CN115950330A - 尺寸测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尺寸测量装置，该尺寸测量装置包括：基准组件，该基准组件上形成有基准端面以贴靠工件的基准表面；和，接触组件，该接触组件活动连接于所述基准组件并设置为能够接触工件的待测面；和，量具，所述量具设置为能够反馈所述接触组件与所述基准组件的间距。本发明的有益效果在于，通过基准组件的基准端面与工件的基准表面进行贴靠形成了测量基准，并通过测量所述接触组件与所述基准组件的间距间接地获得待测尺寸，从而实现了对基准表面量具的省用，且通过接触组件与基准组件的活动连接保证了接触组件和工件的待测面进行贴合，从而提高了尺寸测量精度。

Description

尺寸测量装置

技术领域

本发明涉及机械测量技术领域，具体涉及一种尺寸测量装置。

背景技术

机械测量技术是对机械零件的几何量进行测量和检验的一门技术。随着现代制造业的发展，机械测量技术在机械产品的设计、研发、生产监督、质量控制和性能试验中有着举足轻重的地位。为了提高机械零件的性能，其结构和零件的设计尺寸必须得到保证，而无论采用怎样的设计和制造过程，都需要通过测量来检验零件的尺寸。

尺寸是指用特定单位表示线性长度的数值，包括直径、半径、宽度、深度、高度和中心距等。对于具有台阶面的机械零件（例如台阶孔）的深度、高度和中心距进行测量时，现有技术通常在台阶面的上下端面分别设置量具并通过二者测量结果的差值得到待测尺寸。由于需要设置两组量具，现有技术的测量精度较低且成本较高。

发明内容

为了解决现有技术的上述问题，本发明公开了一种尺寸测量装置，该尺寸测量装置包括：基准组件，该基准组件上形成有基准端面以贴靠工件的基准表面；和，接触组件，该接触组件活动连接于所述基准组件并设置为能够接触工件的待测面；和，量具，所述量具设置为能够反馈所述接触组件与所述基准组件的间距。

本发明的有益效果在于，通过基准组件的基准端面与工件的基准表面进行贴靠形成了测量基准，并通过测量所述接触组件与所述基准组件的间距间接地获得待测尺寸，从而实现了对基准表面量具的省用，且通过接触组件与基准组件的活动连接保证了接触组件和工件的待测面进行贴合，从而提高了尺寸测量精度。

附图说明

图1为本发明一个实施方式的测量装置总体示意图；

图2为本发明一个实施方式的基准组件示意图；

图3为本发明一个实施方式的基准组件与接触组件的装配示意图；

图4为本发明一个实施方式的用于展示挠性连接结构的剖面图；

图5为本发明一个实施方式的用于展示对正机构的剖面图。

附图标记

100、基准组件；110、基准端面；120、支撑足；130、容置空间；140、传动端；200、接触组件；210、测量端面；220、接触端面；310、第二挠性连接结构；311、通孔；312、轴体；313、限位部；400、量具；500、驱动组件；510、心轴；600、对正机构；700、压紧组件。

具体实施方式

本发明公开了一种尺寸测量装置，该尺寸测量装置包括：基准组件100，该基准组件上形成有基准端面110以贴靠工件的基准表面；和，接触组件200，该接触组件200活动连接于所述基准组件100并设置为能够接触工件的待测面；和，量具400，所述量具400设置为能够反馈所述接触组件200与所述基准组件100的间距。

该尺寸测量装置可应用于各种机械结构的高度、深度等尺寸量的测量。在不同的测量场景下，所述基准组件和接触组件可以上下设置，也可错位设置。以使用该尺寸测量装置对台阶结构的深度进行测量的场景为例，在该场景下所述基准组件和接触组件采用错位设置，首先将所述基准组件100的基准端面110对台阶结构的顶部端面进行贴靠以形成测量基准，然后将所述接触组件200接触所述台阶结构的底部端面，最后读取量具所反馈的所述接触组件200与所述基准组件100的间距，即可得到所述台阶结构的深度。本发明的上述实施方式通过基准组件与接触组件的配合实现了对量具的省用，且通过接触组件与基准组件的活动连接保证了接触组件和工件的待测面进行贴合，从而提高了尺寸测量精度。

该尺寸测量装置运用在台阶孔的深度测量场景时，所述基准组件100可以与所述接触组件200上下设置，以压缩尺寸测量装置的体积。为了实现所述基准组件100与所述接触组件200的上下设置，同时减小所述基准端面110与所述工件的基准表面的接触面积以使得基准端面更好地适应不平整的工件基准表面，所述基准端面110延伸设置至少三个支撑足120或呈环状的支撑壁以形成容置空间130，所述接触组件200安装于所述容置空间130。在测量过程中，所述至少三个支撑足120或呈环状的支撑壁围绕待测台阶孔的顶部端面进行放置，以使得所述接触组件200能够接触台阶孔的底部待测端面。

为了实现基准组件100对待测工件基准表面的贴靠运动，该尺寸测量装置可以包括用于对所述基准组件进行传动的驱动组件，该驱动组件可以选用各种能够实现线性运动的传动方式，优选地，所述驱动组件500包括能够作轴向运动的心轴510，所述基准组件100包括连接所述心轴510的传动端140，以使所述基准组件100跟随所述心轴510运动，并对待测工件基准表面进行贴靠。

在对不同的工件进行测量的过程中，所述基准组件100需要进行多次抬起、贴靠的动作，所述基准组件100相对于所述心轴510的相对位置便会因此发生偏移。为了使得所述基准组件100上的参考点在所述基准组件100贴靠工件的基准表面时与所述心轴510的相对位置保持不变，所述传动端140与所述心轴510的连接处可以设置对正机构600。所述基准组件100上的参考点可以根据所述工件的定位需要在所述基准组件100上进行选取。所述对正机构可以采用适当形式，优选地，所述对正机构设置为球面和锥孔相切的结构，该球面和锥孔相切的结构包括设置在所述传动端140上的球面和设置在所述心轴510上的锥孔，球面和锥孔的设置位置也可以相互交换，在本实施方式中，所述参考点即所述对正机构600的球面或锥孔在所述基准组件100上的安装位置的中心点。所述基准组件100在贴靠工件基准表面的过程中，所述球面和锥孔相互抵靠配合使得球面和锥孔的中心轴线重合，进而使得所述基准组件100上的参考点与所述心轴510的相对位置保持不变。

由于工件的基准表面可能存在不平整的情况，所述基准组件100在对工件的基准表面进行贴靠的过程中需要一定的活动空间以对不平整的工件基准表面进行适应以免发生运动干涉，所述传动端140通过第一挠性连接结构连接所述心轴510以使得所述基准组件100能够相对于所述心轴510产生线性运动和/或摆动并贴合工件的基准表面。所述第一挠性连接结构可采用适当形式以允许所述传动端140相对于所述心轴510的连接处具有设定范围内的一定自由度活动空间，优选地，所述挠性连接结构设置为轴孔间隙配合结构，该轴孔间隙配合结构包括所述基准组件100上开设的通孔与一端固定连接于所述心轴510的轴体，所述轴体的自由端形成能够相对于所述通孔在轴向方向滑动并在预定范围内摆动的限位部。优选地，在所述基准组件100上沿周向环绕地设置多个所述第一挠性连接结构（所述第一挠性连接结构与下文的第二挠性连接结构可以采用相同或相似的形式）。

为了使该尺寸测量装置能够测量不同大小的尺寸量，优选地，所述接触组件200设置为能够相对于所述基准组件100作线性升降运动，例如，接触组件200和基准组件100之间形成螺旋副或移动副以使得所述接触组件200与所述基准组件100之间的距离可调。

由于工件的待测表面可能存在不平整的情况，所述接触组件200在对工件的待测表面进行贴靠的过程中需要一定的活动空间以对不平整的工件待测表面进行适应以免发生运动干涉，接触组件200可以设置为能够相对于基准组件100作线性运动和/或摆动，以使接触组件200能够贴合工件待测面。

根据本申请的优选实施方式，所述接触组件200通过第二挠性连接结构310连接所述基准组件100以使得所述接触组件200能够相对于所述基准组件100线性移动和/或摆动，以贴合工件待测面。所述第二挠性连接结构可采用适当形式以允许所述接触组件200相对于与所述基准组件100具有设定范围内的一定自由度活动空间，优选地，所述第二挠性连接结构310设置为轴孔间隙配合结构，该轴孔间隙配合结构包括所述接触组件200上开设的通孔311与一端固定连接于所述基准组件100的轴体312，所述轴体312的自由端形成能够相对于所述通孔311在轴向方向滑动并在预定范围内摆动的限位部313。具体地，通孔311可以设置为阶梯孔并具有彼此连通的第一部分和第二部分，轴体312与第一部分间隙配合，限位部313与第二部分间隙配合，以使轴体312能够根据需要相对于通孔311进行轴向滑动和/或摆动。优选地，在所述接触组件200上沿周向环绕地设置多个所述挠性连接结构，以使接触组件200整体贴合待测面。

为了避免量具测头直接接触工件表面，所述接触组件200设置为平行于所述基准端面110的板状结构，所述板状结构包括用于与所述量具400交互的测量端面210和用于贴靠所述工件待测面的贴靠端面220。所述量具400设置于所述基准端面110并能够与所述测量端面210配合以反馈所述基准端面110与所述测量端面210的间距，所述量具可以与测量端面210通过适当方式交互，例如可根据需要采用接触式或非接触式的交互方式，优选地，所述量具400采用接触式的笔式位移传感器，所述笔式位移传感器一端固定设置于所述基准组件100，另一端设置为能够接触所述测量端面210。为了使得所述接触组件200对待测平面进行一次接触便可获取所述接触组件200与所述基准组件100在多个点位的间距，以提高测量效率和准确度，所述量具400设置为多个并散布于所述基准端面110，例如，当采用笔式位移传感器作为量具时，可在所述基准端面110沿周向环绕地设置至少三个量具，以在一次接触过程中获取所述接触组件200与所述基准组件100在至少三个点位的间距。

为了保证所述基准端面110贴合于待测工件基准表面以提高测量准确性，优选地，所述基准端面110设置有至少一个在位检测单元以检测所述基准端面110与待测工件基准表面的贴合状态；在所述基准端面110延伸设置支撑足120的情况下，所述在位检测单元设置于所述支撑足120的底面上。所述在位检测单元可以采用气压传感器、压力传感器、光传感器等适当形式，优选地，所述的在位检测单元采用气压传感器，所述气压传感器通过测量所述基准端面110与待测工件基准表面的贴合面气密性，判断所述基准端面110是否贴合于待测工件基准表面。更优地，所述尺寸测量装置包括压紧组件700，所述压紧组件700可采用各种适当形式以将所述基准组件100压紧于所述工件的基准表面。

下面说明本申请的尺寸测量装置适用于活塞式气缸的工作场景，其中，工件为活塞式气缸，所述尺寸测量装置用于测量活塞式气缸的缸体上表面到缸体内活塞表面的高度尺寸。所述接触组件200设置为平行于所述基准端面110的圆盘形板状结构，所述贴靠端面220的径向截面设置为环形以减小所述贴靠端面220与所述活塞表面的接触面积，以避免活塞表面的不平整或可能存在的异物影响贴靠端面220与所述活塞表面的贴合。

测量的步骤如下：所述心轴510带动基准组件100接近所述缸体，并使所述基准端面110的支撑足120对缸体上表面进行贴靠，在贴靠的过程中，所述第一挠性连接结构使所述基准组件100产生线性运动和/或摆动以适应缸体上表面，同时，所述对正机构600使得所述基准组件100上的参考点（即所述对正机构600的球面或锥孔在所述基准组件100上的安装位置的中心点）与所述心轴510的相对位置保持不变，随后，压紧组件700将所述基准组件100压紧于所述缸体上表面；接触组件200接触所述活塞表面，在接触的过程中，所述第二挠性连接结构使所述接触组件200相对于基准组件100产生线性移动和/或摆动以适应活塞表面，同时，所述多个量具400接触所述测量端面210；读取量具400所反馈的所述接触组件200与所述基准组件100在多个点位的间距并取平均值，将该平均值加上所述接触组件200的厚度即可得到所述缸体上表面到缸体内活塞表面的高度尺寸。

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，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种尺寸测量装置，其特征在于，该尺寸测量装置包括：

基准组件（100），该基准组件上形成有基准端面（110）以贴靠工件的基准表面；和，

接触组件（200），该接触组件（200）活动连接于所述基准组件（100）并设置为能够接触工件的待测面；和，

量具（400），该量具（400）设置为能够反馈所述接触组件（200）与所述基准组件（100）的间距。

2.根据权利要求1所述的尺寸测量装置，其特征在于，所述基准端面（110）延伸设置至少三个支撑足（120）以形成容置空间（130），所述接触组件（200）安装于所述容置空间（130）。

3.根据权利要求1所述的尺寸测量装置，其特征在于，该尺寸测量装置包括驱动组件（500）以使所述基准组件（100）跟随所述驱动组件（500）运动。

4.根据权利要求3所述的尺寸测量装置，其特征在于，所述驱动组件（500）包括能够作轴向运动的心轴（510），所述基准组件（100）包括连接所述心轴（510）的传动端（140），以使所述基准组件（100）跟随所述心轴（510）运动。

5.根据权利要求4所述的尺寸测量装置，其特征在于，所述传动端（140）与所述心轴（510）的连接处设置有对正机构（600）以使得所述基准组件（100）上的参考点与所述心轴（510）的相对位置在所述基准组件（100）贴靠工件的基准表面时保持不变；和/或，所述传动端（140）通过第一挠性连接结构连接所述心轴（510）以使得所述基准组件（100）能够相对于所述心轴（510）作线性运动和/或摆动。

6.根据权利要求1所述的尺寸测量装置，其特征在于，所述接触组件（200）设置为能够相对于所述基准组件（100）作线性运动和/或摆动。

7.根据权利要求6所述的尺寸测量装置，其特征在于，所述接触组件（200）通过第二挠性连接结构（310）连接所述基准组件（100），该第二挠性连接结构（310）设置为轴孔间隙配合结构，该轴孔间隙配合结构包括所述接触组件（200）上开设的通孔（311）与一端固定连接于所述基准组件（100）的轴体（312），所述轴体（312）的自由端形成能够相对于所述通孔（311）在轴向方向滑动并在预定范围内摆动的限位部（313）。

8.根据权利要求1所述的尺寸测量装置，其特征在于，所述接触组件（200）设置为平行于所述基准端面（110）的板状结构，所述板状结构包括与所述量具（400）配合的测量端面（210）和用于接触所述工件待测面的接触端面（220）。

9.根据权利要求8所述的尺寸测量装置，其特征在于，所述量具（400）连接于所述基准端面（110）并设置为能够与所述测量端面（210）交互，以反馈所述基准端面（110）与所述测量端面（210）的间距；和/或，所述量具（400）设置为多个并散布于所述基准端面（110）。

10.根据权利要求1-9中的任一项所述的尺寸测量装置，其特征在于，所述基准端面（110）设置有至少一个在位检测单元以检测所述基准端面（110）与待测工件基准表面的贴合状态；和/或，所述尺寸测量装置包括压紧组件（700），用于将所述基准组件（100）压紧于工件的基准表面。

Images