CN113280776B - 直径测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种直径测量装置，该直径测量装置包括：框架，该框架上安装有支撑杆，在测量状态下该支撑杆用于定位支撑于待测工件的表面；至少两个第一弹性测量单元安装于框架，且间隔对称地设置于支撑杆的两侧，第一弹性测量单元包括第一测量端，用于在测量状态下弹性地抵触于待测工件的目标截面上，以测量该目标截面的尺寸参数；第二弹性测量单元固定于第一测量端，第二弹性测量单元包括第二测量端，该第二测量端在待测工件的轴向方向上与第一测量端间隔布置，用于测量待测工件的其他截面与目标截面的尺寸参数的差值。根据本申请的技术方案，提供了一种操作简单且适用性和测量效率较高的用于轴类工件的测量装置。

Description

直径测量装置

技术领域

本申请涉及测量领域，更具体地说，涉及一种用于轴类工件的直径测量装置。

背景技术

轴类工件在工业领域中广泛应用，为保证轴类零件在实际应用中具备良好的性能，通常在设备装配前需要对轴类工件的直径、圆度、圆柱度、锥度等参数进行测量。

传统上用于轴类工件的测量方法主要包括人工手动测量和自动化测量的方式。其中，通过传统测量工具进行的手动测量一方面测量效率较低，另一方面人工操作过程中很容易出现误差，导致测量精确度降低。而自动化的测量方式通常适用于大批量的零部件测量，往往在一次测量过程中只能确认零部件的某一项参数，或者通过设置成本较高的复杂测量机构同时或分别测量零部件的不同参数，以在牺牲成本的情况下提高效率。随着工业测量需求的多样化发展，这两种方式已经渐渐无法满足灵活性的测量需求。

因此，如何提供一种操作简单且适用性和测量效率较高的用于轴类工件的测量方案成为本领域需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了一种用于轴类工件的直径测量装置，以实现一种操作简单且适用性和测量效率较高的用于轴类工件的测量方案。

根据本申请，提出了一种直径测量装置，该直径测量装置包括：框架，该框架上安装有支撑杆，在测量状态下该支撑杆用于定位支撑于待测工件的表面；第一弹性测量单元，至少两个所述第一弹性测量单元安装于所述框架，且间隔对称地设置于所述支撑杆的两侧，所述第一弹性测量单元包括第一测量端，该第一测量端用于在所述测量状态下弹性地抵触于所述待测工件的目标截面上，以测量该目标截面的尺寸参数；和第二弹性测量单元，该第二弹性测量单元固定于所述第一测量端，所述第二弹性测量单元包括第二测量端，该第二测量端在所述待测工件的轴向方向上与所述第一测量端间隔布置，用于测量所述待测工件的其他截面与所述目标截面的尺寸参数的差值。

优选地，所述第一测量端和/或第二测量端的端面沿竖直方向延伸，在所述测量状态下，所述第一测量端和/或第二测量端沿所述竖直方向相切于所述待测工件的表面。

优选地，所述第一弹性测量单元包括传感器以及间隔设置的固定板和浮动板，所述固定板固定安装于所述框架，所述第一测量端固定设置于所述浮动板上，所述浮动板沿横向方向可弹性浮动地安装于所述固定板，所述传感器固定于所述固定板和浮动板中的一者，用于测量另一者在所述横向方向的相对位移。

优选地，所述第一弹性测量单元包括至少两个弹性片，该至少两个所述弹性片平行间隔地连接于所述固定板和浮动板之间。

优选地，所述第一弹性测量单元包括弹簧件，该弹簧件连接于所述固定板和浮动板之间，用于提供弹性的拉力或推力使彼此对称的所述第一弹性测量单元的浮动板相互靠近。

优选地，所述第一测量端远离所述支撑杆的一侧设置有导向轮，彼此对称的所述第一弹性测量单元的所述导向轮之间的距离小于等于所述第一测量端之间的距离。

优选地，所述框架包括开口，所述开口正对所述支撑杆和所述导向轮之间的定位空间，所述开口设置有呈弧形或斜面的导向面。

优选地，所述支撑杆用于定位支撑于待测工件的表面的一端设置有至少两个间隔布置的滚轮，该滚轮用于在所述测量状态下可滚动地压触于所述待测工件的表面。

优选地，所述第一测量端固定设置有多个所述第二弹性测量单元，该多个所述第二弹性测量单元沿所述轴向方向均匀布置。

优选地，在非测量状态下，所述第二弹性测量单元的第二测量端与所述第一弹性测量单元的第一测量端在所述轴向方向上的投影位置相同。

优选地，多个所述第二弹性测量单元布置于所述第一测量端在所述轴向方向的一侧，或分别布置于所述第一测量端在所述轴向方向的两侧。

根据本申请的技术方案，该直径测量装置在测量状态下，通过支撑杆定位于待测工件的表面，此时待测工件将间隔对称地设置于支撑杆的两侧的第一弹性测量单元的第一测量端撑开，使第一测量端抵触于该待测工件的目标截面上，以使第一弹性测量单元获取该目标截面的直径测量参数。与此同时，设置于第一测量端上的第二弹性测量单元通过第二测量端对待测工件其他截面的测量，从而能够得出其他截面与所述目标截面的尺寸参数的差值，进而能够根据上述目标界面的测量参数和其他截面的测量参数，对待测工件圆柱度或锥度等进行判断。因此本申请提供了一种操作简单且适用性和测量效率较高的用于轴类工件的测量方案。

本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

图1为根据本申请优选实施方式的直径测量装置的立体图；

图2为图1所示的直径测量装置的正视图；

图3a和图3b为直径测量装置测量状态下的局部示意图。

具体实施方式

本申请中涉及的“横向方向”、“轴向方向”和“竖直方向”等方位词是以附图中所示的方向进行描述的。可以理解的是，上述方位词的描述是为了清楚表示本申请的技术方案而表示的相对位置关系，承载有本申请技术方案的产品的摆放布置方式可不限于本申请图中所示的方位关系，因此上述方位词不对本申请保护范围构成限制。

在对轴类零件的尺寸参数进行测量时，传统的手动测量方式效率较低，且由于人工操作的不稳定性，测量精度有限；而自动化测量虽然具备较高的测量效率，但对同一轴类零件的不同参数测量往往需要用到不同的测量设备，成本较高。有鉴于此，本申请提供了一种成本较低且测量效率和适用性较高的直径测量装置。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

如图1和图2所示，本申请的直径测量装置包括：框架10和第一弹性测量单元20。该框架10上安装有支撑杆11，至少两个第一弹性测量单元20安装于框架10，且间隔对称地设置于支撑杆11的两侧。在测量状态下，该支撑杆11用于定位支撑于待测工件的表面，以使待测工件位于间隔对称地设置于支撑杆11的两侧的第一弹性测量单元20之间，通过第一弹性测量单元20对待测工件的尺寸参数进行弹性地测量。具体地，第一弹性测量单元20优选包括第一测量端21，该第一测量端21用于在测量状态下弹性地抵触于待测工件的目标截面上，通过传感器测量第一测量端21被待测工件撑开后的相对位移，以测量该目标截面的直径。

对于轴类待测工件而言，仅测量一个目标截面的直径往往无法体现该待测工件的完成度，例如圆柱形待测工件的圆柱度或待测工件上锥形结构的锥度也是需要准确控制的重要参数。对于圆柱度、锥度等参数的判断，通常需要进行多个目标截面的测量。如图1和图2所示，本申请的直径测量装置优选还包括第二弹性测量单元30，该第二弹性测量单元30固定于第一测量端21，第二弹性测量单元30包括第二测量端31，该第二测量端31在待测工件的轴向方向Y上与第一测量端21间隔布置，用于测量待测工件的其他截面与目标截面的尺寸参数的差值。其中第二弹性测量单元30可以为小尺寸的弹性测量装置（如笔试传感器或摆臂式位移传感器等），第二测量端31设置于该测量装置的测头或测杆上。

在测量状态下，第一测量端21被待测工件撑开，从而获取第一测量端21所抵触位置的第一目标截面的尺寸参数；与此同时，第二弹性测量单元30在第一测量端21的位移基础上，其第二测量端31弹性地抵触于待测工件的其他目标截面上，从而获取该其他目标截面与第一目标截面的尺寸差值，进而能够同时测量获得待测工件被测位置的直径、圆柱度、圆锥度等参数。如图1所示，每个第一弹性测量单元20的第一测量端21可以固定设置有多个第二弹性测量单元30，该多个第二弹性测量单元30沿轴向方向Y均匀布置，从而提高测量的取值范围，提高测量精确度。在非测量状态下，第二弹性测量单元30的第二测量端31优选与第一弹性测量单元20的第一测量端21在轴向方向Y上的投影位置相同。多个第二弹性测量单元30布置于第一测量端21在轴向方向Y的一侧，或分别布置于第一测量端21在轴向方向Y的两侧，以适应不同工况。

其中，为定位轴类待测工件，直径测量装置的支撑杆11用于定位支撑于待测工件的表面的一端可以设置为弧形或v形或梯形的凹槽结构，定位时该结构压触于待测工件的表面，以使待测工件的轴线保持在间隔对称的第一测量端21之间。优选如图2、图3a和图3b所示，支撑杆11设置有至少两个间隔布置的滚轮14，该滚轮14用于在测量状态下可滚动地压触于待测工件的表面，以防止待测工件与直径测量装置定位时，支撑杆11与待测工件发生磨损。

为能够适应不同尺寸的待测工件，优选如图1、图2所示，上述第一弹性测量单元20和第二弹性测量单元30的第一测量端21和/或第二测量端31的端面沿竖直方向Z延伸，在测量状态下，第一测量端21和/或第二测量端31沿竖直方向Z相切于待测工件的表面，以能够在待测工件的目标截面尺寸不同时，第一测量端21和/或第二测量端31均能够抵触于目标截面的最大尺寸的表面位置上。例如图3a所示，目标截面d的直径较小时，被支撑杆定位后的待测工件的圆心位置偏上，则第一测量端21在竖直方向Z的偏上的部分接触待测工件；如图3b所示，目标截面D的直径较大时，被支撑杆定位后的待测工件的圆心位置偏下，则第一测量端21在竖直方向Z的偏下的部分接触待测工件。因此根据该实施方式，本申请的直径测量装置能够适用于尺寸大小不同的轴类待测工件，具备较高的柔性适用性。

在上述实施方式中，第一测量端21的在横向方向X上的位移值可以由位移传感器（如笔试传感器或光学位移传感器）对第一测量端21进行直接或间接的测量。优选如图1和图2所示，第一弹性测量单元20包括传感器201以及间隔设置的固定板22和浮动板23，其中固定板22固定安装于框架10，第一测量端21固定设置于浮动板23上，浮动板23沿横向方向X可弹性浮动地安装于固定板22，传感器201固定于固定板22和浮动板23中的一者，用于测量另一者在横向方向X的相对位移。当第一弹性测量单元20的第一测量端21被待测工件撑开时，带动浮动板23克服弹性力沿横向方向X移动，此时固定于固定板22上的传感器201通过测量浮动板23沿横向方向X的位移量，从而获得第一测量端21被撑开的位移值。

浮动板23在横向方向X的弹性浮动可通过多种方式实现，例如浮动板23与固定板22通过滑轨或导向杆配合且连接有弹性件的方式。如图1和图2所示，第一弹性测量单元20优选包括至少两个弹性片24，该至少两个弹性片24平行间隔地连接于固定板22和浮动板23之间，从而使两个弹性片24、固定板22和浮动板23形成类似于平行四边形的弹性浮动结构，以使浮动板23能够相对于固定板22在弹性片24的连接下平行地弹性浮动。第一弹性测量单元20还可以包括弹簧件25，该弹簧件25连接于固定板22和浮动板23之间，用于提供弹性的拉力或推力使彼此对称的第一弹性测量单元20的浮动板23相互靠近，以辅助弹性片24提供使第一测量端21复位的弹性力。该弹簧件25的两端可以固定连接于固定板22和浮动板23，也可以至少一端可调节地连接（如螺纹连接）于固定板22和/或浮动板23，从而能够通过调节弹簧件25以改变作用于浮动板23的弹性力的大小，以使直径测量装置在不同姿态下均能够保持彼此对称的第一弹性测量单元20的浮动板23相互靠近，进而提高了直径测量装置在不同工况环境下的适应能力。

本申请的直径测量装置在定位工件的过程中，需要工件在定位于支撑杆11之前先撑开第一测量端21和第二测量端31。为防止定位过程中第一测量端21和/或第二测量端31与待测工件发生磨损，优选如图2所示，第一测量端21远离支撑杆11的一侧设置有导向轮211，从而在定位待测工件的过程中，待测工件先与导向轮211接触，以通过导向轮211将第一测量端21撑开，使待测工件尽量顺利到达支撑杆11处。优选情况下，彼此对称的第一弹性测量单元20的导向轮211之间的距离小于等于第一测量端21之间的距离。

直径测量装置的框架10可以仅作为装置的安装基础，使直径测量装置安装于机架或其他移动装置上，也可以包括如图2所示围绕测量装置延伸的框架结构，以防止直径测量装置移动时发生磕碰导致损坏。优选地，框架10在靠近待测工件的测量位置处形成有开口12，该开口12正对支撑杆11和导向轮211之间的定位空间，以允许直径测量装置从待测工件的径向方向上靠近待测工件并实现定位。如图3a和图3b所示，开口12设置有呈弧形或斜面的导向面13，以使待测工件更容易进入所述定位空间，降低了操作难度。

根据本申请优选实施方式的直径测量装置，将待测工件沿直径测量装置的轴向方向Y布置，操控直径测量装置从待测工件的径向方向靠近，使待测工件从开口12进入到定位空间，通过导向轮211撑开第一测量端21，直至待测工件表面抵触于支撑杆11的滚轮14之间以实现定位。此时第一测量端21和/或第二测量端31切于待测工件表面，通过对称布置的第一弹性测量单元20之间和第二弹性测量单元30之间的数值对比，能够判断待测工件是否定位准确，以及是否沿直径测量装置的轴向方向Y布置。如定位准确，则通过第一弹性测量单元20的测量数值与第二弹性测量单元30的测量数值结合判断多个目标截面的尺寸参数，进而通过一次测量，同时测得该待测工件的直径、圆柱度、圆锥度等参数。本申请的直径测量装置操作简单，且可适用于不同姿态下的测量以及不同尺寸型号的轴类待测工件，从而具备较高的测量效率及柔性适用性。

以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。

Claims (9)

1.直径测量装置，其特征在于，该直径测量装置包括：

框架（10），该框架（10）上安装有支撑杆（11），在测量状态下该支撑杆（11）用于定位支撑于待测工件的表面；

第一弹性测量单元（20），至少两个所述第一弹性测量单元（20）安装于所述框架（10），且间隔对称地设置于所述支撑杆（11）的两侧，所述第一弹性测量单元（20）包括第一测量端（21），该第一测量端（21）用于在所述测量状态下弹性地抵触于所述待测工件的目标截面上，以测量该目标截面的尺寸参数；和

第二弹性测量单元（30），该第二弹性测量单元（30）固定于所述第一测量端（21），所述第二弹性测量单元（30）包括第二测量端（31），该第二测量端（31）在所述待测工件的轴向方向（Y）上与所述第一测量端（21）间隔布置，用于测量所述待测工件的其他截面与所述目标截面的尺寸参数的差值，

所述第一弹性测量单元（20）包括传感器（201）以及间隔设置的固定板（22）和浮动板（23），

所述固定板（22）固定安装于所述框架（10），所述第一测量端（21）固定设置于所述浮动板（23）上，所述浮动板（23）沿横向方向（X）可弹性浮动地安装于所述固定板（22），

所述传感器（201）固定于所述固定板（22）和浮动板（23）中的一者，用于测量另一者在所述横向方向（X）的相对位移。

2.根据权利要求1所述的直径测量装置，其特征在于，所述第一测量端（21）和/或第二测量端（31）的端面沿竖直方向（Z）延伸，在所述测量状态下，所述第一测量端（21）和/或第二测量端（31）沿所述竖直方向（Z）相切于所述待测工件的表面。

3.根据权利要求1所述的直径测量装置，其特征在于，所述第一弹性测量单元（20）包括至少两个弹性片（24），该至少两个所述弹性片（24）平行间隔地连接于所述固定板（22）和浮动板（23）之间。

4.根据权利要求1所述的直径测量装置，其特征在于，所述第一弹性测量单元（20）包括弹簧件（25），该弹簧件（25）连接于所述固定板（22）和浮动板（23）之间，用于提供弹性的拉力或推力使彼此对称的所述第一弹性测量单元（20）的浮动板（23）相互靠近。

5.根据权利要求1所述的直径测量装置，其特征在于，所述第一测量端（21）远离所述支撑杆（11）的一侧设置有导向轮（211），彼此对称的所述第一弹性测量单元（20）的所述导向轮（211）之间的距离小于等于所述第一测量端（21）之间的距离。

6.根据权利要求5所述的直径测量装置，其特征在于，所述框架（10）包括开口（12），所述开口（12）正对所述支撑杆（11）和所述导向轮（211）之间的定位空间，所述开口（12）设置有呈弧形或斜面的导向面（13）。

7.根据权利要求1所述的直径测量装置，其特征在于，所述支撑杆（11）用于定位支撑于待测工件的表面的一端设置有至少两个间隔布置的滚轮（14），该滚轮（14）用于在所述测量状态下可滚动地压触于所述待测工件的表面。

8.根据权利要求1所述的直径测量装置，其特征在于，所述第一测量端（21）固定设置有多个所述第二弹性测量单元（30），该多个所述第二弹性测量单元（30）沿所述轴向方向（Y）均匀布置。

9.根据权利要求8所述的直径测量装置，其特征在于，在非测量状态下，所述第二弹性测量单元（30）的第二测量端（31）与所述第一弹性测量单元（20）的第一测量端（21）在所述轴向方向（Y）上的投影位置相同。

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