CN115371606A - 一种异形环检测用滚轮定位机构、异形环检测装置及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于特殊构型工件多参数检测装置技术领域，尤其涉及一种异形环检测用滚轮定位机构、异形环检测装置及定位方法，滚轮定位机构包括：定位架，其数量为若干个，均匀分布在工件的外围；侧壁轴承，其通过侧壁连接轴与定位架连接，用于支承起工件的凸起处侧面并垂直定位工件；外筒轴承，其通过外筒连接轴与定位架连接，用于与工件的直筒段外圆面外切配合并水平定位工件，使工件回转顺畅。滚轮定位机构以工件凸起处下侧面及外圆面定位，定位点均以滚动轴承支撑可以保证工件回转转动的灵活性，不但能够满足异形环精确安装定位，且不会使工件和定位件磨损，满足使工件自动旋转顺畅的要求，操作方便，减轻操作者的劳动强度，提高工作效率。

Description

一种异形环检测用滚轮定位机构、异形环检测装置及定位 方法

技术领域

本发明属于特殊构型工件多参数检测装置技术领域，尤其涉及一种异形环检测用滚轮定位机构、异形环检测装置及定位方法。

背景技术

异形环是专用设备的关键件，其薄壁凸起处壁厚、壁厚均匀度、两侧面跳动及端面跳动、短筒外壁单截面跳动和两侧面夹角等公差要求严格，是控制其质量的重要参数，决定着专用设备的功能性，因此需要对其进行精确检测。由于其薄壁异形且凸起处宽度较小，检测时对其进行精确定位成为急需解决的关键问题。目前采用专用检具，以3个成120°夹角的球的顶点对其凸起下侧壁进行承接，以3个成120°夹角的圆盘侧壁对其圆筒外壁进行固定，工件与定位件之间存在相对运动时产生摩擦，对工件和定位件均会造成磨损，长期使用影响测量精度，且需手动操作效率低。因此，有必要设计高精度高效率定位机构，以能准确快速检测异形环薄壁凸起处壁厚、壁厚均匀度、两侧面跳动及端面跳动、短筒外壁单截面跳动和两侧面夹角等尺寸。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的问题，设计一种异形环检测用滚轮定位机构、定位方法，满足异形环精确安装定位，且不会对工件和定位件造成磨损，满足使工件自动旋转顺畅的要求，操作方便，提高效率；继而设计一种能准确快速检测异形环薄壁凸起处壁厚、壁厚均匀度、两侧面跳动及端面跳动、短筒外壁单截面跳动和两侧面夹角等尺寸的异形环多参数检测装置。

本发明为解决这一问题所采取的技术方案是：

一种异形环检测用滚轮定位机构，包括：

定位架，其数量为若干个，均匀分布在工件的外围；

侧壁轴承，其通过侧壁连接轴与定位架连接，用于支承起工件的凸起处侧面并垂直定位工件；

外筒轴承，其通过外筒连接轴与定位架连接，用于与工件的直筒段外圆面外切配合并水平定位工件，使工件回转顺畅。

优选的，所述工件包括直筒段和沿直筒段的周向向外凸起形成有凸起部。

进一步优选的，还包括底板，所述底板的上端面开设有若干条呈放射状均匀分布并远离轴心径向延伸的导向槽。

进一步优选的，所述定位架包括立板和定位滑块，所述立板通过定位螺钉连接定位滑块并与导向槽滑动连接。

进一步优选的，所有所述导向槽的一端交汇于一处，另一端形成有供定位滑块移出的移出口。

进一步优选的，所述定位架、导向槽的数量均为三个，三个所述导向槽均布120°角开设在底板的上端，三个所述定位架均布120°角置于工件的外侧。

进一步优选的，所述立板包括垂直于底板的竖直面和平行于底板的水平面。

进一步优选的，所述立板的竖直面上开设有用于装配侧壁连接轴的第一通孔，所述立板的水平面上开设有用于装配外筒连接轴的第二通孔。

进一步优选的，每个所述立板上的侧壁轴承的数量至少为一个，所述侧壁轴承与立板的竖直面平行，所述侧壁轴承通过工件的凸起部支承起工件，以使工件的下端与立板脱离接触。

进一步优选的，每个所述立板上的外筒轴承的数量至少为一个，所述外筒轴承与立板的水平面平行，所述外筒轴承与工件的直筒段外圆面外切配合。

本发明的第二个发明目的在于：还提供了一种异形环检测装置，包括支承架、设置在支承架内的工控机以及设置在支承架上方的测量台、显示器、报警器，所述测量台上设有用于定位工件位置的定位机构、用于压紧工件并带动工件沿工件的旋转中心转动的可调压紧机构以及用于检测工件参数的测量机构，所述定位机构上述所述的异形环检测用滚轮定位机构。

本发明的第三个发明目的在于：还提供了一种异形环检测用滚轮定位机构的定位方法，包括以下步骤：

S101：将外筒轴承通过外筒连接轴与定位架连接，侧壁轴承通过侧壁连接轴与定位架连接；

S102：根据工件的规格调节定位架在各自的导向槽上的位置并锁定；

S103：将工件放置在滚轮定位机构中，使得侧壁轴承支承起工件的凸起部下侧面，外筒轴承与工件的直筒段外圆面外切配合；

S104：通过可调压紧机构带动工件匀速转动，测量机构到测量位开始测量；

S105：工件旋转指定圈数后停止旋转，压紧机构、测量机构各部件复位。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.本发明中，滚轮定位机构主要作为异形环检测的承载定位机构，采用轴承与异形环凸起处侧壁外切配合，轴承与异形环直筒段外侧壁外切配合，除定位工件外还可使工件回转顺畅且不会对工件和定位件造成磨损。

2.本发明中，滚轮定位机构以工件凸起处下侧面及外圆面定位，定位点均以滚动轴承支撑可以保证工件回转转动的灵活性，不但能够满足异形环精确安装定位，且不会使工件和定位件磨损，满足使工件自动旋转顺畅的要求，操作方便，减轻操作者的劳动强度，提高工作效率。

3.本发明中，异形环检测装置能准确快速检测异形环薄壁凸起处壁厚、壁厚均匀度、两侧面跳动及端面跳动、短筒外壁单截面跳动和两侧面夹角等尺寸，满足异形环工件完成多种参数综合检测的需要，操作方便，提高检测效率。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1是实施例4中测量台的俯视图；

图2是实施例1中滚轮定位机构的主视图；

图3是定位机构的俯视图；

图4是定位机构的侧视图；

图5是定位机构的轴侧图；

图6是实施例4中检测装置的主视图；

图7是测量机构的俯视图；

图8是外部测量模块的俯视图；

图9是外部测量模块的主视图；

图10是内部测量模块的俯视图；

图11是内部测量模块的主视图；

图12是跳动测量单元的俯视图；

图13是跳动测量单元的左视图；

图14是跳动测量单元的局部放大图，a为俯视图，b为左视图；

图15是装配工件的跳动测量单元的俯视图；

图16是壁厚测量单元的俯视局部放大图；

图17是壁厚测量单元的主视局部放大图；

图18是跳动测量单元与工件装配状态下的局部放大图；

图19是跳动测量单元夹角测量过程示意图；

图20是可调压紧机构的主视图；

图21是可调压紧机构的俯视图.

图中：1、底板；2、可调压紧机构；201、滑块；202、导轨；203、压紧底座；204、第一压紧气缸连接件；205、压紧气缸；206、第二压紧气缸连接件；207、竖直连接板；2 08、联轴器固定连接件；209、联轴器；2010、电机定位板；2011、电机；2012、皮带驱动轮；2013、固定轴；2014、固定架；2015、连接杆；2016、连接板；2017、带簧螺栓； 2018、传动轮固定架；2019、皮带传动轮；2020、限位块；2021、压紧限位组件；2022、皮带；3、定位机构；301、导向槽；302、定位架；303、立板；304、定位滑块；305、定位螺钉；306、侧壁轴承；307、侧壁连接轴；308、外筒轴承；309、外筒连接轴；4、测量机构；406、外部气缸；407、第一外部气缸连接件；408、第二外部气缸连接件；409、外部导轨；4010、外部底座；4011、外部底部弹簧测量转换装置；4012、外部侧壁弹簧测量转换装置；4013、外部底部传感器；4014、外部连接件；4015、外部底部测量端；4016、外部侧壁传感器；4017、外部侧壁测量端；4018、外部限位体；4019、外部限位体连接件； 4020、内部气缸；4021、第一内部气缸连接件4022、第二内部气缸连接件；4023、内部导轨；4024、内部底座；4025、内部底部弹簧测量转换装置；4026、内部侧壁弹簧测量转换装置；4027、内部底部传感器；4028、内部连接件；4029、内部底部测量端30、内部侧壁传感器；4031、内部侧壁测量端；4032、内部限位体；4033、内部限位体连接件；4034、侧位底板；4035、气缸；4036、第一气缸连接件；4037、第二气缸连接件；4038、导轨； 4039、底座；4040、连接板；4041、端面跳动传感器；4042、端面传感器连接件；4043、侧面跳动传感器；4044、侧面传感器连接件；4045、短筒外壁单截面跳动传感器；4046、外壁传感器连接件；4047、夹角测量传感器；4048、第一夹角传感器连接件；4049、小导轨；4050、小底座；4051、第二夹角传感器连接件；4052、微分头；4053、微分头连接件； 4054、跳动测量单元限位体；4055、跳动测量单元限位体连接件；5、工件；501、直筒段； 502、凸起部；6、支承架；7、工控机；8、测量台；9、显示器；10、报警灯；

A、壁厚测量单元；B、跳动测量单元；C、外部测量模块；D、内部测量模块。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”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。

实施例1：

一种异形环检测用滚轮定位机构，包括：定位架302，其数量为若干个，均匀分布在工件5的外围；侧壁轴承306，其通过侧壁连接轴307与定位架302连接，用于支承起工件5的凸起处侧面并垂直定位工件5；外筒轴承308，其通过外筒连接轴309与定位架302 连接，用于与工件5的直筒段外圆面外切配合并水平定位工件，使工件5回转顺畅。

本实施例中，如图1-5所示，以工件5的旋转中心为中心呈环形阵列式分布有若干个定位架302，定位架302面向定位工件的一侧通过侧壁连接轴307连接有侧壁轴承306、通过外筒连接轴309连接有外筒轴承308，当工件放置在滚轮定位机构内之后，侧壁轴承 306与工件凸起处下侧面相接触，用于支承起工件凸起处侧面并垂直定位工件，外筒轴承 308与工件(异形环)直筒段外壁外切配合，用于水平定位工件，使工件回转顺畅。

本异形环检测用滚轮定位机构主要作为异形环检测的承载定位机构，其核心设计方案是采用轴承与异形环凸起外侧壁外切配合，轴承与异形环直筒段外侧壁外切配合，除定位工件外还可使工件回转顺畅且不会对工件和定位件造成磨损。

本滚轮定位机构以工件凸起处下侧面及外圆面定位，定位点均以滚动轴承支撑可以保证工件回转转动的灵活性，不但能够满足异形环精确安装定位，且不会使工件和定位件(轴承)磨损，满足使工件自动旋转顺畅的要求，操作方便，减轻操作者的劳动强度，提高工作效率。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述工件5包括直筒段501和沿直筒段501的周向向外凸起形成有凸起部502。

实施例2：

本发明的实施例2在实施例1的基础上进行进一步的改进，以便能够充分发挥出本发明的技术优势，下面就对此进行举例性说明。

例如：还包括底板1，所述底板1的上端面开设有若干条呈放射状均匀分布并远离轴心径向延伸的导向槽。本实施例中，所述底板为整套机构的基础承载件，用来装配各模块、单元以及机构，其上下面的平行度要求为0.01mm。如图1-3所示，底板1的上端面开设有三条呈放射状均匀分布并远离轴心径向延伸的导向槽301，定位架302通过导向槽301安装在底板1上。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述定位架302包括立板303和定位滑块304，所述立板303通过定位螺钉305连接定位滑块304并与导向槽滑动连接，如图1所示，立板303位于导向槽上方，定位滑块304位于导向槽下方，立板303和定位滑块304之间通过定位螺钉305连接，以使立板303沿着导向槽来回移动，当需要锁定位置时，旋转定位螺钉305，使得立板303和定位滑块304。上下夹紧导向槽。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所有所述导向槽的一端交汇于一处，另一端形成有供定位滑块304移出的移出口，方便立板303、定位滑块304、定位螺钉305与导向槽之间的组装或拆卸。

实施例3：

本发明的实施例3在实施例2的基础上进行进一步的改进，以便能够充分发挥出本发明的技术优势，下面就对此进行举例性说明。

例如：如图3所示，所述底板1上呈放射状均匀分布有三条导向槽，所述定位架302、导向槽的数量均为三个，三个所述导向槽均布120°角开设在底板的上端，三个所述定位架302均布120°角置于工件的外侧。

更进一步的，还可在实施例1或2或3中考虑，所述立板303包括垂直于底板1的竖直面和平行于底板1的水平面。

更进一步的，还可在实施例1或2或3中考虑，所述立板303的竖直面上开设有用于装配侧壁连接轴307的第一通孔，第一通孔的数量、位置根据实际需求设定，侧壁连接轴307根据需求装配在适宜位置的第一通孔上；所述立板303的水平面上开设有用于装配外筒连接轴309的第二通孔，第二通孔的数量、位置根据实际需求设定，外筒连接轴309根据需求装配在适宜位置的第二通孔上。

以本实施例为例，所述立板共有3块，其底面通过定位螺钉连接定位滑块成120°与底板导向槽连接，立板303的竖直面上部设有第一通孔，用于安装侧壁轴承，第一通孔与底面平行度为0.01mm；立板303的水平面设有第二通孔，用于安装外筒轴承。所述的侧壁轴承由侧壁连接轴与立板连接，用于支承起工件凸起处侧面垂直定位工件。所述的外筒轴承由外筒连接轴与立板连接，与工件直筒段外壁外切配合，用于水平定位工件，且使工件回转顺畅。

更进一步的，还可在实施例1或2或3中考虑，每个所述立板303上的侧壁轴承306的数量至少为一个，所述侧壁轴承306与立板303的竖直面平行，如图1所示，侧壁轴承306与工件凸起部下侧面相切，用于承起工件凸起部；于此同时，还可设置与工件凸起部上侧面相切的侧壁轴承，所述侧壁轴承306通过工件5的凸起部支承起工件5，以使工件 5的下端与立板303脱离接触。

更进一步的，还可在实施例1或2或3中考虑，每个所述立板303上的外筒轴承308的数量至少为一个，所述外筒轴承308与立板303的水平面平行，所述外筒轴承308与工件5的直筒段外圆面外切配合，保证工件回转转动的灵活性。

实施例4：

一种异形环检测装置，包括支承架6、设置在支承架6内的工控机7以及设置在支承架6上方的测量台8、显示器9、报警器10，所述测量台8上设有用于定位工件5位置的定位机构3、用于压紧工件5并带动工件5沿工件的旋转中心转动的可调压紧机构2以及用于检测工件5参数的测量机构4，所述定位机构3为上述实施例1/2/3中所述的异形环检测用滚轮定位机构。

实施例5：

如图1、20-21所示，压紧机构位于底板1上，包括：皮带驱动单元，其包括安装在压紧底座203上的电机定位板2010、安装在电机定位板2010上的电机2011以及与电机 2011传动连接的皮带驱动轮2012；皮带传动单元，其包括呈一定夹角并对称设置在压紧底座203上的两个连接杆2015、安装在连接杆2015上的传动轮固定架2018以及安装在传动轮固定架2018上的皮带传动轮2019；皮带2022，其套设在皮带驱动轮2012和两个皮带传动轮2019的外侧，两个所述皮带传动轮2019之间的皮带2022作为压紧段用于压紧工件5的外圆面。本实施例中，两个皮带传动轮2019分别通过各自的传动轮固定架2018 安装在两个连接杆2015上，两个连接杆2015呈一定夹角并关于压紧底座203的中线对称分布，皮带驱动轮2012与电机2011传动连接，皮带驱动轮2012位于压紧底座203的中线上方，之后将皮带2022套设在皮带驱动轮2012和两个皮带传动轮2019的外侧，皮带传动轮2019和皮带驱动轮2012将皮带2022支撑并张紧呈三角形，当两个皮带传动轮2019 之间的皮带压紧段压紧工件5的外圆面时，通过电机2011带动皮带驱动轮2012转动，皮带2022随之运转，继而带动工件(异形环工件)5转动，能够满足异形环工件一次装夹，即可完成多种参数多参数检测的需要，解决异形环薄壁压紧易变形的问题，并要操作方便，提高检测效率。本技术方案中皮带的高度及包角可调，适用于与多种规格的工件配合压紧，并且借助皮带柔性特性，既能实现工件压紧后不空转，又能不损伤工件，解决异形环薄壁压紧易变形的问题。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述压紧底座203通过导轨结构滑动安装在底板1上，所述底板1上还设有用于带动压紧底座203进给或后退的驱动结构。底板1用来装配各模块、单元以及机构，如图1-2所示，压紧底座203通过导轨结构滑动安装在底板 1上，将工件5通过定位机构安装在压紧底座203进给方向的前方，之后通过驱动结构推送整个机构随压紧底座203进给直至皮带2022的压紧段压紧工件5的外圆面，然后通过电机2011驱动皮带驱动轮2012转动，使得皮带2022运转，继而带动工件(异形环工件) 5转动，通过驱动结构带动可调压紧机构向工件方向进给，能够满足异形环工件一次装夹，即可完成多种参数多参数检测的需要，并且可实现无损伤式快速压紧，解决异形环薄壁压紧易变形的问题，操作方便，提高检测效率。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述驱动结构包括压紧气缸205，所述压紧气缸205通过第二压紧气缸连接件206固定在底板1上，所述压紧气缸205的活塞杆通过螺母连接第一压紧气缸连接件204，所述第一压紧气缸连接件204通过螺钉定位在压紧底座 203的一侧。以本实施例为例，如图2所示，导轨202有两条，沿着机构进给方向通过螺钉定位在底板1上，压紧底座203设计有两个带有适合导轨尺寸的凹槽的滑块201，以便沿两条导轨滑动。第一压紧气缸连接件204通过螺钉定位在压紧底座靠右导轨一侧，由螺母连接压紧气缸205的活塞杆，压紧气缸205通过第二压紧气缸连接件206固定在底板1 上，用于带动压紧底座203沿两条导轨滑动。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述皮带驱动单元还包括竖直安装在压紧底座 203上的竖直连接板207，所述竖直连接板207上连接有联轴器固定连接件208和电机定位板2010。所述固定连接件208上固定有联轴器209，所述联轴器209置于电机定位板2010和联轴器固定连接件208之间，用于将电机的电机轴和皮带驱动轮2012的轮轴联接起来一同旋转。以本实施例为例，如图20-21所示，竖直连接板207由螺钉定位在压紧底座203 上，用于连接联轴器固定连接件208和电机定位板2010。联轴器固定连接件208由螺钉定位在竖直连接板上，用于固定联轴器209。电机定位板2010由螺钉定位在竖直连接板207 上，用于固定电机2011。电机2011由螺钉定位在电机定位板2010上，用于带动皮带旋转。联轴器209置于电机定位板2010和联轴器固定连接件208之间，与皮带驱动轮2012传动相连。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述皮带传动单元还包括对称设置在压紧底座 203上的固定轴2013，所述固定轴2013上转动设有用于装配连接杆2015的固定架2014，所述固定架2014与固定轴2013之间通过角度固定结构固定。固定架2014可在固定轴2013 转动以调节两个固定架2014之间的张角，实现包角调节，张角确定后可通过角度固定结构固定，操作方便。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述角度固定结构包括均匀分布在固定轴2013 底部的若干个定位螺孔，所述固定架2014通过螺钉与定位螺孔相固定，通过转动固定架 2014可调节两个固定架2014之间的张角，继而调节皮带压紧段的长度，以适用于与多种规格的工件压紧配合，确定张角后，将螺钉穿过固定架2014底部的孔位与固定轴2013底部适宜位置的定位螺孔相连，以固定固定架的位置，操作方便。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述连接杆2015上还安装有连接板2016，所述传动轮固定架2018滑动安装在连接杆2015上，所述传动轮固定架2018与连接板2016 之间通过带簧螺栓2017相连。以本实施例为例，如图20-21所示，压紧底座203上设置有2个固定轴2013，用螺钉固定。2个固定架2014分别套装在2个固定轴2013上，2个连接杆2015分别穿过2个固定架2014，2个连接板2016分别套装在2个连接杆2015上，用螺钉固定。2个传动轮固定架2018分别套装在2个连接杆2015上，2个皮带传动轮2019 通过固定或者转动安装在传动轮固定架2018上，带簧螺栓2017穿过连接板2016和传动轮固定架2018由螺母固定，以通过带簧螺栓2017和螺母调节连接板2016和传动轮固定架2018之间的间距，继而调节传动轮固定架2018以及皮带传动轮2019的位置，操作方便。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述皮带驱动轮2012和皮带传动轮2019位于同一水平高度上。

需要说明的是：本可调压紧机构安装时须注意调整2个固定架2014在同一高度(高度差在0.05mm以内)，同时调整2个连接杆2015之间的夹角、2个带簧螺栓2017的位置、限位组件2021的位置以达到足以使工件不空转的皮带包角。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述连接杆2015远离固定架2014的端部安装有限位块2020，起到封边和限位作用。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述底板1上还设有用于限制压紧底座203进给最大移位的压紧限位组件2021，压紧限位组件2021用螺钉固定在底板1上，用来限定压紧底座203进给的位置。

实施例6：

如图1、7-19所示，测量机构包括壁厚测量单元A，其用于测量工件5凸起处的壁厚和壁厚均匀度参数，所述壁厚测量单元A包括位于工件5外侧测量位的外部测量模块C和位于工件5内侧测量位的内部测量模块D；跳动测量单元B，其用于测量工件5凸起处的两侧面跳动、端面跳动以及短筒外壁单截面跳动参数。

本实施例中，如图1、7-19所示，外部测量模块C位于工件5的外侧测量位，内部测量模块D位于工件5的内侧测量位，在工件5转动过程中，外部测量模块C和内部测量模块D配合可测量工件5凸起处的壁厚(h1；h2)和壁厚均匀度参数；跳动测量单元B可测量工件5凸起处的两侧面跳动、端面跳动以及短筒外壁单截面跳动参数，满足工件一次装夹，即可完成其薄壁凸起处壁厚、壁厚均匀度、两侧面跳动及端面跳动、短筒外壁单截面跳动检测的需要，可准确快速测量，并且不损伤工件。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述工件5包括直筒段501和环形凸起成型于直筒段501外侧的凸起部502，所述壁厚测量单元A和跳动测量单元B装配在底板1上，所述底板1上包括外侧测量位、内侧测量位，外侧测量位位于工件5外侧，内侧测量位位于工件5内侧。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述外部测量模块包括外部底座4010、固定在外部底座4010上的外部底部弹簧测量转换装置4011、固定在外部底座4010上的外部连接件4014以及固定在外部连接件4014的外部侧壁弹簧测量转换装置4012，所述外部底部弹簧测量转换装置4011上设有外部底部测量元件，所述外部侧壁弹簧测量转换装置4012上设有外部侧壁测量元件。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述外部底座4010通过导轨结构滑动安装在底板1上，所述底板1上还设有用于带动外部底座4010朝向元件5外壁进给或后退的外部驱动结构，通过外部驱动结构可带动外部底部测量端4015和外部侧壁测量端4017到达凸起部的测量位置。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述外部驱动结构包括外部气缸406，所述外部气缸406通过第一外部气缸连接件407固定在底板1上，所述外部气缸406的活塞杆通过螺母连接第二外部气缸连接件408，所述第二外部气缸连接件408通过螺钉定位在外部底座4010的一侧。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述底板1上还设有用于限制外部底座4010进给最大移位的外部限位组件，所述外部限位组件包括外部限位体4018和通过螺钉连接在底板上的外部限位体连接件4019。具体的：如图3-4所示，外部气缸406设置在外部底座4010左侧，其缸筒前端穿过第一外部气缸连接件407由螺母固定，第一外部气缸连接件40由螺钉连接在底板1上；其活塞杆前端穿过第二外部气缸连接件408由螺母固定，第二外部气缸连接件408由螺钉连接在外部底座4010上。外部底座4010由螺钉固定在两根外部导轨409的滑块上。外部导轨409由螺钉连接在底板1上。外部底部弹簧测量转换装置4011由螺钉固定在外部底座4010上。外部侧壁弹簧测量转换装置4012通过螺钉连接在外部连接件4014上、外部连接件4014通过螺钉连接在外部底座4010上。外部底部传感器4013水平插入外部底部弹簧测量转换装置4011后端内，位置可调由螺钉固定。外部侧壁传感器4016竖直插入外部侧壁弹簧测量转换装置4012内，位置可调由螺钉固定。外部底部测量端4015竖直插入外部底部弹簧测量转换装置4011前端内，位置可调由螺钉固定。外部侧壁测量端4017水平插入外部侧壁弹簧测量转换装置4012内，位置可调由螺钉固定。外部限位体4018设置在外部底座4010右侧，穿过外部限位体连接件4019，位置可调。外部限位体连接件4019通过螺钉连接在底板1上。测量时，系统给出动作信号，外部气缸推动外部底座沿外部导轨进给到外部限位体设定位置，带动外部底部测量端4015 和外部侧壁测量端4017到工件的测量位置。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述外部底部测量元件包括水平插入外部底部弹簧测量转换装置4011后端内的外部底部传感器4013和竖直插入外部底部弹簧测量转换装置4011前端内的外部底部测量端4015，利用杠杆式原理和测量转换装置建立外部底部测量端4015和外部底部传感器4013之间的联系。其中：所述外部底部传感器4013位置可调由螺钉固定，所述外部底部测量端4015位置可调由螺钉固定。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述外部侧壁测量元件包括竖直插入外部侧壁弹簧测量转换装置4012内的外部侧壁传感器4016和水平插入外部侧壁弹簧测量转换装置 4012内的外部侧壁测量端4017，利用杠杆式原理和测量转换装置建立外部侧壁测量端4017 和外部侧壁传感器4016之间的联系。其中：所述外部侧壁传感器4016位置可调由螺钉固定，所述外部侧壁测量端4017位置可调由螺钉固定。

如图7-8、16-17所示，外部底部测量端4015的测量位置在凸起部502的外侧，与凸起部502的外弧面(为凸起部的底部)相接触，外部侧壁测量端4017的测量位置在凸起部502的下侧，与凸起部502的外侧壁(为凸起部的外部侧壁)相接触，采用杠杆式高精度电感传感器、笔式高精度电感传感器和测量转换装置，设计适合工件测量位置结构特点的测量端子、测量单元的运动定位机构，创新性地实现异形环的多种参数的准确快速检测。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述内部测量模块D包括内部底座4024、固定在内部底座4024上的内部底部弹簧测量转换装置4025、固定在内部底座4024上的内部连接件4028以及固定在内部连接件4028上的内部侧壁弹簧测量转换装置4026，所述内部底部弹簧测量转换装置4025上设有内部底部测量元件，所述内部侧壁弹簧测量转换装置4026上设有内部侧壁测量元件。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述内部底部测量元件包括水平插入内部底部弹簧测量转换装置4025后端内的内部底部传感器4027和竖直插入内部底部弹簧测量转换装置4025前端内的内部底部测量端4029，利用杠杆式原理和测量转换装置建立内部底部传感器4027和内部底部测量端4029之间的联系。其中：所述内部底部传感器4027位置可调由螺钉固定，内部底部测量端4029位置可调，由螺钉固定。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述内部侧壁测量元件包括竖直插入内部侧壁弹簧测量转换装置4026内的内部侧壁传感器4030和水平插入内部侧壁弹簧测量转换装置 4026内的内部侧壁测量端4031，利用杠杆式原理和测量转换装置建立内部侧壁传感器4030 和内部侧壁测量端4031之间的联系。其中：所述内部侧壁传感器4030位置可调，由螺钉固定，内部侧壁测量端4031位置可调，由螺钉固定。

如图9-10、16-17所示，内部底部测量端4029的测量位置在凸起部502的内侧，与凸起部502的内弧面(为凸起部的底部)相接触；内部侧壁测量端4031的测量位置在凸起部502的内的上侧，与凸起部502的内侧壁(为凸起部的内部侧壁)相接触。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述底板1上还设有用于限制内部底座4024进给最大移位的内部限位组件，所述内部限位组件包括内部限位体4032和通过螺钉连接在底板上的内部限位体连接件4033。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述内部底座4024通过导轨结构滑动安装在底板1上，所述底板1上还设有用于带动内部底座4024朝向元件5内壁进给或后退的内部驱动结构。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述内部驱动结构包括内部气缸4020，所述内部气缸4020通过第一内部气缸连接件4021固定在底板1上，所述内部气缸4020的活塞杆通过螺母连接第二内部气缸连接件4022，所述第二内部气缸连接件4022通过螺钉定位在内部底座4024的一侧。具体的：如图5-6所示，内部气缸4020设置在内部底座4024 左侧，其缸筒前端穿过第一内部气缸连接件由螺母固定，第一内部气缸连接件由螺钉连接在底板1上；其活塞杆前端穿过第二内部气缸连接件由螺母固定，第二内部气缸连接件由螺钉连接在内部底座上，内部底座由螺钉固定在两根内部导轨4023的滑块上。内部导轨由螺钉连接在底板1上，内部底部弹簧测量转换装置4025由螺钉固定在内部底座4021上。内部侧壁弹簧测量转换装置4026通过螺钉连接在内部连接件4028上，内部连接件4028 通过螺钉连接在内部底座4021上，内部底部传感器4027水平插入内部底部弹簧测量转换装置4025后端内，位置可调由螺钉固定。内部侧壁传感器4030竖直插入内部侧壁弹簧测量转换装置4026内，位置可调，由螺钉固定。内部底部测量端4029竖直插入内部底部弹簧测量转换装置4025前端内，位置可调，由螺钉固定。内部侧壁测量端4031水平插入内部侧壁弹簧测量转换装置4026内，位置可调由螺钉固定。内部限位体4032设置在内部底座4021右侧，穿过内部限位体连接件4033，位置可调。内部限位体连接件4033通过螺钉连接在底板1上。测量时，系统给出动作信号，内部气缸推动内部底座沿内部导轨进给到内部限位体设定位置，带动内部底部测量端4029和内部侧壁测量端4031到工件的测量位置。

需要说明的是：外部底部传感器4014、外部侧壁传感器4016、内部底部传感器4028和内部侧壁传感器4030为4支12DGP-2N笔式高精度电感传感器，感受位移及微小变化，外部底部测量端4015设计成直径约为3mm的柱形，内部底部测量端4029设计成顶部有一定弧度的厚度小于1mm的薄片形，外部侧壁测量端4017设计成薄片上端有小钢球，内部侧壁测量端4031设计成薄片下端有小钢球。这种设计可以保证测量端能够适应工件凸起的狭窄空间。需要进一步说明的是：本实施例中弹簧测量转换装置为现有结构，借助自身及弹簧片等结构建立测量端与传感器之间的联系，由于工作原理为现有技术，在此不再赘述。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述跳动测量单元B包括底座4039、固定在底座4039上的连接板4040、分别固定在连接板4040上的端面传感器连接件4042、侧面传感器连接件4044和外壁传感器连接件4046。

具体的：所述端面传感器连接件4042的数量为上下两个，所述端面传感器连接件4042 上设有上下相对的两个端面跳动传感器4041，两个端面跳动传感器4041的测量位置分别在元件的上下端；用于测量工件5端面跳动参数，端面跳动传感器4041穿过端面传感器连接件4042，位置可调，由螺钉固定。

所述侧面传感器连接件4044上设有上下相对的两个侧面跳动传感器4043，两个侧面跳动传感器4043的测量位置分别在凸起部的上下端，用于测量工件5凸起处的两侧面跳动参数；侧面跳动传感器4043侧面跳动传感器穿过侧面传感器连接件4044位置可调，由螺钉固定。

所述外壁传感器连接件4046上设有上下相对的两个短筒外壁单截面跳动传感器4045，两个短筒外壁单截面跳动传感器4045的测量位置分别在元件的外圆面(两个短筒外壁)，用于测量工件5短筒外壁单截面跳动参数；短筒外壁单截面跳动传感器4045穿过外壁传感器连接件4046，位置可调，由螺钉固定。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述底座4039通过导轨结构滑动安装在侧位底板4034上，侧位底板4034固定在底板1的一侧并且两者上端面相互齐平，所述侧位底板4034上还设有用于带动底座4039朝向元件内壁进给或后退的侧位驱动结构。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述侧位驱动结构包括气缸4035，所述气缸4035通过第一气缸连接件4036固定在侧位底板4034上，所述气缸4035的活塞杆通过螺母连接第二气缸连接件4037，所述第二气缸连接件4037通过螺钉定位在底座4039的一侧。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述侧位底板4034上还设有用于限制底座4039 进给最大移位的限位组件，所述限位组件包括跳动测量单元限位体4054和通过螺钉连接在侧位底板4034上的跳动测量单元限位体连接件4055。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述连接板4040上还固定有第一夹角传感器连接件4048，所述第一夹角传感器连接件4048上固定有夹角测量传感器4047。夹角测量传感器4047穿过第一夹角传感器连接件4048，位置可调，由螺钉固定。第一夹角传感器连接件4048由螺钉连接在连接板4040上。

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述底座4039上还设有小底座4050，所述小底座4050由螺钉连接在小导轨4049的滑块上，所述小导轨4049连接在底座4039上，所述小底座4050侧面有螺钉，调整好其位置后可锁紧，

更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述小底座上4050上固定有第二夹角传感器连接件4051、微分头连接件4053，所述微分头连接件4053上固定有微分头4052，微分头4052穿过微分头连接件4053由螺母固定，微分头连接件4053由螺钉连接在小底座4050 上。

本实施例中，气缸4035设置在侧位底板4034后端，其缸筒前端穿过第一气缸连接件由螺母固定，第一气缸连接件由螺钉连接在侧位底板4034上；其活塞杆前端穿过第二气缸连接件由螺母固定，由螺钉连接在底座4039上。底座4039由螺钉连接在两根导轨4038 的滑块上。连接板4040由螺钉固定在底座4039上。端面跳动传感器4041穿过端面传感器连接件4042，位置可调，由螺钉固定。端面传感器连接件4042由螺钉连接在连接板上。侧面跳动传感器4043穿过侧面传感器连接件4044位置可调，由螺钉固定。侧面传感器连接件4044由螺钉连接在连接板4040上。短筒外壁单截面跳动传感器4045穿过外壁传感器连接件4046，位置可调，由螺钉固定。外壁传感器连接件4046由螺钉连接在连接板上。夹角测量传感器4047穿过第一夹角传感器连接件4048，位置可调，由螺钉固定。第一夹角传感器连接件4048由螺钉连接在连接板上。第二夹角传感器连接件4051由螺钉连接在小底座4050上。小底座4050由螺钉连接在小导轨4049的滑块上。小导轨4049连接在底座4039上。小底座4050侧面有螺钉，调整好其位置后可锁紧。微分头4052穿过微分头连接件4053由螺母固定，微分头连接件4053由螺钉连接在小底座4050上。跳动测量单元限位体4054设置在底座4039前侧，穿过跳动测量单元限位体连接件4055，位置可调。跳动测量单元限位体连接件4055通过螺钉连接在侧位底板上。测量时，系统给出动作信号，气缸4035推动底座4039沿导轨进给到跳动测量单元限位体4054，带动端面跳动传感器4041、侧面跳动传感器4043、短筒外壁单截面跳动传感器4045到工件的测量位置，夹角测量传感器4747到达其测量位置，准备测量。

实施例7：

一种异形环检测用滚轮定位机构的定位方法，包括以下步骤：

S101：将外筒轴承308通过外筒连接轴309与定位架302连接，侧壁轴承306通过侧壁连接轴307与定位架302连接；

S102：根据工件5的规格调节定位架302在各自的导向槽上的位置并锁定；

S103：将工件5放置在滚轮定位机构中，使得侧壁轴承306支承起工件5的凸起部下侧面，外筒轴承308与工件5的直筒段外圆面外切配合；

S104：通过可调压紧机构带动工件5匀速转动，测量机构到测量位开始测量；

S105：工件5旋转指定圈数后停止旋转，压紧机构2、测量机构4各部件复位。

本技术方案中，异形环检测用滚轮定位机构是异形环多参数检测装置的重要构件，适用于异形环的检测定位，如图6所示。具体安装过程为：将该机构用螺钉固定于工作板上，检查各侧壁轴承306的顶端高度差均小于0.001mm，即符合设计要求。使用时，手动把工件放到定位机构上，按下测量按钮后压紧气缸205推送整个压紧机构2压紧工件使皮带2022压紧工件外圆面，电机驱动皮带2022带动工件匀速转动。然后测量机构到测量位开始测量。工件5旋转一周半后停止旋转，压紧机构和测量机构各部件复位。工控机将采集到的测量数据模拟信号，经放大滤波电路整流、放大、滤波以及数据采集卡的A/D转换，形成数字信号，经由工控机运算分析，得到工件凸起处壁厚、壁厚均匀度、两侧面跳动及端面跳动、短筒外壁单截面跳动和两侧面夹角测量数据，直观显示在显示器上，不合格数据报警灯警示，从而完成该测量过程。之后调整微分头使夹角传感器4047、侧面跳动传感器4043从测量位A到达另一测量位B，重复上述测量过程，将两次测量水平位置变化值L 和竖直位置变化值T1、T2用正弦公式计算得到夹角。

工件凸起处处壁厚、壁厚均匀度计算方法为：

假定传感器A、B测量底部壁厚及均匀度，传感器C、D测量侧壁壁厚及均匀度；

校对时，A、B、C、D静止值为A0、B0、C0、D0(μm)

底部壁厚实际值为X0(mm)

侧壁壁厚实际值为Y0(mm)

测量时，工件转一周，传感器供采集到N组数据，即

(A1、B1、C1、D1)

…

(AN、BN、CN、DN)

则实际值

底部壁厚X1＝[(A1-A0)+(B1-B0)]/1000+X0

…

XN＝[(AN-A0)+(BN-B0)]/1000+X0

侧壁壁厚Y1＝[(C1-C0)+(D1-D0)]/1000+Y0

…

YN＝[(CN-C0)+(DN-D0)]/1000+Y0

底部壁厚X＝avg(X；N)，即X＝(X1+X2+…+XN)/N(mm)

底部均匀度X均＝max(X；N)-min(X；N)

侧壁壁厚Y＝avg(Y；N)，即Y＝(Y1+Y2+…+YN)/N(mm)

侧壁均匀度Y均＝max(Y；N)-min(Y；N)

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种异形环检测用滚轮定位机构，其特征在于：包括：

定位架(302)，其数量为若干个，均匀分布在工件(5)的外围；

侧壁轴承(306)，其通过侧壁连接轴(307)与定位架(302)连接，用于支承起工件(5)的凸起处侧面并垂直定位工件(5)；

外筒轴承(308)，其通过外筒连接轴(309)与定位架(302)连接，用于与工件(5)的直筒段外圆面外切配合并水平定位工件，使工件(5)回转顺畅。

2.根据权利要求1所述的一种异形环检测用滚轮定位机构，其特征在于：所述工件(5)包括直筒段(501)和沿直筒段(501)的周向向外凸起形成有凸起部(502)。

3.根据权利要求2所述的一种异形环检测用滚轮定位机构，其特征在于：还包括底板(1)，所述底板(1)的上端面开设有若干条呈放射状均匀分布并远离轴心径向延伸的导向槽。

4.根据权利要求3所述的一种异形环检测用滚轮定位机构，其特征在于：所述定位架(302)包括立板(303)和定位滑块(304)，所述立板(303)通过定位螺钉(305)连接定位滑块(304)并与导向槽滑动连接。

5.根据权利要求4所述的一种异形环检测用滚轮定位机构，其特征在于：所述定位架(302)、导向槽的数量均为三个，三个所述导向槽均布120°角开设在底板的上端，三个所述定位架(302)均布120°角置于工件的外侧。

6.根据权利要求2所述的一种异形环检测用滚轮定位机构，其特征在于：所述立板(303)的竖直面上开设有用于装配侧壁连接轴(307)的第一通孔，所述立板(303)的水平面上开设有用于装配外筒连接轴(309)的第二通孔。

7.根据权利要求6所述的一种异形环检测用滚轮定位机构，其特征在于：每个所述立板(303)上的侧壁轴承(306)的数量至少为一个，所述侧壁轴承(306)与立板(303)的竖直面平行，所述侧壁轴承(306)通过工件(5)的凸起部支承起工件(5)，以使工件(5)的下端与立板(303)脱离接触。

8.根据权利要求7所述的一种异形环检测用滚轮定位机构，其特征在于：每个所述立板(303)上的外筒轴承(308)的数量至少为一个，所述外筒轴承(308)与立板(303)的水平面平行，所述外筒轴承(308)与工件(5)的直筒段外圆面外切配合。

9.一种异形环检测装置，其特征在于：包括支承架、设置在支承架内的工控机以及设置在支承架上方的测量台、显示器、报警器，所述测量台上设有用于定位工件(5)位置的定位机构(3)、用于压紧工件(5)并带动工件(5)沿工件的旋转中心转动的可调压紧机构(2)以及用于检测工件(5)参数的测量机构(4)，所述定位机构(3)为如权利要求1-8所述的异形环检测用滚轮定位机构。

10.一种异形环检测用滚轮定位机构的定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

S101：将外筒轴承(308)通过外筒连接轴(309)与定位架(302)连接，侧壁轴承(306)通过侧壁连接轴(307)与定位架(302)连接；

S102：根据工件(5)的规格调节定位架(302)在各自的导向槽上的位置并锁定；

S103：将工件(5)放置在滚轮定位机构中，使得侧壁轴承(306)支承起工件(5)的凸起部下侧面，外筒轴承(308)与工件(5)的直筒段外圆面外切配合；

S104：通过可调压紧机构带动工件(5)匀速转动，测量机构到测量位开始测量；

S105：工件(5)旋转指定圈数后停止旋转，压紧机构(2)、测量机构(4)各部件复位。

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