CN109596080B - 减震器缸筒内孔精度检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种减震器缸筒内孔精度检测仪，属于测量仪器技术领域。包括底座、用于夹紧减震器缸筒的夹紧装置、旋转驱动机构、用于驱动旋转驱动机构直线移动的直线驱动机构、测量主轴、弹性测量头及用于获取弹性测量头测量过程中沿垂直于减震器缸筒轴线方向的移动距离，测量主轴用于在旋转驱动机构的驱动下旋转，弹性测量头滑动设置在测量主轴下方，弹性测量头包括相对的固定端和弹性端，测量状态时，弹性测量头的固定端和弹性端均顶靠在减震器缸筒的内孔壁上。本发明提供的减震器缸筒内孔精度检测仪，实现了减震器缸筒内孔的尺寸、圆度和圆柱度的自动检测，检测精度高，检测效率高，降低了操作人员劳动强度，提高了生产效率。

Description

减震器缸筒内孔精度检测仪

技术领域

本发明属于测量仪器技术领域，更具体地说，是涉及一种减震器缸筒内孔精度检测仪。

背景技术

武装战车减震器缸筒是由冷拔钢管与底端盖焊接而成，减震器缸筒孔直径小，一般为50mm左右，长度大，一般为300mm左右。目前进行减震器缸筒内孔的尺寸误差、形状误差检测时，一般采用通用量具深入减震器缸筒内孔中进行检测，由操作人员进行读数，检测误差大、检测效率低。

发明内容

本发明提供了一种减震器缸筒内孔精度检测仪，旨在解决现有技术中减震器缸筒内孔检测的检测精度差、检测效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种减震器缸筒内孔精度检测仪，包括：

底座，所述底座上设有立柱；

夹紧机构，设置在所述底座上用于夹紧减震器缸筒的第一端，夹紧状态时，减震器缸筒的轴线方向为X向；

测量主轴，用于在旋转驱动机构的驱动下绕平行于X向的旋转轴旋转；

弹性测量头，沿垂直于X向的导轨滑动设置在所述测量主轴的下方，所述弹性测量头包括相对的固定端和弹性端，测量状态时，所述弹性测量头的固定端和弹性端均顶靠在减震器缸筒的内孔壁上；

直线驱动机构，设置在所述立柱上，用于驱动所述旋转驱动机构平行于X向直线移动，以使得所述弹性测量头自减震器缸筒的第二端深入减震器缸筒内孔；及

位移传感器，设置在所述导轨的第一端，用于获取所述弹性测量头测量过程中沿导轨方向的移动距离。

进一步地，所述弹性测量头通过平行于X向的测量杆滑动设置在所述导轨上，所述弹性测量头包括：

第一测量头，固设所述测量杆的侧壁上；

第二测量头，通过弹簧设置在所述测量杆上且与所述第一测量头位于所述测量杆的轴线的两侧，所述第一测量头和所述第二测量头的轴线相互平行且均平行于所述导轨。

进一步地，所述测量杆下端设有用于安装所述第二测量头的阶梯孔，所述第二测量头包括：

球缺；

圆柱轴，第一端深入所述阶梯孔的小端，第二端连接所述球缺；

所述弹簧的第一端连接所述阶梯孔的大端的底部，第二端与固设在所述圆柱轴的挡圈连接。

进一步地，所述弹性测量头还包括：

两个半圆形压板，固设在所述测量杆的侧壁上，套设在所述圆柱轴外部与所述圆柱轴间隙配合用于导向。

进一步地，所述第一测量头为球形测量头，所述弹簧处于自然状态时，所述第一测量头最外点与所述球缺最外点的距离大于减震器缸筒内孔直径2～3mm。

进一步地，所述第一测量头的轴线与所述第二测量头的轴线共线。

进一步地，所述位移传感器的测量部沿平行于所述导轨的方向抵靠在所述测量杆的侧壁上。

进一步地，所述测量主轴的为阶梯轴，所述测量主轴的小直径段与所述旋转驱动机构连接，所述测量主轴的大直径段用于安装所述导轨。

进一步地，减震器缸筒内孔精度检测仪还包括：

控制单元，用于接收所述位移传感器的位移信号，并根据所述位移信号获取减震器缸筒内孔上各点的半径值及圆度误差。

进一步地，所述夹紧机构为自定心三爪卡盘，所述自定心三爪卡盘的轴线与所述测量主轴的轴线共线。

本发明提供的减震器缸筒内孔精度检测仪有益效果在于，通过夹紧机构进行减震器缸筒的固定和定位，通过直线驱动机构和旋转驱动机构可以实现测量主轴绕平行于减震器缸筒轴线的方向旋转，同时沿减震器缸筒轴线方向直线移动，弹性测量头沿导轨滑动设置在测量主轴下方，该导轨垂直于减震器缸筒轴线方向，故弹性测量头可以在直线驱动机构和旋转驱动机构的驱动下旋转和直线进给，可进行减震器缸筒内孔的尺寸和圆度的检测；检测前，对弹性测量头进行标定，获取弹性测量头固定端与减震器缸筒轴线之间的距离d，检测状态时，弹性测量头深入减震器缸筒内孔，弹性测量头的固定端和弹性端均顶靠在减震器缸筒的内孔壁上，旋转过程中，弹性测量头受到减震器缸筒内孔壁的挤压并沿垂直于减震器缸筒轴线方向的导轨滑动，位移传感器设置在导轨的第一端，获取测量过程中弹性测量头沿导轨方向的移动距离，弹性测量头沿相同圆周旋转一周时，位移传感器的最大值与最小值差值即为本测量圆周的圆度，通过直线驱动机构调整弹性测量头的测量点的位置，即可获得减震器缸筒内孔的圆柱度，位移传感器的测量值与d的代数和即为减震器缸筒内孔同圆周上各点的半径值。实际应用中，可以通过直线驱动机构和旋转驱动机构进行弹性测量头的自动控制，检测效率高，且不需要操作人员进行检测结果的读取，检测精度高，可以通过控制单元自动进行检测结果的计算和显示，实现检测数据的实时显示、存储。本发明提供的减震器缸筒内孔精度检测仪，实现了减震器缸筒内孔的尺寸、圆度和圆柱度的自动检测，检测精度高，检测效率高，降低了操作人员劳动强度，提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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。

图1是本发明实施例提供的减震器缸筒内孔精度检测仪的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是图1中B处的局部放大图。

其中，各附图标记：

1、底座；11、立柱；12、立柱导轨；13、导轨滑块；14、安装板；2、夹紧机构；3、测量主轴；31、导轨；32、滑块；4、弹性测量头；41、第一测量头；42、第二测量头；421、球缺；422、圆柱轴；423、挡圈；424、半圆形压板；43、弹簧；5、直线驱动机构；51、第一伺服电机；52、滚珠丝杠；53、丝杠螺母；54、滑台；6、旋转驱动机构；61、第二伺服电机；62、滚珠轴承；7、减震器缸筒；8、位移传感器；81、测量部；9、测量杆；91、阶梯孔；10、显示器。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的减震器缸筒内孔精度检测仪进行说明。减震器缸筒内孔精度检测仪包括底座1、夹紧机构2、测量主轴3、弹性测量头4、直线驱动机构5、旋转驱动机构6及位移传感器8，夹紧机构2设置在底座1上用于夹紧减震器缸筒7的第一端，夹紧状态时，减震器缸筒7的轴线方向为X向；测量主轴3用于在旋转驱动机构6的驱动下绕平行于X向的旋转轴旋转；弹性测量头4沿垂直于X向的导轨31滑动设置在测量主轴3的下方，弹性测量头4包括相对的固定端和弹性端，测量状态时，弹性测量头4的固定端和弹性端均顶靠在减震器缸筒7的内孔壁上；直线驱动机构5设置在底座1的立柱11上，用于驱动旋转驱动机构6平行于X向直线移动，以使得弹性测量头4自减震器缸筒7的第二端深入减震器缸筒内孔；位移传感器8设置在导轨31的第一端，用于获取弹性测量头4测量过程中沿导轨31方向的移动距离。

圆度为包容同一横剖面实际轮廓且半径差为最小的两同心圆间的半径之差。其公差带是以公差值为半径差的两同心圆之间的区域。

圆柱度是指任一垂直截面最大尺寸与最小尺寸之差，圆柱度误差包含了轴剖面和横剖面两个方面的误差，圆柱度的公差带是两同轴圆柱面间的区域，该两同轴圆柱面间的径向距离即为公差值。

实际应用中，一般将被测零件放在V形块上，使其轴线垂直于测量截面，同时固定轴向位置，在被测零件回转一周过程中，指示计示值的最大差值将作为单个截面的圆度误差，按上述方法测量若干个截面，取其中最大的误差值作为该待测零件的圆度误差。本实施例中通过弹性测量头4的旋转及其平行于减震器缸筒7径向方向移动来模拟被测零件在V形块上的回转运动，通过位移传感器8实时读取移动值，可以通过控制单元进行移动值的存储和计算，获取弹性测量头4旋转一周过程中，位移传感器8的最大值和最小值的差值，通过直线驱动机构5驱动弹性测量头4沿减震器缸筒7的轴线方向移动，实现测量位置的调整，保障圆度的值的准确性，同时获取圆柱度。

可选地，直线驱动机构5为第一伺服电机3驱动的滚珠丝杠52和丝杠螺母53，滑台54固连在丝杠螺母53上用于安装旋转驱动机构6，其中第一伺服电机3通过安装板14设置在立柱11上，滑台54通过导轨滑块13滑动安装在立柱导轨12上，保障滑台54及安装在其上的旋转驱动机构6直线运动的平稳性，其中立柱导轨12平行于X向。旋转驱动机构6包括第二伺服电机61和滚珠轴承62，用于驱动测量主轴3旋转。

上述减震器缸筒内孔精度检测仪中，本发明提供的减震器缸筒内孔精度检测仪有益效果在于，通过夹紧机构进行减震器缸筒的固定和定位，通过直线驱动机构和旋转驱动机构可以实现测量主轴绕平行于减震器缸筒轴线的方向旋转，同时沿减震器缸筒轴线方向直线移动，弹性测量头沿导轨滑动设置在测量主轴下方，该导轨垂直于减震器缸筒轴线方向，故弹性测量头可以在直线驱动机构和旋转驱动机构的驱动下旋转和直线进给，可进行减震器缸筒内孔的尺寸和圆度的检测；检测前，对弹性测量头进行标定，获取弹性测量头固定端与减震器缸筒轴线之间的距离d，检测状态时，弹性测量头深入减震器缸筒内孔，弹性测量头的固定端和弹性端均顶靠在减震器缸筒的内孔壁上，旋转过程中，弹性测量头受到减震器缸筒内孔壁的挤压并沿垂直于减震器缸筒轴线方向的导轨滑动，位移传感器设置在导轨的第一端，获取测量过程中弹性测量头沿导轨方向的移动距离，弹性测量头沿相同圆周旋转一周时，位移传感器的最大值与最小值差值即为本测量圆周的圆度，通过直线驱动机构调整弹性测量头的测量点的位置，即可获得减震器缸筒内孔的圆柱度，位移传感器的测量值与d的代数和即为减震器缸筒内孔同圆周上各点的半径值。实际应用中，可以通过直线驱动机构和旋转驱动机构进行弹性测量头的自动控制，检测效率高，且不需要操作人员进行检测结果的读取，检测精度高，可以通过控制单元自动进行检测结果的计算和显示，实现检测数据的实时显示、存储。本发明提供的减震器缸筒内孔精度检测仪，实现了减震器缸筒内孔的尺寸、圆度和圆柱度的自动检测，检测精度高，检测效率高，降低了操作人员劳动强度，提高了生产效率。

作为本发明提供的减震器缸筒内孔精度检测仪的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，弹性测量头4通过平行于X向的测量杆9滑动设置在导轨31上，弹性测量头4包括第一测量头41和第二测量头42，第一测量头41固设测量杆9的侧壁上；第二测量头42通过弹簧43设置在测量杆9上且与第一测量头41位于测量杆9的轴线的两侧，第一测量头41和第二测量头42的轴线相互平行且均平行于导轨31。

测量状态时，弹性测量头4深入减震器缸筒内孔，第一测量头41和第二测量头42相对且均顶靠在减震器缸筒内孔壁上，第一测量头41和第二测量头42承受的挤压力大小相同，方向相反，且均平行于导轨31，其中第一测量头41为固定端，故第一测量头41距离测量杆9的轴线的距离不变，第二测量头42为弹性端，承受挤压力导致弹簧43的压缩行程的变化，由于减震器缸筒内孔同圆周的半径尺寸不同，故弹簧43收到挤压力大小实时变化，使得测量杆9沿导轨31滑动，通过位移传感器8获取测量杆9的移动量的大小。应理解的是，位移传感器8自带有复位弹簧，故位移传感器8的测量部81始终顶靠在测量杆9上。

作为本发明提供的减震器缸筒内孔精度检测仪的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，测量杆9下端设有用于安装第二测量头42的阶梯孔91，第二测量头42包括球缺421和圆柱轴422，圆柱轴422的第一端深入阶梯孔91的小端，第二端连接球缺421；弹簧43的第一端连接阶梯孔91的大端的底部，第二端与固设在圆柱轴422的挡圈423连接。

阶梯孔91设置在测量杆9靠近减震器缸筒7的一端，阶梯孔91的轴线平行于导轨31，阶梯孔91的大端位于靠近测量杆9侧壁的外部，小端位于测量杆9的内部，故弹簧43的两端可以分别连接大端的底部和挡圈423。实际应用中，当减震器缸筒内孔的半径尺寸减小时，球缺421承受挤压力，驱动圆柱轴422深入阶梯孔91的小端内部，同时压缩弹簧43，此时测量杆9在弹簧43的驱动下靠近位移传感器8，当减震器缸筒内孔的半径尺寸增大时，弹簧43压缩量减少，此时测量杆9远离位移传感器8，测量杆9旋转一周，即可以通过位移传感器8获取减震器缸筒内孔同圆周的半径尺寸变化值；通过直线驱动机构5驱动测量杆9沿减震器缸筒7的轴线方向移动，即X向移动，既可以获取减震器缸筒内孔各圆周的半径尺寸变化值。应理解的是，减震器缸筒内孔的半径尺寸、圆度及圆柱度均由上述两个尺寸计算获取。

作为本发明提供的减震器缸筒内孔精度检测仪的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，弹性测量头42还包括两个半圆形压板424，固设在测量杆9的侧壁上，套设在圆柱轴422的外部与圆柱轴422间隙配合用于导向。通过两个半圆形压板424的设置进行导向，使得圆柱轴422仅可以沿阶梯孔91的轴线方向移动，提高测量的精度。

作为本发明提供的减震器缸筒内孔精度检测仪的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，第一测量头41为球形测量头，弹簧43处于自然状态时，第一测量头41最外点与球缺421最外点的距离大于减震器缸筒内孔的直径2～3mm。通过球形测量头及两者之间尺寸的设置，直线驱动组件5可以直接驱动弹性测量头4自减震器缸筒7的第二端深入减震器缸筒内孔的内部，不需要操作人员干预，且保障弹簧43处于压缩状态，使得第一测量头41和球缺421始终顶靠在减震器缸筒内孔壁上。

作为本发明提供的减震器缸筒内孔精度检测仪的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，第一测量头41的轴线与第二测量头42的轴线共线。则测量杆9旋转时，第一测量头41和第二测量头42承受的挤压力大小相同，方向相反且共轴，则测量杆9不承受弯矩。

作为本发明提供的减震器缸筒内孔精度检测仪的一种具体实施方式，请参阅图1，位移传感器8的测量部81沿平行于导轨31的方向抵靠在测量杆9的侧壁上。位移传感器8自身带有复位弹簧，可通过位移传感器8的位置设置使其测量部81始终抵在测量杆9的侧壁上，且测量部81平行于导轨31设置，则可实时的直接的获取测量杆9即弹性测量头4沿导轨31的移动距离。

作为本发明提供的减震器缸筒内孔精度检测仪的一种具体实施方式，请参阅图1和图3，测量主轴3为阶梯轴，测量主轴3的小直径段与旋转驱动机构6连接，测量主轴3的大直径段用于安装导轨31。

测量主轴3的小直径段与第二伺服电机61通过联轴器连接，测量主轴3的小直径段的侧壁通过滚珠轴承62设置在连接板上，测量主轴3的大直径段位于小直径段的下方，测量主轴3的大直径段的下端面中心位置固连导轨31，在导轨31长度方向的两端面相对于测量主轴3的轴线对称。

作为本发明提供的减震器缸筒内孔精度检测仪的一种具体实施方式，请参阅图1和图3，减震器缸筒内孔精度检测仪还包括控制单元，用于接收位移传感器8的位移信号，并根据位移信号获取减震器缸筒内孔各点的半径值及圆度误差。

控制单元可以为工业计算机，可编程逻辑控制器或者为单片机，采用通用数控系统控制就能满足要求。可选地，控制单元通孔继电器与第一伺服电机51和第二伺服电机61电连接，根据控制逻辑自动控制第一伺服电机51和第二伺服电机61的启停和旋转方向，实现减震器缸筒内孔精度检测的自动控制，可选地，控制单元与显示器10电连接，用于将计算获取的半径值和圆度误差实时的显示。

作为本发明提供的减震器缸筒内孔精度检测仪的一种具体实施方式，请参阅图1，夹紧机构2为自定心三爪卡盘，自定心三爪卡盘的轴线与测量主轴3的轴线共线。通过自定心三爪卡盘进行减震器缸筒7的夹紧，则自定心三爪卡盘的轴线与减震器缸筒7的轴线共线。检测前，对弹性测量头4进行标定，获取第一测量头41与测量杆9轴线之间的距离d，通过减震器缸筒7与测量主轴3的共线设计，位移传感器8测量值的与该距离d的代数和即为减震器缸筒内孔同圆周各点的半径值,计算简单。

本实施例中，对本检测仪进行标定，获取第一测量头41最外点到测量杆9轴线的距离。将底座1置于工作台台面上，将减震器缸筒7装夹在自定心三爪卡盘上，此时，减震器缸筒7处于竖直状态，X向为竖直方向；正向启动第一伺服电机51，通过滚珠丝杠及丝杠螺母驱动滑台及与之相连的构件一同向下缓慢移动，直至弹性测量头4到达第一检测位置；启动第二伺服电机61，驱动测量主轴3、导轨31、位移传感器8、测量杆9及弹性测量头4缓慢旋转一周，在此过程中，由于弹簧43的推动力作用，第一测量头41和第二测量头42球面始终分别与减震器缸筒内孔壁贴合，测量杆9一方面带动第一测量头41和第二测量头42沿测量主轴3的轴线旋转，一边沿导轨31往复移动，位移传感器8自身有复位弹簧，故其测量部81始终抵在测量杆9的侧壁上。第一测量头41最外点到测量杆9轴线的距离与位移传感器8测量值的代数和即为减震器缸筒内孔同圆周各点的半径值，第二测量头42旋转一周，位移传感器8的最大值与最小值的差值即为本圆周面的圆度，控制单元获取位移传感器8的位置信号，并完成测量数据的存储和计算，并将结果显示在显示器10上；继续旋转第一伺服电机51，到达第二检测位置，重复上述过程，直至完成第二检测位置的测量；待所有测量点检测完成后，多个检测位置的最大圆度误差即为减震器缸筒的圆度误差，控制单元可以根据最小条件计算获取减震器缸筒的圆柱度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.减震器缸筒内孔精度检测仪，其特征在于，包括：

底座，所述底座上设有立柱；

夹紧机构，设置在所述底座上用于夹紧减震器缸筒的第一端，夹紧状态时，减震器缸筒的轴线方向为X向；

测量主轴，用于在旋转驱动机构的驱动下绕平行于X向的旋转轴旋转；

弹性测量头，沿垂直于X向的导轨滑动设置在所述测量主轴的下方，所述弹性测量头包括相对的固定端和弹性端，测量状态时，所述弹性测量头的固定端和弹性端均顶靠在减震器缸筒的内孔壁上；所述弹性测量头通过平行于X向的测量杆滑动设置在所述导轨上，所述弹性测量头包括：

第一测量头，固设在所述测量杆的侧壁上；

第二测量头，通过弹簧设置在所述测量杆上且与所述第一测量头位于所述测量杆的轴线的两侧，所述第一测量头和所述第二测量头的轴线相互平行且均平行于所述导轨；

所述测量杆下端设有用于安装所述第二测量头的阶梯孔，所述第二测量头包括：

球缺；

圆柱轴，第一端深入所述阶梯孔的小端，第二端连接所述球缺；

所述弹簧的第一端连接所述阶梯孔的大端的底部，第二端与固设在所述圆柱轴上的挡圈连接；

直线驱动机构，设置在所述立柱上，用于驱动所述旋转驱动机构平行于X向直线移动，以使得所述弹性测量头自减震器缸筒的第二端深入减震器缸筒内孔；及

位移传感器，设置在所述导轨的第一端，用于获取所述弹性测量头测量过程中沿导轨方向的移动距离，所述位移传感器的测量部沿平行于所述导轨的方向抵靠在所述测量杆的侧壁上；

控制单元，用于接收所述位移传感器的位移信号，并根据所述位移信号获取减震器缸筒内孔上各点的半径值及圆度误差。

2.如权利要求1所述的减震器缸筒内孔精度检测仪，其特征在于，所述弹性测量头还包括：

两个半圆形压板，固设在所述测量杆的侧壁上，套设在所述圆柱轴外部与所述圆柱轴间隙配合用于导向。

3.如权利要求2所述的减震器缸筒内孔精度检测仪，其特征在于，所述第一测量头为球形测量头，所述弹簧处于自然状态时，所述第一测量头最外点与所述球缺最外点的距离大于减震器缸筒内孔直径2~3mm。

4.如权利要求1所述的减震器缸筒内孔精度检测仪，其特征在于，所述第一测量头的轴线与所述第二测量头的轴线共线。

5.如权利要求1所述的减震器缸筒内孔精度检测仪，其特征在于，所述测量主轴为阶梯轴，所述测量主轴的小直径段与所述旋转驱动机构连接，所述测量主轴的大直径段用于安装所述导轨。

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