专利名称：一种角度测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种角度测量装置，属于测量技术领域。
背景技术：
随着人们对产品质量、产品精度的关注度日益提升，越来越多的现代工矿企业对机械设备的精度要求也相应的越来越高。这迫使在零部件的生产过程中，既要充分考虑设计的合理性及加工的精密性，又要注重产品的低成本、加工友好性。在现实加工中，类似于大型齿轮、齿圈类环形以及盘形零件等在加工过程中，需要在端面加工各种孔或其他加工元素。此类加工元素加工的首要前提，便是在端面能够精确找到加工元素位置，这便对角度的精确测量产生了需求。对于此类盘形或环形零件，目前的大多角度测量装置在测量过程中，对零件端面圆圆心的依赖性较高，划线相对较难，需求一定的测量技术，操作相对复杂，对于车间工况来讲，保养能力要求高，并且成本也较高。
实用新型内容实用新型目的本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提出一种测量精确、操作简便、成本低的角度测量装置。技术方案本实用新型所述角度测量装置，包括轴系、支架、滚轮组、齿轮组、齿条组、角度测量部分和径向尺寸测量部分。所述轴系包括轴一、轴二和轴三，所述轴系固定在所述支架上。所述滚轮组包括第一滚轮和第二滚轮；所述齿轮组包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮和第六齿轮；所述齿条组包括第一齿条和第二齿条；所述第一滚轮和第二滚轮设置在所述轴一的两端；所述第一齿轮和第四齿轮分别与第一滚轮、第二滚轮固定连接；所述第二齿轮和第五齿轮设置轴二上，分别与所述第一齿轮和第四齿轮啮合；所述第三齿轮和第六齿轮设置在轴三上，分别与所述第二齿轮和第五齿轮啮合；所述第一齿条和第二齿条分别与所述第三齿轮和第六齿轮啮合；滚轮组沿被测零件圆端面的圆周方向转动，带动齿轮组运动，通过齿轮组再带动齿条组运动，将滚轮组的圆周运动转化为齿条的水平直线运动；所述角度测量部分包括主刻度条和游标刻度条，所述主刻度条连接在第一齿条上，游标刻度条连接在第二齿条上；所述主刻度条和游标刻度条上的刻度线均为零刻度线在中心，刻度值向两端依次递增；经主刻度条和游标刻度条所读出的刻度值，即为本发明提供角度测量装置所测量的角度值；进一步，通过更换不同的主刻度条可调节角度测量装置的量程，更换游标刻度可调节精度；所述径向尺寸测量部分包括径向刻度条和滑动块，所述径向刻度条固定在所述支架上，所述滑动块可在所述径向刻度条上自由滑动。其中，滚轮组和齿轮组能够绕轴自由旋转，所述轴系仅用于支撑滚轮组和齿轮组，并不起旋转作用。所述支架包括支撑轮、机架侧板和侧向支撑组；所述支撑轮与所述滚轮组在同一平面上，辅助滚轮组运动并支撑整个机体；所述侧向支撑组包括调节套筒、径向支撑板和径向支撑钉，所述径向支撑钉与被测零件的外圆面或内孔面接触；所述径向支撑钉通过径向支撑板与调节套筒固定连接；所述调节套筒与所述轴二通过内螺纹连接，通过轴二与调节套筒之间的螺纹转动调节径向支撑钉与零件的接触点到滚轮之间的距离。所述径向刻度条分别与机架侧板、支撑轮和滑动块连接。角度测量的方法，包括以下步骤(I)将角度测量装置的径向支撑钉与被测零件的外圆面或内孔面接触，第一滚轮和第二滚轮在被测零件端面上绕被测零件端面圆的圆心滚动，而径向支撑钉沿被测零件的外圆面或内孔面滑动，并保证轴二始终沿被测零件的径向方向；(2)第一滚轮通过齿轮组将运动传递给主刻度条，第二滚轮通过齿轮组 将运动传递给游标刻度条，实现将滚轮的圆周运动转化为齿条的直线水平运动；在测量初始状态，主刻度条和游标刻度条的零刻度线对齐；(3)第一、二滚轮滚动的轨迹是以被测零件端面圆圆心为中心的两个同心圆，因而第一滚轮和第二滚轮绕被测零件端面圆圆心运动的角速度相同，二者线速度等于角度测量装置绕被测零件端面圆圆心运动时的角速度与各自轨迹半径的乘积；在时间t内，第一滚轮与第二滚轮在零件端面滚过一定角度e时，第一、二滚轮滚过的路程不相同，二者路程差AC正比于第一、二滚轮在零件端面滚过的角度0 ;第一、二滚轮滚过的距离差通过第一、二齿轮组转化为主刻度条与游标刻度条移动的距离差a C1，所述的主刻度条与游标刻度条移动的距离差AC1正比于第一、二滚轮滚过的距离差A C，进而，主刻度条与游标刻度条移动的距离差AC1正比于第一、二滚轮在零件端面滚过的角度0 ;通过采集主刻度条与游标刻度条移动的距离差A C1，确定第一、二滚轮在零件端面滚过的角度e，所述第一、二滚轮在零件端面滚过的角度e等于主刻度条与游标刻度条移动的距离差ACd^K倍，其中所述比例因子K是因角度测量装置具体尺寸而定的数值，也可用来修正主刻度条和游标刻度条上的刻度。有益效果1、本实用新型在测量角度的过程中，对被测零件端面圆圆心没有依赖性，以零件的外圆或内孔做测量基准，即可准确的测量零件的具体角度，适用于对旋转角度的测量，特别适用于工程机械中类似大型齿轮或齿圈类零部件角度的测量；2、对于车间工况来讲，适应性高，可根据实际需要调节量程和精度，所需的保养要求低，成本低。
图I为本实用新型的主视结构示意图；图2为图I的C-C剖面图；图3为本发明的立体结构示意图；图4为本发明测量方法的原理示意图；图5为本发明所述的角度测量部分的示意图。
具体实施方式
本实施例提供的一种角度测量装置，如图1、2、3所示，包括轴系、支架、滚轮组、齿轮组、齿条组、角度测量部分和径向尺寸测量部分。所述轴系包括轴一 2、轴二 7和轴三9，所述轴系固定在所述支架上。滚轮组能够在被测物体端面自由滚动，所述滚轮组包括第一滚轮17和第二滚轮I ;所述齿轮组包括第一齿轮18、第二齿轮16、第三齿轮15、第四齿轮3、第五齿轮8和第六齿轮10 ;所述齿条组包括第一齿条14和第二齿条11 ;所述第一滚轮17和第二滚轮I设置在所述轴一 2的两端；所述第一齿轮18和第四齿轮3分别与第一滚轮17、第二滚轮I固定连接；所述第二齿轮16和第五齿轮8设置轴二 7上，分别与所述第一齿轮18和第四齿轮3啮合；所述第三齿轮15和第六齿轮10设置在轴三9上,分别与所述第二齿轮16和第五齿轮8哨合；所述第一齿条14和第二齿条11分别与所述第三齿轮15和第六齿轮10啮合；滚轮组沿被测零件圆端面的圆周方向转动，带动齿轮组运动，通过齿轮组再带动齿条组运动，将滚轮组的圆周运动转化为齿条的水平直线运动；所述角度测量部分包括主刻度条13和游标刻度条12，所述主刻度条13连接在第一齿条14上，游标刻度条12连接在第二齿条11上；主刻度条13与游标刻度条12的零刻度线在测量初始时刻需要对齐；主刻度条13刻度值与游标刻度条12刻度值经过修正系数K修正后，在测量末了状态读出的数值即为所需要测量的零件角度的数值，所述K是与角度测量装置的尺寸有关的数值。主刻度条13与游标刻度条12可根据实际需求，通过更换不同的主刻度条13来调节量程，通过更换游标刻度条12来调节精度。所述径向尺寸测量部分包括径向刻度条20和滑动块19，所述径向刻度条20固定在所述支架上，所述滑动块19可在所述径向刻度条上自由滑动。其中,滑块19上标有刻度值，并配合·径向刻度条20来读取滑块的径向坐标。结合滑块19、径向刻度条20上读出的径向坐标和主刻度条13、游标刻度条12上读取的刻度值，便可准确的在被测零件端面找到加工位置。滚轮组、齿轮组以轴系为中心旋转，并通过轴系设置在支架上。所述支架包括支撑轮21、机架侧板4和侧向支撑组，所述支撑轮21与所述滚轮组在同一平面上，辅助滚轮组运动并支撑整个机体。所述侧向支撑组包括调节套筒6、径向支撑板5和径向支撑钉22，所述径向支撑钉22与被测零件的外圆面或内孔面接触；所述径向支撑钉22通过径向支撑板5与调节套筒6固定连接；所述调节套筒6与所述轴二 7通过内螺纹连接，通过轴二 7与调节套筒6之间的螺纹转动调节径向支撑钉22与零件的接触点到滚轮之间的距离。结合图4、图5，本发明提供的角度测量方法实施例包括以下步骤I.在测量的起始位置调整第一齿条14和第二齿条11位置，同时调整主刻度条13与游标刻度条12位置，使两刻度条的零刻度线对齐；2.径向支撑钉22通过两个触点始终与被测零件的外圆面或内孔面接触，来保证轴二 7始终是沿被测零件的径向方向；第一滚轮17和第二滚轮I在被测零件端面上绕被测零件端面圆的圆心做圆周运动，所述的第一滚轮17和第二滚轮I运动产生的轨迹是两个同心圆；具体的，第一滚轮17轨迹的圆心是零件端面圆圆心(记为“0”)，半径是第一滚轮17到被测零件端面圆圆心的距离(记为T1);第二滚轮I轨迹的圆心是零件端面圆圆心，半径是第二滚轮到被测零件端面圆圆心0的距离(记为T2)。3.以测量零件的外圆为例，在测定某角度(记为e )时，第一滚轮17在零件表面滚过的距离(记为C1) SC1= 0 ^T1，第二滚轮I在零件表面滚过的距离(记为C2)为C2= 0 -T2,第一滚轮17与第二滚轮I在零件表面滚过的距离之差(记为AC)与被测角度建立数学关系0 = AC/ (T2-T1)0所述第一滚轮17与第二滚轮I在零件表面滚过的距离之差(AC)与被测角度(9 )的数学关系推导如下第一滚轮17在零件表面滚过的距离=C1= 9 T1[0027]第二滚轮I在零件表面滚过的距离C2= 9 T2则第一滚轮17和第二滚轮I在零件表面滚过的距离之差AC=C2-C1= 9 KT2-T1)则所述被测角度(0 )与第一滚轮17和第二滚轮I在零件表面滚过的距离之差(AC)的数学关系0 =AC/ (T2-T1)0所述(T2-T1)项为第一滚轮17和第二滚轮I的间距，是与角度测量装置尺寸有关的定值。4.第一滚轮17的半径记为R1，第一齿 轮18的半径记为Ra，第二齿轮16大端的半径为Re2，第二齿轮16小端的半径记为Ru。通过以下步骤，对第一滚轮17滚过的距离与主刻度条13走过的距离，进行数学关系推导I)在测量一定被测角度(e )时，第一滚轮17与第一齿轮18通过螺栓连接，第一滚轮17滚过的距离(C1)和第一齿轮18分度圆滚过的距离(记为S1)成正比例关系，所述的正比例关系为=C1=S1 (VRci)；2)第一齿轮18与第二齿轮16大端啮合，二者的安装中心距为标准中心距，因此第一齿轮18分度圆滚过的距离(S1)和第二齿轮16大端分度圆滚过的距离(记为S2)相等(S1=S2)；3)第二齿轮16大端分度圆滚过的距离(S2)与其小端分度圆(记为S3)滚过的距离成正比例关系，所述的正比例关系为=S2=S3 (RC2/RC3)；4)第二齿轮16小端与第三齿轮15啮合，二者的安装中心距为标准中心距，因此第二齿轮16小端分度圆滚过的距离(S3)和第三齿轮15分度圆滚过的距离(记为S4)相等(S3=S4)；5)第三齿轮15与第一齿条14互相啮合，将第三齿轮15的圆周运动转化为第一齿条14的直线运动，此过程中，第三齿轮15分度圆滚过的距离(S4)和第一齿条14走过的直线距离(记为S5)相等(S4=S5X所述上述步骤中，综合各表达式得出=C1KS5 R1 Rc3)/ (Rci Rc2)5.在测量一定被测角度(0 )时，第二滚轮I滚过的距离记为C2，第四齿轮3分度圆滚过的距离记为S4，第五齿轮8大端分度圆滚过的距离记为S5，第五齿轮8小端分度圆滚过的距离记为S6，第六齿轮10分度圆滚过的距离记为S7，第二齿条11走过的直线距离记为
S8O在测量过程中，第二滚轮I的尺寸参数与第一滚轮17尺寸参数完全相同，记其半径为R1，第四齿轮3尺寸参数与第一齿轮18尺寸参数完全相同，记其分度圆半径为Rci,第五齿轮8尺寸参数与第二齿轮16尺寸参数完全相同，记其大端分度圆半径为Re2，记其小端分度圆半径记为Re3，第六齿轮10尺寸参数与第三齿轮15尺寸参数完全相同记其分度圆半径为Rc3。第四齿轮3、第五齿轮8大端安装中心距与第一齿轮18、第二齿轮16大端安装中心距相同，第五齿轮8小端、第六齿轮10安装中心距与第二齿轮16小端、第三齿轮15安装中心距相同。根据以上描述，本领域技术人员能够理解，C2= (S8 R1 Rc3)/ (Rci Rc2X综合步骤(4)、(5)得[0044]C2-C1= (S8-S5) (R1 Rc3)/ (Rci Rc2)综合步骤(3)得C2-C1= 9 (T2-T1)综合步骤(3)、(4)、(5)得0 = (S8-S5) (R1 Rc3)/KRci Rc2) (T2-T1)}所述(S8-S5)项为第一齿条14和第二齿条11走过的直线距离差；所述(T2-T1)项为第一滚轮17和第二滚轮I的间距，为与角度测量装置尺寸有关的定值；所述(R1 -Rc3)项和(Ra Rc2)项为角度测量装置尺寸有关的定值。基于上述0与(S8-S5)项的正比例关系，通过测出角度测量装置在测量始、末状态 时第一齿条14和第二齿条11走过的直线距离差(S8-S5)来测量被测角度的大小。如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
权利要求1.一种角度测量装置，包括轴系、支架、滚轮组、齿轮组、齿条组、角度测量部分和径向尺寸测量部分； 所述轴系包括轴一、轴二和轴三，所述轴系固定在所述支架上；所述滚轮组包括第一滚轮和第二滚轮；所述齿轮组包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮和第六齿轮；所述齿条组包括第一齿条和第二齿条；所述第一滚轮和第二滚轮设置在所述轴一的两端；所述第一齿轮和第四齿轮分别与第一滚轮、第二滚轮固定连接；所述第二齿轮和第五齿轮设置轴二上，分别与所述第一齿轮和第四齿轮啮合；所述第三齿轮和第六齿轮设置在轴三上，分别与所述第二齿轮和第五齿轮啮合；所述第一齿条和第二齿条分别与所述第三齿轮和第六齿轮啮合；滚轮组沿被测零件圆端面的圆周方向转动，带动齿轮组运动，通过齿轮组再带动齿条组运动，将滚轮组的圆周运动转化为齿条的水平直线运动；所述角度测量部分包括主刻度条和游标刻度条，所述主刻度条连接在第一齿条上，游标刻度条连接在第二齿条上；所述径向尺寸测量部分包括径向刻度条和滑动块，所述径向刻度条固定在所述支架上,所述滑动块可在所述径向刻度条上自由滑动。
2.根据权利要求I所述的角度测量装置，其特征在于所述支架包括侧向支撑组，所述侧向支撑组包括调节套筒、径向支撑板和径向支撑钉，所述径向支撑钉与被测零件的外圆面或内孔面接触；所述径向支撑钉通过径向支撑板与调节套筒固定连接；所述调节套筒与所述轴二通过内螺纹连接，通过轴二与调节套筒之间的螺纹转动调节径向支撑钉与零件的接触点到滚轮之间的距离。
3.根据权利要求I所述的角度测量装置，其特征在于所述支架还包括支撑轮，所述支撑轮与所述滚轮组在同一平面上，辅助滚轮组运动并支撑整个机体。
4.根据权利要求3所述的角度测量装置，其特征在于所述径向刻度条固定在所述支撑轮的上部。
5.根据权利要求I所述的角度测量装置，其特征在于所述主刻度条和游标刻度条上的刻度线均为零刻度线在中心，刻度值向两端依次递增。
6.根据权利要求I所述的角度测量装置，其特征在于所述滚轮组和齿轮组都绕轴自由旋转。
专利摘要本实用新型提供了一种角度测量装置，包括支架、滚轮组、第一齿轮组、第二齿轮组、轴系、角度测量部分和径向尺寸测量部分，第一滚轮通过第一齿轮组将运动传递给主刻度条，第二滚轮通过第二齿轮组将运动传递给游标刻度条，实现将滚轮的圆周运动转化为齿条的直线水平运动。本实用新型对被测零件端面圆圆心没有依赖性，以零件的外圆或内孔做测量基准，即可准确的测量零件的具体角度，适用于对旋转角度的测量，特别适用于工程机械中类似大型齿轮或齿圈类零部件角度的测量。
文档编号G01B5/24GK202630880SQ20122027848
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月13日 优先权日2012年6月13日
发明者杨孟云, 陈大专, 孙茂青, 聂启春 申请人:南京金鑫传动设备有限公司