快速测量轴孔参数的装置及测量方法
【专利摘要】一种快速测量轴孔参数的装置，基板上设有多个与工件上轴孔位置相对应的数位板，还设有与工件上至少两个轴孔相对应的，用于定位轴孔的轴线的立轴装置，所述的立轴装置中至少有一个定位点与数位板接触。一种采用上述的快速测量轴孔参数的装置进行测量的方法，包括以下步骤：基板和数位板放置在立柱的顶端，其中数位板与立柱的顶端接触；通过以上步骤，快速测量轴孔之间的轴距。本发明提供的一种快速测量轴孔参数的装置及测量方法，通过采用立轴装置配合数位板，可以实现精确、快速的测量轴孔的轴距、垂直度和平行度等参数。且操作方便，测量速度快。
【专利说明】快速测量轴孔参数的装置及测量方法
[0001]本申请是名称为一种快速测量轴孔参数的装置及测量方法，申请日为2015年03月05日，申请号为“2015100976437”的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及测量装置领域，特别是一种快速测量轴孔参数的装置及测量方法。
【背景技术】
[0003]挖掘式装载机又名扒渣机，是由液压机械臂与输送机的组合结构，在设备上有较多的需要较高精度的轴孔，例如液压机械臂中大臂和小臂的各个轴孔，轴孔之间的轴距和平行度、垂直度等精度误差会影响到最终装配完成的设备的使用状态。当轴孔的平行度和垂直度误差较大时，设备运行则不够顺畅，轴或轴套容易磨损，也会降低设备的使用寿命。现有的零件，很少有采用全部自行加工的方式，多采用外协加工的方式，而对于这类零件的尺寸和形位精度的测量是较为困难的，如果无法对零件的尺寸和形位精度进行控制，则难以组装生产出质量符合要求的设备。尤其是对于大批量的零件，其中轴孔的轴距、轴孔的垂直度和平行度的测量都是困难和花费时间较多的。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种快速测量轴孔参数的装置及测量方法，能够快速测量轴孔参数。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种快速测量轴孔参数的装置，基板上设有多个与工件上轴孔位置相对应的数位板，还设有与工件上至少两个轴孔相对应的，用于定位轴孔的轴线的立轴装置，所述的立轴装置中至少有一个定位点与数位板接触。
[0006]优选的方案中，所述的立轴装置中有多个定位点与数位板接触，多个定位点沿圆周布置，多个定位点所在圆的圆心与立轴装置所在的轴孔的轴线重合。
[0007]可选的方案中，所述的定位点为压力传感器。
[0008]另一可选的方案中，所述的定位点为位移传感器，在多个定位点所在圆的圆心位置设有基准块，所述的基准块的顶端低于位移传感器的顶端。
[0009]优选的方案中，所述的立轴装置中，底座与立柱连接，立柱上套接有与轴孔配合的轴套，立柱的顶端为定位点。
[0010]优选的方案中，所述的立轴装置中，底座与立柱连接，立柱上套接有与轴孔配合的轴套，立柱的顶端设有托盘，托盘上设有多个沿圆周均布的压力传感器。
[0011]优选的方案中，所述的立轴装置中，底座与立柱连接，立柱上套接有与轴孔配合的轴套，立柱的顶端设有托盘，托盘上设有多个沿圆周均布的位移传感器，托盘上位于立柱轴线的位置设有基准块，所述的基准块的顶端低于位移传感器的顶端。
[0012]—种采用上述的快速测量轴孔参数的装置进行测量的方法，包括以下步骤: 一、将工件的基准面置于水平平台上，将立轴装置装入工件的轴孔内，使立轴装置中的立柱轴线与轴孔的轴线重合；
二、将基板上的数位板与采集装置连接，以一个数位板作为基准，得到其他数位板相对于基准数位板的坐标位置；
三、基板和数位板放置在立柱的顶端，其中数位板与立柱的顶端接触；
通过以上步骤，快速测量轴孔之间的轴距。
[0013]—种采用上述的快速测量轴孔参数的装置进行测量的方法，包括以下步骤:
一、将工件的基准面置于水平平台上，将立轴装置装入工件的轴孔内，使立轴装置中的立柱轴线与轴孔的轴线重合；
二、将基板上的数位板和压力传感器与采集装置连接;以一个数位板作为基准，得到其他数位板相对于基准数位板的坐标位置；
三、基板和数位板放置在压力传感器的顶端，数位板与压力传感器的顶端接触；
通过以上步骤，快速测量轴孔之间的轴距和轴孔的平行度参数。
[0014]—种采用上述的快速测量轴孔参数的装置进行测量的方法，包括以下步骤:
一、将工件的基准面置于水平平台上，将立轴装置装入工件的轴孔内，使立轴装置中的立柱轴线与轴孔的轴线重合；
二、将基板上的数位板和位移传感器与采集装置连接;以一个数位板作为基准，得到其他数位板相对于基准数位板的坐标位置；
三、基板和数位板放置在压力传感器的顶端，数位板与基准块和位移传感器的顶端接触；
通过以上步骤，快速测量轴孔之间的轴距和轴孔的平行度参数。
[0015]本发明提供的一种快速测量轴孔参数的装置及测量方法，通过采用立轴装置配合数位板，可以实现精确、快速的测量轴孔的轴距、垂直度和平行度等参数。且操作方便，测量速度快。
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
图1为本发明的整体结构的示意图。
[0017]图2为本发明的优选实施例的整体结构示意图。
[0018]图3为工件的俯视示意图。
[0019]图4为本发明中基板和数位板进行测量时的主视示意图。
[0020]图5为本发明中托盘的俯视示意图。
[0021 ]图6为本发明中立轴装置的结构示意图。
[0022]图中:基板I，数位板2，集成接口3，采集装置4，压力或位移传感器5，轴套6，底座7，托盘8，立柱9，基准块10，水平仪11，工件12，轴孔121，水平平台13。
【具体实施方式】
[0023]实施例1:
如图1中，一种快速测量轴孔参数的装置，基板I上设有多个与工件12上轴孔位置相对应的数位板2，本例中的数位板为现有技术，与定位点接触后，可以利用电磁共振感应到定位点的位置，现有的数位板最高分辨率可以达到0.005毫米/点，完全满足本发明中的测量精度要求。优选的，多个数位板2与基板I活动连接。可以采用静电吸附、真空吸附、磁铁吸附或者螺钉连接。本例中的基板I优选采用轻质材料，例如铝镁合金或钛合金。
[0024]还设有与工件上至少两个轴孔相对应的，用于定位轴孔121的轴线的立轴装置，立轴装置可以是与轴孔121配合的轴，在轴的轴线位置设置凸起的点，多个轴孔中的立轴装置，高度应完全相同，底部端面应与轴线完全垂直，并具有较高的精度。所述的立轴装置中至少有一个定位点与数位板2接触，本例中即为轴上位于轴心的点与数位板2接触，由此结构，可以快速获得多个轴孔之间的轴距。通过转动轴，即可测得是否存在垂直度和平行度误差。参见图1。
[0025]优选的方案中，所述的立轴装置中，底座7与立柱9连接，立柱9上套接有与轴孔配合的轴套6，立柱9的顶端为定位点。采用轴套6的结构，可以适用于不同孔径的轴孔121测量。
[0026]优选的，在基板I上还设有水平仪11，例如水准气泡或者水平传感器，以确保基板I与水平平台13保持平行，相应地，数位板2也与水平平台13保持平行。
[0027]参见图1、3、4，使用上述的快速测量轴孔参数的装置进行测量时，包括以下步骤:
一、将工件12的基准面置于水平平台13上，将立轴装置装入工件12的轴孔121内，使立轴装置中的立柱9轴线与轴孔121的轴线重合；
二、将基板I上的多个数位板2通过集成接口3与采集装置4连接，采集装置4与电脑连接，以一个数位板作为基准，得到其他数位板相对于基准数位板的坐标位置;数位板之间的定位可以将基板I装夹在数控机床上，采用数控机床辅助定位。
[0028]三、基板I和数位板2放置在立柱9的顶端，其中数位板2与立柱的顶端接触;对于仅有两个轴孔的情况，还需额外布置一个相同高度的立轴装置，与位于轴孔内的立轴装置成三角形布置。以确保基板I保持平衡。
[0029]通过采集装置采集到位于轴孔内的立轴装置顶端在数位板上的位置，分别转换成基准坐标，由电脑计算出轴孔之间的轴距。
[0030]进一步优选的方案中，分别转动轴孔内的轴，若存在垂直度误差，则轴距会发生变化，通过计算即可获得垂直度误差，当超出设定值，工件即为不合格。同时转动轴孔内的轴，若存在平行度误差，则轴距会发生变化，通过计算即可获得平行度误差值，当超出设定值，工件即为不合格。本例中，基板I被位于水平平台13上的立板限制不可沿水平面移动，以确保测量精度。
[0031]实施例2:
在实施例1的基础上，优选的方案如图2?6中，所述的立轴装置中有多个定位点与数位板2接触，多个定位点沿圆周布置，多个定位点所在圆的圆心与立轴装置所在的轴孔的轴线重合。本例中数位板2需要支持多点接触测量，由于本发明中对于测量速度的要求不高，因此实现多点测量是容易的，利用逐行和逐列进行扫描的方式即可实现。本例中优选采用8?36个定位点。
[0032]优选的方案中，所述的定位点为压力传感器。
[0033]优选的方案如图6中，所述的立轴装置中，底座7与立柱9连接，底座7的底部为基准面，立柱9与底座垂直，立柱9上套接有与轴孔配合的轴套6。采用可更换轴套的设计，可以使本发明的立轴装置通过更换轴套6适用于不同孔径的轴孔121，以增大本发明装置的适用性。
[0034]优选的方案如图5中，立柱9的顶端设有托盘8，托盘8上设有多个沿圆周均布的压力传感器。通常压力传感器的位置靠近托盘8的边缘。
[0035]压力传感器采用压电阻型或静电容量型压力传感器。通过压力传感器与数位板2接触，在数位板上得到压力传感器的位置，经过拟合计算，即可获得轴孔121的轴线的位置。采用该结构的优点是，对于仅有两个轴孔的工件，无需再额外设置多余用于平衡的立轴装置。
[0036]—种采用上述的快速测量轴孔参数的装置进行测量的方法，包括以下步骤:
一、将工件12的基准面置于水平平台13上，将立轴装置装入工件12的轴孔121内，使立轴装置中的立柱9轴线与轴孔121的轴线重合；
二、将基板I上的数位板2和压力传感器与采集装置4连接；以一个数位板作为基准，得到其他数位板相对于基准数位板的坐标位置；
三、基板I和数位板2放置在压力传感器的顶端，数位板2与压力传感器的顶端接触；
当数位板2与压力传感器的顶端接触，通过拟合计算，即可得出各个轴孔121轴线的基准坐标，从而得出轴孔之间的轴距。当轴孔121的垂直度符合要求时，在基板I处于水平状态下，每个托盘8上的压力传感器数值理论上应该相等，如果压力传感器上的压力数值不等，则表示轴孔121的垂直度存在误差，若误差超过设定值，则工件12为不合格。通过以不同速度转动立轴装置，经计算可得出最大的平行度误差，若误差超过设定值，则工件12为不合格。通过本例的结构和方法，可以快速分拣出不合格的工件，提高了分拣效率。
[0037]实施例3:
在实施例1和2的基础上，优选的方案如图2?6中，所述的立轴装置中有多个定位点与数位板2接触，多个定位点沿圆周布置，多个定位点所在圆的圆心与立轴装置所在的轴孔的轴线重合。
[0038]优选的方案如图5、6中，所述的定位点为位移传感器，在多个定位点所在圆的圆心位置设有基准块10，所述的基准块10的顶端低于位移传感器的顶端。当使用时，需要对位移传感器作归零处理，即当位移传感器的顶端与基准块10的顶端平齐时，此时的位移值为零。位移传感器可以采用涡流传感器或者光栅尺位移传感器，前者测量方便，后者测量精度较尚O
[0039]优选的方案如图6中，所述的立轴装置中，底座7与立柱9连接，立柱9上套接有与轴孔配合的轴套6，立柱9的顶端设有托盘8，托盘8上设有多个沿圆周均布的位移传感器，托盘8上位于立柱9轴线的位置设有基准块10，所述的基准块10的顶端低于位移传感器的顶端。当使用时，需要对位移传感器作归零处理，即当位移传感器的顶端与基准块10的顶端平齐时，此时的位移值为零。采用位移传感器是，测量得到的位移值可以为负值，与托盘8上相对应的另一端的位移传感器测量得到的正值之间的误差，即为线性误差，经过换算后可以得到倾角误差。对于批量测量的产品，可以不用换算成倾角误差，直接根据线性误差即可判断工件12是否符合质量要求。
[0040]—种采用上述的快速测量轴孔参数的装置进行测量的方法，包括以下步骤: 一、将工件12的基准面置于水平平台13上，将立轴装置装入工件12的轴孔121内，使立轴装置中的立柱9轴线与轴孔121的轴线重合；
二、将基板I上的数位板2和位移传感器与采集装置4连接；以一个数位板作为基准，得到其他数位板相对于基准数位板的坐标位置；
三、基板I和数位板2放置在压力传感器的顶端，数位板2与基准块和位移传感器的顶端接触；
在接触过程中，位移传感器的测量杆被压下，数位板2直接落在基准块的顶端，从而获得精确的轴距参数。本例中的基准块顶部设有高精度的定位点，对于仅有两个轴孔121的工件，优选也是采用额外的立轴装置使基板I保持平衡。
[0041 ]当数位板2落在基准块的顶端，此时位移传感器的测量杆被压下，当各个位移传感器的位移值均为归零后的零值，则轴孔121与水平平台13垂直，若存在不同的位移值，通常至少有一组位置相对的正、负值的位移值，则轴孔121与水平平台13之间存在垂直度误差，若误差超出设定值，即工件12质量不合格。
[0042]通过以不同速度转动立轴装置，经计算可得出最大的平行度误差。通过本例可以快速分拣出不合格的工件，并得出较为精确的误差数值。
[0043]通过以上步骤，快速、精确测量轴孔之间的轴距和轴孔121的垂直度、平行度参数。
[0044]上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种快速测量轴孔参数的装置，其特征是:基板(I)上设有多个与工件(12)上轴孔位置相对应的数位板(2)，还设有与工件上至少两个轴孔相对应的，用于定位轴孔(121)的轴线的立轴装置，所述的立轴装置中至少有一个定位点与数位板(2)接触。2.根据权利要求1所述的一种快速测量轴孔参数的装置，其特征是:所述的立轴装置中有多个定位点与数位板(2)接触，多个定位点沿圆周布置，多个定位点所在圆的圆心与立轴装置所在的轴孔的轴线重合。3.根据权利要求2所述的一种快速测量轴孔参数的装置，其特征是:所述的定位点为位移传感器，在多个定位点所在圆的圆心位置设有基准块(10)，所述的基准块(10)的顶端低于位移传感器的顶端。4.根据权利要求1所述的一种快速测量轴孔参数的装置，其特征是:所述的立轴装置中，底座(7)与立柱(9)连接，立柱(9)上套接有与轴孔配合的轴套(6)，立柱(9)的顶端为定位点。5.根据权利要求1或3所述的一种快速测量轴孔参数的装置，其特征是:所述的立轴装置中，底座(7)与立柱(9)连接，立柱(9)上套接有与轴孔配合的轴套(6)，立柱(9)的顶端设有托盘(8)，托盘(8)上设有多个沿圆周均布的位移传感器，托盘(8)上位于立柱(9)轴线的位置设有基准块(10)，所述的基准块(10)的顶端低于位移传感器的顶端。6.—种采用权利要求1或4任一项所述的快速测量轴孔参数的装置进行测量的方法，其特征是包括以下步骤: 一、将工件(12)的基准面置于水平平台(13)上，将立轴装置装入工件(12)的轴孔(121)内，使立轴装置中的立柱(9)轴线与轴孔(121)的轴线重合； 二、将基板(I)上的数位板(2)与采集装置(4)连接，以一个数位板作为基准，得到其他数位板相对于基准数位板的坐标位置； 三、基板(I)和数位板(2)放置在立柱(9)的顶端，其中数位板(2)与立柱的顶端接触； 通过以上步骤，快速测量轴孔之间的轴距。7.—种采用权利要求3或5所述的快速测量轴孔参数的装置进行测量的方法，其特征是包括以下步骤: 一、将工件(12)的基准面置于水平平台(13)上，将立轴装置装入工件(12)的轴孔(121)内，使立轴装置中的立柱(9)轴线与轴孔(121)的轴线重合； 二、将基板(I)上的数位板(2)和位移传感器与采集装置(4)连接；以一个数位板作为基准，得到其他数位板相对于基准数位板的坐标位置； 三、基板(I)和数位板(2)放置在压力传感器的顶端，数位板(2)与基准块和位移传感器的顶端接触； 通过以上步骤，快速测量轴孔之间的轴距和轴孔(121)的平行度参数。
【文档编号】G01B7/14GK105823413SQ201610343539
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年3月5日
【发明人】孙宜华, 吴世立, 叶林龙
【申请人】三峡大学