CN114623793B - 一种测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量装置及测量方法。根据本申请的一个方面，提供一种测量装置，用于测量法兰组件的同心度，法兰组件包括沿第一方向相对设置的第一法兰和第二法兰，测量装置包括：第一锥头，第二锥头以及测距组件，第一锥头用于穿设并固定第一法兰，第二锥头用于穿设并固定第二法兰，第二锥头具有朝向第一锥头的尖端部，测距组件包括设置于第一锥头的测距仪，以及可拆卸地连接于尖端部的参比挡板，参比挡板朝向第一锥头的一侧设有垂直于第一方向且与尖端部平齐的参比平面，其中，测距仪的中心轴线平行于第一方向，且测距仪朝向挡板。在测量过程中，可以避免法兰组件的移动，能避免在测量过程中因测量装置接触法兰而引起的测量精度低。

Description

一种测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及法兰同心度测量技术领域，特别是涉及一种测量装置及测量方法。

背景技术

同心度，是指两个工件圆心的偏移程度，是同轴度的特殊形式。当被测要素为圆心(点)、薄型工件上的孔或轴的轴线时，可视被测轴线为被测点，它们对基准轴线的同轴度即为同心度。故对同心度的测量可以进行投影测量。同轴度是评价圆柱形工件的一项重要技术指标，同轴度误差直接影响着工件的装配和使用。但当工件的被测元素轴线特别短时，要评价其同轴度非常困难，通常会用同心度来评价。同轴度误差直接影响着工件的配合精度和使用情况。而同轴度误差反应在截面上的圆心的不同心即为同心度，同心度误差即为圆心的偏移程度。

两个法兰存在较差的同心度可能会引起假力矩现象，降低法兰密封比压，引起泄漏，对于轴系传动系统，较差同心度还会影响轴系受力不平衡，增加传动摩擦力，另外对于有介质法兰，还可能加重法兰密封面冲刷，影响流动平稳性。

相关工程应用中，通常采用卡尺测量同心度，或者以螺栓是否能自由通过法兰，若螺栓能自由通过法兰，即表示法兰的同心度较好，反之，表示法兰的同心度较差。然而，传统的测量方法测量精度较低，无法适用于高精度安装场合。

发明内容

基于此，有必要针对传统的同心度测量方式测量精度较低的问题，提供一种测量装置及测量方法。

根据本申请的一个方面，提供了一种测量装置，用于测量法兰组件的同心度，法兰组件包括沿第一方向相对设置的第一法兰和第二法兰，测量装置包括：

第一锥头，用于穿设第一法兰的内孔，并用于固定第一法兰；

第二锥头，用于穿设第二法兰的内孔，并用于固定第二法兰，第二锥头具有朝向第一锥头的尖端部；以及

测距组件，包括设置于第一锥头的测距仪，以及可拆卸地连接于尖端部的参比挡板，参比挡板朝向第一锥头的一侧设有垂直于第一方向且与尖端部平齐的参比平面；

其中，测距仪的中心轴线平行于第一方向，且测距仪朝向参比挡板设置。

上述测量装置，用于测量法兰组件的同心度，法兰组件包括沿第一方向设置的第一法兰和第二法兰，在需要对法兰组件测量其同心度时，将第一锥头穿设并固定于第一法兰，第二锥头穿设并固定于第二法兰，以此固定需要测量的法兰组件。设置于第一锥头的测距仪，由于中心轴线平行于第一方向，故可以测量物体到第一锥头沿第一方向的间距，在测量时，首先测量测距仪到参比平面的间距，接着拆卸参比挡板，再次测量测距仪到第二锥头的间距，并根据两次测量的间距数据进行计算得到法兰组件的同心度。如此，本测量装置在测量过程中，可以避免法兰组件的移动，能避免在测量过程中因测量装置接触法兰而引起的测量精度低。

在其中一个实施例中，参比挡板背向参比平面的一侧设有与尖端部卡接的锥形槽，以使尖端部能够平齐于参比平面。

在其中一个实施例中，测距组件还包括卡接于第一锥头的主体，测距仪设置于主体朝向第二锥头的一端。

在其中一个实施例中，测量装置还包括与测距仪电性连接的控制器，控制器用于根据测距仪测量的数据计算出法兰组件的同心度数据。

在其中一个实施例中，测距仪上设有控制线缆，控制线缆依次穿过于主体和第一锥头，并连接于控制器，以将测距仪电性连接于控制器。

在其中一个实施例中，测距组件还包括电性连接于控制器的显示器，显示屏用于显示法兰组件的同心度数据。

在其中一个实施例中，测量装置还包括沿第一方向相对设置且彼此间隔设置的第一夹具和第二夹具；第一锥头可拆卸地连接于第一夹具，以使第一锥头能够沿第一方向定位于第一夹具；第二锥头可拆卸地连接于第二夹具，以使第二锥头能够沿第一方向定位于第二夹具。

根据本申请的另一个方向，提供一种测量方法，包括以下步骤：

提供法兰组件，其中，法兰组件包括沿第一方向相对设置的第一法兰和第二法兰；

将第一锥头穿设第一法兰的内孔，并用于固定第一法兰；

将第二锥头穿设第二法兰的内孔，并用于固定第二法兰；其中，第二锥头具有朝向第一锥头的尖端部；

将参比挡板可拆卸地连接于尖端部，以使尖端部与参比挡板的参比平面平齐；其中，参比挡板的参比平面垂直于第一方向；

获取第一锥头与参比挡板之间的间距值，记为L₀；

拆卸参比挡板；

获取第一锥头与第二锥头之间的间距值，记为L₁；

根据L₀、L₁和第二锥头的顶角，计算出法兰组件的同心度数据。

上述测量方法，用于测量法兰组件的同心度，将提供的法兰组件固定于测量装置后，将参比挡板设于第二锥头的尖端部，并使尖端部与参比挡板的参比平面平齐，以保证参比平面垂直于第一方向，进行第一次测量，以获取第一锥头与参比挡板之间的间距值L₀，拆卸参比挡板，进行第二次测量，以获取第一锥头与第二锥头之间的间距值L₁，根据L₀、L₁和第二锥头的顶角，计算出法兰组件的同心度数据。上述测量方法，将法兰组件固定于测量装置后，再进行测量，可防止因法兰组件位置变化而引起的测量精度低。

在其中一个实施例中，提供法兰组件之前，测量方法还包括：提供第一方向相对设置且彼此间隔设置的第一夹具和第二夹具；将第一锥头可拆卸地连接于第一夹具，以使第一锥头能够沿第一方向定位于第一夹具；将第二锥头可拆卸地连接于第二夹具，以使第二锥头能够眼第一方向定位于第二夹具。

在其中一个实施例中，法兰组件的同心度数据具体依据以下公式进行计算：X＝(L₀-L₁)tan(α/2)计算同心度；其中，X为同心度，α为第二锥头的顶角。

附图说明

图1为本申请一实施例中的测量装置的测量示意图；

图2为本申请一实施例中的测量装置的结构示意图；

图3为本申请一实施例中的参比挡板的结构示意图；

图4为本申请一实施例中的测量数据的示意图；

图5为本申请一实施例中的测量方法的流程示意图。

附图标记：100、测量装置；10、第一锥头；11、容纳腔；20、第二锥头；21、尖端部；30、测距组件；31、主体；311、测距仪；32、参比挡板；321、参比平面；322、锥形槽；33、控制器；331、控制线缆；40、第一夹具；41、第一固定部；42、第一连接部；50、第二夹具；51、第二固定部；52、第二连接部；200、法兰组件；210、第一法兰；220、第二法兰；S1、第一方向。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

目前，对法兰组件的同心度的测量，主要是通过将法兰组件放置于测量装置，通过移动法兰来实现测量同心度，但在测量过程中，有需要移动法兰，因此不可避免的存在一些位移偏差，从而使得测量精度不高，同心度数据不准确。

本申请的发明人经过多次试验发现，若能将需要测量同心度数据的法兰组件保持固定，移动测量装置，则能避免由于法兰组件位移引起的同心度数据不准确的问题。因此，若能提供一种测量装置，在固定法兰组件的同时根据测量的数据得到法兰组件的同心度，能提高测量的精度。

请参阅图1-图4，根据本申请的一些实施例提供的一种测量装置100，用于测量法兰组件200的同心度，法兰组件200包括沿第一方向S1相对设置的第一法兰210和第二法兰220，测量装置100包括第一锥头10、第二锥头20和测距组件30。第一锥头10用于穿设第一法兰210的内孔，并用于固定第一法兰210。第二锥头20用于穿设第二法兰220的内孔，并用于固定第二法兰220，第二锥头20具有朝向第一锥头10的尖端部21。测距组件30包括设置于第一锥头10的测距仪311，以及可拆卸地连接于尖端部21的参比挡板32，参比挡板32朝向第一锥头10的一侧设有垂直于第一方向S1且与尖端部21平齐的参比平面321。其中，测距仪311的中心轴线平行于第一方向S1，且测距仪311朝向参比挡板32设置。

上述测量装置100，用于测量法兰组件200的同心度，法兰组件200包括沿第一方向S1设置的第一法兰210和第二法兰220，在需要对法兰组件200测量其同心度时，将第一锥头10穿设并固定于第一法兰210，第二锥头20穿设并固定于第二法兰220，以此固定需要测量的法兰组件200。测距组件30包括设置于第一锥头10内的测距仪311，由于该测距仪311的中心轴线平行于第一方向S1，故可以测量测距仪311到第一锥头10沿第一方向S1之间的间距，在测量时，首先测量测距仪311到参比平面321的间距L₀，接着拆卸参比挡板32，再次测量测距仪311到第二锥头20的间距L₁，并根据两次测量的间距数据计算得到法兰组件200的同心度。如此，本测量装置100在测量过程中，可以避免法兰组件200的移动，能避免在测量过程中因测量装置100接触法兰而引起的测量精度低。

需要说明的是，第二锥头20具有尖端部21，该尖端部21朝向第一锥头10设置，由于尖端部21的尖部的接触面积小，因此，可以理解的是，尖端部21与参比平面321是大致平齐，测距仪311测量的是其本身到物体沿第一方向S1的距离，因此误差基本可以忽略不计，第一法兰210与第二法兰220都具有同轴开设的内孔。

在一些实施例中，参比挡板32背向参比平面321的一侧设有与尖端部21卡接的锥形槽322，以使尖端部21能够平齐于参比平面321，保证参比平面321垂直于第一方向S1。

具体地，锥形槽322应该被构造为与尖端部21开设角度一致的形状，以使参比挡板32与尖端部21贴合更精密，可以理解的是，由于尖端部21于锥形槽322贴合，参比挡板32与第一方向S1不是完全垂直，测距仪311测量的是其本身到第一方向S1上的物体的距离，因此误差基本可以忽略不计。

在一些实施例中，测距组件30还包括卡接于第一锥头10的主体31，测距仪311设置于主体31朝向第二锥头20的一端，如此，能固定测距仪311的位置。

具体地，测距仪311设于主体31垂直于第一方向S1且朝向第一锥头10的中心位置，以测量主体31中心与位于第一方向S1上的物体的距离值，保证每次测量的都是同一零点，进一步地提高测量精度。

在一些实施例中，测量装置100还包括与测距仪311电性连接的控制器33，控制器33用于根据测距仪311测量的数据计算出法兰组件200的同心度数据，如此，不需要外加人工计算，且使得计算结果更准确，且能节省人工。

在一些实施例中，测距仪311上设有控制线缆331，控制线缆331依次穿过于主体31和第一锥头10，并连接于控制器33，以将测距仪311电性连接于控制器33，如此，能保证测距仪311与控制器33良好的电性连接。

具体地，第一锥头10沿第一方向S1开设有供控制线缆331穿过的容纳腔11，控制线缆331依次穿过与主体31以及容纳腔11，并从容纳腔11穿出后连接于控制器33，以保证测距仪311与控制器33之间良好的电性连接。

在一些实施例中，测距组件30还包括电性连接于控制器33的显示器，显示屏用于显示法兰组件200的同心度数据，如此，便于读取同心度数据。

在一些实施例中，测量装置100还包括沿第一方向S1相对设置且彼此间隔设置的第一夹具40和第二夹具50，第一夹具40套设于第一锥头10上，并与第一锥头10可拆卸连接，以使第一锥头10能够沿第一方向S1定位于第一夹具40，第二夹具50套设于第二锥头20上，并与第二锥头20可拆卸连接，以使第二锥头20能够沿第一方向S1定位于第二夹具50，第一夹具40可以保证第一锥头10与第一法兰210的稳定连接，第二夹具50可以保证第二锥头20与第二法兰220的稳定连接，如此，使得测量装置100与法兰装置的连接更稳定，有利于提高同心度的测量精度。

具体地，在本实施例中，第一夹具40与第一锥头10螺纹连接，第二夹具50与第二锥头20螺纹连接。

在一些实施例中，第一夹具40包括平行于第一方向S1的两个第一固定部41与垂直于第一方向S1且用于连接两个第一固定部41的第一连接部42，第一法兰210开设有供与第一固定部41连接的第一安装孔(附图未示出)，第一固定部41通过连接件可具有旋转靠近第一法兰210的运动状态，第一固定部41贴合于第一法兰210时，第一法兰210的中心轴线与第一方向S1重合，从而使得测量数据更准确。

在一些实施例中，第二夹具50包括平行于第一方向S1的两个第二固定部51与垂直于第一方向S1且用于连接两个第二固定部51的第二连接部52，第二法兰220开设有供与第二固定部51连接的第二安装孔(附图未示出)，第二固定部51通过连接件可具有旋转靠近第二法兰220的运动状态，第二固定部51贴合于第二法兰220时，第二法兰220的中心轴线于第一方向S1重合，从而使得测量数据更准确。

请参阅图5，根据本申请一些实施例提供的一种测量方法，包括以下步骤：

S10、提供法兰组件200，其中，法兰组件200包括沿第一方向S1相对设置的第一法兰210和第二法兰220；

S20、将第一锥头10穿设第一法兰210的内孔，并用于固定第一法兰210；

S30、将第二锥头20穿设第二法兰220的内孔，并用于固定第二法兰220；其中，第二锥头20具有朝向第一锥头10的尖端部21，以使尖端部21与参比挡板32的参比平面321平齐，其中，参比挡板32的参比平面321垂直于第一方向S1；

S40、获取第一锥头10与参比挡板32之间的间距值，记为L₀；

S50、拆卸参比挡板32；

S60、获取第一锥头10与第二锥头20之间的间距值，记为L₁；

S70、根据L₀、L₁和第二锥头20的顶角，计算出法兰组件200的同心度数据。

上述测量方法，用于测量法兰组件200的同心度，将提供的法兰组件200固定于测量装置100后，将参比挡板32设于第二锥头20的尖端部21，并使尖端部21与参比挡板32的参比平面321平齐，以保证参比平面321垂直于第一方向S1，进行第一次测量，以获取第一锥头10与参比挡板32之间的间距值L₀，拆卸参比挡板32，进行第二次测量，以获取第一锥头10与第二锥头20之间的间距值L₁，根据L₀、L₁和第二锥头20的顶角，计算出法兰组件200的同心度数据。上述测量方法，将法兰组件200固定于测量装置100后，再进行测量，可防止因法兰组件200位置变化而引起的测量精度低。

需要说明的是，顶角是锥体的轴截面(经过锥体的轴的截面)的两条母线之间的角。

在一些实施例中，S10提供法兰组件200之前，测量方法还包括：提供第一方向S1相对设置且彼此间隔设置的第一夹具40和第二夹具50，将第一锥头10可拆卸地连接于第一夹具40，以使第一锥头10能够沿第一方向S1定位于第一夹具40，将第二锥头20可拆卸地连接于第二夹具50，以使第二锥头20能够眼第一方向S1定位于第二夹具50，如此，便于后续同心度数据的测量。

在一些实施例中，法兰组件200的同心度数据具体依据以下公式进行计算：X＝(L₀-L₁)tan(α/2)计算同心度，其中，X为同心度，α为第二锥头20的顶角，根据本公式结合测得的数据则可方便地计算出同心度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种测量装置，其特征在于，所述测量装置用于测量法兰组件的同心度，所述法兰组件包括沿第一方向相对设置的第一法兰和第二法兰，所述测量装置包括：

第一锥头，用于穿设所述第一法兰的内孔，并用于固定在所述第一法兰上，所述第一锥头的端部的中心与所述第一法兰的内孔的中心轴线重合；

第二锥头，用于穿设所述第二法兰的内孔，并用于固定在所述第二法兰上，所述第二锥头具有朝向所述第一锥头的尖端部，所述第二锥头的所述尖端部与所述第二法兰的内孔的中心轴线重合；以及

测距组件，包括设置于所述第一锥头的端部的中心的测距仪，以及可拆卸地连接于所述尖端部的参比挡板，所述参比挡板朝向所述第一锥头的一侧设有垂直于所述第一方向且与所述尖端部平齐的参比平面，所述参比挡板背向所述参比平面的一侧设有与所述尖端部卡接的锥形槽，以使所述尖端部能够平齐于所述参比平面；

其中，所述测距仪的中心轴线平行于所述第一方向，且所述测距仪朝向所述参比挡板设置，并且朝向所述尖端部和所述参比挡板并发射激光；

与所述测距仪电性连接的控制器，所述控制器用于根据所述测距仪测量的数据计算出所述法兰组件的同心度数据；

沿所述第一方向相对设置且彼此间隔设置的第一夹具和第二夹具；所述第一锥头可拆卸地连接于所述第一夹具，以使所述第一锥头能够沿所述第一方向定位于所述第一夹具；所述第二锥头可拆卸地连接于所述第二夹具，以使所述第二锥头能够沿所述第一方向定位于所述第二夹具；

所述法兰组件的同心度数据具体依据以下公式进行计算：

X＝(L₀-L₁)tan(α/2)；

其中，X为同心度，α为所述第二锥头的顶角，L₀为所述第一锥头与所述参比挡板之间的间距值，L₁为所述第一锥头与所述第二锥头之间的间距值。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测距组件还包括卡接于所述第一锥头的主体，所述测距仪设置于所述主体朝向所述第二锥头的一端。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述测距仪上设有控制线缆，所述控制线缆依次穿过于所述主体和所述第一锥头，并连接于所述控制器，以将所述测距仪电性连接于所述控制器。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述测距组件还包括电性连接于所述控制器的显示屏，所述显示屏用于显示所述法兰组件的同心度数据。

5.一种测量方法，使用权利要求1-4中任一项所述的测量装置测量所述法兰组件的同心度，其特征在于，包括以下步骤：

所述法兰组件包括沿第一方向相对设置的第一法兰和第二法兰；

将第一锥头穿设所述第一法兰的内孔，并用于固定所述第一法兰；

将第二锥头穿设所述第二法兰的内孔，并用于固定所述第二法兰；其中，所述第二锥头具有朝向所述第一锥头的尖端部；

将参比挡板可拆卸地连接于所述尖端部，以使所述尖端部与所述参比挡板的参比平面平齐；其中，所述参比挡板的所述参比平面垂直于所述第一方向；

获取所述第一锥头与所述参比挡板之间的间距值，记为L₀；

拆卸所述参比挡板；

获取所述第一锥头与所述第二锥头之间的间距值，记为L₁；

根据L₀、L₁和所述第二锥头的顶角，计算出所述法兰组件的同心度数据。

6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括：

提供沿所述第一方向相对设置且彼此间隔设置的所述第一夹具和所述第二夹具；

将所述第一锥头可拆卸地连接于所述第一夹具，以使所述第一锥头能够沿所述第一方向定位于所述第一夹具；

将所述第二锥头可拆卸地连接于所述第二夹具，以使所述第二锥头能够沿所述第一方向定位于所述第二夹具。

7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，所述法兰组件的同心度数据具体依据以下公式进行计算：

X＝(L₀-L₁)tan(α/2)；

其中，X为同心度，α为所述第二锥头的顶角。