CN114608499A - 一种大量程平行片簧测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于几何尺寸量测量技术领域，涉及一种大量程平行片簧测量装置。涉及的大量程平行片簧测量装置具有测量气缸座；测量气缸座内侧分别固定有横向位移气缸；两个横向位移气缸的活塞杆相对设置；每个横向位移气缸的活塞杆上连接有片簧测量机构；每个片簧测量机构具有与活塞杆连接的滑块连接板；片簧测量机构的主体连接于滑块连接板的下方；片簧测量机构的主体与横向位移气缸之间设置有测砧座；测砧座的下方突出于横向位移气缸，并在其端头设置有传感器测砧；传感器测砧与片簧测量机构的位移传感器接触，构成片簧测量机构的测量参考点；本发明适应不同直径工件的测量，解决了现有技术中平行片簧机构测量范围小、应用范围有限的技术问题。

Description

一种大量程平行片簧测量装置

技术领域

本发明属于几何尺寸量测量技术领域，具体涉及一种大量程平行片簧测量装置，测量装置的测量量程大于等于10mm。

背景技术

片簧的特点是，只在一个方向——最小刚度平面上容易弯曲，而在另一个方向上具有大的拉伸刚度及弯曲刚度；因此，片簧很适宜用来做检测仪表或自动装置中的敏感元件、弹性支承、定位装置、挠性连接等；平行片簧机构是一种精密运动机构，由于其可在变形条件下工作，且结构简单、体积小、易于加工，适用于平动、弯曲等精密运动，因此被广泛应用于微驱动、精密测量等领域。片簧位移量小时，可认为输出应变与位移成线性关系，但当位移量较大时，因结构发生较大改变，输出应变和位移不再是线性关系，这给测量和数据处理带来很大的不便；现有的平行片簧机构为一侧传感器，一侧测砧的结构，有效测量量程约为4～5mm。

在单列圆锥滚子轴承套圈滚道的精密测量中，当锥角较大时，滚道上端、下端的直径尺寸变化较大，现有的平行片簧机构难以适用；

在双列圆锥滚子轴承套圈滚道的精密测量中，测量机构需分别测量上滚道和下滚道的直径尺寸，测量完上滚道的直径尺寸后，片簧机构需收缩后到达下滚道的测量位置，进行下滚道直径尺寸测量，片簧机构所需的工作范围远远超过现有平行片簧机构的有效范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大量程平行片簧测量装置，旨在解决现有技术中平行片簧机构测量范围小、应用范围有限的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大量程平行片簧测量装置，大量程平行片簧测量装置具有测量气缸座；所述的测量气缸座内侧分别固定有横向位移气缸；两个横向位移气缸的活塞杆相对设置；每个所述横向位移气缸的活塞杆上连接有片簧测量机构；所述的片簧测量机构为在所对应气缸的作用下水平移动的结构；两个片簧测量机构同步向外或向内移动，使得平行片簧测量装置实现大量程范围的测量；每个所述的片簧测量机构具有与所述的活塞杆连接的滑块连接板；所述片簧测量机构的主体连接于滑块连接板的下方；片簧测量机构的所述主体与横向位移气缸之间设置有连接在横向位移气缸上的测砧座；所述测砧座的下方突出于所述的横向位移气缸，并在其端头设置有传感器测砧；所述的传感器测砧与片簧测量机构的位移传感器接触，构成片簧测量机构的参考点；每个所述的片簧测量机构的下部均悬挂有用以与对工件进行测量的测杆；每个所述测杆上均设置有与工件接触的测头；两个所述测头相向或相对设置；所述的大量程平行片簧测量装置还设置有位移控制机构，用以控制测杆进行内外开合，实现工件表面的测量；所述的位移控制机构具有与所述的片簧测量机构连接的位移导向座；所述的位移导向座上连接有纵向位移气缸，并在纵向位移气缸的输出端连接有位移块；所述的位移导向座下端用以限制位移块的移动方向，只能上下移动，不能横向移动；所述的位移块远离位移导向座的一侧为斜面，在纵向位移气缸的作用下上下移动；所述的位移控制机构还具有连接在片簧测量机构上的滚轮；所述的滚轮位于位移块的侧下方，并与所述的位移块的斜面配合，随着位移块的上下移动，受位移块斜面的推动作用，滚轮带动片簧测量机构偏移，从而使所述的测杆内外开合。

所述的平行片簧测量机构包括有测量固定支架、测量移动支架、片簧机构、位移传感器、测杆、测头；测量固定支架上方与所述的滑块连接板连接，前方连接所述的位移导向座，作为片簧测量机构和位移控制机构连接的桥梁；所述平行片簧机构分别位于测量固定支架与测量移动支架的两侧，上端连接在测量固定支架两侧，不随测杆的偏移而移动，下端连接在测量移动支架两侧，随着测杆的偏移而移动，构成片簧测量机构的主体结构；所述的测量移动支架、片簧机构中间具有用于连接位移传感器的通孔；所述位移传感器连接在片簧测量机构上，贯穿两侧片簧机构和测量移动支架；所述的测杆连接在测量移动支架的下部，所述的测头连接在测杆上，测量过程中测头与工件直接接触，受到工件的挤压而发生偏移，测量移动支架带动片簧机构发生变形，带动位移传感器发生伸缩量变化，间接实现尺寸的测量。

所述的横向位移气缸的活塞杆和所对应的滑块连接板之间设置有调整螺杆，用于调整横向位移气缸活塞杆和滑块连接板之间的相对距离，间接调整大量程平行片簧测量装置的量程；所述的横向位移气缸上还连接有限位螺母；所述的限位螺母对横向位移气缸活塞杆的移动行程进行限制，使横向位移气缸行程可调。

测砧座与传感器测砧为一体结构。

所述的滑块连接板通过直线导轨与外部结构相连，所述的滑块连接板为可在直线导轨上往复运动的结构；所述滑块连接板后端通过测量调整测杆与横向位移气缸活塞杆连接，带动片簧测量机构和位移控制机构在横向位移气缸的作用下沿直线导轨往复运动，扩大了片簧测量机构的量程。

本发明提供的一种大量程平行片簧测量装置，采用上述技术方案，通过横向位移气缸与纵向位移气缸的控制，使测杆水平调整，适应不同直径工件的测量，解决了现有技术中平行片簧机构测量范围小、应用范围有限的技术问题。

附图说明

图1是本发明提供的一种大量程平行片簧测量装置的整体结构图。

图2是本发明提供的一种大量程平行片簧测量装置的另一种整体结构图。

图3-1、3-2是本发明提供的一种大量程平行片簧测量装置的功能描述图。

图4是本发明提供的一种大量程平行片簧测量装置的另一种功能描述图。

图中：1-测量气缸座、2-横向位移气缸、3-测砧座、4-传感器测砧、5-限位螺母、6-直线导轨、7-滑块连接板、8-测量调整螺杆、9-测量固定支架、10-测量移动支架、11-片簧机构、12-位移传感器、13-纵向位移气缸、14-位移块、15-位移导向座、16-滚轮、17-位移轴、18-测杆、19-测头、20-圆锥滚子轴承外圈、21-圆锥滚子轴承内圈。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本发明加以详细说明：

如图1所示，一种大量程平行片簧测量装置，大量程平行片簧测量装置具有测量气缸座；所述测量气缸座1与外部结构连接，用于固定横向位移气缸2；所述的测量气缸座内侧分别固定有横向位移气缸2；两个横向位移气缸2的活塞杆相对设置；每个所述横向位移气缸2的活塞杆上连接有片簧测量机构；所述的片簧测量机构为在所对应气缸的作用下水平移动的结构；两个片簧测量机构同步向外或向内移动，使得平行片簧测量装置实现大量程范围的测量；每个所述的平行片簧测量机构具有与所述的活塞杆连接的滑块连接板7；所述片簧测量机构的主体连接于滑块连接板7的下方；片簧测量机构的所述主体与横向位移气缸2之间设置有连接在横向位移气缸2上的测砧座3；所述测砧座3的下方突出于所述的横向位移气缸2，并在其端头设置有传感器测砧4；所述的传感器测砧4与片簧测量机构的位移传感器12接触，构成片簧测量机构的参考点；所述直线导轨6上方与外部结构相连，下方连接滑块连接板7，用于引导滑块连接板按给定的方向做往复运动；所述滑块连接板7后端通过测量调整测杆18与横向位移气缸2活塞杆连接，上方与直线导轨6连接，下方与片簧测量机构和位移控制机构连接，并带动其在横向位移气缸2活塞杆的作用下沿直线导轨6往复运动，扩大了片簧测量机构的量程。每个所述的片簧测量机构的下部均悬挂有用以与对工件进行测量的测杆18；每个所述测杆上均设置有与工件接触的测头19；两个所述测头19相向或相对设置；所述的大量程平行片簧测量装置还设置有位移控制机构，用以控制测杆18进行内外开合，实现工件表面的测量；所述的位移控制机构具有与所述的片簧测量机构连接的位移导向座；所述的位移导向座上连接有纵向位移气缸，并在纵向位移气缸的输出端连接有位移块；所述的位移导向座下端用以限制位移块的移动方向，只能上下移动，不能横向移动；所述的位移块远离位移导向座的一侧为斜面，在纵向位移气缸的作用下上下移动；所述的位移控制机构还具有连接在片簧测量机构上的滚轮；所述的滚轮位于位移块的侧下方，并与所述的位移块的斜面配合，随着位移块的上下移动，受位移块斜面的推动作用，滚轮带动片簧测量机构偏移，从而使所述的测杆内外开合。

所述的片簧测量机构包括测量固定支架9、测量移动支架10、片簧机构11、位移传感器12、测杆18、测头19；所述测量固定支架9上方与滑块连接板7连接，前方连接所述的位移导向座15，作为片簧测量机构和位移控制机构与大量程控制机构连接的桥梁；所述片簧机构11分别位于测量固定支架9与测量移动支架10的两侧，上端连接在测量固定支架9两侧，不随测杆18的偏移而移动，下端连接在测量移动支架10两侧，随着测杆18的偏移而移动，构成片簧测量机构的主体结构；所述的测量移动支架10、片簧机构11中间具有用于连接位移传感器12的通孔；所述位移传感器12连接在片簧测量机构上，贯穿两侧片簧机构11和测量移动支架10；所述的测杆18连接在测量移动支架10的下部，所述的测头19连接在测杆18上，测量过程中测头19与工件直接接触，受到工件的挤压而发生偏移，测量移动支架10带动片簧机构11发生变形，带动位移传感器12发生伸缩量变化，间接实现尺寸的测量；所述测头19为顶部圆弧形结构，便于测量工件的尺寸，防止划伤工件。

所述的横向位移气缸2的活塞杆和所对应的滑块连接板7之间设置有调整螺杆8，用于调整横向位移气缸2活塞杆和滑块连接板7之间的相对距离，间接调整大量程平行片簧测量装置的量程；所述的横向位移气缸上还连接有限位螺母；所述的限位螺母对横向位移气缸活塞杆的移动行程进行限制，使横向位移气缸行程可调。

测砧座与传感器测砧为一体结构。

所述大量程片簧测量方法为：两侧传感器测砧4为固定参考点，两侧片簧机构11在大量程控制机构和位移控制机构的控制下发生移动和变形，导致两侧位移传感器12相对于传感器测砧4发生伸缩变化，系统将两侧固定的传感器测砧4之间的距离与两侧位移传感器12的测量值进行线性计算，间接得到轴承尺寸的测量值。测量范围不受片簧本身变形范围影响，测量结果不受气缸的定位精度影响，测量量程大、测量精度高。

在本实施方式中，所述一种大量程平行片簧测量装置工作过程如下：

如图3-1、3-2所示，当测量范围较小时，以测量圆锥滚子轴承外圈20滚道为例，大量程平行片簧测量装置位于工件正上方，两侧位移块14在纵向位移气缸13的作用下向下移动，与滚轮16接触，随之位移块14继续向下移动，两侧滚轮16受到横向挤压，带动两侧测量移动支架10、测杆18、测头19向内移动，引起两侧片簧机构11变形，带动两侧位移传感器12伸长，测量值减小；外部位移单元带动大量程片簧机构向下移动，进入测量位置，两侧位移块14在纵向位移气缸13的作用下向上移动，离开两侧滚轮16，两侧滚轮16失去位移块14的挤压，向外移动，带动两侧测量移动支架10、测杆18、测头19向外移动，引起两侧片簧机构11变形，带动两侧位移传感器12收缩，测量值增大，直至两侧测头19接触到圆锥滚子轴承外圈20滚道，两侧测头19、测杆18、测量移动支架10停止移动，两侧片簧机构11停止变形，此时测得的测量值为圆锥滚子轴承外圈20滚道的测量值。

当测量范围或测量行程较大时，以测量双列圆锥滚子轴承外圈20滚道为例，大量程平行片簧测量装置测量完双列圆锥滚子轴承外圈20的上滚道后，需向下移动测量双列圆锥滚子轴承外圈20的下滚道，片簧机构需经由直径较小的外内径进入下滚道测量位置，测量行程范围超出片簧机构本身的测量范围。此时，两侧横向位移气缸2的活塞杆带动两侧滑块连接板7沿直线导轨6向内移动，带动片簧测量机构、位移控制机构向内移动，直至两侧测头19位置小于外内径，位移传感器12在向内移动的过程中不断伸长，测量值减小；两侧位移块14在纵向位移气缸13的作用下向下移动，与滚轮16接触，随之位移块14继续向下移动，两侧滚轮16受到横向挤压，带动两侧测量移动支架10、测杆18、测头19向内移动，引起两侧片簧机构11变形，带动两侧位移传感器12伸长，测量值减小；外部位移单元带动大量程片簧机构向下移动，进入测量位置；两侧横向位移气缸2的活塞杆带动两侧滑块连接板7沿直线导轨6向外移动，直至两侧测头19接近双列圆锥滚子轴承外圈20下滚道，位移传感器12在向外移动的过程中不断收缩，测量值增大；两侧位移块14在纵向位移气缸13的作用下向上移动，离开两侧滚轮16，两侧滚轮16失去位移块14的挤压，向外移动，带动两侧测量移动支架10、测杆18、测头19向外移动，引起两侧片簧机构11变形，带动两侧位移传感器12收缩，测量值增大，直至两侧测头19接触到双列圆锥滚子轴承外圈20下滚道，两侧测头19、测杆18、测量移动支架10停止移动，两侧片簧机构11停止变形，此时测得的测量值为双列圆锥滚子轴承外圈20下滚道的测量值。

如图2、图4所示，进一步的，片簧测量机构的测杆18、测头19可以设计成测头19朝内的形式，用于测量外锥面直径尺寸，具体方式为将位移导向座15置于内侧，位移块14斜面朝外，滚轮16安装在位移块14外侧、测杆18和测头19安装在测量移动支架10内侧、测头19朝内安装。

在本实施方式中，以测量圆锥滚子轴承内圈21滚道为例，当测量变化范围较小时，大量程平行片簧测量装置位于工件正上方，两侧位移块14在纵向位移气缸13的作用下向下移动，与滚轮16接触，随之位移块14继续向下移动，两侧滚轮16受到横向挤压，带动两侧测量移动支架10、测杆18、测头19向外移动，引起两侧片簧机构11变形，带动两侧位移传感器12收缩，测量值增大；外部位移单元带动大量程片簧机构向下移动，进入测量位置，两侧位移块14在纵向位移气缸13的作用下向上移动，离开两侧滚轮16，两侧滚轮16失去位移块14的挤压，向内移动，带动两侧测量移动支架10、测杆18、测头19向内移动，引起两侧片簧机构11变形，带动两侧位移传感器12伸长，测量值减小，直至两侧测头19接触到圆锥滚子轴承内圈21滚道，两侧测头19、测杆18、测量移动支架10停止移动，两侧片簧机构11停止变形，此时测得的测量值为圆锥滚子轴承内圈21滚道的测量值。

当测量变化范围较大时，两侧横向位移气缸2的活塞杆带动两侧滑块连接板7沿直线导轨6向外移动，带动片簧测量机构、位移控制机构向外移动，直至两侧测头19位置大于待测圆锥滚子轴承内圈21滚道，位移传感器12在向外移动的过程中不断收缩，测量值增大；两侧位移块14在纵向位移气缸13的作用下向下移动，与滚轮16接触，随之位移块14继续向下移动，两侧滚轮16受到横向挤压，带动两侧测量移动支架10、测杆18、测头19向外移动，引起两侧片簧机构11变形，带动两侧位移传感器12收缩，测量值增大；外部位移单元带动大量程片簧机构向下移动，进入测量位置；两侧横向位移气缸2的活塞杆带动两侧滑块连接板7沿直线导轨6向内移动，直至两侧测头19位置接近圆锥滚子轴承内圈21滚道，位移传感器12在向内移动的过程中不断伸长，测量值减小；两侧位移块14在纵向位移气缸13的作用下向上移动，离开两侧滚轮16，两侧滚轮16失去位移块14的挤压，向内移动，带动两侧测量移动支架10、测杆18、测头19向内移动，引起两侧片簧机构11变形，带动两侧位移传感器12伸长，测量值减小，直至两侧测头19接触到圆锥滚子轴承内圈21滚道，两侧测头19、测杆18、测量移动支架10停止移动，两侧片簧机构11停止变形，此时测得的测量值为圆锥滚子轴承内圈21滚道的测量值。

进一步的，所述一种大量程平行片簧测量装置的横向位移气缸2可以采用可调行程气缸，所述可调行程气缸的伸出行程可以在一定范围内自由调整，在此基础上，所述一种大量程平行片簧测量装置可以去掉所述限位螺母5，实现结构优化。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种大量程平行片簧测量装置，其特征在于，大量程平行片簧测量装置具有测量气缸座；所述的测量气缸座内侧分别固定有横向位移气缸；两个横向位移气缸的活塞杆相对设置；每个所述横向位移气缸的活塞杆上连接有片簧测量机构；所述的片簧测量机构为在所对应气缸的作用下水平移动的结构；两个片簧测量机构的同步向外或向内移动，使得平行片簧测量装置实现大量程范围的测量；每个所述的片簧测量机构具有与所述的活塞杆连接的滑块连接板；所述片簧测量机构的主体连接于滑块连接板的下方；片簧测量机构的所述主体与横向位移气缸之间设置有连接在横向位移气缸上的测砧座；所述测砧座的下方突出于所述的横向位移气缸，并在其端头设置有传感器测砧；所述的传感器测砧与片簧测量机构的位移传感器接触，构成片簧测量机构的测量参考点；每个所述的片簧测量机构的下部均悬挂有用以与对工件进行测量的测杆；每个所述测杆上均设置有与工件接触的测头；两个所述测头相向或相对设置；所述的大量程平行片簧测量装置还设置有位移控制机构，用以控制测杆进行内外开合，实现工件表面的测量；所述的位移控制机构具有与所述的片簧测量机构连接的位移导向座；所述的位移导向座上连接有纵向位移气缸，并在纵向位移气缸的输出端连接有位移块；所述的位移导向座下端用以限制位移块的移动方向，只能上下移动，不能横向移动；所述的位移块远离位移导向座的一侧为斜面，在纵向位移气缸的作用下上下移动；所述的位移控制机构还具有连接在片簧测量机构上的滚轮；所述的滚轮位于位移块的侧下方，并与所述的位移块的斜面配合，随着位移块的上下移动，受位移块斜面的推动作用，滚轮带动片簧测量机构偏移，从而使所述的测杆内外开合。

2.如权利要求1所述的一种大量程平行片簧测量装置，其特征在于：所述的片簧测量机构包括有测量固定支架、测量移动支架、片簧机构、位移传感器、测杆、测头；测量固定支架上方与所述的滑块连接板连接，前方连接所述的位移导向座，作为片簧测量机构和位移控制机构连接的桥梁；所述平行片簧机构分别位于测量固定支架与测量移动支架的两侧，上端连接在测量固定支架两侧，不随测杆的偏移而移动，下端连接在测量移动支架两侧，随着测杆的偏移而移动，构成片簧测量机构的主体结构；所述的测量移动支架、片簧机构中间具有用于连接位移传感器的通孔；所述位移传感器连接在片簧测量机构上，贯穿两侧片簧机构和测量移动支架；所述的测杆连接在测量移动支架的下部，所述的测头连接在测杆上，测量过程中测头与工件直接接触，受到工件的挤压而发生偏移，测量移动支架带动片簧机构发生变形，带动位移传感器发生伸缩量变化，间接实现尺寸的测量。

3.如权利要求1所述的一种大量程平行片簧测量装置，其特征在于：所述的横向位移气缸的活塞杆和所对应的滑块连接板之间设置有调整螺杆，用于调整横向位移气缸活塞杆和滑块连接板之间的相对距离，间接调整大量程平行片簧测量装置的量程；所述的横向位移气缸上还连接有限位螺母；所述的限位螺母对横向位移气缸活塞杆的移动行程进行限制，使横向位移气缸行程可调。

4.如权利要求1所述的一种大量程平行片簧测量装置，其特征在于：测砧座与传感器测砧为一体结构。

5.如权利要求1所述的一种大量程平行片簧测量装置，其特征在于：所述的滑块连接板通过直线导轨与外部结构相连，所述的滑块连接板为可在直线导轨上往复运动的结构；所述滑块连接板后端通过测量调整测杆与横向位移气缸活塞杆连接，带动片簧测量机构和位移控制机构在横向位移气缸的作用下沿直线导轨往复运动，扩大了片簧测量机构的量程。

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