CN111089555A - 一种阶梯轴的直径和长度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明尤其涉及一种阶梯轴的直径和长度检测装置，包括测量基板、直径测量机构、长度测量机构和设在测量基板上的定位机构；直径测量机构包括第一支架、第一测杆和第二测杆，第一支架沿X轴方向滑动设在测量基板上，第一测杆和第二测杆沿Z轴方向依次滑动设在第一支架上，第二测杆上设有第一距离传感器，第一测杆和第二测杆上均设有测量头；长度测量机构包括第二支架、第五测杆、第六测杆、第七测杆和第八测杆，第二支架沿Y轴方向滑动设在测量基板上，第五测杆和第六测杆均沿Z轴方向滑动设在第二支架上，第七测杆和第八测杆沿X轴方向分别滑动设在第五测杆和第六测杆上，第七测杆和第八测杆上均设有位移传感器，第七测杆上设有第三距离传感器。

Description

一种阶梯轴的直径和长度检测装置

技术领域

本发明属于机械加工检测装置技术领域，尤其涉及一种阶梯轴的直径和长度检测装置。

背景技术

随着制造能力的不断发展、先进技术的不断出现以及用户对于产品要求的不断提高，以往的一些传统的测量装置也逐渐开始不适应当今的发展趋势，例如，在大多数制造行业，采用游标卡尺或千分尺来测量轴类零件的外圆直径大小，但是要想快速并且准确的测量出较为准确的尺寸是需要一定的经验，往往存在一定的偏差，即使是测量同一阶梯轴类零件的同一阶梯的外圆直径也可能出现不同的值，而且受到轴类零件的外圆直径大小的影响，要更换不同的千分尺或游标卡尺测量，即使是一些经验丰富的测量员进行测量时，测量一个完整零件的外圆尺寸也相当费时费力，测量效率也比较低；

又例如，阶梯轴类零件的轴端长度尺寸的测量，原先对于这些方面的测量要求不是很高，只需要使用如游标卡尺及深度尺一类的传统测量装置，如游标卡尺可以测量一些重要轴端的尺寸，但是由于游标卡尺存在很大的局限性，如当测量一些长度较长的轴时，大型游标卡尺比较难以把握，不同人员操作会产生不同的尺寸，因此其精度往往达不到要求，而且还可能受到工件上结构的影响，测量相当不方便且效率较低；

又例如，现在的三坐标测量工具虽然能够准确的测量，并且具有很高的精度，但它检测成本高，不适合大批量检测，而且在操作前需要较长时间的培训，也比较费时。为了能够提高检测的精度和效率，同时又能降低成本，本发明提供一种阶梯轴的直径和长度检测装置，结构简单可靠，操作简便，使测量更加高效，结果精确，适用范围较广，有一定的市场推广前景。

发明内容

为解决现有技术存在的利用传统测量装置测量阶梯轴类零件的外圆直径和轴端长度尺寸测量精度低和测量效率低的问题，本发明提供一种阶梯轴的直径和长度检测装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种阶梯轴的直径和长度检测装置，包括测量基板、直径测量机构、长度测量机构、信号调理器和计算机，所述测量基板上设置有用于固定待测阶梯轴的定位机构，以相互垂直的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向建立空间坐标系，其中X轴方向与阶梯轴的轴向一致；

所述直径测量机构包括第一支架、第一测杆和第二测杆，所述第一支架沿X轴方向滑动设置在测量基板上，所述第一测杆和第二测杆沿Z轴方向依次滑动设置在第一支架上，所述第一测杆或第二测杆上设置有第一距离传感器，所述第一测杆和第二测杆上均设置有测量头，所述阶梯轴位于第一测杆和第二测杆之间，且两个所述测量头均与阶梯轴的周面接触，两个所述测量头位于阶梯轴的同一截面；

所述长度测量机构包括第二支架、第五测杆、第六测杆、第七测杆和第八测杆，所述第二支架沿Y轴方向滑动设置在测量基板上，所述第五测杆和第六测杆均沿Z轴方向滑动设置在第二支架上，所述第七测杆沿X轴方向滑动设置在第五测杆上，所述第八测杆沿X轴方向滑动设置在第六测杆上，所述第七测杆和第八测杆位于阶梯轴的两端，所述第七测杆和第八测杆上均设置有位移传感器，所述第七测杆或第八测杆上设置有第三距离传感器；

所述信号调理器用于接收第一距离传感器、第三距离传感器和位移传感器传送的信号，并进行信号的放大和过滤，所述信号调理器通过数据处理器与所述计算机电连接。

作为优选，所述直径测量机构还包括第三测杆和第四测杆，所述第三测杆和第四测杆沿Y轴方向依次滑动设置在第一测杆或第二测杆上，所述第三测杆或第四测杆上设置有第二距离传感器，所述第三测杆和第四测杆上也均设置有所述测量头，所述第一测杆、第二测杆、第三测杆和第四测杆围合形成供阶梯轴穿过的测量空间，四个所述测量头均与阶梯轴的周面接触，四个所述测量头位于阶梯轴的同一截面；所述第二距离传感器也与信号调理器电连接。沿Z轴方向滑动第一测杆和第二测杆，沿Y轴方向滑动第三测杆和第四测杆，使得四个测量头均与阶梯轴的周面接触，此时第一距离传感器测得阶梯轴的该阶梯轴段的直径，第二距离传感器也测得阶梯轴的该阶梯轴段的直径，第一距离传感器和第二距离传感器测得阶梯轴的该轴段直径的平均值，为最终测得的阶梯轴的该阶梯轴段的直径，降低测量误差，提高测量精度，且结构简单可靠，便于操作，成本较低。

作为优选，所述第一支架、第二支架、第一测杆、第二测杆、第三测杆、第四测杆、第五测杆、第六测杆、第七测杆和第八测杆均通过滑动机构滑动设置，所述滑动机构包括固定设置在第一支架端部的十字型滑块，所述测量基板上开设有与十字型滑块配合的滑槽。十字型滑块和滑槽配合滑动，提高滑动方向精度，提高滑动设置的可靠性和稳定性，提高该检测装置的测量精度。

作为优选，所述第一测杆、第二测杆、第三测杆、第四测杆、第五测杆、第六测杆、第七测杆和第八测杆上均设置有锁紧件，所述锁紧件包括锁紧螺钉，所述锁紧螺钉与十字型滑块螺纹连接，当所述锁紧螺钉拧紧时，所述锁紧螺钉的尾端与滑槽接触将十字型滑块锁紧定位。锁紧件的结构简单可靠，便于各测杆的锁紧定位操作，定位精度高，成本低。

进一步地，所述第七测杆和第八测杆均呈L型，所述第七测杆的端部与阶梯轴一端的端面接触，所述第八测杆的端部与阶梯轴另一端的端面接触。便于第七测杆和第八测杆的端部分别与阶梯轴的端面接触，以测量阶梯轴各阶梯的轴向长度。

进一步地，所述定位机构包括两个磁性V型块，两个所述磁性V型块沿X轴方向依次固定设置在测量基板上。打开磁性V型块的开关，磁性V型块具有磁力可以吸附定位在测量基板上，阶梯轴放置于两个磁性V型块内，便于阶梯轴固定设置在测量基板上，且支撑固定可靠。

有益效果：本发明的阶梯轴的直径和长度检测装置，利用第一距离传感器和第二距离传感器测得阶梯轴的各阶梯轴段的直径，利用第三距离传感器和位移传感器测得阶梯轴的各阶梯轴段的长度，充分利用传感技术，使得自动化程度较高，效率高，节省测量时间；本发明的阶梯轴的直径和长度检测装置，与传统检测装置相比，其检测方便不繁琐、测量更加高效、操作更加简单、数学运算更加简单、精度高、数据准确，与其它一些高精密的测量仪器相比，其结构简单、成本较低。

附图说明

图1是本发明阶梯轴的直径和长度检测装置的立体结构示意图；

图2是本发明阶梯轴的直径和长度检测装置的另一角度的立体结构示意图；

图3是本发明阶梯轴的直径和长度检测装置的直径测量机构的立体结构示意图；

图4是本发明阶梯轴的直径和长度检测装置的长度测量机构的立体结构示意图；

图5是本发明阶梯轴的直径和长度检测装置的长度测量机构的爆炸示意图；

图6是本发明阶梯轴的直径和长度检测装置的测量原理示意图；

图中：1、测量基板，2、定位机构，21、磁性V型块，211、开关，3、直径测量机构，31、第一支架，32、第一测杆，33、第二测杆，34、第三测杆，35、第四测杆，36、测量头，37、第一距离传感器，38、第二距离传感器，39、测量空间，4、长度测量机构，41、第二支架，42、第五测杆，43、第六测杆，44、第七测杆，45、第八测杆，46、位移传感器，47、第三距离传感器，51、信号调理器，52、数据处理器，53、计算机，6、滑动机构，61、十字型滑块，62、滑槽，7、锁紧件，71、锁紧螺钉，8、阶梯轴。

具体实施方式

实施例

如图1～6所示，一种阶梯轴的直径和长度检测装置，包括测量基板1、直径测量机构3、长度测量机构4、信号调理器51和计算机53，所述测量基板1上设置有用于固定待测阶梯轴8的定位机构2，所述定位机构2包括两个磁性V型块21，两个所述磁性V型块21沿X轴方向依次固定设置在测量基板1上，通过打开磁性V型块21的开关211使磁性V型块21具有磁力，磁性V型块21通过吸力吸附固定在测量基板1上，以相互垂直的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向建立空间坐标系，其中X轴方向与阶梯轴8的轴向一致；

如图1～3所示，所述直径测量机构3包括第一支架31、第一测杆32和第二测杆33，所述第一支架31沿X轴方向滑动设置在测量基板1上，所述第一测杆32和第二测杆33沿Z轴方向依次滑动设置在第一支架31上，所述第二测杆33上设置有第一距离传感器37，所述第一测杆32和第二测杆33上均设置有测量头36，所述阶梯轴8位于第一测杆32和第二测杆33之间，且两个所述测量头36均与阶梯轴8的周面接触，两个所述测量头36位于阶梯轴8的同一截面；

为了提高该检测装置测量阶梯轴8各轴段直径的精度，所述直径测量机构3还包括第三测杆34和第四测杆35，所述第三测杆34和第四测杆35沿Y轴方向依次滑动设置在第一测杆32上，所述第三测杆34上设置有第二距离传感器38，所述第三测杆34和第四测杆35上也均设置有所述测量头36，所述第一测杆32、第二测杆33、第三测杆34和第四测杆35围合形成供阶梯轴8穿过的测量空间39，四个所述测量头36均与阶梯轴8的周面接触，四个所述测量头36位于阶梯轴8的同一截面；

如图1、2、4、和5所示，所述长度测量机构4包括第二支架41、第五测杆42、第六测杆43、第七测杆44和第八测杆45，所述第二支架41沿Y轴方向滑动设置在测量基板1上，所述第五测杆42和第六测杆43均沿Z轴方向滑动设置在第二支架41上，所述第七测杆44沿X轴方向滑动设置在第五测杆42上，所述第八测杆45沿X轴方向滑动设置在第六测杆43上，所述第七测杆44和第八测杆45位于阶梯轴8的两端，所述第七测杆44和第八测杆45均呈L型，所述第七测杆44的端部与阶梯轴8一端的端面接触，所述第八测杆45的端部与阶梯轴8另一端的端面接触，所述第七测杆44和第八测杆45上均设置有位移传感器46，所述第七测杆44上设置有第三距离传感器47；

如图6所示，所述信号调理器51用于接收第一距离传感器37、第二距离传感器38、第三距离传感器47和位移传感器46传送的信号，并进行信号的放大和过滤，所述信号调理器51通过数据处理器52与所述计算机53电连接；具体地，所述信号调理器51包括放大电路和滤波电路，可以对电信号进行放大和滤波处理，所述信号调理器51选用IEPE系列的信号调理器51，将调理的电信号传输到数据处理器52，所述数据处理器52的输入端和信号调理器51的输出端电连接，所述数据处理器52的输出端和计算机53电连接，通过计算机53显示第一距离传感器37、第二距离传感器38、第三距离传感器47和位移传感器46的数值，所述数据处理器52包含A/D转换器，数据处理器52将接收的电信号转换为数字信号，这样计算机53才能直接处理接收的数据。

如图1～5所示，为了提高该检测装置的可靠性和稳定性，以及测量精度，所述第一支架31、第二支架41、第一测杆32、第二测杆33、第三测杆34、第四测杆35、第五测杆42、第六测杆43、第七测杆44和第八测杆45均通过滑动机构6滑动设置，所述滑动机构6包括固定设置在第一支架31端部的十字型滑块61，所述测量基板1上开设有与十字型滑块61配合的滑槽62；所述第一测杆32、第二测杆33、第三测杆34、第四测杆35、第五测杆42、第六测杆43、第七测杆44和第八测杆45上均设置有锁紧件7，所述锁紧件7包括锁紧螺钉71，所述锁紧螺钉71与十字型滑块61螺纹连接，当所述锁紧螺钉71拧紧时，所述锁紧螺钉71的尾端与滑槽62接触将十字型滑块61锁紧定位。

工作原理如下：

首先根据待测阶梯轴8的尺寸将两个磁性V型块21沿X轴方向固定设置在测量基板1上，再将阶梯轴8固定设置在两个磁性V型块21上，此时阶梯轴8的轴线与X轴方向一致；

测量阶梯轴8的各阶梯轴段的直径：首先沿X轴方向将第一支架31滑动至阶梯轴8的待测轴段位置，再沿Z轴方向滑动第一测杆32和第二测杆33，沿Y轴方向滑动第三测杆34和第四测杆35，使得四个测量头36均与阶梯轴8的该轴段的周面接触，再通过拧紧相应的锁紧螺钉71将第一测杆32、第二测杆33、第三测杆34和第四测杆35锁紧定位，此时第一距离传感器37测得阶梯轴8的该阶梯轴段的直径，第二距离传感器38也测得阶梯轴8的该阶梯轴段的直径，第一距离传感器37和第二距离传感器38测得阶梯轴8的该轴段直径的平均值，为最终测得的阶梯轴8的该阶梯轴段的直径，该过程中，第一距离传感器37和第二距离传感器38发出电信号，信号调理器51接收该电信号后进行放大和滤波处理，数据处理器52再接收该电信号转换为数字信号传递给计算机53，计算机53对获得的数据进行处理，最终得到阶梯轴8的该阶梯轴段的直径；再沿X轴方向将第一支架31滑动至阶梯轴8的下一个待测轴段位置，重复上述动作，直至阶梯轴8的各待测阶梯轴段的直径测量完毕；

测量阶梯轴8的各阶梯轴段的长度：首先沿Y轴方向滑动第二支架41，同时沿Z轴方向分别滑动第五测杆42和第六测杆43，直至第七测杆44和第八测杆45的端部分别与阶梯轴8的两端相对，再沿X轴方向分别滑动第七测杆44和第八测杆45，使得第七测杆44和第八测杆45的端部分别与阶梯轴8的两端端面接触，此时第三距离传感器47测得阶梯轴8的总长度，该过程中，第三距离传感器47发出电信号，信号调理器51接收该电信号后进行放大和滤波处理，数据处理器52再接收该电信号转换为数字信号传递给计算机53，计算机53对获得的数据进行处理，得到阶梯轴8的总长度；再依次沿Z轴方向滑动第五测杆42，沿X轴方向滑动第七测杆44，使得第七测杆44的端部与下一个阶梯端面接触，该过程中，第七测杆44上的位移传感器46不断发出电信号，信号调理器51接收该电信号后进行放大和滤波处理，数据处理器52再接收该电信号转换为数字信号传递给计算机53，计算机53对获得的数据进行处理，得到阶梯轴8的该阶梯轴段的长度；同时沿Z轴方向滑动第六测杆43，沿X轴方向滑动第八测杆45，使得第八测杆45的端部与下一个阶梯端面接触，该过程中，第八测杆45上的位移传感器46不断发出电信号，信号调理器51接收该电信号后进行放大和滤波处理，数据处理器52再接收该电信号转换为数字信号传递给计算机53，计算机53对获得的数据进行处理，得到阶梯轴8的该阶梯轴段的长度；重复上述动作，直至阶梯轴8的各待测阶梯轴段的长度测量完毕。

Claims (6)

1.一种阶梯轴的直径和长度检测装置，其特征在于：包括测量基板(1)、直径测量机构(3)、长度测量机构(4)、信号调理器(51)和计算机(53)，所述测量基板(1)上设置有用于固定待测阶梯轴(8)的定位机构(2)，以相互垂直的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向建立空间坐标系，其中X轴方向与阶梯轴(8)的轴向一致；

所述直径测量机构(3)包括第一支架(31)、第一测杆(32)和第二测杆(33)，所述第一支架(31)沿X轴方向滑动设置在测量基板(1)上，所述第一测杆(32)和第二测杆(33)沿Z轴方向依次滑动设置在第一支架(31)上，所述第一测杆(32)或第二测杆(33)上设置有第一距离传感器(37)，所述第一测杆(32)和第二测杆(33)上均设置有测量头(36)，所述阶梯轴(8)位于第一测杆(32)和第二测杆(33)之间，且两个所述测量头(36)均与阶梯轴(8)的周面接触，两个所述测量头(36)位于阶梯轴(8)的同一截面；

所述长度测量机构(4)包括第二支架(41)、第五测杆(42)、第六测杆(43)、第七测杆(44)和第八测杆(45)，所述第二支架(41)沿Y轴方向滑动设置在测量基板(1)上，所述第五测杆(42)和第六测杆(43)均沿Z轴方向滑动设置在第二支架(41)上，所述第七测杆(44)沿X轴方向滑动设置在第五测杆(42)上，所述第八测杆(45)沿X轴方向滑动设置在第六测杆(43)上，所述第七测杆(44)和第八测杆(45)位于阶梯轴(8)的两端，所述第七测杆(44)和第八测杆(45)上均设置有位移传感器(46)，所述第七测杆(44)或第八测杆(45)上设置有第三距离传感器(47)；

所述信号调理器(51)用于接收第一距离传感器(37)、第三距离传感器(47)和位移传感器(46)传送的信号，并进行信号的放大和过滤，所述信号调理器(51)通过数据处理器(52)与所述计算机(53)电连接。

2.根据权利要求1所述的阶梯轴的直径和长度检测装置，其特征在于：所述直径测量机构(3)还包括第三测杆(34)和第四测杆(35)，所述第三测杆(34)和第四测杆(35)沿Y轴方向依次滑动设置在第一测杆(32)或第二测杆(33)上，所述第三测杆(34)或第四测杆(35)上设置有第二距离传感器(38)，所述第三测杆(34)和第四测杆(35)上也均设置有所述测量头(36)，所述第一测杆(32)、第二测杆(33)、第三测杆(34)和第四测杆(35)围合形成供阶梯轴(8)穿过的测量空间(39)，四个所述测量头(36)均与阶梯轴(8)的周面接触，四个所述测量头(36)位于阶梯轴(8)的同一截面；所述第二距离传感器(38)也与信号调理器(51)电连接。

3.根据权利要求2所述的阶梯轴的直径和长度检测装置，其特征在于：所述第一支架(31)、第二支架(41)、第一测杆(32)、第二测杆(33)、第三测杆(34)、第四测杆(35)、第五测杆(42)、第六测杆(43)、第七测杆(44)和第八测杆(45)均通过滑动机构(6)滑动设置，所述滑动机构(6)包括固定设置在第一支架(31)端部的十字型滑块(61)，所述测量基板(1)上开设有与十字型滑块(61)配合的滑槽(62)。

4.根据权利要求3所述的阶梯轴的直径和长度检测装置，其特征在于：所述第一测杆(32)、第二测杆(33)、第三测杆(34)、第四测杆(35)、第五测杆(42)、第六测杆(43)、第七测杆(44)和第八测杆(45)上均设置有锁紧件(7)，所述锁紧件(7)包括锁紧螺钉(71)，所述锁紧螺钉(71)与十字型滑块(61)螺纹连接，当所述锁紧螺钉(71)拧紧时，所述锁紧螺钉(71)的尾端与滑槽(62)接触将十字型滑块(61)锁紧定位。

5.根据权利要求1所述的阶梯轴的直径和长度检测装置，其特征在于：所述第七测杆(44)和第八测杆(45)均呈L型，所述第七测杆(44)的端部与阶梯轴(8)一端的端面接触，所述第八测杆(45)的端部与阶梯轴(8)另一端的端面接触。

6.根据权利要求1～5任一项所述的阶梯轴的直径和长度检测装置，其特征在于：所述定位机构(2)包括两个磁性V型块(21)，两个所述磁性V型块(21)沿X轴方向依次固定设置在测量基板(1)上。

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