CN208536752U - 孔位置度测量机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的孔位置度测量机构，包括测量装置，测量装置的固定框架面对孔的侧面上固定有在第二导轨上滑动的移动板；移动板上的第三导轨上滑动着向孔延伸形成的测试臂，测试臂靠近孔的端部具有两个测试探头；测试臂上设置有两个相反安装的第一测距传感器，两个第一测距传感器的测试方向与第三导轨平行；固定框架内还设置有两个相反安装的第二测距传感器。使用上述孔位置度测量机构时，测试探头伸入孔内，测量装置沿着第二导轨正反两个方向移动，测试臂沿着第三导轨正反两个方向移动，直至两个测试探头皆与孔的内壁接触，根据传感器的数据，计算出孔圆心位置度，减少人为干扰因素和人为差错，提高测量的准确性。

Description

孔位置度测量机构

技术领域

本实用新型涉及自动化检测领域，具体涉及一种孔位置度测量机构。

背景技术

自动检测就是在测量和检验过程中完全不需要或仅需要很少的人工干预而自动进行并完成的。实现自动检测可以提高自动化水平和程度，减少人为干扰因素和人为差错，可以提高生产过程或设备的可靠性及运行效率。

笔式传感器广泛应用于航天航空，机械，塑料，化工以及科研院校等国民经济各行各业，用来测量伸长、振动、物体厚度、膨胀等的高技术产品。笔式位移传感器具有优良的性能，适用于质量控制和计量应用中的高精度、高重复性的测量。如图1所示，目前大部分机构都是使用笔式传感器1’直接接触零件2’进行测量，在测量具有倾斜面的零件2’时，笔式传感器1’的测头会受到一个倾斜的作用力而产生变形，从而影响测量精度以及笔式传感器1’的使用寿命。尤其是目前在深孔测量中，若擅自使用笔式传感器伸入深孔中测量，由于深孔内部肉眼不可见，因此笔式传感器在测量时变形程度也无法预知，从而严重影响了深孔相关数据的测量。

实用新型内容

本实用新型提供了一种孔位置度测量机构，以解决现有技术中存在的测量精度低和传感器使用寿命低的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种孔位置度测量机构，放置在与所述孔相对之处，其中包括一对与所述孔轴向平行的第一导轨和在所述第一导轨上滑动的测量装置，所述测量装置包括

一固定框架，所述固定框架面对所述孔的侧面上固定有至少一条垂直于所述第一导轨的第二导轨和在所述第二导轨上滑动的移动板；

所述移动板上还设置有垂直于所述第一导轨和第二导轨形成的平面的第三导轨，所述第三导轨上滑动着向所述孔延伸形成的测试臂，所述测试臂靠近所述孔的端部具有两个测试探头，两个测试探头形成的直线平行于所述第三导轨；

所述测试臂上设置有两个相反安装的第一测距传感器，两个第一测距传感器的测试方向与所述第三导轨平行；

所述固定框架内还设置有两个相反安装的第二测距传感器，两个第二测距传感器的测试方向平行于所述第二导轨，所述第二测距传感器与所述移动板固定连接。

作为优选，所述第一测距传感器和第二测距传感器皆为笔式传感器。

作为优选，所述第三导轨两端分别设置有第一侧板和第二侧板，所述测试臂与所述第一侧板之间、所述测试臂与所述第二侧板之间皆固定有相同的弹簧，使得非工作状态下所述测试臂与所述第一侧板和所述第二侧板之间距离相等。

作为优选，所述固定框架内还设置有与所述移动板和所述固定框架皆固定连接的第一驱动装置。

作为优选，所述第一驱动装置包括两个沿着第三导轨方向排列的驱动气缸，分别定义为第一气缸和第二气缸，所述第一气缸与第二气缸缸径相同，所述第一气缸的行程等于所述第二气缸的行程的一半，所述第一气缸的活塞杆与所述移动板滑动连接，所述第二气缸的活塞杆与所述移动板固定连接。

作为优选，所述移动板向所述固定框架内延伸形成有固定块，所述第二测距传感器与所述固定块固定连接，所述固定块向远离所述孔的方向延伸形成有固定侧板，所述固定侧板的长度方向平行于所述第三导轨，所述第二气缸的活塞杆与所述固定侧板通过螺栓固定连接。

作为优选，所述固定侧板朝向所述第一气缸的方向延伸形成圆管或者第四导轨，所述第一气缸的活塞杆在所述圆管内或者在第四导轨上滑动。

作为优选，所述测量装置还与第二驱动装置连接，所述第二驱动装置设置在所述第一导轨一侧。

作为优选，所述第二驱动装置设置有两个连通的气缸，靠近所述测量装置的气缸中的活塞杆与所述测量装置固定连接，远离所述测量装置的气缸的活塞杆的一端位于靠近所述测量装置的气缸中，另一端位于远离所述测量装置的气缸中。

作为优选，所述第一测距传感器和第二测距传感器和计算系统信号连接，所述计算系统中设置有测量软件，所述测量软件根据所述第一测距传感器和所述第二测距传感器所发送的测量数据计算所述孔的位置度。

本实用新型提供的孔位置度测量机构，放置在与所述孔相对之处，其中包括一对与所述孔轴向平行的第一导轨和在所述第一导轨上滑动的测量装置，所述测量装置包括

一固定框架，所述固定框架面对所述孔的侧面上固定有至少一条垂直于所述第一导轨的第二导轨和在所述第二导轨上滑动的移动板；

所述移动板上还设置有垂直于所述第一导轨和第二导轨形成的平面的第三导轨，所述第三导轨上滑动着向所述孔延伸形成的测试臂，所述测试臂靠近所述孔的端部具有两个测试探头，两个测试探头形成的直线平行于所述第三导轨；

所述测试臂上设置有两个相反安装的第一测距传感器，两个第一测距传感器的测试方向与所述第三导轨平行；

所述固定框架内还设置有两个相反安装的第二测距传感器，两个第二测距传感器的测试方向平行于所述第二导轨，所述第二测距传感器与所述移动板固定连接。

使用上述孔位置度测量机构时，尤其是对于深孔的测量，测量装置沿着第一导轨移动，使得测试探头伸入孔内，测量装置沿着第二导轨正反两个方向移动，测试臂沿着第三导轨正反两个方向移动，直至两个测试探头皆与孔的内壁接触，此时根据第一测距传感器和第二测距传感器所显示的在平行于第二导轨、第三导轨方向上位移的数据，从而计算出孔的两端圆心位置度，从而定义出孔的位置度。这种测量机构，无需使用笔式传感器伸入孔中，即可测量出孔的位置度，减少人为干扰因素和人为差错，提高测量的准确性，也提高了生产过程或设备的可靠性及运行效率。

附图说明

图1是现有技术中笔式传感器的测量原理图；

图2和图3为本实用新型提供的测量机构两个角度视图；

图4是本实用新型提供的测量机构主视图；

图5是图4的俯视图；

图6是图4的左视图；

图7是图5A-A处剖视图；

图8是图5B-B处剖视图；

图9是本实用新型提供的测量机构起始位置结构示意图；

图10是本实用新型提供的测量机构第一测量位置结构示意图；

图11是本实用新型提供的测量机构第二测量位置结构示意图；

图12是本实用新型提供的第一气缸的电磁阀控制结构示意图；

图13是本实用新型提供的第二气缸的电磁阀控制结构示意图；

图14是本实用新型提供的第二驱动装置电磁阀控制结构示意图；

图15是本实用新型提供的第一次找正时测量机构位置示意图；

图16是图15的剖视图；

图17是本实用新型提供的第二次找正时测量机构位置示意图；

图18是图17的剖视图。

图1中所示：1’、笔式传感器；2’、零件；

图2-18中所示：100-深孔、210-固定框架、220-移动板、221-第二导轨、222-第三导轨、223-第一侧板、224-第二侧板、225-固定块、226-第二测距传感器、227-固定侧板、228-第四导轨、230-第一气缸、231-第一活塞杆、240-第二气缸、241-第二活塞杆、250-测试臂、251-弹簧、252-第一测距传感器、253-测试探头、260-底板、270-连接板、310-第三气缸、320-第四气缸、330-第一导轨、400-电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细描述：

如图2至9所示，本实用新型提供了一种孔位置度测量机构，本实施例中的孔为深孔100，因此将测量机构放置在与所述深孔100相对之处，其中包括一对与所述深孔100轴向平行的第一导轨330和在所述第一导轨330上滑动的测量装置。

本实施例中，测量装置面对深孔100，深孔100为圆孔。

为了实现自动化测量，测量装置固定在底板260上，底板260一侧通过螺栓固定着连接板270，连接板270与第二驱动装置固定连接，第二驱动装置包括两个相互连通的气缸，这两个气缸定义为第三气缸310和第四气缸320，请参照图9至图11，第三气缸310位于远离深孔100一侧，第四气缸320位于靠近深孔100一侧，第三气缸310的活塞杆一端位于第三气缸310内，另一端位于第四气缸320内，而第四气缸320的活塞杆一端位于第四气缸320内，另一端与连接板270固定连接。请参照图9，在起始位置时，两个活塞杆皆位于各自所在的气缸行程为0之处，此时测量装置的测试探头253远离深孔100；接着，请参照图10，第三气缸310和第四气缸320启动，第三气缸310的活塞杆朝向深孔100处移动，第四气缸320中被供气后，其活塞杆也朝向深孔100处移动，从而带动测量装置在第一导轨330上朝向深孔100处移动，测量装置位于第一测量位置处，此时测试探头253位于深孔100孔口，测量装置先对深孔100孔口进行测量；测量完毕后，请参照图11，第三气缸310继续启动，重复上述步骤，直至两个气缸的活塞杆皆运动至行程极限，测量装置位于第二测量位置处，此时测试探头253已经伸入深孔100孔底，再次进行测量，可以将两次测量值进行计算比较，从而确定深孔100的位置度。

测量装置包括固定框架210，本实施例中固定框架210为长方体框架，所述固定框架210面对所述深孔100的侧面上固定有至少一条垂直于所述第一导轨330的第二导轨221和在所述第二导轨221上滑动的移动板220。

为了方便描述，在本文中，将第一导轨330所在的方向定义为X向，将第二导轨221所在的方向定义为Y向，将垂直于第一导轨330和第二导轨221所在的平面的第三导轨222所在的方向定义为X向，建立XYZ三维坐标系。

所述移动板220上还设置有平行于Z向的第三导轨222，在本实施例中，第二导轨221和第三导轨222的长度皆等于固定框架210分别在Y向和Z向的长度。并且为了使得移动板220稳定，设置了两条第二导轨221，使得移动板220稳定地在第二导轨221上滑动，且移动板220在Y方向上的长度小于固定框架210.

所述第三导轨222上滑动着向所述深孔延伸形成的测试臂250，所述测试臂250远离所述深孔100的端部在第三导轨222上滑动，所述第三导轨222两端分别设置有第一侧板223和第二侧板224，所述测试臂250与所述第一侧板223之间、所述测试臂250与所述第二侧板224之间皆固定有长度和弹性系数完全相同的弹簧251，使得非工作状态下，在两个弹簧251的作用下，所述测试臂250与所述第一侧板223和所述第二侧板224之间距离相等，也即测试臂250停靠在第三导轨222的中点。

测试臂250靠近所述深孔100的端部具有两个测试探头253，两个测试探头253沿Z向排布；在测试臂250上还设置有两个测试方向完全相反也即相反安装的第一测距传感器252，第一测距传感器252为笔式传感器，两个第一测距传感器252的测试方向为Z向，也即第一测距传感器252是用于测试测试臂250在Z向上的位移，比如当测试探头253在深孔100内移动时，当一个测试探头253触碰到深孔100内壁时，为了让另一个测试探头253也触碰到深孔100内壁，则在内壁的反作用力下，测试臂250在Z向和Y向上移动，此时一个弹簧251必然发生了弹性形变，直至两个测试探头253皆触碰到深孔100内壁，第一测距传感器252用于测量测试臂250在Z向上产生的位移。

移动板220向固定框架210内部延伸形成以固定块225，该固定块225上固定着两个相反安装的第二测距传感器226，该第二测距传感器226也为笔式传感器，两个第二测距传感器的测试方向为Y向用于测试移动板220在Y向上的位移。

第一测距传感器252和第二测距传感器226皆与计算系统连接，计算系统中设置常见的数据计算软件，根据第一测距传感器252和第二测距传感器226分别测量得到的整个测量装置在Z向、Y向上的位移数据，通过4个数据计算出中点值即为圆心位置度；在深孔100的两端用相同的方法测量，可以得出两端圆心的位置度。

为了实现自动化测量，所述固定框架210内还设置有与所述移动板220和固定框架210皆固定连接的第一驱动装置，所述第一驱动装置包括两个沿着Z向排列的驱动气缸，分别定义为第一气缸230和第二气缸240，两个气缸的同侧端部皆固定在固定框架210上，两个气缸的活塞杆与移动板220连接。

两个气缸与移动板220的连接方式为：所述固定块225在X向向远离所述深孔100的方向延伸形成有固定侧板227，所述固定侧板227的长度方向平行于Z向，并且Z向长度大于第一气缸230的活塞杆和第二气缸240的活塞杆之间的距离。为了方便描述，将第一气缸230的活塞杆定义为第一活塞杆231，将第二气缸240的活塞杆定义为第二活塞杆241，所述第二活塞杆241与所述固定侧板227通过螺栓固定连接，而固定侧板227朝向所述第一活塞杆231的方向延伸形成圆管或者第四导轨228，第一活塞杆231在所述圆管内或者在第四导轨228上滑动，如图7所示。

为了方便描述，将第一气缸230、第二气缸240、第三气缸310、第四气缸320中的活塞杆行程为0处定义为正向，行程极限之处定义为反向。

所述第一气缸230与第二气缸240缸径相同，所述第一气缸230的行程等于所述第二气缸240的行程的一半，第一气缸230正向供气，第二气缸240反向供气，将第一气缸230的作用力定义为F1，第二气缸的作用力定义为F2，根据F＝PS，相同压强下第二气缸240反向工作供气时有效面积须减掉活塞杆的面积，定义第一气缸230的供气时的有效面积为S1，第二气缸240供气时的有效面积为S2，S2<S1，则F2<F1，所以使得在非工作状态下，移动板220停靠在第二导轨221中点处。在工作状态下，第一气缸230和第二气缸240皆驱动着移动板220在第二导轨221上移动。

本实用新型中，第一驱动装置中的两个气缸和第二驱动装置中的两个气缸皆与PLC控制的电磁阀400连接，根据实际测量需求，对PLC编程，使得对于第一驱动装置，第一气缸230反向移动，第二气缸240也反向移动，使得移动板220带动测试探头253在Y向移动，直至两个测试探头253皆触碰到深孔100内壁而停止移动，请参照图12；控制电磁阀400使得第一气缸230继续反向移动，第二气缸240正向移动，使得移动板220带动测试探头253在Y向上向另一端移动，直至两个测试探头253皆触碰到深孔100内壁而停止移动，请参照图13；对于第二驱动装置，控制电磁阀400先对第三气缸310供气，第三气缸310正向移动，使得测量装置先在X向上移动，测试探头253在深孔100孔口处测量，然后再控制电磁阀400对第四气缸320供气，第四气缸320也正向移动，使得测量装置在X向上继续移动，测试探头253深入深孔100孔底进行测量，如图14。

本实用新型提供的测量机构在使用前用一个合格的具有数据检验报告的零件做校准，机构运动到每一个测量点测量程序归零，然后通过检验报告将对应的偏差值输入程序完成校准，即可开始零件的测量。本实用新型提供的测量机构使用过程如下：

步骤一：先由第二驱动装置中第三气缸310供气，使得测量装置向深孔100移动，使得测试探头253停在孔口；

步骤二：请参照图16，先使第二气缸240停止供气，第一气缸230和第二气缸240皆反向移动，移动板220沿着第二导轨221移动至第二导轨221的一端如图15，测试探头253与深孔100内壁一处触碰，若此时，只有一个测试探头253触碰深孔100内壁，则利用内壁的反作用力，使得弹簧251推动测试臂250在第三导轨222上移动，然后再沿Y向使得测试臂250继续移动，直至两个测试探头253皆触碰深孔100内壁，记录第一测距传感器252测量的Z向位移和第二测距传感器226测量得到的Y向位移，分别为y1和z1，发给计算系统；

步骤三：请参照图18，然后使得第二气缸240开始供气，第一气缸230继续反向移动，第二气缸240正向移动，使得第一活塞杆231维持位置不变，第二活塞杆241被推动，从而带动移动板220向第二导轨221的另一端移动，请参照图17，同样若只有一个测试探头253触碰深孔100内壁，则利用内壁的反作用力，使得弹簧251推动测试臂250在第三导轨222上移动，然后再沿Y向使得测试臂250继续移动，直至两个测试探头253皆触碰深孔100内壁，记录第一测距传感器252测量的Z向位移和第二测距传感器226测量得到的Y向位移，分别为y2、z2，发给计算系统，根据公式：

从而计算出深孔100孔口一端的圆心位置度；

步骤四：第二驱动装置中第三气缸310和第四气缸320皆正向供气，使得测量装置向深孔100移动，使得测试探头253停在孔底，然后重复步骤二至步骤三，由计算系统计算出深孔100孔口和孔底两端圆心位置度，完成深孔100的找正。

综上所述，使用上述深孔位置度测量机构时，测量装置沿着第一导轨330移动，使得测试探头253伸入深孔100内，测量装置沿着第二导轨221正反两个方向移动，测试臂250沿着第三导轨222正反两个方向移动，直至两个测试探头253皆与深孔100的内壁接触，此时根据第一测距传感器252和第二测距传感器226所显示的在平行于第二导轨221、第三导轨222方向上位移的数据，从而计算出深孔100的两端圆心位置度，从而定义出深孔100的位置度。这种测量机构，无需使用笔式传感器伸入深孔100中，即可测量出深孔100的位置度，减少人为干扰因素和人为差错，提高测量的准确性，也提高了生产过程或设备的可靠性及运行效率。

虽然说明书中对本实用新型的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本实用新型的保护范围。在不脱离本实用新型宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种孔位置度测量机构，放置在与所述孔相对之处，其特征在于，包括一对与所述孔轴向平行的第一导轨和在所述第一导轨上滑动的测量装置，所述测量装置包括

一固定框架，所述固定框架面对所述孔的侧面上固定有至少一条垂直于所述第一导轨的第二导轨和在所述第二导轨上滑动的移动板；

所述移动板上还设置有垂直于所述第一导轨和第二导轨形成的平面的第三导轨，所述第三导轨上滑动着向所述孔延伸形成的测试臂，所述测试臂靠近所述孔的端部具有两个测试探头，两个测试探头形成的直线平行于所述第三导轨；

所述测试臂上设置有两个相反安装的第一测距传感器，两个第一测距传感器的测试方向与所述第三导轨平行；

所述固定框架内还设置有两个相反安装的第二测距传感器，两个第二测距传感器的测试方向平行于所述第二导轨，所述第二测距传感器与所述移动板固定连接。

2.根据权利要求1所述的孔位置度测量机构，其特征在于，所述第一测距传感器和第二测距传感器皆为笔式传感器。

3.根据权利要求1所述的孔位置度测量机构，其特征在于，所述第三导轨两端分别设置有第一侧板和第二侧板，所述测试臂与所述第一侧板之间、所述测试臂与所述第二侧板之间皆固定有相同的弹簧，使得非工作状态下所述测试臂与所述第一侧板和所述第二侧板之间距离相等。

4.根据权利要求1所述的孔位置度测量机构，其特征在于，所述固定框架内还设置有与所述移动板和所述固定框架皆固定连接的第一驱动装置。

5.根据权利要求4所述的孔位置度测量机构，其特征在于，所述第一驱动装置包括两个沿着第三导轨方向排列的驱动气缸，分别定义为第一气缸和第二气缸，所述第一气缸与第二气缸缸径相同，所述第一气缸的行程等于所述第二气缸的行程的一半，所述第一气缸的活塞杆与所述移动板滑动连接，所述第二气缸的活塞杆与所述移动板固定连接。

6.根据权利要求5所述的孔位置度测量机构，其特征在于，所述移动板向所述固定框架内延伸形成有固定块，所述第二测距传感器与所述固定块固定连接，所述固定块向远离所述孔的方向延伸形成有固定侧板，所述固定侧板的长度方向平行于所述第三导轨，所述第二气缸的活塞杆与所述固定侧板通过螺栓固定连接。

7.根据权利要求6所述的孔位置度测量机构，其特征在于，所述固定侧板朝向所述第一气缸的方向延伸形成圆管或者第四导轨，所述第一气缸的活塞杆在所述圆管内或者在第四导轨上滑动。

8.根据权利要求1所述的孔位置度测量机构，其特征在于，所述测量装置还与第二驱动装置连接，所述第二驱动装置设置在所述第一导轨一侧。

9.根据权利要求8所述的孔位置度测量机构，其特征在于，所述第二驱动装置设置有两个连通的气缸，靠近所述测量装置的气缸中的活塞杆与所述测量装置固定连接，远离所述测量装置的气缸的活塞杆的一端位于靠近所述测量装置的气缸中，另一端位于远离所述测量装置的气缸中。

10.根据权利要求1所述的孔位置度测量机构，其特征在于，所述第一测距传感器、第二测距传感器皆与计算系统信号连接，所述计算系统中设置有测量软件，所述测量软件根据所述第一测距传感器和所述第二测距传感器所发送的测量数据计算所述孔的位置度。