CN109297437B - 一种基于psd自定心的深盲孔直线度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PSD自定心的深盲孔直线度测量装置，包括能够放置于深盲孔中的T型中空轴、与T型中空轴粗段同轴固接的PSD自定心机构、依次套装于T型中空轴细段外圆的止停机构和自主行进机构，以及置于深盲孔之外的激光投射系统。测量时通过自主行进机构推动PSD自定心机构和止停机构在深盲孔中行进，PSD位置传感器中心会被自动调至深盲孔待测位置的实际孔心位置，并激光投射系统在PSD位置传感器投射出待测位置的理论孔心位置，根据分段检测位置的实际孔心位置和理论孔心位置可计算出深盲孔直线度；最后，止停模块在深盲孔底端停下测量装置，并由自主行进机构反向带动PSD自定心机构和止停机构行至孔口。本装置可以显著提高深盲孔直线度测量的精度与效率。

Description

一种基于PSD自定心的深盲孔直线度测量装置

技术领域

本发明涉及一种基于PSD自定心的深盲孔直线度测量装置，属于声控直线度检测技术领域。

背景技术

随着大型整体类工件在现代飞机、轮船、大型精密仪器等产品中的应用比例不断提高，深盲孔在大型整体类工件的应用也频繁发生。由于深盲孔直线度好坏会直接影响零部件之间的装配精度，进而影响零部件的的使用性能，直线度是深盲孔加工过程中一项重要的考核指标。然而，现有深孔直线度测量装置难以用于深盲孔检测直线度的检测，如待测点的孔心精确测量、深盲孔中自动牵引操作与换向等问题。迫需一些新型的深盲孔直线度自动检测装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单、直线度检测精确的基于PSD自定心的深盲孔直线度测量装置；进一步的提供一种可以实现自动换向的深盲孔直线度测量装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于PSD自定心的深盲孔直线度测量装置，包括T型中空轴、位于所述T型中空轴粗段内的PSD自定心机构、位于所述T型中空轴细段外的止停机构和自主行进机构以及用于向所述T型中空轴中空孔内发射激光的激光投射系统；

所述PSD自定心机构包括与所述T型中空轴中空孔同轴的中空自定心轴、依次套接在所述自定心轴上的第一压簧、第一锥形滑块、第二压簧、与所述第一锥形滑块对称设置的第二锥形滑块以及与所述第一压簧对称设置的第三压簧、若干均匀分布在所述第一锥形滑块/所述第二锥形滑块外锥面周向上的径向支撑组件以及位于所述自定心轴中空孔中心处与所述激光投射系统相对的PSD传感器与用于测量距离孔底距离的测距传感器，所述支撑组件一端与所述第一锥形滑块/所述第二锥形滑块沿外锥面斜面方向滑动副连接，另一端伸出所述T型中空轴外，中间位于所述T型中空轴内侧部分套有第六压簧；

所述止停机构包括套接在所述T型中空轴细段外壁上的环形支架、位于所述环形支架周向上均匀分布的若干径向安装孔、位于所述安装孔内侧的电磁铁、安装在所述安装孔内的十字形连接轴、位于所述连接轴内侧端与所述电磁铁相对的磁体以及套接在所述连接轴十字形内侧的第四压簧；

所述自主行进机构包括套接在所述T型中空轴细段外壁上转动连接的环形支撑筒、位于所述环形支撑筒内套接在所述T型中空轴细段外壁上转动连接的第三锥形滑块以及连接所述第三锥形滑块与所述环形支撑筒的第五压簧、若干组均匀分布在所述第三锥形滑块外锥面周向上的径向支撑腿与滚轮组件、用于转动所述环形支撑筒的驱动装置以及传动组件，所述支撑腿伸出所述环形支撑筒外，一端与所述第三锥形滑块沿外锥面斜面方向滑动副连接，另一端与所述滚轮组件连接，所述传动组件用于连接所述驱动装置与所述环形支撑筒。

所述第一锥形滑块与所述第二锥形滑块粗端相对，所述第一压簧产生的弹力小于所述第二压簧以及所述第三压簧产生的弹力。

所述支撑组件包括内侧支杆以及与其螺纹连接的外侧支杆，所述外侧支杆自由端面上设有耐磨球体。

所述自定心轴上设有用于所述第一锥形滑块/第二锥形滑块滑动的滑槽。

所述激光投射系统包括激光投射器以及万向调节支架。

所述万向调节支架包括立柱、连杆以及固定支架，所述固定支架用于连接所述激光投射器，所述连杆两端均采用球关节，分别与所述立柱以及所述固定支架转动连接。

所述驱动装置为电机，所述传动组件包括与电机输出轴连接的齿轮一以及与套接在所述环形支撑筒上的齿轮二，所述齿轮一与所述齿轮二传动连接。

本发明所达到的有益效果：本装置通过止停机构以及自主行进机构可以在深孔任一位置停止，通过PSD自定心机构在深孔中任一位置均可调整至实际孔心位置，将其与理论空心位置进行比较即可计算出深盲孔直线度，结合测距传感器可以实现装置的自动换向，可以显著提高深盲孔直线度测量的精度与效率。

附图说明

图1是实施例结构示意图；

图2是实施例中自定心机构、止停机构和自主行进机构的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种基于PSD自定心的深盲孔直线度测量装置，包括能够放置于深盲孔中的T型中空轴1、位于T型中空轴粗段内与其中空孔同轴的PSD自定心机构2、依次套装于T型中空轴细段外圆的止停机构3和自主行进机构4，以及置于深盲孔之外的激光投射系统5。

如图2所示，PSD自定心机构2包括第一支撑筒214、自定心轴201、第一锥形滑块203、第二锥形滑块204、定心内支杆210、定心外支杆211、第一压簧205、第二压簧206、第三压簧207和PSD位置传感器202，PSD位置传感器202，背离自主行进机构4一侧中心装有测距传感器（未画出）；第一支撑筒214一端与连接杆1粗段端面固接；自定心轴201同轴置于第一支撑筒214中心孔内，自定心轴201中心孔隔板上装有PSD位置传感器202；第一锥形滑块203与第二锥形滑块204套装在自定心轴201外圆上，且第一锥形滑块203与第二锥形滑块204是大端相邻；第一锥形滑块203与第二锥形滑块204的锥面上通过滑动副连接周向均布的三根自定心内侧支杆210，每根自定心内侧支杆210通过螺纹连接自定心外侧支杆211，自定心外侧支杆211末端设有耐磨球体；自定心内侧支杆210与自定心外侧支杆211之间设有并紧螺母213；第一压簧205置于第一锥形滑块203与第二锥形滑块204之间；第二压簧206一端压在第二锥形滑块204小端端面上，另一端压在调节螺母一209端面上，调节螺母一209通过螺纹与自定心轴201外圆相连；第三压簧207一端压在第一锥形滑块203小端端面上，另一端压在调节螺母二208端面上，调节螺母二208通过螺纹与自定心轴201外圆相连，第一压簧205产生的弹力小于第二压簧206、第三压簧207产生的弹力。三根自定心内侧支杆210与三根自定心外侧支杆211相互螺纹连接调节，需满足使三根自定心外侧支杆211末端的耐磨球体距自定心轴201中心线的距离相等。第一锥形滑块203和第二锥形滑块204中心孔上设有凸起，分别与自定心轴201上对应的滑槽滑动连接，使两个锥形滑块在上下滑动过程保持稳定。

止停机构3包括止停支架301、电磁铁302、十字型连接轴303、弹性球304、磁性半球305和第四压簧306；止停支架301中心通孔上装有电磁铁302，止停支架301周向均布三个径向安装孔，每个径向安装孔装有一个十字型连接轴303；十字型连接轴303长轴靠近电磁铁302的一端装有磁性半球305，另一端装有弹性球304；第四压簧306安装在十字型连接轴303与止停支架301之间。

自主行进机构4包括驱动装置410、第二支撑筒401、第三锥形滑块407、第五压簧406、支撑腿408和行走轮410；驱动装置410置于止停支架301型腔内，驱动装置410输出轴可转动穿过止停支架301端面侧壁，经过主动齿轮402、从动齿轮403与第二支撑筒401一端相连；第二支撑筒401同轴套装在连接轴1上，第二支撑筒401靠近止停机构3的一端与连接轴1之间设有滚动轴承404，另一端与连接轴1之间设有端盖405和滚动轴承404；端盖405内端面通过第五压簧406连接第三锥形滑块407；第三锥形滑块407同轴套装在连接轴1上，且位于第二支撑筒401内，第二支撑筒401锥面上通过滑动副连接一组沿周向均布的三根支撑腿408，支撑腿408通过螺纹连接滚轮支架409；行走轮410安装在滚轮支架409上。行走轮410轴线与第二支撑筒401中心轴线有一个斜向夹角，使行走轮410在孔内呈螺旋状行走。三根支撑腿408与滚轮支架409之间的螺纹调节，需满足使三个滚轮支架409末端的行走轮410距第二支撑筒401中心线的距离相等。

如图1所示，激光投射系统5包括立柱501、连杆502、固定支架503和激光投射器504；连杆502两端均采用球关节，分别与立柱501和固定支架503相连；激光投射器504安装在固定支架503上。

本装置工作原理如下：

a）首先，将PSD自定心机构2、止停机构3和自主行进机构4由内到外放置于待测的深盲孔中，且将激光投射系统5同轴置于深盲孔之外的后端；

b）其次，自主行进机构4推动PSD自定心机构2和止停机构3在深盲孔中行进，PSD位置传感器中心会被自动调至深盲孔待测位置的实际孔心位置，并激光投射系统5在PSD位置传感器投射出待测位置的理论孔心位置，根据分段检测位置的实际孔心位置和理论孔心位置可计算出深盲孔直线度；

c）最后，止停模块3根据PSD位置传感器背面的测距传感器检测至深盲孔孔底的距离，在深盲孔底端停下测量装置，并由自主行进机构4反向带动PSD自定心机构2和止停机构3行至孔口；至此，便完成了一个深盲孔直线度的自动测量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于PSD自定心的深盲孔直线度测量装置，其特征是，包括T型中空轴(1)、位于所述T型中空轴(1)粗段内的PSD自定心机构(2)、位于所述T型中空轴(1)细段外的止停机构(3)和自主行进机构(4)以及用于向所述T型中空轴(1)中空孔内发射激光的激光投射系统(5)；

所述PSD自定心机构(2)包括与所述T型中空轴(1)中空孔同轴的中空自定心轴(201)、依次套接在所述自定心轴(201)上的第三压簧(207)、第一锥形滑块(203)、第一压簧(205)、与所述第一锥形滑块(203)对称设置的第二锥形滑块(204)以及与所述第三压簧(207)对称设置的第二压簧(206)、若干均匀分布在所述第一锥形滑块(203)/所述第二锥形滑块(204)外锥面周向上的径向支撑组件、位于所述自定心轴(201)中空孔中心处与所述激光投射系统(5)相对的PSD传感器(202)以及用于测量距离孔底距离的测距传感器，所述支撑组件一端与所述第一锥形滑块(203)/所述第二锥形滑块(204)沿外锥面斜面方向滑动副连接，另一端伸出所述T型中空轴(1)外，中间位于所述T型中空轴(1)内侧部分套有第六压簧(212)；

所述止停机构(3)包括套接在所述T型中空轴(1)细段外壁上的环形支架(301)、位于所述环形支架(301)周向上均匀分布的若干径向安装孔、位于所述安装孔内侧的电磁铁(302)、安装在所述安装孔内的十字形连接轴(303)、位于所述连接轴(303)内侧端与所述电磁铁相对的磁体(305)以及套接在所述连接轴(303)十字形内侧的第四压簧(306)；

所述自主行进机构(4)包括套接在所述T型中空轴(1)细段外壁上转动连接的环形支撑筒(401)、位于所述环形支撑筒(401)内套接在所述T型中空轴(1)细段外壁上转动连接的第三锥形滑块(407)以及连接所述第三锥形滑块(407)与所述环形支撑筒(401)的第五压簧(406)、若干组均匀分布在所述第三锥形滑块(407)外锥面周向上的径向支撑腿(408)与滚轮组件、用于转动所述环形支撑筒(401)的驱动装置(410)以及传动组件，所述支撑腿(408)伸出所述环形支撑筒(401)外，一端与所述第三锥形滑块(407)沿外锥面斜面方向滑动副连接，另一端与所述滚轮组件连接，所述传动组件用于连接所述驱动装置(410)与所述环形支撑筒(401)。

2.根据权利要求1所述的一种基于PSD自定心的深盲孔直线度测量装置，其特征是，所述第一锥形滑块(203)与所述第二锥形滑块(204)粗端相对，所述第一压簧(205)产生的弹力小于所述第二压簧(206)以及所述第三压簧(207)产生的弹力。

3.根据权利要求1所述的一种基于PSD自定心的深盲孔直线度测量装置，其特征是，所述支撑组件包括内侧支杆(210)以及与其螺纹连接的外侧支杆(211)，所述外侧支杆(211)自由端面上设有耐磨球体。

4.根据权利要求1所述的一种基于PSD自定心的深盲孔直线度测量装置，其特征是，所述自定心轴(201)上设有用于所述第一锥形滑块(203)/第二锥形滑块(204)滑动的滑槽。

5.根据权利要求1所述的一种基于PSD自定心的深盲孔直线度测量装置，其特征是，所述激光投射系统(5)包括激光投射器(504)以及万向调节支架。

6.根据权利要求5所述的一种基于PSD自定心的深盲孔直线度测量装置，其特征是，所述万向调节支架包括立柱(501)、连杆(502)以及固定支架(503)，所述固定支架(503)用于连接所述激光投射器(504)，所述连杆(502)两端均采用球关节，分别与所述立柱(501)以及所述固定支架(503)转动连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于PSD自定心的深盲孔直线度测量装置，其特征是，所述驱动装置(410)为电机，所述传动组件包括与电机输出轴连接的齿轮一以及与套接在所述环形支撑筒(401)上的齿轮二，所述齿轮一与所述齿轮二传动连接。