固定设有承接架65，第一支撑杆41和第二支撑杆42分别设置在承接架65两侧并分别连接在第一支柱71和第二支柱72上，测量杆43通过其铰轴431固定在承接架65上，测量杆43的上端有顶点433并且下端有底点432。

竖直架63还设有第二贯穿孔64，第二贯穿孔64在远离水平架66的端口固定安装筒架67，第二贯穿孔与筒架内孔共同形成连通孔，测杆7可在连通孔内滑动，测杆7一端与测量杆43的底点432配合，另一端与千分表3的触头31配合。

第一支柱71和第二支柱72均贯穿竖直架63，第一支柱71和第二支柱72在远离水平架66的一端通过板架73连接，筒架67的凸台和板架73之间设有弹簧74，第一支柱71和第二支柱72能够在竖直架63的通孔内滑动并被弹簧74作用下向远离水平架66的一侧偏置。

水平架66具有台阶槽，台阶槽上侧为导向槽62并且下侧为滑槽61，滑台51位于导向槽62内，螺钉53穿过垫片54固定在滑台51底面，垫片54与台阶槽内底面配合固定滑台51。

固定测杆顶点，第一支撑杆顶点，第二支撑杆顶点和测量杆顶点433均与球座内壁配合。

固定测杆40通过突出杆401固定在滑台51的第一贯穿孔52内；筒架67的悬壁端穿过板架73的孔，千分表3通过锁紧套32固定在悬壁端。

还包括快换台2，测量具1置于快换台2上，快换台2的底台211上安装有快换夹具，竖直架63底面上固定设置的固定杆21与快换夹具可夹紧配合，快换夹具包括具有贯穿槽的外套23、封盖224、底盘214共同形成的外壳，中间套221和具有贯穿槽的底套28紧靠并共同安装于外壳内，内套22能够在中间套221内被导杆217拉动而滑动的，内套22外壁与中间套221的内壁接触，内弹簧24一端顶在内套22的内套底25上，另一端顶在底套28的底套承接环210上，导块223被封盖224限定在外套23内，内套底25内部具有盖盘26，盖盘26与内套底25内壁之间设有内弹簧24，多个夹块227位于导块223、内套22、锥台220形成的限位空间内，多个夹块227可夹紧或释放固定杆21，导块223的斜导面和锥台220的锥面分别对夹块的顶面和底面进行导向，内套底25的外壁中心部位固定设有导杆217，导杆217可在底盘214的中心筒215内滑动，导杆217的侧杆218上设有按压头219，按压头219设置在外套23贯穿槽内，侧杆218设在外套23和底套28的贯穿槽内；

在快换夹具的夹紧状态下，固定杆21穿过封盖224的中心孔，多个导块223向中心夹紧连固定杆21，夹块227被导块223的斜导面、内套22内壁、锥台220的锥面共同夹持，测量具被固定在快换台2上；

在快换夹具的释放状态下，按压头219受手指按压力，按压力通过导杆217和侧杆218拉动内套22，内套22压缩外弹簧27，内弹簧24逐步伸长向夹块227方向推动盖盘26，盖盘26推动锥台220，夹块227的夹块第一斜突222进入夹块227与斜导面之间的空间，夹块第二斜突225进入内套22的内壁上的凹槽，夹块227沿斜导面和锥台220的锥面向远离固定杆21的方向滑动，固定杆21被释放，测量具可以被拿起，从按压头219上撤离按压力，内套22在外弹簧27的作用下向夹块227运动，并将快换夹具恢复到夹紧状态。

快换台上连接有X轴驱动结构，Y轴驱动结构和旋转驱动结构，X轴驱动结构能够将快换台在X轴方向移动，Y轴驱动结构能将快换台在Y轴方向移动，旋转驱动结构能够将快换台在XY平面内旋转，在测量具的上方具有摄像头，摄像头能够采集操作人员手移动中的图片并发送给控制器，控制器生成手移动的路径并根据该路径数据控制和调整快换台的位置和角度。驱动结构图内未示出，可以被本领域技术人员知晓的是，X，Y轴的驱动结构可以是齿轮齿条，蜗轮蜗杆，皮带传动等任意将电机转动变为直线位移的结构，而旋转驱动可以是直驱电机对快换台的驱动。

一种球座内尺寸测量方法，其使用前述的球座内尺寸测量设备，

S1.选择量程适合的千分表安装在测量具1上；

S2.将测量具装在快换台2上，并预设快换台2空间位置和角度，具体的位置和角度以操作人员手放置球座于其上方便为准。球座实质为包括圆环状结构的座体，测量具用于测量该圆环的内圆度。可以理解的是操作人员手持一个球座需要套设在测量具上，球座需要从测量具的第一支撑杆41，第二支撑杆42处先行接触，这两个支撑杆可以拉动弹簧微小位移，然后圆环另一端与固定杆接触，利于第一支撑杆41，第二支撑杆42和固定杆三点定位一个圆环，从而更好的定位该圆环，而测量杆43位于第一支撑杆41，第二支撑杆42同侧并位于两者之间，不但在测量杆43与球座圆环内壁接触处更好的定位，也使得测量杆43得到有利的保护。接着，在实际测量过程中可以直接观察表头指针的变动范围，判断该变动范围是否在允许公差内，进而快速确定零件是否合格，达到快速在线检测的目的。

S3.摄像头连续采集操作人员手运动中的图片发送给控制器，控制器将图片灰度处理，并将连续生成的图片生成手移动的路径；这里图片采集的处理和生成手移动的路径均为现有技术中的常识，机器视觉中多种手段可以实现该操作，摄像头可以选用CCD摄像头，用工业控制主机用为控制器与摄像头相连。

S4.判断手移动的路径是否与测量具1中心轴线重合；如果是，在预定时间后执行S3；如果否，执行S5；正如前面所说，在检测时手持球座，先是手指端下垂，然后让球座与第一支撑杆41，第二支撑杆42接触，再手掌端推动球座，将球座再与固定杆配合，根据人体工程学可知，当人手的路径与测量具1中心轴线重合时，这样的操作对操作人员的手腕最具保护作用，因为手腕不需要做出额外的扭动或转动操作，防止操作人员得慢性关节炎或腱鞘炎。

S5.控制器向X轴驱动结构、Y轴驱动结构或旋转驱动结构发出指令，调整快换台空间位置和角度，使得手移动的路径与测量具1中心轴线重合。因此根据S4的判断，再调整快换台的位置和角度。

以上对本发明所提供的球座内尺寸测量设备进行了详细介绍，该介绍中应用了具体优选实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，这些实施例只是用于帮助理解本发明的原理及核心思想，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明设计思想的前提下，上述实施例中的实施方案可以进一步组合或替换，可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种球座内尺寸测量设备，其包括测量具（1）和安装其上的千分表（3），其特征在于：测量具能够用于放置球座并将球座内圆尺寸测量结果机械式的传递给千分表。

2.根据权利要求1所述的球座内尺寸测量设备，其特征在于：测量具包括架体（6），架体包括竖直架（63）和水平架（66），竖直架和水平架固定连接，竖直架（63）朝向水平架（66）一侧的侧壁上固定设有承接架（65），第一支撑杆（41）和第二支撑杆（42）分别设置在承接架（65）两侧并分别连接在第一支柱（71）和第二支柱（72）上，测量杆（43）通过其铰轴（431）固定在承接架（65）上，测量杆（43）的上端有顶点（433）并且下端有底点（432）；

竖直架（63）还设有第二贯穿孔（64），第二贯穿孔在远离水平架（66）的端口固定安装筒架（67），第二贯穿孔与筒架内孔共同形成连通孔，测杆（7）可在连通孔内滑动，测杆（7）一端与测量杆（43）的底点（432）配合，另一端与千分表（3）的触头（31）配合；

第一支柱（71）和第二支柱（72）均贯穿竖直架（63），第一支柱和第二支柱在远离水平架的一端通过板架（73）连接，筒架的凸台和板架之间外套设有弹簧（74），第一支柱和第二支柱能够在竖直架的通孔内滑动并被弹簧作用下向远离水平架的一侧偏置；

水平架具有台阶槽，台阶槽上侧为导向槽（62）并且下侧为滑槽（61），滑台（51）位于导向槽（62）内，螺钉（53）穿过垫片（54）固定在滑台（51）底面，垫片（54）与台阶槽内底面配合从而固定滑台；

固定测杆顶点，第一支撑杆顶点，第二支撑杆顶点和测量杆顶点均与球座内壁配合。

3.根据权利要求2所述的球座内尺寸测量设备，其特征在于：固定测杆（40）通过突出杆（401）固定在滑台（51）的第一贯穿孔（52）内；筒架（67）的悬壁端穿过板架（73）的孔，千分表（3）通过锁紧套（32）固定在悬壁端。

4.根据权利要求3所述的球座内尺寸测量设备，其特征在于：还包括快换台（2），测量具置于快换台上，快换台的底台（211）上安装有快换夹具，竖直架（63）底面上固定设置的固定杆（21）与快换夹具可夹紧配合，中间套（221）和具有贯穿槽的底套（28）紧靠并共同安装于外壳内，快换夹具包括具有贯穿槽的外套（23）、封盖（224）、底盘（214）共同形成的外壳，内套（22）能够在中间套（221）内被导杆（217）拉动而滑动的，内套（22）外壁与中间套（221）的内壁接触，内弹簧（24）一端顶在底套（28）的底套承接环（210）上，另一端顶在内套（22）的内套底（25）上，导块（223）被封盖（224）限定在外套（23）内，内套底（25）内部具有盖盘（26），盖盘（26）与内套底（25）内壁之间设有内弹簧（24），多个夹块（227）位于导块（223）、内套（22）、锥台（220）形成的限位空间内，多个夹块（227）可夹紧或释放固定杆（21），导块（223）的斜导面和锥台（220）的锥面分别对夹块的顶面和底面进行导向，内套底（25）的外壁中心部位固定设有导杆（217），导杆（217）可在底盘（214）的中心筒（215）内滑动，导杆（217）的侧杆上设有按压头（219），按压头（219）设置在外套（23）贯穿槽内，侧杆设在外套（23）和底套（28）的贯穿槽内；

在快换夹具的夹紧状态下，固定杆（21）穿过封盖（224）的中心孔，多个导块（223）向中心夹紧连固定杆（21），夹块（227）被导块（223）的斜导面、内套（22）内壁、锥台（220）的锥面共同夹持，测量具被固定在快换台上；

在快换夹具的释放状态下，按压头（219）受手指按压力，按压力通过导杆（217）和侧杆（218）拉动内套（22），内套（22）压缩外弹簧（27），内弹簧（24）逐步伸长向夹块（227）方向推动盖盘（26），盖盘推动锥台（220），夹块第一斜突（222）进入夹块（227）与斜导面之间的空间，夹块第二斜突（225）进入内套（22）的内壁上的凹槽，夹块（227）沿斜导面和锥台（220）的锥面向远离固定杆（21）的方向滑动，固定杆被释放，测量具可以被拿起，从按压头（219）上撤离按压力，内套（22）在外弹簧（27）的作用下向夹块（227）运动，并将快换夹具恢复到夹紧状态。

5.根据权利要求4所述的快换台，其特征在于：快换台上连接有X轴驱动结构，Y轴驱动结构和旋转驱动结构，X轴驱动结构能够将快换台在X轴方向移动，Y轴驱动结构能将快换台在Y轴方向移动，旋转驱动结构能够将快换台在XY平面内旋转，在测量具的上方具有摄像头，摄像头能够采集操作人员手移动中的图片并发送给控制器，控制器生成手移动的路径并根据该路径数据控制和调整快换台的位置和角度。

6.一种球座内尺寸测量方法，其使用如权利要求5所述的球座内尺寸测量设备，其特征在于：

S1.选择量程适合的千分表安装在测量具上；

S2.将测量具装在快换台上，并预设快换台空间位置和角度；

S3.摄像头连续采集操作人员手运动中的图片发送给控制器，控制器将图片灰度处理，并将连续生成的图片生成手移动的路径；

S4.判断手移动的路径是否与测量具中心轴线重合；如果是，在预定时间后执行S3；如果否，执行S5；

S5.控制器向X轴驱动结构、Y轴驱动结构或旋转驱动结构发出指令，调整快换台空间位置和角度，使得手移动的路径与测量具中心轴线重合。