CN113340249A - 孔径测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种孔径测量装置，该孔径测量装置包括：柱状体，该柱状体固定安装于机架上，所述柱状体的径向方向开设有多个沿所述柱状体的轴向方向延伸的安装槽；多个测量组件，该多个测量组件分别安装于多个所述安装槽内，所述测量组件包括沿所述安装槽的延伸方向布置的多个传感器测头；和驱动组件，该驱动组件安装于所述柱状体上且与所述测量组件传动连接，用于在测量状态下驱动所述传感器测头从所述安装槽同步伸出，或在非测量状态下驱动所述传感器测头同步收回所述安装槽内。根据本申请的技术方案，提供了一种能够同时测量孔结构的直径和圆柱度的测量装置。

Description

孔径测量装置

技术领域

本申请涉及测量领域，更具体地说，涉及一种用于孔结构的孔径测量装置。

背景技术

汽车发动机缸体上设置有用于活塞运动的缸孔，为保障汽车发动机缸体在工作时的可靠性，在出厂前通常需要对汽车发动机缸体的缸孔直径及其圆柱度进行精确测量。

传统上对于孔结构的测量通常是采用传感器与延长测杆结合的方式，通过测杆延长测量距离，使传感器能够在孔结构中较深的位置进行测量。然而在实际测量过程中，传统的测量方式往往只能在同一时间测量孔结构一个截面的直径，无法通过一次性的测量同时获取孔结构的圆柱度信息，而且由于测量比例较大，难以保证测量的精确度。

因此，如何提供一种适用性较高的能够同时准确测量孔结构的直径和圆柱度的测量装置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孔结构的孔径测量装置，以实现能够同时准确测量孔结构的直径和圆柱度，且对于不同孔径的孔结构具备良好的柔性适用性。

根据本申请，提出了一种孔径测量装置，该孔径测量装置包括：柱状体，该柱状体固定安装于机架上，所述柱状体的径向方向开设有多个沿所述柱状体的轴向方向延伸的安装槽；多个测量组件，该多个测量组件分别安装于多个所述安装槽内，所述测量组件包括沿所述安装槽的延伸方向布置的多个传感器测头；和驱动组件，该驱动组件安装于所述柱状体上且与所述测量组件传动连接，用于在测量状态下驱动所述传感器测头从所述安装槽同步伸出，或在非测量状态下驱动所述传感器测头同步收回所述安装槽内。

优选地，所述柱状体的径向方向的横截面形状为圆形或多边形。

优选地，所述柱状体包括与所述机架固定安装的固定端和与所述固定端相反的末端，所述末端设置有弹性缓冲机构，该弹性缓冲机构用于当所述末端靠近被测孔的底部时在所述底部与所述末端之间提供弹性缓冲力。

优选地，所述弹性缓冲机构包括压板、弹性件和导向杆，所述弹性件设置于所述末端与所述压板之间，所述导向杆可滑动地穿过所述柱状体，该导向杆的一端固定于所述压板，另一端从所述固定端伸出。

优选地，所述柱状体设置有沿中心轴线方向的通孔，该通孔与所述安装槽连通，所述驱动组件包括线性驱动器和驱动杆，所述驱动杆与所述传感器测头之间设置有传动件，当所述线性驱动器驱动所述驱动杆在所述通孔内线性运动时，所述传动件带动所述传感器测头从所述安装槽同步伸出或同步收回所述安装槽内。

优选地，所述传动件为分别铰接于所述传感器测头与所述驱动杆上的连杆结构，所述传感器测头仅包括沿所述柱状体径向方向向外伸出或向内缩回的自由度。

优选地，所述测量组件包括弹性件，该弹性件连接于所述传感器测头与所述柱状体之间，用于在所述非测量状态下通过所述弹性件的弹性力使所述传感器测头保持在所述安装槽内。

优选地，所述测量组件包括固定部和测杆，所述固定部固定安装于所述柱状体上，所述测杆的一端可弹性摆动地连接于所述固定部，另一端设置有所述传感器测头，所述传动件固定安装于所述驱动杆上且朝向所述传感器测头形成有斜面或弧形面的过渡部，该过渡部用于在所述驱动杆沿轴向方向移动过程中，支撑所述传感器测头靠近或远离所述驱动杆。

优选地，所述测量组件包括滑轮件，该滑轮件设置于所述传感器测头或所述测杆上，用于当所述传动件移动时在所述过渡部上滚动。

优选地，所述固定部和测杆为一体成型制成，该固定部和测杆的连接部薄于所述固定部和测杆的其他部分。

根据本申请的技术方案，孔径测量装置在对孔结构进行测量时，通过驱动组件驱动柱状体上的测量组件从安装槽同步伸出，以使多个测量组件沿安装槽延伸方向布置的多个传感器测头能够同时对孔结构的多个截面进行测量，从而在对孔结构直径测量的同时，能够通过多个截面的测量信息判断该孔结构的圆柱度。

本申请的其它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孔径测量装置的立体图；

图2为图1所示的孔径测量装置的A-A方向剖视图；

图3为图1所示的孔径测量装置的B-B方向剖视图；

图4为优选实施方式的孔径测量装置的测量组件的传动结构示意图；

图5为图4的C部放大图。

具体实施方式

本申请中涉及的“轴向方向”、“中心轴线方向”和“径向方向”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。

由于活塞会在缸孔内做上下往复运动，圆柱度的好坏对活塞的运动影响很大，因此在对汽车发动机的缸孔进行测量时，圆柱度的测量是其中较为重要的参数。

缸孔测量通常是在缸孔内进行，传统方案通常是采用大量程的杠杆式传感器以及延长测量臂的方式来解决。然而由于延长了测量臂，所以传感器的线性较差，可能会导致测量精度不是很高，而且由于一次只能测一个截面，所以不能测量缸孔的圆柱度。另一方面，基于活塞的运动距离，缸孔通常需要测量至少3个截面，但是由于传感器上的测量臂的加长，一个测量装置上只能安装用于测量一个截面的多个传感器，所以在实际测量的过程中，一个缸孔就必须测量多次，甚至需要多台设备分别测量，导致测量时间和成本的增加。

本申请提供了一种能够一次性同时测量缸孔直径参数和圆柱度的孔径测量装置。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所示，本申请的孔径测量装置包括：柱状体10，该柱状体10固定安装于机架上，柱状体10的径向方向开设有多个沿柱状体10的轴向方向延伸的安装槽11；多个测量组件20，该多个测量组件20分别安装于多个安装槽11内，测量组件20包括沿安装槽11的延伸方向布置的多个传感器测头21；和驱动组件30，该驱动组件30安装于柱状体10上且与测量组件20传动连接，用于在测量状态下驱动传感器测头21从安装槽11同步伸出，或在非测量状态下驱动传感器测头21同步收回安装槽11内。

其中，多个安装槽11内的多个传感器测头21能够用于同时测量被测孔的多个截面。根据传感器测头21可伸出安装槽11的距离范围，该孔径测量装置能够兼容测量多种不同孔径大小的孔结构，适用性较高。优选情况下，安装槽11的数量为3个或3个以上，每个安装槽11沿柱状体10的轴向方向的布置的传感器测头21的数量和位置相同，每个安装槽11中的传感器测头21的数量为3个或3个以上。

根据该实施方式，孔径测量装置在对孔结构进行测量时，通过驱动组件30驱动柱状体上的测量组件20的传感器测头21从安装槽同步伸出，以使多个测量组件20沿安装槽延伸方向布置的多个传感器测头21能够同时对孔结构的多个截面进行测量，从而在对孔结构的孔径测量的同时，能够通过多个截面的测量信息判断该孔结构的圆柱度。尤其是在有标准件的测量数值作为参照的情况下，测量人员能够快速根据通过每个传感器测头21测量的数值判断被测孔结构的尺寸、圆柱度等参数是否符合要求，提高了测量效率，减少了测量成本。根据加工习惯或工况需求，平行于柱状体10的径向方向的横截面形状可以为圆形或多边形，该柱状体10的横截面的外接圆的尺寸大小小于被测孔结构，以方便柱状体10进出。

如图2所示，根据上述孔径测量装置，柱状体10优选包括与机架固定安装的固定端12和与固定端12相反的末端13，测量时该末端13朝向被测孔结构优先进入。末端13可以设置有如弧形或楔形的导向结构和/或弹性缓冲机构14，该弹性缓冲机构14用于当末端13靠近被测孔的底部时在底部与末端13之间提供弹性缓冲力，以尽量防止孔径测量装置进入孔结构时与被测孔的底部产生刚性干涉，避免磨损或损坏孔结构或测量装置。

上述弹性缓冲机构14可以为弹性材质制成的缓冲垫，或优选如图2所示，弹性缓冲机构14包括压板141、至少一个第一弹性件142和至少一根导向杆143，第一弹性件142设置于末端13与压板141之间，导向杆143可滑动地穿过柱状体10，该导向杆143的一端固定于压板141，另一端从固定端12伸出。其中，第一弹性件142可以为弹片、弹簧或弹性衬垫等。导向杆143可以为多个，以防止压板141转动或倾斜导致测量装置与被测孔定位不准。

如图2所示，导向杆143从固定端12伸出的一端可以设置有限位件，以限制压板141与柱状体10之间的最大距离，同时通过该端的动作，能够使工作人员从视觉上直观地判断压板141是否触底，或由于孔径测量装置的进入位置或方向不准确，导致柱状体10在进入被测孔时发生碰撞干涉。优选情况下，孔径测量装置在所述限位件附近设置有位置传感器，该位置传感器用于检测所述限位件是否位于压板141未触底时的初始位置。位置传感器优选与驱动组件30相关联，当测量装置的压板141与被测孔的底部接触时，压板141及导向杆143克服第一弹性件142的弹性力，使所述限位件离开其初始位置，位置传感器检测到限位件移动的同时，驱动组件30中的驱动器根据所述位置传感器的检测信号停止驱动动作。

传统的杠杆式测量方式，由于传感器的测量臂的延长，导致传感器的杠杆比都达到3.0以上甚至更高，所以对于温度的变化产生的测量差异比较明显，通常在做温度补偿实验时就需要反复多次实验，导致时间成本增加。本申请中的测量组件20及其传感器测头21安装于柱状体10上，由安装于柱状体10上的驱动组件30控制传感器测头21径向方向的伸出或缩回，测量组件20的传感器测头21可以为单纯径向移动，也可以为较短小的摆动测杆形式，从而能够避免较长杠杆的传导测量中，测量结果受温度影响较大的情况。驱动组件30可以为涨开机构，通过径向涨开将多个传感器测头21同时径向撑出安装槽11，也可以为线性驱动机构，通过传动杆或柔性传动件（绳索、链条等）与传感器测头21的传动连接将轴向方向的线性驱动转换为传感器测头21径向方向的动作。

如图3所示，柱状体10优选设置有沿中心轴线方向的通孔15，该通孔15与安装槽11连通，驱动组件30包括线性驱动器31和驱动杆32，驱动杆32与传感器测头21之间设置有传动件33。当线性驱动器31驱动所述驱动杆32在通孔15内线性运动时，传动件33带动传感器测头21从安装槽11同步伸出或同步收回安装槽11内。其中，传动件33的作用主要在于将驱动杆32的中心轴线方向移动转换为传感器测头21的径向移动动作。传动件33可以为分别铰接于传感器测头21与驱动杆32上的连杆结构，并限制传感器测头21仅包括沿柱状体10径向方向向外伸出或向内缩回的自由度，从而当驱动杆32沿中心轴线方向移动时，连杆结构带动传感器测头21径向方向向外伸出或向内缩回。

根据该实施方式，孔径测量装置的柱状体10进入到被测孔内的测量位置后，通过线性驱动器31提供驱动力以使驱动杆32伸出或缩回，并通过作用于驱动杆32与多个传感器测头21之间的多个传动件33使所有传感器测头21同时沿径向方向伸出所述安装槽11并接触于被测孔的内壁上，从而获得测量数值。线性驱动器31可以为如气缸、液压缸的单纯线性驱动器，或者为如电机的旋转驱动配合丝杠副结构或齿轮结构将旋转动作转换为驱动杆32的线性移动。驱动组件30可以既驱动传感器测头21的伸出和缩回动作，也可以仅提供其中一个动作的驱动力。优选如图3所示，测量组件20包括第二弹性件22，该第二弹性件22连接于传感器测头21与柱状体10之间，用于在非测量状态下通过第二弹性件22的弹性力使传感器测头21保持在安装槽11内，在驱动组件30提供驱动力时，该驱动力克服第二弹性件22的弹性力使传感器测头21伸出所述安装槽11；或者第二弹性件22用于在非测量状态下通过第二弹性件22的弹性力使传感器测头21保持伸出安装槽11，在驱动组件30提供驱动力时，该驱动力克服第二弹性件22的弹性力使传感器测头21缩回所述安装槽11内。

如图4和图5所示，孔径测量装置的测量组件20优选包括固定部23和测杆24，固定部23固定安装于柱状体10上，测杆24的一端可弹性摆动地连接于固定部23，另一端设置有传感器测头21，传动件33固定安装于驱动杆32上且朝向传感器测头21形成有斜面或弧形面的过渡部331，该过渡部331用于在驱动杆32沿轴向方向移动过程中，支撑传感器测头21靠近或远离驱动杆32。当驱动杆32沿轴向移动时，固定于驱动杆32上的传动件33的过渡部331作用于传感器测头21，通过过渡部331相对于传感器测头21在轴向方向的位置的变化，使过渡部331将传感器测头21径向向内或向外挤压，以克服第二弹性件22的弹性力，使传感器测头21缩回或伸出。此外，第二弹性件22的弹性力始终作用于过渡部331和传感器测头21之间，从而能够防止测量过程中传感器测头21抖动造成测量误差。通过此实施方式，能够尽量保证各个传感器测头21动作的一致性，相比于其他存在传动间隙的传动方式（例如铰接杆或柔性传动件）具备更高的可靠性，从而提高了测量精确度。

在上述实施方式中，测量组件20优选包括滑轮件25。如图5所示，该滑轮件25设置于传感器测头21或测杆24上，用于当传动件33移动时在过渡部331上滚动，从而能够防止传感器测头21或测杆24与传动件33发生相对移动时产生磨损，从而提高了测量装置的使用寿命。固定部23和测杆24可以为铰接连接，以使测杆24可相对于固定部23摆动。优选如图5所示，固定部23和测杆24为一体成型制成，该固定部23和测杆24的连接部26薄于固定部23和测杆24的其他部分，从而使测杆24部分摆动时，形变区域集中在连接部26，进而提高了测量精度的同时，简化了产品结构。

根据本申请优选实施方式的孔径测量装置，在非测量状态下，测量装置的传感器测头21均收缩回柱状体10的安装槽11中，以使柱状体10方便进入被测孔内。操作人员可通过观察导向杆143朝向线性驱动器31的一端判断柱状体10是否位于被测孔内的测量位置。在所述测量位置，线性驱动器31工作，通过驱动杆32在通孔15内的线性动作，使固定于驱动杆32上的传动件33的过渡部331与传感器测头21相对移动，从而令传感器测头21伸出安装槽11并接触于被测孔的内壁上。其中，该测量装置的传感器测头21的伸出动作相比于传统的测量方式，尽量减少了传动间隙和传动比，进而具备更高的动作精度。将此时测量组件20获得的数值与标准件的孔结构的测量数值进行比对，能够快速且准确地判断被测孔的孔径以及圆柱度的参数是否符合加工要求。根据本申请的方案，在对孔结构直径测量的同时，能够通过多个截面的测量信息判断该孔结构的圆柱度，而且根据传感器测头21可伸出安装槽11的距离范围，该孔径测量装置能够兼容测量多种不同孔径大小的孔结构，适用性较高。

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 (8)

1.孔径测量装置，其特征在于，该孔径测量装置包括：

柱状体（10），该柱状体（10）固定安装于机架上，所述柱状体（10）的径向方向开设有多个沿所述柱状体（10）的轴向方向延伸的安装槽（11）；

多个测量组件（20），该多个测量组件（20）分别安装于多个所述安装槽（11）内，所述测量组件（20）包括沿所述安装槽（11）的延伸方向布置的多个传感器测头（21）；和

驱动组件（30），该驱动组件（30）安装于所述柱状体（10）上且与所述测量组件（20）传动连接，用于在测量状态下驱动所述传感器测头（21）从所述安装槽（11）同步伸出，或在非测量状态下驱动所述传感器测头（21）同步收回所述安装槽（11）内；

所述柱状体（10）包括与所述机架固定安装的固定端（12）和与所述固定端（12）相反的末端（13），所述末端（13）设置有弹性缓冲机构（14）；

所述弹性缓冲机构（14）包括压板（141）、第一弹性件（142）和导向杆（143），所述第一弹性件（142）设置于所述末端（13）与所述压板（141）之间，所述导向杆（143）可滑动地穿过所述柱状体（10），该导向杆（143）的一端固定于所述压板（141），另一端从所述固定端（12）伸出。

2.根据权利要求1所述的孔径测量装置，其特征在于，所述柱状体（10）的径向方向的横截面形状为圆形或多边形。

3.根据权利要求1所述的孔径测量装置，其特征在于，所述柱状体（10）设置有沿中心轴线方向的通孔（15），该通孔（15）与所述安装槽（11）连通，

所述驱动组件（30）包括线性驱动器（31）和驱动杆（32），所述驱动杆（32）与所述传感器测头（21）之间设置有传动件（33），

当所述线性驱动器（31）驱动所述驱动杆（32）在所述通孔（15）内线性运动时，所述传动件（33）带动所述传感器测头（21）从所述安装槽（11）同步伸出或同步收回所述安装槽（11）内。

4.根据权利要求3所述的孔径测量装置，其特征在于，所述传动件（33）为分别铰接于所述传感器测头（21）与所述驱动杆（32）上的连杆结构，所述传感器测头（21）仅包括沿所述柱状体（10）径向方向向外伸出或向内缩回的自由度。

5.根据权利要求3所述的孔径测量装置，其特征在于，所述测量组件（20）包括第二弹性件（22），该第二弹性件（22）连接于所述传感器测头（21）与所述柱状体（10）之间，用于在所述非测量状态下通过所述第二弹性件（22）的弹性力使所述传感器测头（21）保持在所述安装槽（11）内。

6.根据权利要求3所述的孔径测量装置，其特征在于，所述测量组件（20）包括固定部（23）和测杆（24），所述固定部（23）固定安装于所述柱状体（10）上，所述测杆（24）的一端可弹性摆动地连接于所述固定部（23），另一端设置有所述传感器测头（21），

所述传动件（33）固定安装于所述驱动杆（32）上且朝向所述传感器测头（21）形成有斜面或弧形面的过渡部（331），该过渡部（331）用于在所述驱动杆（32）沿轴向方向移动过程中，支撑所述传感器测头（21）靠近或远离所述驱动杆（32）。

7.根据权利要求6所述的孔径测量装置，其特征在于，所述测量组件（20）包括滑轮件（25），该滑轮件（25）设置于所述传感器测头（21）或所述测杆（24）上，用于当所述传动件（33）移动时在所述过渡部（331）上滚动。

8.根据权利要求6所述的孔径测量装置，其特征在于，所述固定部（23）和测杆（24）为一体成型制成，该固定部（23）和测杆（24）的连接部（26）薄于所述固定部（23）和测杆（24）的其他部分。

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