CN113776475B - 一种用于壳体尺寸测量的测量设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于壳体尺寸测量的测量设备及方法，测量设备包括定位底座、导正装置、支架、驱动支架左右移动的直线驱动机构、以及安装于支架上的第一孔中心测量单元；定位底座上设有壳体定位平面，且垂直穿过壳体定位平面中心并沿左右方向延伸的平面为导正基准面，定位底座用于安装壳体，且壳体定位平面与壳体端面接触贴紧，定位底座还设有定位机构；导正装置用于使第一内孔轴线位于导正基准面上；所述第一孔中心测量单元包括上下两个相对称设置的杠杆、位移检测组件、以及驱动杠杆转动的转动驱动组件，杠杆一端设有接触头、另一端设有位移检测点，位移检测组件用于测量两个杠杆的位移检测点的高度位置，两个接触头位于都位于导正基准面中。
Description
技术领域
本发明涉机械测量设备领域，具体涉及一种用于壳体尺寸测量的测量设备及方法。
背景技术
在分动器、主减速器，变速箱总成装配过程中，通常需要控制齿间隙以及预载荷在一定的公差范围之内，要实现上述装配精度，通常需要基于尺寸链的选垫来保证。因此装配线需要对相关壳体尺寸进行100％的检测，从而将齿间隙以及预载荷控制在要求精度，测量的内容包括壳体中的内孔、内孔轴线至轴承座端面的距离、壳体端面至轴承孔端面的距离等。目前上述尺寸的测量依靠三坐标测量仪，设备占地面积大，对环境的要求比较高，导致投入成本比较高。如何开发一种低成本并且可靠测量设备，是现阶段面临的一个课题
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于壳体尺寸测量的测量设备及方法，能够方便快速的测量壳体中第一内孔中心与壳体端面的距离、以及第一内孔孔径，简单可靠，投入成本相对较低，同时可以保证检测精度。
为实现上述目的，本发明提供一种用于壳体尺寸测量的测量设备，所述壳体中设有第一内孔，且第一内孔轴线与壳体端面平行，所述壳体的壳体端面上开设有第二内孔，所述第二内孔和第一内孔的轴线相互垂直且相交，所述测量设备包括定位底座、导正装置、支架、驱动支架左右移动的直线驱动机构、以及安装于支架上的第一孔中心测量单元；所述定位底座上设有壳体定位平面，且垂直穿过壳体定位平面中心并沿左右方向延伸的平面为导正基准面，所述定位底座用于安装壳体，且壳体定位平面与壳体端面接触贴紧，所述定位底座还设有用于将第二内孔中心定位在导正基准面上的定位机构；所述导正装置用于使第一内孔轴线位于导正基准面上；所述第一孔中心测量单元包括上下两个相对称设置的杠杆、位移检测组件、以及驱动杠杆转动的转动驱动组件，所述杠杆一端设有接触头、另一端设有位移检测点，所述位移检测组件用于测量两个杠杆的位移检测点的高度位置；所述第一孔中心测量单元中的两个接触头用于与第一内孔孔壁接触，且两个接触头位于都位于导正基准面中。
进一步地，所述第一孔中心测量单元中的位移检测组件包括两个第一位移传感器、以及第一位移传感器上下移动的测量驱动气缸，两个杠杆位于都位于两个第一位移传感器之间，且两个位移检测点分别与两个第一位移传感器相对准，所述第一位移传感器为接触式位移传感。
进一步地，所述壳体安放于定位底座时并被定位机构限制时第二内孔中心位置不变；或者，还包括用于测量第二内孔中心位置的第二孔中心测量单元，所述第二孔中心测量单元位于定位底座下方，所述第二孔中心测量单元包括左右两个相对称设置的杠杆、驱动杠杆左右转动的转动驱动组件、以及位移检测组件，所述杠杆一端设有接触头、另一端为位移检测点，所述位移检测组件用于测量杠杆的位移检测点的左右位置；所述第二孔中心测量单元中的两个接触头用于与第二内孔孔壁接触，且两个接触头位于都位于导正基准面中。
进一步地，还包括轴承座端面测量机构，所述轴承座端面测量机构包括安装于支架的第二位移传感器，所述壳体在第一内孔的内部设置有与第一内孔同轴的第一轴承座，且第一轴承座端面朝外，所述第一位移传感器为接触式位移传感，且第二位移传感器用于与第一轴承座端面直接相抵、或者通过中间件间接相抵。
进一步地，还包括辅助垫工装，所述辅助垫工装包括刚性的外侧块，所述外侧块上设有相互平行的第一辅助面和第二辅助面，所述外侧块用于安装在第一轴承座中，且第二辅助面与第一轴承座端面贴合，所述第一辅助面用于与第二位移传感器接触。
进一步地，所述壳体中的第一内孔和第二内孔相连通，所述壳体在第一内孔内部设有位于第一轴承座内侧的第二轴承座，且第一轴承座端面朝内；所述轴承座端面测量机构还包括安装于支架的第三位移传感器，所述辅助垫工装还包括刚性的内侧块、固定在内侧快上的连接柱、固定于连接柱的卡块、以及固定连接在外侧块上的弹性件，所述弹性件上设有连接通孔，所述连接柱穿过连接通孔，且卡块位于弹性件的外侧，所述内侧块上设置第三辅助面，所述内侧块用于安装在第二轴承座，且第三辅助面与第二轴承座端面贴合，所述连接柱的端面设有用于与第三位移传感器相对的第四辅助面，且第四辅助面与第三辅助面相平行；所述第二辅助面与第一轴承座端面贴合且第三辅助面与第二轴承座端面贴合时，所述卡块压紧在弹性件外侧。
进一步地，所述定位底座的定位机构包括两个设置在壳体定位平面上的定位滚柱，且两个定位滚柱关于导正基准面对称设置，所述壳体安装在定位底座上时两个定位滚柱的周面与第二内孔孔壁接触且相切
进一步地，所述第一内孔端面与其轴线垂直；所述导正装置包括导正板、以及驱动导正板左右移动的导正驱动机构，所述导正板上设有导正定位面，所述导正定位面与壳体定位平面和导正基准面都相垂直，所述导正定位面用于压靠壳体的第一内孔端面。
进一步地，所述壳体在第二内孔内部设有同轴的第三轴承座，且第三轴承座端面朝向壳体端面；所述定位底座还包括设置在壳体定位平面上方的升降块、设置在升降块与底座之间的弹性结构，所述升降块上端设有与第三轴承座端面贴合接触的端面接触面；还包括测量升降块下降位移的升降检测组件。
本发明还提供一种用于壳体尺寸测量的测量方法，采用上述的测量设备进行，包括以下步骤：
S1、标定准备：
S11、制作标准尺寸的工件作为标定壳体；
S12、将标定壳体安放在定位底座上，使其壳体端面与壳体定位平面贴合接触，利用导正装置将标定壳体摆正，使第一内孔轴线位于导正基准面中。
S2、设备标定，包括：
S21、直线驱动机构驱动支架朝向标定壳体移动特定距离X，使第一孔中心测量单元中的两个杠杆上的接触头伸入到第一内孔中；
S22、第一孔中心测量单元标定：转动驱动组件驱动杠杆上下转动，接触头与第一内孔孔壁接触，位移检测组件检测杠杆的位移检测点的高度位置，将位移检测组件所测量的数据作为标定基准数据；
S3、壳体测量：
S31、将待测壳体安放在定位底座上，使其壳体端面与壳体定位平面贴合接触，利用导正装置将标定壳体摆正，使第一内孔轴线位于导正基准面中；
S32、直线驱动机构驱动支架朝向待测壳体移动特定距离X，到达标定时的位置，第一孔中心测量单元中的两个杠杆上的接触头伸入到第一内孔中；
S33、第一内孔测量：转动驱动组件驱动杠杆上下转动，两个接触头分别与第一内孔孔壁接触，利用位移检测组件检测杠杆位移检测点的高度位置，记录位移检测组件的测量数据，并与步骤S22中位移检测组件所测量的标定基准数据进行对比，确定待测壳体的第一内孔中心与标定壳体的第一内孔中心的偏差值，再结合标定壳体中第一内孔中心与壳体端面的距离H10，确定待测壳体中第一内孔中心与壳体端面的距离H1；同时，再结合标定壳体中第一内孔的孔径D10，确定待测壳体中第一内孔孔径D1。
如上所述，本发明涉及的测量设备及方法，具有以下有益效果：
通过设置定位底座、导正装置、支架、直线驱动机构、以及第一孔中心测量单元，先对标定壳体进行测量，将相应测量仪器进行标定，在对待测壳体进行测量，确定两次测量的差值，结合标定壳体中的已知的标准尺寸，从而得到待测壳体中相应的尺寸，能够方便快速的测量壳体中第一内孔中心与壳体端面的距离、以及第一内孔孔径等尺寸数据，结构简单，操作简单，测量节拍块，降低了操作人员的测量难度，并且占地面积小；检测精度高，解决测量不准的问题，测量效果好，并且设备投入成本低。
附图说明
图1为壳体的结构示意图。
图2为本发明的测量设备的结构示意图。
图3为本发明的测量设备的部分结构示意图。
图4为本发明中的第一孔中心测量单元的结构示意图。
图5为本发明中的第一孔中心测量单元的工作示意图。
图6为本发明中的轴承座端面测量机构和辅助垫工装的工作示意图。
图7为本发明中的辅助垫工装的结构示意图。
图8为本发明中的定位底座的结构示意图。
图9为本发明中的定位底座的内部结构示意图。
图10为本发明中的定位底座的工作示意图。
图11为本发明中的升降检测组件的结构示意图。
图12为本发明的测量设备的工作示意图。
元件标号说明
1 壳体
11 第一内孔
12 第二内孔
13 第一轴承座
14 第二轴承座
15 第三轴承座
16 壳体端面
2 定位底座
21 壳体定位平面
22 定位滚柱
23 升降块
23a 端面接触面
24 导柱
24a 触块
25 弹簧
26 导套
3 支架
4 直线驱动气缸
5 第一孔中心测量单元
51 杠杆
51a 接触头
51b 位移检测点
52 转动驱动气缸
53 连接杆
54 第一位移传感器
55 测量驱动气缸
56 安装架
6 轴承座端面测量机构
61 第二位移传感器
62 第三位移传感器
63 安装板
7 辅助垫工装
71 外侧块
71a 第一辅助面
71b 第二辅助面
72 内侧块
72a 第三辅助面
73 弹性件
73a 连接通孔
74 连接柱
74a 第四辅助面
75 卡块
8 导正装置
81 导正板
81a 导正定位面
82 导正驱动气缸
9 升降检测组件
91 第四位移传感器
92 调节气缸
10 下压装置
101 下压板
102 下压气缸
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
参见图1至图12，本发明提供了一种用于壳体尺寸测量的测量设备，参见图1，壳体1中设有第一内孔11，且第一内孔11轴线与壳体端面16平行，壳体1的壳体端面16上开设有第二内孔12，第二内孔12和第一内孔11的轴线相互垂直且相交，也即第二内孔12轴线垂直于壳体端面16，在第一内孔11的内部设置有与第一内孔11同轴的第一轴承座13和第二轴承座14，第一轴承座13端面朝外，第二轴承座14端面朝内，在第二内孔12的内部设置有与第二内孔12同轴的第三轴承座15，且第三轴承座15端面朝向壳体端面16，需要测量的尺寸包括以下内容：第一内孔11的孔径D1和中心O1，第二内孔12的孔径D2和中心O2，第一内孔11中心O1到壳体端面16的距离H1，第一轴承座13端面到第二内孔12中心的距离H2，第二轴承座14端面到第二内孔12中心的距离H3，第三轴承座15端面到第二内孔12中心壳体端面16的距离H4，其中，最主要测量的为H1和D1。
本发明的测量设备包括定位底座2、导正装置8、支架3、驱动支架3左右移动的直线驱动机构、以及安装于支架3上的第一孔中心测量单元5；定位底座2上设有壳体定位平面21，且垂直穿过壳体定位平面21中心并沿左右方向延伸的平面为导正基准面，定位底座2用于安装壳体1，且壳体定位平面21与壳体端面16接触贴紧，定位底座2还设有用于将第二孔中心定位在导正基准面上的定位机构；导正装置8用于使第一内孔11轴线位于导正基准面上；第一孔中心测量单元5包括上下两个相对称设置的杠杆51、位移检测组件、以及驱动杠杆51转动的转动驱动组件，杠杆51一端设有接触头51a、另一端设有位移检测点51b，位移检测组件用于测量两个杠杆51的位移检测点51b的高度位置；第一孔中心测量单元5中的两个接触头51a用于与第一内孔11孔壁接触，且两个接触头51a位于都位于导正基准面中。
本发明涉及的测量设备的基本工作原理为：测量设备能够有效地测量第一内孔11中心O1到壳体端面16的距离H1，具体地，使用前，先对测量设备进行标定，先制造标准尺寸的工件作为标定壳体1，然后对标定壳体1进行测量，将标定壳体1安放在定位底座2上使其壳体端面16与壳体定位平面21贴合接触，并通过定位机构定位好，利用导正装置8将标定壳体1摆正，使第一内孔11轴线和第二内孔12轴线都位于导正基准面中，此时，第一内孔11与第一孔中心测量单元5相对准；然后直线驱动机构驱动支架3朝向标定壳体1移动特定距离X，达到制定位置，可记为标定位置，此时第一孔中心测量单元5中两个杠杆51上的接触头51a伸入到第一内孔11中，转动驱动组件驱动杠杆51转动，使两个接触头51a分别与第一内孔11孔壁接触，此时两个接触头51a是关于第一内孔11轴线对称的，检测两个杠杆51的位移检测点51b的高度位置，作为标定基准数据；然后以相同的方式对待测壳体1进行测量，位移检测组件检测两个杠杆51的位移检测点51b的高度位置，记录位移检测组件的测量数据，并将其与标定时的标定基准数据进行对比，确定两次测量时两个杠杆51的位移检测点51b的高度差，从而间接地得到测量时两个接触点与标定时接触点的高度差，而两个接触点的中间为第一内孔11中心位置，因此可以确定待测壳体1的第一内孔11中心与标定壳体1的第一内孔11中心的高度偏差值ΔO1，由于标定壳体1中第一内孔11中心与壳体端面16的距离H10时确定的，因此偏差值ΔO1结合H10，即可确定待测壳体1中第一内孔11中心与壳体端面16的距离H1。同时，对待测壳体1进行测量时，位移检测组件所测量的数据与标定时标定基准数据的差值，能够确定待测壳体1中第一内孔11孔径与标定工件中第一内孔11孔径的差值，因此，再结合标定壳体1中第一内孔11孔径D10，即可确定待测壳体1中第一内孔11孔径D1。
本发明的测量设备，能够方便快速的测量壳体1中第一内孔11中心与壳体端面16的距离H1、以及第一内孔11孔径D1，相对于现有设计，简单可靠，投入成本相对较低，同时可以保证检测精度。
参见图1至图12，以下以一个具体实施例对本发明做进一步说明：
在本实施例中，参见图2和图3，直线驱动机构包括沿左右方向布置的直线驱动气缸4，支架3安装在在直线驱动气缸4的活塞杆上，通过直线驱动气缸4的伸缩运动，稳定地带动支架3左右移动，并能够精确控制其位移量。
在本实施例中，参见图4和图5，作为优选设计，第一孔中心测量单元5中的位移检测组件包括两个第一位移传感器54、以及驱动第一位移传感器54上下移动的测量驱动气缸55，两个杠杆51位于都位于两个第一位移传感器54之间，且两个位移检测点51b分别与两个第一位移传感器54相对准，第一位移传感器54为接触式位移传感，且第一位移传感器54朝向杠杆51移动时能够与位移检测点51b相抵触。转动驱动组件包括两个竖向设置的转动驱动气缸52，通过两个连接杆53与杠杆51进行铰接。在本实施例中，杠杆51、测量驱动气缸55和转动驱动气缸52都安装在一个安装架56上，通过安装架56安装在支架3上。
本实施例中上述第一孔中心测量单元5的测量原理为：参见图5，当支架3带动第一孔中心测量单元5左移至标定位置，两个接触头51a进入到第一内孔11中时，两个转动驱动气缸52分别带动两个杠杆51转动，使得两个接触头51a分别与第一内孔11相对的孔壁接触，然后测量驱动气缸55的活塞杆伸出一定具体，带动第一位移传感器54朝位移检测点51b移动，使其测量头与位移检测点51b接触并具有一定读数，该读数可以作为位移检测点51b的高度位置数据，在标定时，可将该读数可记为零值，此时第一位移传感器54的位置记为其标记位置，在对待测壳体1进行测量时，测量驱动气缸55的活塞杆伸出的距离是一定的，也即第一位移传感器54也是位于标定位置，此时两个第一位移传感器54的读数与标定时的读数的差值，即可确定两个位移检测点51b与标定时的高度差值。当然，在其他实施例中，位移检测组件也可以采用其他检测形式，能够实现上述功能即可。进一步优选地，在本实施例中，杠杆51为等臂杠杆51，也即接触点臂距与位移检测点51b臂距相同，方便计算。
在本发明中，当壳体1安放于定位底座2时并被定位机构限制时，第二内孔12中心位置可以不变，此时定位机构可以采用多爪卡盘，例如三爪卡盘，并且三爪卡盘的中心位于导正基准面中，此时，不管是标定壳体1还是任意待测壳体1，安装好后，第二内孔12的中心都是固定不变的，位于三爪卡盘的中心，从而方便确定第二内孔12中心位置。当然，当不同壳体1安放于定位底座2并被定位机构限制时，第二内孔12中心位置可以是变化的，其都在导正基准面上，但是左右方向上的位置不一定，此时测量设备还包括用于测量第二内孔12中心位置的第二孔中心测量单元，来确定第二内孔12中心的位置。
在本实施例中，参见图12，作为优选设计，第二孔中心测量单元与第一孔中心测量单元结构完全相同，只是安装方向不同，具体地，参见图12，第二孔中心测量单元位于定位底座下方，第二孔中心测量单元包括左右两个相对称设置的杠杆、驱动杠杆左右转动的转动驱动组件、以及位移检测组件，杠杆51一端设有接触头51a、另一端为位移检测点51b，位移检测组件用于测量杠杆51的位移检测点51b的左右位置；第二孔中心测量单元中的两个接触头51a用于与第二内孔12孔壁接触，且两个接触头51a位于都位于导正基准面中。第二孔中心测量单元对第二内孔12进行测量时的工作原理与第一孔中心测量单元5相同，都先通过标定壳体1进行标定测量，然后对待测壳体1进行测量，再与标定测量时的数据进行对比，从而确定待测壳体1第二内孔12中心与标定壳体1第二内孔12中心的位置偏差，并确定待测壳体1中第二内孔12孔径与标定壳体1中第二内孔12孔径的偏差，再结合标定壳体1中第二内孔12孔径D20，从而得到待测壳体1中第二内孔12孔径D2。
在本实施例中，参见图2和图6，作为优选设计，测量设备还包括轴承座端面测量机构6，用于测量第一轴承座13端面与第二内孔12中心的距离H2，轴承座端面测量机构6包括安装于支架3的第二位移传感器61，具体地，第二位移传感器61可设置多个，通过安装板63安装在支架3上，第一位移传感器54为接触式位移传感，且其测量头向左朝向定位底座2，用于与第一轴承座13端面直接相抵、或者通过中间件间接相抵。第二位移传感器61的工作也包括先标定后测量两部分，标定时，在标定壳体1在定位底座2上安放并定位好后，支架3左移带动第二位移传感器61左移伸入到第一内孔11中，到达标定位置时，第二位移传感器61的测量头与第一轴承座13端面接触，并具有一定读数，此时可记为零值，然后对待测壳体1进行测量时，支架3带动第二位移传感器61到达标定位置，记录第二位移传感器61的测量数据，该测量数据即为与标定时标定壳体1的第一轴承座13端面位置的偏差值，此时再结合第二内孔12中心位置信息、以及标定壳体1的第一轴承座13端面与第二内孔12中心的距离H20，即可确定待测壳体1的第一轴承座13端面与第二内孔12中心的距离H2，此时分别两种情况：(1)当壳体1在定位底座2上安放并定位好后第二内孔12中心位置始终不变时(定位机构为三爪卡盘时)，不需要考虑第二内孔12中心位置偏差情况，此时，该偏差值即为待测壳体1中的距离H2与标定壳体1中的距离H20的偏差值，而H20为已知的，因此可以确定为待测壳体1的H2；(2)当壳体1在定位底座2上安放并定位好后第二内孔12中心左右位置非始终不变时，此时还需要结合待测壳体1的第二内孔12中心位置偏差情况，以确定为待测壳体1的H2；。
在本实施例中，参见图6、图7和图12，作为优选设计，测量设备还包括辅助垫工装7，辅助垫工装7包括刚性的外侧块71，外侧块71上设有相互平行的第一辅助面71a和第二辅助面71b，外侧块71用于安装在第一内孔11中，且第二辅助面71b与第一轴承座13端面贴合，第一辅助面71a用于与第二位移传感器61接触。外侧块71起到垫高作用，第二位移传感器61通过外侧块71间接地与第一轴承座13端面相抵，以此不需要伸入第一内孔11中过深距离，方便操作。
在本实施例中，参见图1、图6和图7，作为优选设计，还通过辅助垫工装7和轴承座端面测量机构6来测量壳体1中第二轴承座14端面与第二内孔12中心距离H3，具体地，轴承座端面测量机构6还包括安装于支架3的第三位移传感器62，辅助垫工装7还包括刚性的内侧块72、固定在内侧快上的连接柱74、固定于连接柱74的卡块75、以及固定连接在外侧块71上的弹性件73，弹性件73上设有连接通孔73a，连接柱74穿过连接通孔73a，且卡块75位于弹性件73的外侧，内侧块72上设置第三辅助面72a，内侧块72用于安装在第二轴承座14中，且第三辅助面72a与第二轴承座14端面贴合，连接柱74也为刚性的，连接柱74的端面设有用于与第三位移传感器62相对的第四辅助面74a，且第四辅助面74a与第三辅助面72a相平行。测量时，先将辅助垫工装7安装在壳体1中，具体地，内侧块72从第二内孔12中装入到第二轴承座14中并使第三辅助面72a与端面贴合，外侧块71从第一内孔11中装入到第一轴承座13中并使第二辅助面71b与端面贴合，连接柱74穿过连接通过连接通孔73a，此时卡块75未露出连接通孔73a，手动按压弹性件73使其朝内发生变形，直至卡扣露出连接通孔73a，然后旋转外侧块71，卡块75压紧在弹性件73外侧，以此，通过弹性件73的弹性力，辅助垫工装7能够夹紧在第一轴承座13和第二轴承座14上，确保第二辅助面71b与第一轴承座13端面贴合，且第三辅助面72a与第二轴承座14端面贴合，方便安装和测量。在测量时，支架3带动第三位移传感器62移动至与连接柱74端部的第四辅助面74a接触，由于第四辅助面74a和第三辅助面72a之间的距离是确定的，因此，通过测量第四辅助面74a的位置，间接地测量第二轴承座14端面的位置，通过第三位移传感器62间接测量第二轴承座14端面位置的原理，与第二位移传感器61间接测第二轴承座14端面位置的原理基本相同，此处不再赘述。
在本实施例中，参见图1，参见图2和图3，作为优选设计，定位底座2的定位机构包括两个设置在壳体定位平面21上的定位滚柱22，且两个定位滚柱22关于导正基准面对称设置，壳体1安装在定位底座2上时两个定位滚柱22的周面与第二内孔12孔壁接触；使用时，当壳体1在壳体定位平面21上安放好时，使第二内孔12的孔壁与两个定位滚柱22紧密接触，第二内孔12孔壁与定位滚柱22周面相切，确保第二内孔12中心位于两个定位滚柱22的对称面上，也即位于导正基准面上，并且，壳体1能够通过定位滚柱22进行旋转，方便进行摆正。
进一步地，在本实施例中，第二内孔12端面与其轴线垂直，参见图3，导正装置8包括导正板81、以及驱动压板左右移动的导正驱动机构，导正驱动机构具体可包括导正驱动气缸82，导正驱动气缸82沿左右方向布置，其活塞杆与导正板81固接，导正板81的左侧设有导正定位面81a，导正定位面81a与壳体定位平面21和导正基准面都相垂直，导正定位面81a用于压靠壳体1的第一内孔11端面。使用时，当壳体1在导正定位面81a上安放好后，通过定位滚柱22进行旋转至第一内孔11端面大致朝向导正板81，然后导正驱动气缸82伸出带动导正板81左移至导正定位面81a压靠第一内孔11端面，并压动壳体1转动，最终导正定位面81a与第二内孔12端面完整贴合，此时第一内孔11端面正好与导正基准面垂直，也即第一内孔11中心位于导正基准面上。
在本实施例中，作为优选设计，测量设备还用于测量壳体1中第三轴承座15端面与壳体端面16的距离H4，参见图8、图9和图10，定位底座2还包括设置在壳体定位平面21上方的升降块23、设置在升降块23与底座之间的弹性结构，升降块23上端设有与第三轴承座15端面贴合接触的端面接触面23a，优选地，定位底座2还包括导套26，升降块23下端固接有导柱24，导柱24安装在导套26中，弹性结构包括套装于导柱24上的弹簧25，弹簧25上端与升降块23相抵，下端与导套26相抵；还包括测量升降块23下降位移的升降检测组件9。其中，未安放壳体1前，升降块23上端的端面接触面23a与壳体定位平面21之间的距离，应大于壳体1中第三轴承座15端面与壳体端面16的距离H4，并取适当大小。使用时，将壳体1安放在定位底座2上时，第三轴承座15端面先与升降块23的端面接触面23a接触贴合，然后在重力或者下压力作用下，下移至壳体端面16与壳体定位平面21接触贴合，此时弹簧25被压缩，通过升降检测组件9来测量下降位移值，测量待测壳体1时升降块23下移的位置，与测量标定壳体1时升降块23下移的位置值的高度差值，即为了待测壳体1中第三轴承座15端面与壳体端面16的距离H4，与标定壳体1中第三轴承座15端面与壳体端面16的距离H40。
优选地，参见图11，在本实施例中，升降检测组件9包括竖向设置的升降气缸92、以及安装在升降气缸92活塞杆上的第四位移传感器91，第四位移传感器91位于导柱24下方，升降气缸92用于调整第四位移传感器91的高度位置，使其处于适当高度位置，导柱24下移时通过其下端的触块24a与第四位移传感器91接触，从而获取其下移位置，在标定和测量时，第四位移传感器91的位置是相同的，以此通过将待测壳体1测量时第四位移传感器91的读数与标定时的读数对比，即可得到待测壳体1中第三轴承座15端面与标定壳体1中第三轴承座15端面的高度差。
在本实施例中，作为优选设计，还包括下压装置10，下压装置10包括下压板101、以及驱动下压板101上下移动的下压气缸102，当壳体1在定位底座2上安装定位好后，下压气缸102带动下压板101下移压紧在壳体1上端，从而确保下端的壳体端面16与壳体定位平面21贴合好。
本发明还提供了一种用于壳体1尺寸测量的测量方法，采用本发明上述的测量设备进行，参见图12，包括以下步骤：
S1、标定准备：
S11、制作标准尺寸的工件作为标定壳体1；具体地，标定壳体1中，第一内孔11的孔径可即为D10，第二内孔12的孔径记为D20，第一内孔11中心O1到壳体端面16的距离记为H10，第一轴承座13端面和第二轴承座14端面到第二内孔12中心的距离分别即为H20和H30，第三轴承座15端面到第二内孔12中心壳体端面16的距离记为H40；
S12、将标定壳体1安放在定位底座2上，使其壳体端面16与壳体定位平面21贴合接触，利用导正装置8将标定壳体1摆正，使第一内孔11轴线位于导正基准面中。在本实施例中，标定壳体1安放时时还将升降块23和导柱24下压；此外，还通过下压装置10将标定壳体1压紧在壳体定位平面21上。在本实施例中，标定壳体1安放前，会先将辅助垫工装7在标定壳体1中安装好。
S2、设备标定，包括：
S21、直线驱动机构驱动支架3朝向标定壳体1移动特定距离X，到达标定位置，使第一孔中心测量单元5中的两个杠杆51上的接触头51a伸入到第一内孔11中，同时，轴承座端面测量机构6中的第二位移传感器61和第三位移传感器62分别与辅助垫工装7中的第一辅助面71a和第四辅助面74a接触，并具有一定测量读数。
S22、第一孔中心测量单元5标定：转动驱动组件驱动杠杆51上下转动，接触头51a与第一内孔11孔壁接触，位移检测组件检测杠杆51的位移检测点51b的高度位置，将此时位移检测组件所测量的数据作为标定基准数据。
S23、轴承座端面测量机构6标定：记录第二位移传感器61和第三位移传感器62的测量数据，作为标定基准数据。
S24、升降检测组件9标定：升降检测组件9检测到升降块23的下降位置，将其检测数据作为标定基准数据，具体地，导柱24在下压时其下端与升降检测组件9中的第四位移传感器91接触，记录此时的数据，作为标定基准数据。
S25、第二孔中心测量单元标定：标定方式同第一孔中心测量单元5；
S3、壳体1测量：
S31、将待测壳体1安放在定位底座2上，使其壳体端面16与壳体定位平面21贴合接触，利用导正装置8将标定壳体1摆正，使第一内孔11轴线位于导正基准面中。在本实施例中，待测壳体1同时还将升降块23和导柱24下压；此外，还通过下压装置10将待测壳体1压紧在壳体定位平面21上，确保接触紧密。在本实施例中，待测壳体1安放前，会先将辅助垫工装7在待测壳体1中安装好。
S32、直线驱动机构驱动支架3朝向待测壳体1移动特定距离X，到达标定时的位置，第一孔中心测量单元5中的两个杠杆51上的接触头51a伸入到第一内孔11中；同时，轴承座端面测量机构6中的第二位移传感器61和第三位移传感器62分别与辅助垫工装7中的第一辅助面71a和第四辅助面74a接触。
S33、第一内孔11测量：转动驱动组件驱动杠杆51上下转动，两个接触头51a分别与第一内孔11孔壁接触，利用位移检测组件检测杠杆51位移检测点51b的高度位置，记录位移检测组件的测量数据，并与步骤S22中位移检测组件所测量的标定基准数据进行对比，确定两个接触头51a与标定时的高度偏差，进而确定待测壳体1的第一内孔11中心与标定壳体1的第一内孔11中心的偏差值ΔO1，再结合标定壳体1中第一内孔11中心与壳体端面16的距离H10，确定待测壳体1中第一内孔11中心与壳体端面16的距离H1；同时，根据两个接触头51a与标定时的高度偏差、以及标定壳体1中第一内孔11的孔径D10，确定待测壳体1中第一内孔11孔径D1。
S34、第二内孔12测量：利用第一孔中心测量单元5，采用与步骤S33中基本相同的方式，确定待测壳体1的第二内孔12中心与标定壳体1的第二内孔12中心的偏差值ΔO2；
S35、第一轴承座13端面测量：读取第二位移传感器61的测量数据，并与步骤S23中第二位移传感器61所测的标定基准数据对比，确定两者差值，记为ΔH2，再结合步骤S34中的偏差值ΔO2、以及标定壳体1中第一轴承座13端面与第二内孔12中心距离H20，确定待测标定壳体1中第一轴承座13端面与第二内孔12中心距离H2；
S36、第二轴承座14端面测量：读取第三位移传感器62的测量数据，并与步骤S23中第二位移传感器61所测的标定基准数据对比，确定差值，再结合步骤S34中的偏差值ΔO2、以及标定壳体1中第一轴承座13端面与第二内孔12中心距离H30，确定待测标定壳体1中第一轴承座13端面与第二内孔12中心距离H3；
S37、第三轴承座15端面测量：读取升降检测组件9中第四位移传感器91的测量数据，确定升降块23下降后的高度位置，并与步骤S24中第四位移传感器91所测得的标定基准数据对比，确定两者差值，记为ΔH4，再结合标定壳体1中第四轴承座端面与壳体端面16的距离H40，确定待测壳体1中第四轴承座端面与壳体端面16的距离H4。
本发明的测量设备及方法，通过先对标定壳体1进行测量，将相应测量仪器进行标定，在对待测壳体1进行测量，确定两次测量的差值，结合标定壳体1中的已知的标准尺寸，从而得到待测壳体1中相应的尺寸。
本发明的测量设备及方法，具有以下优点：1.结构简单，测量节拍块，降低了操作人员的测量难度，并且占地面积小；2.壳体1尺寸的检测精度高，解决测量不准的问题，测量效果好；3.设备投入成本低。综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种用于壳体尺寸测量的测量设备，所述壳体(1)中设有第一内孔(11)，且第一内孔(11)轴线与壳体端面(16)平行，所述壳体(1)的壳体端面(16)上开设有第二内孔(12)，所述第二内孔(12)和第一内孔(11)的轴线相互垂直且相交，其特征在于：所述测量设备包括定位底座(2)、导正装置(8)、支架(3)、驱动支架(3)左右移动的直线驱动机构、以及安装于支架(3)上的第一孔中心测量单元(5)；所述定位底座(2)上设有壳体定位平面(21)，且垂直穿过壳体定位平面(21)中心并沿左右方向延伸的平面为导正基准面，所述定位底座(2)用于安装壳体(1)，且壳体定位平面(21)与壳体端面(16)接触贴紧，所述定位底座(2)还设有用于将第二内孔(12)中心定位在导正基准面上的定位机构；所述导正装置(8)用于使第一内孔(11)轴线位于导正基准面上；所述第一孔中心测量单元(5)包括上下两个相对称设置的杠杆(51)、位移检测组件、以及驱动杠杆(51)转动的转动驱动组件，所述杠杆(51)一端设有接触头(51a)、另一端设有位移检测点(51b)，所述位移检测组件用于测量两个杠杆(51)的位移检测点(51b)的高度位置；所述第一孔中心测量单元(5)中的两个接触头(51a)用于与第一内孔(11)孔壁接触，且两个接触头(51a)位于都位于导正基准面中。
2.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于：所述第一孔中心测量单元(5)中的位移检测组件包括两个第一位移传感器(54)、以及第一位移传感器(54)上下移动的测量驱动气缸(55)，两个杠杆(51)都位于两个第一位移传感器(54)之间，且两个位移检测点(51b)分别与两个第一位移传感器(54)相对准，所述第一位移传感器(54)为接触式位移传感。
3.根据权利要求2所述的测量设备，其特征在于：所述壳体(1)安放于定位底座(2)时并被定位机构限制时第二内孔(12)中心位置不变；
或者，还包括用于测量第二内孔(12)中心位置的第二孔中心测量单元，所述第二孔中心测量单元位于定位底座下方，所述第二孔中心测量单元包括左右两个相对称设置的杠杆、驱动杠杆左右转动的转动驱动组件、以及位移检测组件，所述杠杆一端设有接触头、另一端为位移检测点，所述位移检测组件用于测量杠杆的位移检测点的左右位置；所述第二孔中心测量单元中的两个接触头用于与第二内孔(12)孔壁接触，且两个接触头位于都位于导正基准面中。
4.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于：还包括轴承座端面测量机构(6)，所述轴承座端面测量机构(6)包括安装于支架(3)的第二位移传感器(61)，所述壳体(1)在第一内孔(11)的内部设置有与第一内孔(11)同轴的第一轴承座(13)，且第一轴承座(13)端面朝外，所述第一位移传感器(54)为接触式位移传感，且第二位移传感器(61)用于与第一轴承座(13)端面直接相抵、或者通过中间件间接相抵。
5.根据权利要求4所述的测量设备，其特征在于：还包括辅助垫工装(7)，所述辅助垫工装(7)包括刚性的外侧块(71)，所述外侧块(71)上设有相互平行的第一辅助面(71a)和第二辅助面(71b)，所述外侧块(71)用于安装在第一轴承座(13)中，且第二辅助面(71b)与第一轴承座(13)端面贴合，所述第一辅助面(71a)用于与第二位移传感器(61)接触。
6.根据权利要求5所述的测量设备，其特征在于：所述壳体(1)中的第一内孔(11)和第二内孔(12)相连通，所述壳体(1)在第一内孔(11)内部设有位于第一轴承座(13)内侧的第二轴承座(14)，且第一轴承座(13)端面朝内；所述轴承座端面测量机构(6)还包括安装于支架(3)的第三位移传感器(62)，所述辅助垫工装(7)还包括刚性的内侧块(72)、固定在内侧快上的连接柱(74)、固定于连接柱(74)的卡块(75)、以及固定连接在外侧块(71)上的弹性件(73)，所述弹性件(73)上设有连接通孔(73a)，所述连接柱(74)穿过连接通孔(73a)，且卡块(75)位于弹性件(73)的外侧，所述内侧块(72)上设置第三辅助面(72a)，所述内侧块(72)用于安装在第二轴承座(14)中，且第三辅助面(72a)与第二轴承座(14)端面贴合，所述连接柱(74)的端面设有用于与第三位移传感器(62)相对的第四辅助面(74a)，且第四辅助面(74a)与第三辅助面(72a)相平行；所述第二辅助面(71b)与第一轴承座(13)端面贴合且第三辅助面(72a)与第二轴承座(14)端面贴合时，所述卡块(75)压紧在弹性件(73)外侧。
7.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于：所述定位底座(2)的定位机构包括两个设置在壳体定位平面(21)上的定位滚柱(22)，且两个定位滚柱(22)关于导正基准面对称设置，所述壳体(1)安装在定位底座(2)上时两个定位滚柱(22)的周面与第二内孔(12)孔壁接触且相切。
8.根据权利要求7所述的测量设备，其特征在于：所述第一内孔(11)端面与其轴线垂直；所述导正装置(8)包括导正板(81)、以及驱动导正板(81)左右移动的导正驱动机构，所述导正板(81)上设有导正定位面(81a)，所述导正定位面(81a)与壳体定位平面(21)和导正基准面都相垂直，所述导正定位面(81a)用于压靠壳体(1)的第一内孔(11)端面。
9.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于：所述壳体(1)在第二内孔(12)内部设有同轴的第三轴承座(15)，且第三轴承座(15)端面朝向壳体端面(16)；所述定位底座(2)还包括设置在壳体定位平面(21)上方的升降块(23)、设置在升降块(23)与底座之间的弹性结构，所述升降块(23)上端设有与第三轴承座(15)端面贴合接触的端面接触面(23a)；还包括测量升降块(23)下降位移的升降检测组件(9)。
10.一种用于壳体尺寸测量的测量方法，其应用于如权利要求1所述的测量设备，其特征在于：包括以下步骤：
S1、标定准备：
S11、制作标准尺寸的工件作为标定壳体(1)；
S12、将标定壳体(1)安放在定位底座(2)上，使其壳体端面(16)与壳体定位平面(21)贴合接触，利用导正装置(8)将标定壳体(1)摆正，使第一内孔(11)轴线位于导正基准面中
S2、设备标定，包括：
S21、直线驱动机构驱动支架(3)朝向标定壳体(1)移动特定距离X，到达标定位置，使第一孔中心测量单元(5)中的两个杠杆(51)上的接触头(51a)伸入到第一内孔(11)中；
S22、第一孔中心测量单元(5)标定：转动驱动组件驱动杠杆(51)上下转动，接触头(51a)与第一内孔(11)孔壁接触，位移检测组件检测杠杆(51)的位移检测点(51b)的高度位置，将位移检测组件所测量的数据作为标定基准数据；
S3、壳体测量：
S31、将待测壳体(1)安放在定位底座(2)上，使其壳体端面(16)与壳体定位平面(21)贴合接触，利用导正装置(8)将标定壳体(1)摆正，使第一内孔(11)轴线位于导正基准面中；
S32、直线驱动机构驱动支架(3)朝向待测壳体(1)移动特定距离X，到达标定时的位置，第一孔中心测量单元(5)中的两个杠杆(51)上的接触头(51a)伸入到第一内孔(11)中；
S33、第一内孔(11)测量：转动驱动组件驱动杠杆(51)上下转动，两个接触头(51a)分别与第一内孔(11)孔壁接触，利用位移检测组件检测杠杆(51)位移检测点(51b)的高度位置，记录位移检测组件的测量数据，并与步骤S22中位移检测组件所测量的标定基准数据进行对比，确定两个接触头(51a)与标定时的高度偏差，进而确定待测壳体(1)的第一内孔(11)中心与标定壳体(1)的第一内孔(11)中心的偏差值，再结合标定壳体(1)中第一内孔(11)中心与壳体端面(16)的距离H10，确定待测壳体(1)中第一内孔(11)中心与壳体端面(16)的距离H1；同时，再根据两个接触头(51a)与标定时的高度偏差、以及标定壳体(1)中第一内孔(11)的孔径D10，确定待测壳体(1)中第一内孔(11)孔径D1。
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