CN204359253U - 一种球径在位测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种球径在位测量装置，包括锁紧螺母(3)、定圈座(2)、动圈(1)和通用精密尺寸量具(4)；锁紧螺母(3)位于定圈座(2)外侧，通过锁紧螺母(3)将定圈座(2)固定在通用精密尺寸量具测杆外圆上；在定圈座(2)的中间形成通孔，动圈(1)穿过定圈座(2)的通孔后与通用精密尺寸量具测量工作部分相连接；动圈(1)与定圈座(2)分别与待测球形零件接触。本实用新型的测量装置成本低，环境适应性好，结构紧凑，精度满足使用要求，可实现球形零件在加工设备上的高效、准确地在位球径尺寸检测。

Description

一种球径在位测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种球径在位测量装置。

背景技术

球形轴承零件一般包括球碗轴承零件与半球轴承零件，是球形动压气浮陀螺电机的关键部件，其精度直接决定了陀螺电机的性能和可靠性。以往球径检测采用传统的三坐标测量仪，必须将工件从加工设备上取下来，这样在加工过程中相当一部分时间消耗在工件装卡拆卸和计量等待上，导致加工效率低；且由于加工设备单位时间的去量并不稳定，需要及时的掌握工件当前加工余量。因此，亟需研制一种专门针对生产线上现场使用的高精度球径在位测量装置，以实现球径加工的高效、准确在位测量。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种专门针对生产线上现场使用的成本低，环境适应性好，结构紧凑的高精度球径在位测量装置，以实现球径加工的高效、准确在位测量。

本实用新型的技术方案是：

一种球径在位测量装置，其特征在于：包括锁紧螺母、定圈座、动圈和通用精密尺寸量具；锁紧螺母位于定圈座外侧，通过锁紧螺母将定圈座固定在通用精密尺寸量具测杆外圆上；在定圈座的中间形成通孔，动圈穿过定圈座的通孔后与通用精密尺寸量具测量工作部分相连接；动圈与定圈座分别与待测球形零件接触。

定圈座包括从上向下依次相连的圆锥形部分、外螺纹部分和圆柱形部分；在圆锥形部分外表面上形成多个槽；在圆柱形部分的中间形成的通孔直径比在圆锥形部分的中间形成的通孔直径大。

锁紧螺母包括从上向下依次相连的圆锥形部分和圆柱形部分；在锁紧螺母的圆锥形部分的中间形成圆锥形通孔，在锁紧螺母的圆柱形部分形成具有内螺纹的通孔；所述定圈座的圆锥形部分与所述锁紧螺母的圆锥形通孔配合，所述定圈座的外螺纹部分与所述锁紧螺母的具有内螺纹的通孔配合。

动圈包括从上向下依次相连的外螺纹部分、第一圆柱形部分和第二圆柱形部分；所述第二圆柱形部分的直径比第一圆柱形部分的直径大，外螺纹部分与第一圆柱形部分之间有退刀槽：动圈通过外螺纹部分与通用精密尺寸量具测量工作部分相连接，动圈的第二圆柱形部分与定圈座的圆柱形部分分别与待测球形零件接触，并位于待测球形零件上方。

所述待测球形零件为球碗轴承零件，动圈的第二圆柱形部分从定圈座的圆柱形部分伸出，并与球碗轴承零件的内碗底部接触；定圈座的圆柱形部分与球碗轴承零件的内碗顶部接触。

所述待测球形零件为半球轴承零件，动圈的第二圆柱形部分位于定圈座内部，动圈的第二圆柱形部分形成容纳部分半球轴承零件的内腔；动圈的第二圆柱形部分与半球轴承零件的外碗底部相接触，定圈座的圆柱形部分与半球轴承零件的外碗顶部接触。

动圈的外螺纹部分与动圈上水平端面、下水平端面端面的垂直度在0.005mm以内。

定圈座与动圈采用黄铜。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

将通用精密尺寸量具的标准安装接口与测量动圈、定圈座有机的组合在一起，成本低，环境适应性好，结构紧凑，依靠测量装置自重确保定圈座、动圈与球形零件可靠接触，可以实现在位测量；使测量装置自身的精度达到0.0015mm以上，保证球径测量装置满足使用要求。

附图说明

图1为本实用新型球径在位测量装置主视图；图1a为球碗轴承零件球径在位测量装置，图1b为半球轴承零件球径在位测量装置。

图2为本实用新型定圈座示意图；图2a为球碗轴承零件对应的定圈座，图2b为半球轴承零件对应的定圈座。

图3为本实用新型锁紧螺母示意图。

图4为本实用新型动圈示意图；图4a为球碗轴承零件对应的动圈；图4b为半球轴承零件对应的动圈。

图5为本实用新型工作时示意图，图5a为测量球碗轴承零件时的示意图，图5b为测量半球轴承零件时的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的球径在位测量装置，包括锁紧螺母3、定圈座2、动圈1和通用精密尺寸量具4；锁紧螺母3位于定圈座2外侧，通过锁紧螺母3将定圈座2固定在通用精密尺寸量具测杆外圆上；在定圈座2的中间形成通孔，动圈1穿过定圈座2的通孔后与通用精密尺寸量具测量工作部分相连接；动圈1与定圈座2分别与待测球形零件接触。

优选地，定圈座2与动圈1采用弹性较好且材质较软、不易划伤被测零件表面的H59黄铜。

如图2所示，定圈座2包括从上向下依次相连的圆锥形部分21、外螺纹部分22和圆柱形部分23；在圆锥形部分21外表面上形成多个槽24；在圆柱形部分23的中间形成的通孔25直径比在圆锥形部分21的中间形成的通孔26直径大；此结构设计可保证定圈座2的圆锥形部分21具有较好的收缩性，当圆锥部分21受到外力作用时，通孔26的直径将缩小，从而将通用精密尺寸量具测杆外圆抱紧，同时，内孔25较大的直径值可确保动圈1不与定圈座2发生干涉。

如图3所示，锁紧螺母3包括从上向下依次相连的圆锥形部分31和圆柱形部分32；在锁紧螺母3的圆锥形部分31的中间形成圆锥形通孔33，在锁紧螺母3的圆柱形部分32形成具有内螺纹的通孔34；所述定圈座2的圆锥形部分21与所述锁紧螺母的圆锥形通孔33配合，所述定圈座2的外螺纹部分22与所述锁紧螺母3的具有内螺纹的通孔34配合。

如图4所示，动圈1包括从上向下依次相连的外螺纹部分11、第一圆柱形部分12和第二圆柱形部分13；所述第二圆柱形部分13的直径比第一圆柱形部分12的直径大，外螺纹部分11与第一圆柱形部分12之间有退刀槽14：动圈1通过外螺纹部分11与通用精密尺寸量具测量工作部分相连接，动圈1的第二圆柱形部分13与定圈座2的圆柱形部分23分别与待测球碗轴承零件5或半球轴承零件6接触，并位于待测球形零件上方。

如图5a所示，所述待测球形零件为球碗轴承零件5，动圈1的第二圆柱形部分13从定圈座2的圆柱形部分伸出，并与球碗轴承零件5的内碗底部接触；定圈座2的圆柱形部分与球碗轴承零件5的内碗顶部接触。

如图5b所示，所述待测球形零件为半球轴承零件6，动圈1的第二圆柱形部分13位于定圈座2内部，动圈1的第二圆柱形部分13形成容纳部分半球轴承零件6的内腔；动圈1的第二圆柱形部分13与半球轴承零件6的外碗底部相接触，定圈座2的圆柱形部分与半球轴承零件6的外碗顶部接触。

其中锁紧螺母与定圈座依靠锥面贴合，当锁紧螺母顺时针旋转时，定圈座的弹性结构将会收缩，从而“抱紧”通用精密尺寸量具的测杆外圆，动圈通过通用精密尺寸量具测头上的标准螺纹与通用精密尺寸量具测量工作部分相连接，并利用通用精密尺寸量具测量工作部分导轨滑动。

其中锁紧螺母、定圈座利用弹性卡管夹具原理弹性卡管夹具主要利用夹具的弹性收缩和变形达到夹紧的目的，此类结构可保证被夹持零件与夹具之间有较高的同轴度固定在通用精密尺寸量具测杆外圆上，动圈通过通用精密尺寸量具测头标准螺纹与通用精密尺寸量具测量工作部分相连接，动圈利用通用精密尺寸量具测量工作部分导轨滑动，测量时将该装置竖直放置在待测球形零件上，利用测量装置自重确保定圈座、动圈与球形零件可靠接触，将通用精密尺寸量具视值换算即可得出球径尺寸。

定圈座2内孔与通用精密尺寸量具测杆外圆之间有0.001-0.003mm间隙，定圈座固定是通过弹性卡管夹具原理锁紧并消除相应间隙，确保定圈座可靠准确固定，保证测量结果可靠的重复性。

动圈上的外螺纹部分11与动圈上下两水平端面A、端面B的垂直度在0.005mm以内，从而保证动圈1与通用精密尺寸量具4连接可靠，且通用精密尺寸量具4的测量方向与端面B垂直。

所述通用精密尺寸量具为精密度盘式指示表，也称为：钟表千分表。通用精密尺寸量具4的视值与测量球形零件时定圈座2下端面与动圈1下端面之间距离有关，根据测量标准件、待测球形零件时通用精密尺寸量具4视值的变化量即获得待测球形零件的球径。

高精度球径在位测量装置的测量方法为：采用球径变化量较小的情况下，两条固定弦长之间高度差的变化量近似为定值的测量原理，通过与标准件比对确定测量装置初始视值，依据每次测量视值变化量再与尺寸换算表对照即可准确的换算出被测球形零件的球径，测量的精度为1.5μm；具体方法为：

将所述高精度球径在位测量装置竖直放置在标准件上，依靠所述高精度球径在位测量装置自重确保定圈座2、动圈1分别与标准件可靠接触；根据通用精密尺寸量具4的显示值确定初始视值；

将所述高精度球径在位测量装置竖直放置在待测球形零件上，依靠所述高精度球径在位测量装置自重确保定圈座2、动圈1分别与待测球形零件可靠接触，如图5所示；根据通用精密尺寸量具4的显示值确定测量视值；

将测量视值与初始视值相减获得差值，根据所述差值查找尺寸换算表确定待测球形零件的球径，从而完成对被测工件尺寸的测量。

当待测球形零件为球碗轴承零件5时，标准件为标准球碗；当待测球形零件为半球轴承零件6时，标准件为标准球。

如表1所示为直径为Φ15左右的球碗轴承零件采用该装置进行尺寸测量时所使用的尺寸对照表，其中第三列“定圈座端面与动圈端面高度差”为使用AutoCAD制图软件计算得到的理论值，第四列各值为第三列中相邻两行数值之差。

表1 Φ15球碗轴承零件测量尺寸对照表

序号	球碗直径	定圈座端面与动圈端面高度差	相邻尺寸高度差
				1	Φ14.985	4.2797	0
2	Φ14.990	4.2729	0.0068
				3	Φ14.995	4.2661	0.0068
4	Φ15.000	4.2593	0.0068
				5	Φ15.005	4.2526	0.0067
6	Φ15.010	4.2459	0.0067
				7	Φ15.015	4.2393	0.0066
8	Φ15.020	4.2328	0.0065

现对该装置的使用情况举例说明如下：

若使用的标准球碗直径为Φ14.995，则此时测量尺寸对照表将变换为表2。球径测量过程中首先使用标准球碗对该测量装置进行“校零”操作(将测量装置与标准球碗充分接触，通过旋转通用精密尺寸量具的表盘，使表盘指针指在零刻度线)，然后将测量装置放置在待测球碗上，保证测量装置与待测球碗充分接触，记录下此时表盘读数并与表2第五列数据进行比对，从而查出待测球碗直径值。例如：表盘读数为-0.0135，则通过表2可知，待测球碗直径为Φ15.005。

表2 Φ15球碗轴承零件测量尺寸对照表实例

本实用新型未公开技术属本领域技术人员公知常识。

Claims (8)

1.一种球径在位测量装置，其特征在于：包括锁紧螺母(3)、定圈座(2)、动圈(1)和通用精密尺寸量具(4)；锁紧螺母(3)位于定圈座(2)外侧，通过锁紧螺母(3)将定圈座(2)固定在通用精密尺寸量具测杆外圆上；在定圈座(2)的中间形成通孔，动圈(1)穿过定圈座(2)的通孔后与通用精密尺寸量具测量工作部分相连接；动圈(1)与定圈座(2)分别与待测球形零件接触。

2.根据权利要求1所述的球径在位测量装置，其特征在于：定圈座(2)包括从上向下依次相连的圆锥形部分(21)、外螺纹部分(22)和圆柱形部分(23)；在圆锥形部分(21)外表面上形成多个槽(24)；在圆柱形部分(23)的中间形成的通孔(25)直径比在圆锥形部分(21)的中间形成的通孔(26)直径大。

3.根据权利要求2所述的球径在位测量装置，其特征在于：锁紧螺母(3)包括从上向下依次相连的圆锥形部分(31)和圆柱形部分(32)；在锁紧螺母(3)的圆锥形部分(31)的中间形成圆锥形通孔(33)，在锁紧螺母(3)的圆柱形部分(32)形成具有内螺纹的通孔(34)；所述定圈座(2)的圆锥形部分(21)与所述锁紧螺母的圆锥形通孔(33)配合，所述定圈座(2)的外螺纹部分(22)与所述锁紧螺母(3)的具有内螺纹的通孔(34)配合。

4.根据权利要求2所述的球径在位测量装置，其特征在于：动圈(1)包括从上向下依次相连的外螺纹部分(11)、第一圆柱形部分(12)和第二圆柱形部分(13)；所述第二圆柱形部分(13)的直径比第一圆柱形部分(12)的直径大，外螺纹部分(11)与第一圆柱形部分(12)之间有退刀槽(14)：动圈(1)通过外螺纹部分(11)与通用精密尺寸量具测量工作部分相连接，动圈(1)的第二圆柱形部分(13)与定圈座(2)的圆柱形部分(23)分别与待测球形零件接触，并位于待测球形零件上方。

5.根据权利要求4所述的一种球径在位测量装置，其特征在于：所述待测球形零件为球碗轴承零件(5)，动圈(1)的第二圆柱形部分(13)从定圈座(2)的圆柱形部分伸出，并与球碗轴承零件(5)的内碗底部接触；定圈座(2)的圆柱形部分与球碗轴承零件(5)的内碗顶部接触。

6.根据权利要求4所述的一种球径在位测量装置，其特征在于：所述待测球形零件为半球轴承零件(6)，动圈(1)的第二圆柱形部分(13)位于定圈座(2)内部，动圈(1)的第二圆柱形部分(13)形成容纳部分半球轴承零件(6)的内腔；动圈(1)的第二圆柱形部分(13)与半球轴承零件(6)的外碗底部相接触，定圈座(2)的圆柱形部分与半球轴承零件(6)的外碗顶部接触。

7.根据权利要求4所述的一种球径在位测量装置，其特征在于：动圈的外螺纹部分(11)与动圈上水平端面(A)、下水平端面端面(B)的垂直度在0.005mm以内。

8.根据权利要求1所述的一种球径在位测量装置，其特征在于：定圈座(2)与动圈采用黄铜。