CN218329806U - 一种用于零件内孔形状误差的测量装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于零件内孔形状误差的测量装备，包括同轴固定装置、支撑底座、转动机构、多爪卡盘和z轴运动测量机构；多爪卡盘固装于支撑底座上端中心部位，对零件夹持固定；转动机构安装于支撑底座上，其上端设有转动轴，实现旋转动力输出；同轴固定装置下端与支撑底座固连，上端设有顶部悬臂；z轴运动测量机构下端与转动轴驱动连接，上端通过轴承与顶部悬臂外端可转动式连接，使z轴运动测量机构以绕Z轴可旋转的方式竖直设置且与多爪卡盘的中心对正；z轴运动测量机构具有沿Z轴方向进行直线运动的两激光传感器，两激光传感器以多爪卡盘的中心线为中心呈对称设置。本实用新型可实现快速便捷测量、降低测量成本、测量精度高、适用性好。

Description

一种用于零件内孔形状误差的测量装备

技术领域

本实用新型属于工件测量技术领域，特别是涉及一种用于零件内孔形状误差的测量装备。

背景技术

在现有形状误差/形位公差测量领域，对于加工零件或装备组件的内孔形状特征检测手段相对单一，对于有形状误差要求的内孔特征的测量主要使用三坐标测量机，影像测量仪等技术设备进行测试；缺陷与不足：

1)在内孔测量中，使用三坐标进行测量时，对于圆柱度及平面度等的测量，需要保证足够的z向行程及对应的探头，同时需要多次对刀；三坐标测量属于接触测量，可能会对工件表面质量产生一定影响；得到的数据也需要进行进一步的处理分析；整体操作过程复杂、耗时长，对于使用人员的操作要求高，且设备价格/测试费用昂贵，不利于生产过程中的现场质量检验。

2)使用影像测量仪，其操作流程相对简单，但对于深孔的特征/长径比特征不能很好的检测，存在明显的技术短板，如对于精密加工的内孔圆柱度的测量等。

实用新型内容

本实用新型的目的是在于克服现有技术的不足之处，提供一种能够实现快速便捷测量、降低测量成本、测量精度高、适用性好的用于零件内孔形位误差的测量装置及测量方法。

本实用新型的上述目的通过如下技术方案来实现：

一种用于零件内孔形状误差的测量装备，其特征在于：包括同轴固定装置、支撑底座、转动机构、多爪卡盘和z轴运动测量机构；

所述多爪卡盘固定安装于支撑底座的上端中心部位，用于对零件进行夹持固定；所述转动机构安装于支撑底座上，其上端设置有转动轴，用于实现旋转动力输出；所述同轴固定装置下端与支撑底座固定连接，上端设置有顶部悬臂，顶部悬臂的外端通过轴承孔安装有轴承；所述z轴运动测量机构的下端与转动轴驱动连接，上端通过轴承与顶部悬臂可转动式连接，使z轴运动测量机构以绕Z轴可旋转的方式竖直设置且与多爪卡盘的中心对正；所述z轴运动测量机构具有沿Z轴方向可进行直线运动的两个激光传感器，两个激光传感器以多爪卡盘的中心线为中心呈对称设置。

进一步的：所述支撑底座包括底座固定板、四根立柱及转动连接板，四根立柱垂直固定于底座固定板的上方，转动连接板与四根立柱的上端固定连接；在转动连接板的上端中心部位设置有轴孔，轴孔的上端设置有用于安装推力滚针轴承的台阶孔。

进一步的：所述转动机构包括转动电机、联轴器、推力滚针轴承和所述转动轴；转动电机垂直固定安装在底座固定板的上端，转动电机采用内置绝对增量编码器的大扭矩电机，转动电机通过联轴器与转动轴连接，传动轴穿过转动连接板上的轴孔，转动轴与转动连接板之间通过推力滚针轴承相连。

进一步的：所述同轴固定装置包括固定柱和所述顶部悬臂；固定柱的下端与支撑底座固定连接，固定柱的上端与顶部悬臂的一端通过螺钉固定连接。

进一步的：所述z轴运动测量机构包括z轴电机、丝杆螺母、两激光传感器、两导轨固定板、两导轨、滑块、顶端固定轴；两导轨固定板采用U形板，两导轨固定板平行相对设置，构成导轨固定框；z轴电机使用28尺寸滚珠丝杠直线电机，z轴电机的电机壳远离丝杠的一端与转动轴的上端固定连接，z轴电机的电机壳靠近丝杠的一端与两导轨固定板的下端固定连接，使丝杠通过两导轨固定板的下端伸入到两导轨固定板之间；两导轨固定板的上端与顶端固定轴的下端固定连接，顶端固定轴的上端通过轴承与同轴固定装置的顶部悬臂可转动式连接；丝杆螺母连接于丝杠上，丝杆螺母与滑块固定连接，滑块两侧分别与两导轨滑动接触配合，两导轨分别固定在两导轨固定板的内侧；在滑块上相对的两侧各固定一所述激光传感器。

本实用新型具有的优点和积极效果：

1、本测量装置通过多爪卡盘对零件进行固定，通过z轴运动测量机构和转动机构的配合使用，可实现对工件内孔的测量。本测量装置可实现零件内孔的非接触测量，避免了测量过程中零件产生二次损伤，实现了零件内孔的快速便捷测量，具有降低测量成本和测量精度高的优点。

2、本测量装置操作简单便捷，占用空间少，为工件大批量在线快速测量提供解决方案。

3、本测量可同时进行形状误差与表面质量的评价，设备成本低，对于圆柱度或特殊形状可进行建模数据参考。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的使用状态参考图；

图3是本实用新型转动机构在支撑底座上的安装示意图；

图4是本实用新型z轴运动测量机构的结构示意图1；

图5是本实用新型明z轴运动测量机构的结构示意图2(局部示意图)；

图6是本实用新型激光传感器沿Z轴的运动示意图；

图7是激光传感器内部结构示意图；

图8是本实用新型直角激光测距法原理图；

图9是本实用新型进行零件圆内径测量的示意图；

图10是本实用新型进行圆度测量的示意图；

图11是本实用新型进行方孔平行度的测量的示意图。

具体实施方式

以下结合附图并通过实施例对本实用新型的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。

一种用于零件内孔形状误差的测量设备，请参见图1-6，主要包括：同轴固定装置1，支撑底座4，转动机构5，多爪卡盘3，z轴运动测量机构2。各部分具体结构为：

同轴固定装置由固定柱1.1、顶部悬臂1.2组成，固定住与顶部悬臂采用高刚度低形变的不锈钢材质制成，保证核心转动轴的稳定与对中。固定柱的下端与支撑底座固定连接，固定柱的上端与顶部悬臂的一端通过螺钉固定连接，顶部悬臂的另一端内部安装有深沟球轴承，通过深沟球轴承与z轴运动测量机构的上端可转动式连接，保证了转动过程的稳定。

支撑底座为整个测量设备的基础件，由底座固定板4.2，四根立柱4.3及转动连接板4.1焊接组成，四个立柱采用型材。四根立柱垂直固定于底座固定板的上方，转动连接板与四根立柱的上端固定连接。在转动连接板的上端中心部位设置有轴孔，轴孔的上端设置有台阶孔，用于安装推力滚针轴承。

转动机构用于驱动z轴运动测量机构绕Z轴旋转，由转动电机5.4，联轴器5.3，推力滚针轴承5.2，转动轴5.1组成。转动电机垂直固定安装在底座固定板的上端，转动电机使用内置绝对增量编码器的大扭矩电机，实现测量过程中的旋转动力输入，通过联轴器与转动轴连接，传动轴穿过转动连接板上的轴孔，转动轴与转动连接板之间通过上述推力滚针轴承相连，推力滚针轴承能够提供足够的轴向支撑。

多爪卡盘选用米思米多爪同步可调卡盘，其设置于转动连接板的上端，与转动连接板固定，保证与转动轴的同轴度，多爪卡盘可通过旋钮调整待测零件6的固定方式，可保证零件与z轴运动测量机构在平面方向的相对位置固定不变。

z轴运动测量机构由z轴电机2.1、丝杆螺母2.7、两个激光传感器2.8、两导轨固定板2.3、两导轨2.4、滑块2.2，顶端固定轴2.5组成。两导轨固定板采用U形板，两导轨固定板平行相对设置，构成导轨固定框。z轴电机使用28尺寸滚珠丝杠直线电机，保证运动精度。z轴电机的电机壳远离丝杠2.6的一端与转动轴的上端固定连接，实现转动电机转动的传递。z轴电机的电机壳靠近丝杠的一端与两导轨固定板的下端固定连接，使丝杠通过两导轨固定板的下端伸入到两导轨固定板之间。丝杆螺母连接于丝杠上，丝杆螺母与滑块固定连接，滑块两侧分别与两导轨滑动接触配合，两导轨分别固定在两导轨固定板的内侧。在滑块上相对的两侧各固定一激光传感器。实现在z轴电机转动式，带动两激光传感器沿Z轴方向直线运动。两导轨固定板的上端与顶端固定轴的下端固定连接，顶端固定轴的上端通过深沟球轴承与同轴固定装置的顶部悬臂可转动式连接，保证转动过程中的稳定。

本用于零件内孔形状误差的测量设备的使用说明：

在进行零件测量时，选择适合的多爪卡盘，将零件卡装定位与多爪卡盘内，然后，通过转动机构和或z轴运动测量机构的运动，实现对零件的内孔形位误差的测量。具体为：

上述激光传感器工作原理如图7和图8所示，使用直角激光测距原理，传感器与内部形状的距离，激光传感器光源由A照射到待测表面O点，进一步反射到传感器的接收端，O点位置的变化通过检测器EF的距离变动检测，从而得到内部形貌的信息。激光传感器布置两个，对于圆柱度测量或圆度测量时，圆内径由D＝a+b+c，参见图9，其中a,b为量激光传感器测量数据，c为两激光传感器的固定距离；通过转动机构对z轴运动测量机构进行小角度旋转，采集多个直径信息，从而通过数据描绘出z向所在位置的圆度，参见图10，通过z轴电机的转动带动传感器在z轴运动，可得到z向的信息，进一步实现圆柱度的测量；对于方孔平行度的测量可通过转动调整到合适的位置，测量两个平面的距离信息，进行比较，此时转动电机不工作，主要是z轴电机进行运动，参见图11，同理可以通过处理单个表面的数据，实现线粗糙度的测量。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神范围内，各种替换、变化和修改都是可以的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (5)

1.一种用于零件内孔形状误差的测量装备，其特征在于：包括同轴固定装置、支撑底座、转动机构、多爪卡盘和z轴运动测量机构；

所述多爪卡盘固定安装于支撑底座的上端中心部位，用于对零件进行夹持固定；所述转动机构安装于支撑底座上，其上端设置有转动轴，用于实现旋转动力输出；所述同轴固定装置下端与支撑底座固定连接，上端设置有顶部悬臂，顶部悬臂的外端通过轴承孔安装有轴承；所述z轴运动测量机构的下端与转动轴驱动连接，上端通过轴承与顶部悬臂可转动式连接，使z轴运动测量机构以绕Z轴可旋转的方式竖直设置且与多爪卡盘的中心对正；所述z轴运动测量机构具有沿Z轴方向可进行直线运动的两个激光传感器，两个激光传感器以多爪卡盘的中心线为中心呈对称设置。

2.根据权利要求1所述的用于零件内孔形状误差的测量装备，其特征在于：所述支撑底座包括底座固定板、四根立柱及转动连接板，四根立柱垂直固定于底座固定板的上方，转动连接板与四根立柱的上端固定连接；在转动连接板的上端中心部位设置有轴孔，轴孔的上端设置有用于安装推力滚针轴承的台阶孔。

3.根据权利要求2所述的用于零件内孔形状误差的测量装备，其特征在于：所述转动机构包括转动电机、联轴器、推力滚针轴承和所述转动轴；转动电机垂直固定安装在底座固定板的上端，转动电机采用内置绝对增量编码器的大扭矩电机，转动电机通过联轴器与转动轴连接，传动轴穿过转动连接板上的轴孔，转动轴与转动连接板之间通过推力滚针轴承相连。

4.根据权利要求1所述的用于零件内孔形状误差的测量装备，其特征在于：所述同轴固定装置包括固定柱和所述顶部悬臂；固定柱的下端与支撑底座固定连接，固定柱的上端与顶部悬臂的一端通过螺钉固定连接。

5.根据权利要求1所述的用于零件内孔形状误差的测量装备，其特征在于：所述z轴运动测量机构包括z轴电机、丝杆螺母、两激光传感器、两导轨固定板、两导轨、滑块、顶端固定轴；两导轨固定板采用U形板，两导轨固定板平行相对设置，构成导轨固定框；z轴电机使用28尺寸滚珠丝杠直线电机，z轴电机的电机壳远离丝杠的一端与转动轴的上端固定连接，z轴电机的电机壳靠近丝杠的一端与两导轨固定板的下端固定连接，使丝杠通过两导轨固定板的下端伸入到两导轨固定板之间；两导轨固定板的上端与顶端固定轴的下端固定连接，顶端固定轴的上端通过轴承与同轴固定装置的顶部悬臂可转动式连接；丝杆螺母连接于丝杠上，丝杆螺母与滑块固定连接，滑块两侧分别与两导轨滑动接触配合，两导轨分别固定在两导轨固定板的内侧；在滑块上相对的两侧各固定一所述激光传感器。

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