CN116182762B - 位置度测量组件、装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种位置度测量组件、装置及方法，其中，所述位置度测量组件包括：基准接触部，用于接触工件的基准部以形成测量基准；和测量接触部，用于接触工件的待测部并反馈所述待测部相对于所述基准部的位置度偏差；其中，所述基准接触部和测量接触部设置为能够分别沿相互平行的线性进给方向移动以接触工件，所述基准接触部和测量接触部的线性进给方向在测量平面上共面；所述测量接触部设置为能够在垂直于所述测量平面的偏移方向上移动，其中，所述测量接触部包括监测单元以反馈所述移动的距离。所述位置度测量装置包括：位置度测量组件；和工件定位组件，用于确定工件与所述位置度测量组件的相对位置。本发明具有测量效率高、精度高的优点。

Description

位置度测量组件、装置及方法

技术领域

本发明属于机械测量技术领域，具体涉及一种位置度测量组件、装置及方法。

背景技术

位置度是一个形体的实际位置相对于理想位置的偏移量。位置度公差可以用于单个的被测要素，也可以用于成组的被测要素；当用于成组被测要素时，位置度公差带应同时限定成组要素中的每个被测要素。

以下以多个齿轮的齿槽位置度测量为例进行说明。

齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械零件，齿轮依靠齿的啮合传递扭矩。齿轮通过与其它齿状机械零件（如另一齿轮、齿条、蜗杆）传动，传动方式是啮合传动，可实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。由于传动效率高、传动比准确、功率范围大等优点，齿轮机构在工业产品中广泛应用，其设计与制造水准会直接影响到工业产品的品质。

在类似于中间轴的零件中，多个齿轮同轴线设置，在理想状况下，各齿轮与基准齿轮的齿槽中心应当满足一定的位置度公差，换言之，不同齿轮的齿槽中心相对于基准齿轮的齿槽中心的偏差应当处于允许范围之内。

发明内容

本发明提供了一种位置度测量组件、装置及方法，以测量工件上具有位置度要求的不同部分之间的位置度。

本发明提供一种位置度测量组件，包括：基准接触部，用于接触工件的基准部以形成测量基准；和测量接触部，用于接触工件的待测部并反馈所述待测部相对于所述基准部的位置度偏差；其中，所述基准接触部和测量接触部设置为能够分别沿相互平行的线性进给方向移动以接触工件，所述基准接触部和测量接触部的线性进给方向在测量平面上共面；所述测量接触部设置为能够在垂直于所述测量平面的偏移方向上移动，其中，所述测量接触部包括监测单元以反馈所述移动的距离。所述位置度测量装置包括：位置度测量组件；和工件定位组件，用于确定工件与所述位置度测量组件的相对位置。

本发明还提供一种位置度测量方法，包括以下步骤：设置所述工件与所述位置度测量组件的相对位置以使得所述工件的中心轴线平行于所述测量平面，并将工件的基准部与所述基准接触部对齐以使得所述基准接触部能够通过线性进给方向接触工件的基准部上预先设定的基准点位；沿基准接触部的线性进给方向移动所述基准接触部以使其接触所述工件的基准部；沿测量接触部的线性进给方向移动所述测量接触部以使其接触所述工件的待测部；通过所述监测单元测量所述测量接触部在所述偏移方向上的位移。

本发明的技术方案中，所述基准接触部和测量接触部能够分别沿相互平行的线性进给方向移动以接触工件，并反馈所述待测部相对于所述基准部的位置度偏差，测量效率高；所述工件定位组件能够确定工件与所述位置度测量组件的相对位置，并根据所述工件的中心轴线与所述测量平面的平行度对所述接触部在所述偏移方向上的位移进行补偿，测量精度高。

附图说明

图1为待测工件的主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明的一种优选实施方式的位置度测量组件示意图。

附图标记：

1-位置度测量组件，11-基准接触部，111-基准硬质球体，12-测量接触部，121-监测单元，122-测量硬质球体，123-线性偏移机构；2-工件，21-基准部，22-待测部，22a-第一待测部，22b-第二待测部，22c-第三待测部；3-工件定位组件，31-第一定位部，32-第二定位部，33-第一位置传感器，34-第二位置传感器。

具体实施方式

本发明提供了一种位置度测量组件，该位置度测量组件1包括基准接触部11和测量接触部12，其中，所述基准接触部11用于接触工件2的基准部21以形成测量基准；所述测量接触部12用于接触工件2的待测部22并反馈所述待测部22相对于所述基准部21的位置度偏差。

所述位置度是指一个形体的实际位置相对于理想位置的偏移量，该形体可以是点、线、面、体中的任一种。因此，本发明提供的位置度测量组件可以用于测量诸如多个点位之间的相对位置关系直线度、多个线或面之间的平行度、多个齿轮之间的齿槽位置关系、多个孔之间的位置关系等。

具体而言，在工件具有一个或多个待测部22的情况下，在理想状态下，所述待测部22应当与所述基准部21共面设置，然而在实际制造和/或装配的过程中，所述待测部22的位置可能相对于所述理想状态下的位置产生偏移。因此，应当测量每个待测部22产生的所述偏移的大小，以判断工件2的制造和/或装配是否合格。

该测量的过程按照以下的方式实现：所述基准接触部11和测量接触部12设置为能够分别沿相互平行的线性进给方向移动以接触工件2，所述基准接触部11和测量接触部12的线性进给方向在测量平面X上共面。

在所述测量接触部12沿着所述线性进给方向移动并接触所述待测部22的过程中，由于所述待测部22的实际位置与其理想位置存在偏差，故所述待测部22将会与所述测量接触部12产生相互挤压，该挤压的作用力将使得所述测量接触部12偏向所述待测部22的实际位置，换言之，所述测量接触部12在接触所述待测部22的过程中将会在垂直于所述测量平面X的偏移方向Y上产生移动。所述测量接触部12包括监测单元121以反馈所述移动的距离，该距离即为所述位置度的偏差值。

需要说明的是，所述测量接触部12在所述偏移方向Y上的移动与所述线性进给方向上的移动为两个相互独立的移动过程，因此，所述偏移方向Y上的移动不会导致所述线性进给方向上的移动离开所述测量平面X。

由于基准部21和待测部22之间的距离以及多个待测部22之间的距离会因工件的不同而变化，所述基准接触部11和/或测量接触部12设置为能够沿所述测量平面X调整所述线性进给方向的位置，以适应不同的基准部21和待测部22之间的距离以及多个待测部22之间的距离，例如，不同型号的中间轴上的不同齿轮间距。

在本发明的用于测量齿轮之间的齿槽位置度的优选实施方式中，所述基准接触部11包括用于与所述工件2接触的基准硬质球体111，所述基准硬质球体111的直径设置为与所述工件2的基准部21的尺寸匹配，以使得所述基准硬质球体111与所述工件2的基准部21在所述偏移方向Y上不能发生相对移动。例如，所述工件2为多个齿轮构成的齿轮组，所述基准部21为所述齿轮组中的基准齿轮的齿槽，所述齿槽具有预先设置的基准点位以供所述基准硬质球体111进行接触。所述基准硬质球体111的表面与所述基准齿轮的齿槽的两个侧面同时相切，使得在测量过程中所述基准齿轮不会产生相对于所述基准硬质球体111的转动，以提高测量精度。

如图3所示，所述测量接触部12包括测量硬质球体122、线性偏移机构123和监测单元121。其中，所述测量硬质球体122用于与所述工件2的待测部22接触。如图1和图2所示，所述待测部22可以包括第一待测部22a、第二待测部22b、第三待测部22c，所述测量硬质球体122可以设置相应的数量，且各测量硬质球体122的直径设置为与对应的待测部22的尺寸匹配；其中，所述基准部21为所述齿轮组中作为待测齿轮的齿槽，所述测量硬质球体122的表面与所述待测齿轮的齿槽的两个侧面同时相切，使得所述测量硬质球体122能够准确地体现所述测齿轮的齿槽所处的实际位置，以提高测量精度。

所述测量硬质球体122连接于所述线性偏移机构123；所述线性偏移机构123设置有位于所述测量平面X的初始位置以使得所述测量硬质球体122保持在该初始位置；所述线性偏移机构123能够在外力作用下引导所述测量硬质球体122离开所述初始位置并沿偏移方向Y移动，并在所述外力解除后引导所述测量硬质球体122回到所述初始位置，其中，所述外力为所述测量硬质球体122与所述工件2的待测部22接触时的相互作用力。

所述监测单元121以所述初始位置为测量基准，反馈所述测量硬质球体122离开所述初始位置并沿偏移方向Y移动的位移量。

线性偏移机构123可以采用适当方式，以允许在外力作用下引导所述测量硬质球体122离开所述初始位置并沿偏移方向Y移动，并在所述外力解除后引导所述测量硬质球体122回到所述初始位置。具体地，所述线性偏移机构123可以为自复位滑台机构，该自复位滑台机构包括：沿所述偏移方向Y设置的滑轨；活动设置于所述滑轨的滑块，该滑块与所述测量硬质球体122相连接；和，复位弹簧构件，该复位弹簧构件连接所述滑块以将所述滑块保持在所述初始位置。

监测单元121可以为适当形式，以检测并反馈所述测量硬质球体122的位移量。优选地，所述监测单元121可以为笔式位移传感器，该笔式位移传感器的固定端连接所述滑轨，该笔式位移传感器的测头设置为能够接触所述滑块。

本发明还提供了一种位置度测量装置，所述位置度测量装置包括：如上所述的位置度测量组件1；和工件定位组件3，用于确定工件2与所述位置度测量组件1的相对位置，在该相对位置下，所述工件2上的待测部22的理想位置所在的平面与所述测量平面X共面。

在实际的测量过程中，所述工件2可能会发生相对于所述测量平面X的倾斜，因此，优选地，所述工件定位组件3包括第一位置传感器33和第二位置传感器34，所述第一位置传感器33和第二位置传感器34设置为能够接触所述工件2的两端，以反馈所述工件2的中心轴线与所述测量平面X的平行度，进而对工件2相对于所述测量平面X的倾斜所致的待测部22的位置度测量误差进行补偿。

具体而言，在所述工件2为中间轴的实施方式中，所述第一位置传感器33和第二位置传感器34可以均具有钳形测量头，在初始状态下，两个该钳形测量头的对称轴线共面地设置于所述测量平面X。两个钳形测量头能够与所述中间轴两端的外周面配合，若所述工件2的中心轴线与所述测量平面X不处于平行的状态，在所述配合的过程中，两个钳形测量头将会产生位移，其对称轴线将会离开所述测量平面X，通过测量所述对称轴线离开所述测量平面X的偏移量，就可以得到所述工件2相对于所述测量平面X的倾斜角度，则该工件2可以视为围绕所述基准点位相对于所述测量平面X在所述偏移方向Y上旋转了该倾斜角度，在测量所述待测部22的位置度时，需要通过计算抵消该倾斜角度带来的影响，该计算过程为几何学常识，属于本领域技术人员公知的技术手段。

所述工件定位组件3包括：同轴线设置的第一定位部31和第二定位部32，其中，所述第一定位部31和第二定位部32中的至少一者设置为能够沿所述轴线方向移动以接触工件2的端面，并且能够带动工件2旋转以将工件2的基准部21与所述基准接触部11对齐，以使得所述基准接触部11能够通过线性进给方向接触工件2的基准部21上预先设定的基准点位。

其中，所述第一定位部31和第二定位部32与所述工件2的两个端面的接触部分设置为锥状以与所述工件2的两端配合，以提高工件2的定位精度。

优选地，所述位置度测量装置还包括工件传送组件，用于将不同的工件2依次传送至与所述工件定位组件3相应的位置。

本发明还提供了一种位置度测量方法，该位置度测量方法基于上述的位置度测量装置，以该位置度测量方法用于中间轴齿轮组的优选实施方式为例，该用于中间轴齿轮组的位置度测量方法具体包括以下步骤：

设置所述工件2与所述位置度测量组件1的相对位置以使得所述工件2的中心轴线平行于所述测量平面X，并将工件2的基准部21与所述基准接触部11对齐以使得所述基准接触部11能够通过线性进给方向接触工件2的基准部21上预先设定的基准点位；

沿基准接触部11的线性进给方向移动所述基准接触部11以使其接触所述工件2的基准部21；

沿测量接触部12的线性进给方向移动所述测量接触部12以使其接触所述工件2的待测部22；

通过所述监测单元121测量所述测量接触部12在所述偏移方向Y上的位移；

收回所述基准接触部11与所述测量接触部12；

由于基准部21和待测部22之间的距离以及多个待测部22之间的距离会因工件的不同而变化，优选地，在进行测量之前，沿所述测量平面X调整所述基准接触部11和/或测量接触部12的位置，以适应工件2的齿轮间距。

由于在实际的测量过程中，所述工件2可能会发生相对于所述测量平面X的倾斜，优选地，上述测量方法还包括：测量所述工件2的中心轴线与所述测量平面X的平行度，并根据该平行度的误差量对所述测量接触部12在所述偏移方向Y上的位移进行补偿。

为了实现测量过程的自动进行，优选地，上述测量方法还包括：在完成上述测量后，收回所述基准接触部11与所述测量接触部12；工件传送组件将已经测量完毕的工件2移开，并将下一个待测量的工件2传送至工件定位组件3相应的位置，并重复上述的步骤。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

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，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种位置度测量组件，其特征在于，该位置度测量组件（1）包括：

基准接触部（11），用于接触工件（2）的基准部（21）以形成测量基准；和

测量接触部（12），用于接触工件（2）的待测部（22）并反馈所述待测部（22）相对于所述基准部（21）的位置度偏差；其中：

所述测量接触部（12）包括：用于与所述工件（2）接触的测量硬质球体（122），所述测量硬质球体（122）的直径设置为与所述工件（2）的待测部（22）的尺寸匹配；和，线性偏移机构（123），其中：所述测量硬质球体（122）连接于所述线性偏移机构（123）；所述线性偏移机构（123）设置有位于所述测量平面X的初始位置以使得所述测量硬质球体（122）保持在该初始位置；所述线性偏移机构（123）能够在外力作用下引导所述测量硬质球体（122）离开所述初始位置并沿偏移方向Y移动，并在所述外力解除后引导所述测量硬质球体（122）回到所述初始位置；和，监测单元（121），该监测单元（121）用于以所述初始位置为测量基准，反馈所述测量硬质球体（122）离开所述初始位置并沿偏移方向Y移动的位移量；

其中：

所述基准接触部（11）和测量接触部（12）设置为能够分别沿相互平行的线性进给方向移动以接触工件（2），所述基准接触部（11）和测量接触部（12）的线性进给方向在测量平面X上共面；在所述测量接触部（12）沿着所述线性进给方向移动并接触所述待测部（22）的过程中，所述待测部（22）将会与所述测量接触部（12）产生相互挤压，该挤压的作用力将使得所述测量接触部（12）偏向所述待测部（22）的实际位置并在垂直于所述测量平面X的偏移方向Y上移动，所述移动的距离即为所述位置度的偏差值。

2.根据权利要求1所述的位置度测量组件，其特征在于，所述基准接触部（11）和/或测量接触部（12）设置为能够沿所述测量平面X调整所述线性进给方向的位置。

3.根据权利要求1所述的位置度测量组件，其特征在于，所述基准接触部（11）包括用于与所述工件（2）接触的基准硬质球体（111），所述基准硬质球体（111）的直径设置为与所述工件（2）的基准部（21）的尺寸匹配。

4.根据权利要求1所述的位置度测量组件，其特征在于，所述线性偏移机构（123）为自复位滑台机构，该自复位滑台机构包括：沿所述偏移方向Y设置的滑轨；活动设置于所述滑轨的滑块，该滑块与所述测量硬质球体（122）相连接；和，复位弹簧构件，该复位弹簧构件连接所述滑块以将所述滑块保持在所述初始位置；

和/或，

所述监测单元（121）为笔式位移传感器，该笔式位移传感器的固定端连接所述滑轨，该笔式位移传感器的测头设置为能够接触所述滑块。

5. 一种位置度测量装置，其特征在于，所述位置度测量装置包括：

根据权利要求1-4中任意一项所述的位置度测量组件（1）；和

工件定位组件（3），用于确定工件（2）与所述位置度测量组件（1）的相对位置。

6.根据权利要求5所述的位置度测量装置，其特征在于，所述工件定位组件（3）包括：同轴线设置的第一定位部（31）和第二定位部（32），其中，所述第一定位部（31）和第二定位部（32）中的至少一者设置为能够沿所述轴线方向移动以接触工件（2）的端面，并且能够带动工件（2）旋转以将工件（2）的基准部（21）与所述基准接触部（11）对齐。

7.根据权利要求6所述的位置度测量装置，其特征在于，所述第一定位部（31）和第二定位部（32）与所述工件（2）的两个端面的接触部分设置为锥状以与所述工件（2）的两端配合。

8.根据权利要求5所述的位置度测量装置，其特征在于：

所述工件定位组件（3）包括第一位置传感器（33）和第二位置传感器（34），所述第一位置传感器（33）和第二位置传感器（34）设置为能够接触所述工件（2）的两端，其中：

所述第一位置传感器（33）和第二位置传感器（34）均具有钳形测量头，该钳形测量头的对称轴线在初始状态下设置于所述测量平面X，且能够在外力作用下沿所述偏移方向Y线性移动以与所述工件（2）两端的外周面配合并反馈该移动的距离；

和/或，

所述位置度测量装置还包括：工件传送组件（4），用于将不同的工件（2）依次传送至与所述工件定位组件（3）相应的位置。

9.一种位置度测量方法，其特征在于，该位置度测量方法基于权利要求1-4中任意一项所述的位置度测量组件或权利要求5-8中任意一项所述的位置度测量装置，并包括以下步骤：

设置所述工件（2）与所述位置度测量组件（1）的相对位置以使得所述工件（2）的中心轴线平行于所述测量平面X，并将工件（2）的基准部（21）与所述基准接触部（11）对齐以使得所述基准接触部（11）能够通过线性进给方向接触工件（2）的基准部（21）上预先设定的基准点位；

沿基准接触部（11）的线性进给方向移动所述基准接触部（11）以使其接触所述工件（2）的基准部（21）；

沿测量接触部（12）的线性进给方向移动所述测量接触部（12）以使其接触所述工件（2）的待测部（22）；

通过所述监测单元（121）测量所述测量接触部（12）在所述偏移方向Y上的位移。