一种圆度仪的制作方法

本发明涉及一种圆度仪。

背景技术：

曲轴是船舶柴油机的关键部件，其加工的精度直接影响到柴油机各项性能指标，特别是军用大型曲轴，对轴颈圆度的要求很高，因此对大型曲轴的主轴颈和连杆颈的圆度检测至关重要；另外由于检测对象——曲轴属于超大型工件，国内还没有检测仪可以胜任此项测量工作，因此需要研制一套大型曲轴圆度仪，满足工厂曲轴生产检验的需要。

技术实现要素：

本发明提出一种圆度仪，是一套大型曲轴圆度自动检测系统，主要完成检测过程中曲轴定位检测、曲轴主轴颈和连杆颈的圆度和圆柱度的检测，以及自动分析检测结果等功能。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种圆度仪，包括大理石基台1、驱动装置6、角度测量装置4、倒v型固定支撑2、倒v型浮动支撑3和测量装置7，所述驱动装置6和测量装置7分别固定在大理石基台1两端且分别固定被测曲轴5的两端，所述驱动装置6驱动被测曲轴5转动，所述角度测量装置4测量被测曲轴5的旋转角度，所述大理石基台1处于被测曲轴5的两端位置分别固定一个倒v型固定支撑2，两个倒v型固定支撑2之间的位置固定一倒v型浮动支撑3，所述倒v型固定支撑2和倒v型浮动支撑3吻合支撑被测曲轴5；所述测量装置7对被测曲轴5同一位置圆度进行检测。

优选地，所述大理石基台1上水平方向平行设置两排安装螺孔1.3和两根导轨1.1，所述导轨之间还平行设置一根齿条1.2。

优选地，所述驱动装置6包括第一底板6.1，所述第一底板6.1通过螺栓固定两排安装螺孔1.3；所述第一底板6.1上设置水平方向的第一水平导轨6.2，所述第一水平导轨6.2上吻合安装第一框架基体6.3；第一水平调节手轮6.10连接至水平移动机构，水平移动机构安装在第一框架基体6.3和第一水平导轨6.2接触部且驱动第一框架基体6.3在第一水平导轨6.2上水平移动；所述第一框架基体6.3内设有垂直方向的第一垂直导轨6.8，所述第一垂直导轨6.8上吻合安装第一垂直支撑板6.12，第一垂直调节螺杆6.9连接至垂直移动机构，所述垂直移动机构安装在第一垂直支撑板6.12和第一垂直导轨6.8接触部且驱动第一垂直支撑板6.12在第一垂直导轨6.8上下移动；所述第一垂直支撑板6.12上固定驱动电机6.6，所述驱动电机6.6连接变速箱6.7，所述变速箱6.7连接转轴6.11，所述转轴6.11伸出第一框架基体6.3外部且末端设有第一顶尖6.5，所述转轴6.11上还固定拨杆6.4。

优选地，所述角度测量装置4包括第二底板4.1，所述第二底板4.1通过螺栓固定两排安装螺孔1.3；所述第二底板4.1上设置水平方向的第二水平导轨4.2，所述第二水平导轨4.2上吻合安装第二框架基体4.3；第二水平调节手轮4.8连接至水平移动机构，水平移动机构安装在第二框架基体4.3和第二水平导轨4.2接触部且驱动第二框架基体4.3在第二水平导轨4.2上水平移动；所述第二框架基体4.3内设有垂直方向的第二垂直导轨4.6，所述第二垂直导轨4.6上吻合安装第二垂直支撑板4.9，第二垂直调节螺杆4.7连接至垂直移动机构，所述垂直移动机构安装在第二垂直导轨4.6和第二垂直支撑板4.9接触部且驱动第二垂直支撑板4.9在第二垂直导轨4.6上下移动；所述第二垂直支撑板4.9上固定角度传感器4.5，所述角度传感器4.5配合安装第二顶尖4.4，第二顶尖4.4伸出第二框架基体4.3外部设置。

优选地，所述倒v型固定支撑2包括第一倒v型架2.1，所述第一倒v型架2.1两侧面分别设有一第一固定块2.3，第一调节螺母2.2穿过第一固定块2.3；处于第一倒v型架2.1顶端的一侧的第一调节螺母2.2的一端通过第一压紧螺栓2.5固定第一导向块2.4，所述第一导向块2.4吻合且贴合第一倒v型架2.1的侧壁，所述第一导向块2.4的端部呈凹槽且凹槽内贯穿转轴，转轴上固定第一滚轮2.6；所述第一倒v型架2.1固定在大理石基台1上。

优选地，所述倒v型浮动支撑3包括第二倒v型架3.1，所述第二倒v型架3.1两侧面分别设有一第二固定块3.3，第二调节螺母3.2穿过第二固定块3.3；处于第二倒v型架3.1顶端的一侧的第二调节螺母3.2的一端通过第二压紧螺栓3.5固定第二导向块3.4，所述第二导向块3.4吻合且贴合第二倒v型架3.1的侧壁，所述第二导向块3.4的端部呈凹槽且凹槽内贯穿转轴，转轴上固定第二滚轮3.6；所述第二倒v型架3.1的底面和下固定支撑3.8的顶面之间设有滚珠3.7，且所述第二倒v型架3.1和下固定支撑3.8之间通过固定板3.9固定；所述下固定支撑3.8固定在大理石基台1上。

优选地，所述测量装置7包括轴线平移台7.1、轴向驱动机构7.2、随动机构7.3和圆度检测机构7.4，

所述轴线平移台7.1底端设有轴向驱动机构7.2，所述轴向驱动机构7.2包括固定在轴线平移台7.1底面的滑块7.2.3和驱动电机7.2.2，所述驱动电机7.2.2的输出轴端固定齿轮7.2.1；所述滑块7.2.3配合安装在导轨1.1上，所述齿轮7.2.1配合安装在齿条1.2上；

所述随动机构7.3包括运动滑块7.3.1和平行摆杆7.3.3，所述轴线平移台7.1侧面设有水平方向的凹槽的直线滚轮导轨7.3.2，所述直线滚轮导轨7.3.2配合安装运动滑块7.3.1且运动滑块7.3.1可以在直线滚轮导轨7.3.2上水平直线运动；所述运动滑块7.3.1上固定平行摆杆7.3.3；

所述圆度检测机构7.4包括鞍形测量架7.4.1、位移传感器7.4.2和摆动垫片7.4.3，所述鞍形测量架7.4.1底端呈圆弧的凹陷且鞍形测量架7.4.1的一侧通过销轴固定平行摆杆7.3.3，所述鞍形测量架7.4.1的圆弧凹陷内部设有摆动垫片7.4.3，所述鞍形测量架7.4.1的圆弧凹陷的顶部安装位移传感器7.4.2

优选地，所述测量装置7还包括测量状态检测机构7.5，所述测量状态检测机构7.5包括水平运动块7.5.1、垂直移动块7.5.3和测量杆7.5.4，所述轴线平移台7.1侧面设有水平方向的第三水平导轨7.5.2，所述水平运动块7.5.1通过水平移动机构安装在第三水平导轨7.5.2内，所述水平运动块7.5.1侧面设有纵向的第三垂直导轨7.5.6，所述垂直移动块7.5.3通过垂直移动机构安装在第三垂直导轨7.5.6内，所述垂直移动块7.5.3上固定水平方向的测量杆7.5.4，所述测量杆7.5.4末端设有测头7.5.5。

本发明产生的有益效果为：根据被测量的曲轴长度和重量，选择倒v型固定支撑和倒v型浮动支撑支撑曲轴；测量装置沿大理石基体上的直线导轨运动，通过控制和测量电缆与计算机控制系统连接，实现曲轴的静态水平的测量和定位，完成被检曲轴的轴线与测量装置同轴调节过程的检测；驱动装置自动带动曲轴的旋转，并由角度测量装置检测旋转曲轴的角度；同时测量装置自动运动并定位在曲轴的主轴颈和连杆颈测量部位(事先设定位置)，连续进行测量部位圆度的自动测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明的结构俯视示意图。

图2为大理石基台的结构图。

图3为驱动装置的一种视角的立体示意图。

图4为驱动装置的另一种视角的立体示意图。

图5为角度测量装置的一种视角的立体示意图。

图6为角度测量装置的另一种视角的立体示意图。

图7为倒v型固定支撑的示意图。

图8为倒v型浮动支撑的示意图。

图9为测量装置的示意图。

图10为测量装置的轴向驱动机构的示意图。

图11为测量装置的的随动机构的示意图。

图12为测量装置的圆度测量机构的示意图。

图13为测量装置的测量状态检测机构的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示一种圆度仪，包括大理石基台1、驱动装置6、角度测量装置4、倒v型固定支撑2、倒v型浮动支撑3和测量装置7，所述驱动装置6和测量装置7分别固定在大理石基台1两端且分别固定被测曲轴5的两端，所述驱动装置6驱动被测曲轴5转动，所述角度测量装置4测量被测曲轴5的旋转角度，所述大理石基台1处于被测曲轴5的两端位置分别固定一个倒v型固定支撑2，两个倒v型固定支撑2之间的位置固定一倒v型浮动支撑3，所述倒v型固定支撑2和倒v型浮动支撑3吻合支撑被测曲轴5；所述测量装置7对被测曲轴5同一位置圆度进行检测。

如图2所示，大理石基台1上水平方向平行设置两排安装螺孔1.3和两根导轨1.1，所述导轨之间还平行设置一根齿条1.2。为了适应不同长度的被测曲轴，加工二排m20的安装螺母，用于安装和定位驱动装置和角度测量装置。在大理石基体平面上加工限位槽，用于放置v型支撑和浮动支撑；在大理石基体平面上加工三排孔，安装一根齿条1.2和两根导轨1.1，用于测量装置通过齿轮齿条啮合传动，使测量装置沿着大理石基面上的直线导轨移动。

如图3-4所示，驱动装置6包括第一底板6.1，所述第一底板6.1通过螺栓固定两排安装螺孔1.3；所述第一底板6.1上设置水平方向的第一水平导轨6.2，所述第一水平导轨6.2上吻合安装第一框架基体6.3；第一水平调节手轮6.10连接至水平移动机构，水平移动机构安装在第一框架基体6.3和第一水平导轨6.2接触部且驱动第一框架基体6.3在第一水平导轨6.2上水平移动；所述第一框架基体6.3内设有垂直方向的第一垂直导轨6.8，所述第一垂直导轨6.8上吻合安装第一垂直支撑板6.12，第一垂直调节螺杆6.9连接至垂直移动机构，所述垂直移动机构安装在第一垂直支撑板6.12和第一垂直导轨6.8接触部且驱动第一垂直支撑板6.12在第一垂直导轨6.8上下移动；所述第一垂直支撑板6.12上固定驱动电机6.6，所述驱动电机6.6连接变速箱6.7，所述变速箱6.7连接转轴6.11，所述转轴6.11伸出第一框架基体6.3外部且末端设有第一顶尖6.5，所述转轴6.11上还固定拨杆6.4。

该装置集成了驱动及限位功能，具有水平移动、垂直移动、旋转运动三个方向的自由度；水平、垂直调节适用于不同长度、直径的曲轴；旋转运动则是带拨杆机构使曲轴匀速转动。此外，该装置还具有限位功能，在测量过程中，工件会沿着轴线移动，影响测量结果，限位装置可有效的消除这一因素，保证测量结果的准确性。第一水平调节手轮6.10旋转，丝杠带动装置水平框架结构沿水平导轨运动，使装置的拨杆(前后)移动；用扳手拧第一垂直调节螺杆6.9，带动装置的垂直丝杆旋转，使垂直支撑板沿垂直导轨运动，实现装置在垂直方向(上下)移动；转轴6.11是通过旋转电机和减速机作用，最终由转轴6.11带动曲轴作低速、匀速的转动。整个水平移动装置和垂直移动装置的驱动方式形式比较容易实现，而且有多种方式，其中可以采取如第一框架基体6.3在大理石基台1上移动的方式进行，在垂直方向时只需要将导轨和移动面卡扣固定即可。当然，也可以采用其他形式，如档案储存柜的旋转式移动驱动结构，这里不做详细阐述。

如图5-6所示，角度测量装置4包括第二底板4.1，所述第二底板4.1通过螺栓固定两排安装螺孔1.3；所述第二底板4.1上设置水平方向的第二水平导轨4.2，所述第二水平导轨4.2上吻合安装第二框架基体4.3；第二水平调节手轮4.8连接至水平移动机构，水平移动机构安装在第二框架基体4.3和第二水平导轨4.2接触部且驱动第二框架基体4.3在第二水平导轨4.2上水平移动；所述第二框架基体4.3内设有垂直方向的第二垂直导轨4.6，所述第二垂直导轨4.6上吻合安装第二垂直支撑板4.9，第二垂直调节螺杆4.7连接至垂直移动机构，所述垂直移动机构安装在第二垂直导轨4.6和第二垂直支撑板4.9接触部且驱动第二垂直支撑板4.9在第二垂直导轨4.6上下移动；所述第二垂直支撑板4.9上固定角度传感器4.5，所述角度传感器4.5配合安装第二顶尖4.4，第二顶尖4.4伸出第二框架基体4.3外部设置。

该装置集成角度测量及限位功能，具有水平移动、垂直移动、旋转随动三个方向的自由度；水平、垂直调节适用于不同长度、直径的曲轴，实现装置的顶尖与曲轴直径中心顶紧和对中；当曲轴旋转时顶尖随曲轴匀速转动，再带动装置内部的角度传感器，检测曲轴角度变化数据。此外，该装置还具有限位功能，在测量过程中，工件会沿着轴线移动，影响测量结果，限位装置可有效的消除这一因素，保证测量结果的准确性。顶尖与曲轴直径中心顶紧和对中后，当曲轴旋转时顶尖随曲轴匀速转动，再带动装置内部的角度传感器，检测曲轴角度变化数据，实时监控。

如图7所示，倒v型固定支撑2包括第一倒v型架2.1，所述第一倒v型架2.1两侧面分别设有一第一固定块2.3，第一调节螺母2.2穿过第一固定块2.3；处于第一倒v型架2.1顶端的一侧的第一调节螺母2.2的一端通过第一压紧螺栓2.5固定第一导向块2.4，所述第一导向块2.4吻合且贴合第一倒v型架2.1的侧壁，所述第一导向块2.4的端部呈凹槽且凹槽内贯穿转轴，转轴上固定第一滚轮2.6；所述第一倒v型架2.1固定在大理石基台1上。

如图8所示，倒v型浮动支撑3包括第二倒v型架3.1，所述第二倒v型架3.1两侧面分别设有一第二固定块3.3，第二调节螺母3.2穿过第二固定块3.3；处于第二倒v型架3.1顶端的一侧的第二调节螺母3.2的一端通过第二压紧螺栓3.5固定第二导向块3.4，所述第二导向块3.4吻合且贴合第二倒v型架3.1的侧壁，所述第二导向块3.4的端部呈凹槽且凹槽内贯穿转轴，转轴上固定第二滚轮3.6；所述第二倒v型架3.1的底面和下固定支撑3.8的顶面之间设有滚珠3.7，且所述第二倒v型架3.1和下固定支撑3.8之间通过固定板3.9固定；所述下固定支撑3.8固定在大理石基台1上；

无论是倒v型固定支撑2还是倒v型浮动支撑3，顶端都呈一定的弧形凹陷，中心高的调整则是通过调节螺母栓来实现的，调节时，调节螺栓的丝杆在固定块中旋转，并推动导向块运动，带动第一滚轮2.6和第二滚轮3.6升降。该结构满足不同曲轴主轴直径的支撑，通过调节支撑两边滚轮的高度，实现曲轴轴线的调整，同时保证曲轴旋转自如。

如图9-13所示，测量装置7包括轴线平移台7.1、轴向驱动机构7.2、随动机构7.3、圆度检测机构7.4和测量状态检测机构7.5，测量装置沿大理石基体的导轨运动，实现被测曲轴的轴线与测量装置同轴的检测；完成曲轴不同检测位置的准确定位与曲轴同一位置圆度的自动检测工作。

所述轴线平移台7.1底端设有轴向驱动机构7.2，所述轴向驱动机构7.2包括固定在轴线平移台7.1底面的滑块7.2.3和驱动电机7.2.2，所述驱动电机7.2.2的输出轴端固定齿轮7.2.1；所述滑块7.2.3配合安装在导轨1.1上，所述齿轮7.2.1配合安装在齿条1.2上。驱动电机7.2.2旋转带动齿轮7.2.1转动，齿轮7.2.1与大理石基台1上的齿条1.2啮合运动；滑块沿大理石基体工作面上固定的二根导轨1.1作水平直线运动，实现长距离运动和精确定位，完成曲轴任意位置测量工作。

随动机构7.3包括运动滑块7.3.1和平行摆杆7.3.3，所述轴线平移台7.1侧面设有水平方向的凹槽的直线滚轮导轨7.3.2，所述直线滚轮导轨7.3.2配合安装运动滑块7.3.1且运动滑块7.3.1可以在直线滚轮导轨7.3.2上水平直线运动；所述运动滑块7.3.1上固定平行摆杆7.3.3。随动机构7.3的平行摆杆7.3.3安装有圆度检测机构7.4，圆度检测机构7.4放在曲轴的主轴颈上并接触后，圆度检测机构7.4靠自身的重量与曲轴表面结合；曲轴转动时，由于随动单元作用，圆度检测机构7.4始终垂直于被测曲轴5，保证在曲轴主轴颈上的一个截面上测量。当圆度检测机构7.4放在曲轴的拐轴颈上并接触后，圆度检测机构靠自身的重量与曲轴表面结合；曲轴转动时，曲轴的拐轴颈旋转时存在偏摆，圆度检测机构由于随动单元作用，平行摆杆7.3.3带动圆度检测机构始终跟随拐轴颈作上下运动，运动滑块7.3.1带动圆度检测机构始终跟随拐轴颈作前后运动，保证圆度检测机构既垂直于检测曲轴，又保持随曲轴拐轴颈作往复偏摆运动，实现轴拐轴颈上的一个截面上准确测量。

圆度检测机构7.4包括鞍形测量架7.4.1、位移传感器7.4.2和摆动垫片7.4.3，所述鞍形测量架7.4.1底端呈圆弧的凹陷且鞍形测量架7.4.1的一侧通过销轴固定平行摆杆7.3.3，所述鞍形测量架7.4.1的圆弧凹陷内部设有摆动垫片7.4.3，所述鞍形测量架7.4.1的圆弧凹陷的顶部安装位移传感器7.4.2。测量时，圆度检测机构7.4骑在曲轴上，测量架和四个摆动垫片接触曲轴，同时保持位移传感器始终与曲轴表面接触；当曲轴转动时四个摆动基面实现直径定位，位移传感器可以连续扫描曲轴的表面，进而得到与曲轴被测正截面圆度相关的数据。

测量状态检测机构7.5包括水平运动块7.5.1、垂直移动块7.5.3和测量杆7.5.4，所述轴线平移台7.1侧面设有水平方向的第三水平导轨7.5.2，所述水平运动块7.5.1通过水平移动机构安装在第三水平导轨7.5.2内，所述水平运动块7.5.1侧面设有纵向的第三垂直导轨7.5.6，所述垂直移动块7.5.3通过垂直移动机构安装在第三垂直导轨7.5.6内，所述垂直移动块7.5.3上固定水平方向的测量杆7.5.4，所述测量杆7.5.4末端设有测头7.5.5。被测曲轴5摆放在倒v型固定支撑2和倒v型浮动支撑3上，由于支撑高度和偏心不同，被测曲轴与检测仪不同轴，造成系统测量误差；所以需要对被测曲轴的两端(前后)、上下方向的水平状态进行测量，并通过v形支撑调整，保证曲轴左端检测截面的圆心与右端检测截面的圆心相对于基准在一条直线上，提高系统测量结果的准确性。

曲轴与检测基准的同轴度的测量过程为：

(a)：选取被测曲轴5左端截面和右端截面为被测区域；

(b)：测量装置运动到被测曲轴5左端截面处，系统控制测量状态检测机构测量左端截面的三段圆弧，通过三段圆弧的最高点，确定左端截面相对于基准的圆心坐标值(右端截面圆心值的确定方法与左端截面一样)。

(c)：左端截面与右端截面的圆心确定后，通过软件拟合两个截面圆心连接的中心线，确定曲轴左端与右端是否符合测量状态。

在具体的检测过程中：

(1)倒v形支撑的调整：两套倒v型支撑根据曲轴的长度在大理石基台1上沿着定位槽对称放置。启动测量装置在相应位置停下，测量装置上的测头7.5.5开始检测v形支撑上两个滚轮的高度和偏移(其中一套)，然后自动移动到另外一套v形支撑处，同样检测滚轮的高度和偏移；人工反复调节和不断重复检测两套v形支撑的滚轮的高度和偏移一致时，表面两套v形支撑中心线一致。

(2)放置被测曲轴，调整曲轴测量状态：启动检测装置，用测量装置获取曲轴两端所选截面圆心的坐标值，然后判断曲轴左右两端的姿态。

(3)安装驱动装置和角度测量装置：调整好被测曲轴后，在其两端安装驱动装置和角度测量装置，调整驱动装置与角度测量装置的顶尖与曲轴很好的结合，然后锁定驱动装置和角度测量装置在大理石平台上。

(4)开始圆度测量：计算机启动测量工作，测量装置运动到圆度检测位置，驱动装置带动曲轴开始旋转，通过角度测量装置检测曲轴旋转角度变化值，计算机自动判断曲轴旋转进入稳定状态；然后启动圆度检测的位移传感器，读取每一角度所对应的位移量，当曲轴旋转360度后，计算机控制停止这个截面圆度的检测工作。

(5)多截面的圆度检测：曲轴的主轴颈和连杆颈的圆度是一项重要检测数据，计算机在完成轴颈一个截面的圆度数据的检测后，会自动控制圆度检测单元运动到第二个检测截面，并重复4的工作，直到完成第三个、第四个等截面的圆度检测。

(6)数据记录、显示和处理：曲轴检测过程的所有数据都被计算机保存，通过软件可以实时显示检测数据和图形，当曲轴的某一个主轴颈或连杆颈多个截面检测完成后，计算机会自动计算这个主轴颈或连杆颈的圆度，并根据操作要求输出检测报告。

(7)结束测量：检测完成后，计算机控制圆度检测单元和测量装置自动回到安全位置，然后轴线平移台将其移动指定工作位；同时调节移动驱动装置和角度测量装置，再人工调运被检测的曲轴，完成一根曲轴圆度的检测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。