CN217384101U - 一种内锥角精密测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内锥角精密测量装置，包括量头，量头为阶梯轴；量杆为空心结构，量杆套设于量头，量杆外设有测量环；弹簧套设于量头，弹簧的一端与量头连接，另一端与量杆连接；表座为空心结构，表座的一端与量杆可拆卸连接；千分表的轴套贯穿表座并与表座连接，千分表的触点与量头抵接。本实用新型通过测量环自动找正轴线，测量时能够精准找到被测锥面，通过设计计算把内锥角锥度公差转换为轴线方向的位移线性值，然后根据千分表的指针对零位的偏离量确定工件尺寸是否合格或读出精准锥度公差值。

Description

一种内锥角精密测量装置

技术领域

本实用新型涉及内锥角测量仪器技术领域，具体为一种内锥角精密测量装置。

背景技术

通常，锥度量规是用于检验工件圆锥的锥度，锥体直径等结构参数的量规，可以进行综合检验，也可进行单项检验。根据锥度及直径公差范围的不同，有刻线式和台阶式两种，可这两种量规只适合锥度公差较大的测量，不适合锥度公差很小的情况，并且测量结果不够直观，不精确，只能用于检验工件合格与否，不能用于显示测量数据。

专利“CN202011306455.8”公开了一种利用两测量杆与刻度线配合而读取内锥角角度值的方法，但是该方法只适用于公差较大的测量，当内锥角的公差较小时，角度变化不明显，难以获得精准的数值。

实用新型内容

为了解决现有技术中锥度量规只能适用于公差较大的测量和不能显示内锥角公差数据的问题，本实用新型提供了一种内锥角精密测量装置，采用千分表进行读数，并根据数值的偏摆范围来判断工件是否合格，亦可用于机加过程中的检验测量。本实用新型的内锥角精密测量装置包括：

量头，所述量头为阶梯轴；量杆，所述量杆为空心结构，所述量杆套设于所述量头，所述量杆外设有测量环；弹簧，所述弹簧套设于所述量头，所述弹簧的一端与所述量头连接，另一端与所述量杆连接；表座，所述表座为空心结构，所述表座的一端与所述量杆可拆卸连接；千分表，所述千分表的轴套贯穿所述表座并与所述表座连接，所述千分表的触点与所述量头抵接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述量头从大端到小端依次为第一阶梯轴、第二阶梯轴、第三阶梯轴和第四阶梯轴；所述第三阶梯轴的侧壁开设有第一限位槽，所述第三阶梯轴外套设有所述弹簧，所述第四阶梯轴与所述千分表的触点抵接。

所述量杆的空腔为阶梯状，所述量杆从大口径端到小口径端依次为第一空腔、第二空腔、第三空腔和第四空腔，所述第二空腔的内径大于所述第一空腔的内径；

所述第二阶梯轴与所述第一空腔间隙配合，所述第四阶梯轴与所述第四空腔间隙配合；所述弹簧的一端与所述第二阶梯轴接触，另一端与所述第二空腔的内壁接触；所述量杆开设有与所述第一限位槽对应的第一限位孔；还包括第一限位轴，所述第一限位轴穿过所述第一限位孔并与所述第一限位槽滑动配合。

所述表座的一端与所述量杆螺纹连接，所述表座开设有径向的第二限位孔；还包括：衬套，所述衬套为侧面开口的管形，所述衬套的外壁开设有环形槽，所述衬套套设于所述千分表的轴套，所述衬套与所述表座过盈配合；第二限位轴，所述第二限位轴穿过所述第二限位孔并与所述环形槽抵接。

所述量杆、量头、表座和千分表同轴。

所述第一阶梯轴远离所述第二阶梯轴的一端设有第一倒角，所述第一倒角的外锥角大于标准件的内锥角。

所述测量环为正三角形，所述正三角形的顶角为圆弧形，所述正三边形的中心与所述测量环的轴线重合；所述测量环靠近所述第一阶梯轴的一端设有第二倒角，所述第二倒角的外锥角大于标准件的内锥角。

所述量杆靠近所述第一阶梯轴的一端外侧面设有第三倒角，所述第三倒角的外锥角小于标准件的内锥角。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型装置采用千分表精密读数，采用标准件进行调整对零。通过测量环自动找正轴线，测量时能够精准找到被测锥面，通过设计计算把内锥角锥度公差转换为轴线方向的位移线性值，然后根据千分表的指针对零位的偏离量确定工件尺寸是否合格或读出精准锥度公差值，使仅用千分表无法实现的功能得以扩展。

(2)通过将内锥角微小的公差转化为轴线方向明显的线性位移，能够对内锥角的公差进行放大，从而实现精密的测量。

(3)该装置设计巧妙、操作及维修方便、测量精度高，可广泛推广用于生产加工、装配和检验中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是量头的整体结构示意图；

图3是量杆的剖视图；

图4是量杆的俯视图；

图5是表座的剖视图；

图6是衬套的部分剖视图；

图7是标准件的示意图；

图8是本实用新型的计算方法示意图。

附图标记：

1、量头；11、第一阶梯轴；12、第二阶梯轴；13、第三阶梯轴；14、第四阶梯轴；15、第一限位槽；16、第一倒角；

2、量杆；21、测量环；22、第一空腔；23、第二空腔；24、第三空腔；25、第四空腔；26、第一限位孔；27、第一限位轴；28、第二倒角；29、第三倒角；

3、表座；31、第二限位孔；32、衬套；33、第二限位轴；4、千分表；41、轴套；42、触点。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

图1示例了本实用新型的整体结构示意图，图2示例了量头1的整体结构示意图，图3示例了量杆2的剖视图，图7示例了标准件的示意图，如图1-3和图7所示，本实施例的内锥角精密测量装置，包括：量头1，量头1为阶梯轴；量杆2，量杆2为空心结构，量杆2套设于量头1，量杆2外设有测量环21；弹簧，弹簧套设于量头1，弹簧的一端与量头1连接，另一端与量杆2连接；表座3，表座3为空心结构，表座3的一端与量杆2可拆卸连接；千分表4，千分表4的轴套41贯穿表座3并与表座3连接，千分表4的触点42与量头1抵接。

这里需要说明的是，量头1能在量杆2内进行直线运动；测量环21的定位圆周与被测工件充分线接触，即上测量面Q，量头1伸出量杆2的一端也与被测工件充分线接触，即下测量面P。当被测工件的内锥角不同时，上、下测量面之间在轴线方向的距离不同，通过千分表4读数，准确地反映出内锥角的误差大小。

图8示例了本实用新型的计算方法示意图。如图8所示，本实用新型的计算方法为：

R为上测量面Q、下测量面P的半径差，为固定值；R及量头1的轴线能够形成一个直角三角形，下测量面P为浮动测量面。上、下测量面的轴向距离L随着被测锥角α的变化而变化。根据正切函数内锥角

可知，当α发生变化时，L也会随着发生变化。

根据内锥角的公差，设定内锥角的最大值和最小值分别为α_max、α_min，标准件的内锥角为α_标，并设定当锥角最大时，P面处于位置1处，此时Q、P测量面间的距离对应值为L₁，当锥角最小时，P面处于位置2处，此时Q、P测量面间的距离对应值为L₂，当锥角为标准值时，P面处于位置0处，此时Q、P测量面间的距离对应值为L_标；根据三角函数关系，

当角度为α_max时，tan(α_max/2)＝R/L₁

得知L₁＝R/tan(α_max/2)

当角度为α_min时，tan(α_min/2)＝R/L₂

得知L₂＝R/tan(α_min/2)

同理，当角度为α_标时，L_标＝R/tan(α_标/2)

从图上可以看出，数值上，L₂≥L_标≥L₁

因此，当以标准件的测量值为参考零位，当被测内锥角比标准件内锥角大时，下测量面P向上运动，Q、P测量面间的距离变小，千分表4数值在测量面P的推动下相对正向变大，其数值变大量与Q、P测量面间距离的变小量相等；反之，当被测内锥角比标准件内锥角小时，下测量面P则相对向下运动，Q、P测量面间的距离变大，千分表4数值反向变小，其数值变小量与Q、P测量面间距离的变大量相等；

因此，当测量产品并以标准件的测量值为参考零位时，测量表数值的相对偏摆量L_表测则应当满足

(L_标-L₂)≤L_表测≤(L_标-L₁)

时才能判断为合格。

根据本实用新型的实施例，如图2所示，量头1从大端到小端依次为第一阶梯轴11、第二阶梯轴12、第三阶梯轴13和第四阶梯轴14；第三阶梯轴13的侧壁开设有第一限位槽15，第三阶梯轴13外套设有弹簧，第四阶梯轴14与千分表4的触点42抵接。

这里需要说明的是，弹簧可以与第三阶梯轴13或第二阶梯轴12固定连接。

根据本实用新型的实施例，如图3所示，量杆2的空腔为阶梯状，量杆2从大口径端到小口径端依次为第一空腔22、第二空腔23、第三空腔24和第四空腔25，第二空腔23的内径大于第一空腔22的内径；第二阶梯轴12与第一空腔22间隙配合，第四阶梯轴14与第四空腔25间隙配合；弹簧的一端与第二阶梯轴12接触，另一端与第二空腔23的内壁接触；量杆2开设有与第一限位槽15对应的第一限位孔26；还包括第一限位轴27，第一限位轴27穿过第一限位孔26并与第一限位槽15滑动配合。

这里需要说明的是，第一空腔22的内径大于第三空腔24的内径，第三空腔24的内径大于第四空腔25的内径。量杆2内壁和量头1外壁表面光滑、加工精度高，第一空腔22和第四空腔25能对量头1进行限位，使量头1保持直线运动；弹簧能帮助量头1自动复位；第一限位轴27可以与第一限位孔26螺纹连接，第一限位槽15沿量头1运动方向的长度大于第一限位轴27的外径，使量头1在规定的范围内与量杆2保持相对滑动而不至于掉出。

根据本实用新型的实施例，图5示例了表座3的剖视图，图6示例了衬套32的剖视图，如图5-6所示，表座3的一端与量杆2螺纹连接，表座3开设有径向的第二限位孔31；还包括：衬套32，衬套32为侧面开口的管形，衬套32的外壁开设有环形槽，衬套32套设于千分表4的轴套41，衬套32与表座3过盈配合；第二限位轴33，第二限位轴33穿过第二限位孔31并与环形槽抵接。

这里需要说明的是，表座3可以为圆柱体，里面为阶梯孔，上段有一径向螺纹孔，即第二限位孔31。下段为螺纹孔，并有退刀槽，该内螺纹与量杆2外螺纹连接，使二者连接为一体。第二限位轴33可以与第二限位孔31螺纹连接，将第二限位轴33旋入衬套32的环形槽中，将千分表4的轴套41处抱紧，使千分表4的轴套41、衬套32与量杆2无相对运动。

根据本实用新型的实施例，量杆2、量头1、表座3和千分表4同轴。

根据本实用新型的实施例，如图2所示，第一阶梯轴11远离第二阶梯轴12的一端设有第一倒角16，第一倒角16的外锥角大于标准件的内锥角。

这里需要说明的是，第一阶梯轴11伸出量杆2外，第一倒角16能使下测量面P的定位圆周与标准件或被测工件的内壁充分线接触。第一阶梯轴11的末端设有一字起用通槽。

根据本实用新型的实施例，图4示例了量杆2的俯视图，如图4所示，测量环21为正三角形，正三角形的顶角为圆弧形，正三边形的中心与测量环21的轴线重合；测量环21靠近第一阶梯轴11的一端设有第二倒角28，第二倒角28的外锥角大于标准件的内锥角。正三角形能减少与标准件或被测工件内锥面的接触面积及满足测量时排气的需要。

根据本实用新型的实施例，如图3所示，量杆2靠近第一阶梯轴11的一端外侧面设有第三倒角29，第三倒角29的外锥角小于标准件的内锥角。以保证上测量面Q和下测量面P的定位圆周都能与标准件或被测工件的内锥面充分线接触。

本实用新型使用时，手握量杆2伸入标准件中，使量头1的下测量面P、量杆2的上测量面Q与标准件内锥面贴合；然后，旋松第二限位轴33，调整千分表4的位置，使千分表4的触点42与量头1的端面接触，此时将千分表4归零(当千分表4为指针式表时，将表盘的零位与指针对齐；当千分表4为数显表时，则按归零按钮使显示的数值归零)；最后，旋紧第二限位轴33，使衬套32将千分表4的轴套41抱紧。取出该测量装置，量头1在弹簧力的作用移动，千分表4的触点42也随着下移。

把该测量装置放入被测工件锥孔中，量头1的下测量面、量杆2的上测量面均与内锥面贴合。由于千分表4指针对准零位时，标准件的标准锥度是取工件的锥度基本尺寸及其高精公差，千分表4所测尺寸公差必在零位附近摆动。相对标准件的零位来说，当被测锥度大于标准件对零的标准锥度时，量头1的下测量面P相对用标准件对零时的量杆2的上测量面Q上移，P、Q测量面间的轴向距离L变小，由于量头1的长度尺寸是不变的，因此量头1推动千分表4的触点42上移，千分表4显数值正向变大，为正值。当被测锥度小于标准件对零的标准锥度时，则量头1的下测量面P相对用标准件对零时的量杆2的上测量面Q下移，P、Q测量面间的轴向距离L变大，同样，由于量头1的长度尺寸是不变的，因此量头1在弹簧的推动下向下移动，也使千分表4的触点42下移，千分表4显数值反向变大，为负值。由于L₁、L₂、L_标的数值是可以通过计量并计算出来的，为已知的，因此，可以根据千分表4数值的变化量判断工件尺寸是否合格，并可读取并记录其准确数据，判断依据为千分表4的表显值介于其(L_标-L₂)与(L_标-L₁)间为合格。

当测量结束后，取走工件，将该测量装置放入标准件中，千分表4的触点42复位，指针回归零位。

本实用新型中各实施例的技术方案可进行组合，实施例中的技术特征亦可进行组合形成新的技术方案。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种内锥角精密测量装置，其特征在于，包括：

量头，所述量头为阶梯轴；

量杆，所述量杆为空心结构，所述量杆套设于所述量头，所述量杆外设有测量环；

弹簧，所述弹簧套设于所述量头，所述弹簧的一端与所述量头连接，另一端与所述量杆连接；

表座，所述表座为空心结构，所述表座的一端与所述量杆可拆卸连接；

千分表，所述千分表的轴套贯穿所述表座并与所述表座连接，所述千分表的触点与所述量头抵接。

2.根据权利要求1所述的内锥角精密测量装置，其特征在于，所述量头从大端到小端依次为第一阶梯轴、第二阶梯轴、第三阶梯轴和第四阶梯轴；所述第三阶梯轴的侧壁开设有第一限位槽，所述第三阶梯轴外套设有所述弹簧，所述第四阶梯轴与所述千分表的触点抵接。

3.根据权利要求2所述的内锥角精密测量装置，其特征在于，所述量杆的空腔为阶梯状，所述量杆从大口径端到小口径端依次为第一空腔、第二空腔、第三空腔和第四空腔，所述第二空腔的内径大于所述第一空腔的内径；

所述第二阶梯轴与所述第一空腔间隙配合，所述第四阶梯轴与所述第四空腔间隙配合；所述弹簧的一端与所述第二阶梯轴接触，另一端与所述第二空腔的内壁接触；所述量杆开设有与所述第一限位槽对应的第一限位孔；还包括第一限位轴，所述第一限位轴穿过所述第一限位孔并与所述第一限位槽滑动配合。

4.根据权利要求3所述的内锥角精密测量装置，其特征在于，所述表座的一端与所述量杆螺纹连接，所述表座开设有径向的第二限位孔；还包括：

衬套，所述衬套为侧面开口的管形，所述衬套的外壁开设有环形槽，所述衬套套设于所述千分表的轴套，所述衬套与所述表座过盈配合；

第二限位轴，所述第二限位轴穿过所述第二限位孔并与所述环形槽抵接。

5.根据权利要求4所述的内锥角精密测量装置，其特征在于，所述量杆、量头、表座和千分表同轴。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的内锥角精密测量装置，其特征在于，所述第一阶梯轴远离所述第二阶梯轴的一端设有第一倒角，所述第一倒角的外锥角大于标准件的内锥角。

7.根据权利要求2-5中任一项所述的内锥角精密测量装置，其特征在于，所述测量环为正三角形，所述正三角形的顶角为圆弧形，所述正三角形的中心与所述测量环的轴线重合；所述测量环靠近所述第一阶梯轴的一端设有第二倒角，所述第二倒角的外锥角大于标准件的内锥角。

8.根据权利要求2-5中任一项所述的内锥角精密测量装置，其特征在于，所述量杆靠近所述第一阶梯轴的一端外侧面设有第三倒角，所述第三倒角的外锥角小于标准件的内锥角。

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