测量装置的制作方法

本申请涉及机械测量领域，特别涉及一种用于对机械零部件的几何参数进行测量的测量装置。

背景技术：

众所周知，对于高精密的机电产品来说，不但需要对零件在完成机加工后的尺寸精度进行检测，也需要对完成装配后的尺寸精度进行检测，以确保转配后的产品具有预期的配合关系。

例如，如图1所示，在发动机的装配过程中，当将装配轴10装配到壳体11内后，装配轴10在轴向方向上有位移窜动。当对检测装配轴10上的周向沟槽与壳体端面之间的距离L进行检测时，需要模拟装配轴10在承受载荷的状态下进行检测，也就是说，需要将装配轴10完全提升起来后再进行检测。

传统上，当遇到此类工况时，通常先用测量装置的检测部件将装配轴10提升到位，然后再用检测部件进行检测测量。但是，这种测量方式的缺陷在于，由于检测部件承载有装配轴10的重力，因此会影响测量结果的精准程度。

有鉴于此，需要提供一种具有较高精准度的测量装置。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请旨在提出一种具有较高精准度的测量装置。

为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：

本申请提出了一种测量装置，测量装置，该测量装置包括：夹持机构，该夹持机构用于可释放地将待检测参数所涉及的至少一个基础件夹持于测量位置，所述夹持机构为包括多个卡爪的提升机构，所述提升机构包括连接部和水平部，该连接部可竖直滑动地连接于所述中心轴，该水平部沿径向向外延伸并可水平滑动地连接有所述多个卡爪；中心轴，该中心轴的一端用于同轴地顶接作为所述基础件的装配轴；测量机构，该测量机构独立于所述夹持机构并用于对位于所述测量位置的基础件测量所述待检测参数，所述测量机构包括机架和感测装置，该机架固定安装于所述中心轴，该感测装置安装于所述机架并包括：定位爪，该定位爪连接有弹性变形件，该定位爪具有初始位置和用于对处于所述测量位置的基础件进行测量的检测位置；联动机构，该联动机构与所述定位爪联动地连接；和传感器，该传感器用于检测所述联动机构的动作和/或位移；其中，所述机架的下端设置有测量基准块，该测量基准块通过具有多个安装孔的弹性片而弹性连接于所述机架。

与传统的技术方案不同，在本申请的技术方案中，夹持机构和测量机构相互独立，因此测量机构进行测量时不会受到非必要的承载载荷的影响，从而获得较高的精准度。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施方式所述的测量工况示意图；

图2为本申请实施方式所述的测量装置的示意图。

图3和图4分别为图2所示的测量装置的局部放大图。

具体实施方式

下面参考附图对本申请的具体实施方式进行详细描述。

根据本申请，提供了一种测量装置，该测量装置包括：夹持机构，该夹持机构用于可释放地将待检测参数所涉及的至少一个基础件夹持于测量位置；和测量机构，该测量机构独立于所述夹持机构并用于对位于所述测量位置的基础件测量所述待检测参数。

夹持机构用于将基础件保持于测量位置，以通过该基础件对待检测的参数进行测量。当测量完成后，夹持机构将基础件释放，使其恢复到初始位置。所述待检测参数可以是距离、位移、长度等参数，因此基础件通常需要与其他元件或部件的相对关系来确定待检测参数。夹持机构可以具有多种形式，例如具有一定自由度的夹具等。

与传统的测量装置不同的是，在本申请的技术方案中，测量机构与夹持机构相互独立。换句话说，夹持结构的作用是将基础件保持于测量位置，再由测量机构进行检测，而不需要测量机构对基础件施加较大的作用力。根据本申请的技术方案，由于测量机构专注于测量，而不用承载较大的载荷，因此与传统的技术方案相比，具有更高的测量精准度。

测量机构可以是各种能够用于检测上述待检测参数的机构，例如根据不同的工况场合，可以是手持式测量机构，也可以是利用传感器的自动或半自动测量机构。

对于图1所示的工况中，如上所述需要检测装配轴10上的周向沟槽在完全提起的状态下与壳体20的端面之间的距离，具体例如是周向沟槽的上表面与壳体20的端面之间的距离。

在优选情况下，如图2所示，夹持机构200为包括多个卡爪201的提升机构，该提升机构具有竖直方向的自由度，所述提升机构具有位于低处的释 放位置和位于最高处的夹持位置并能够在所述释放位置和夹持位置之间往复移动，在所述释放位置，所述多个卡爪释放所述基础件，在所述夹持位置，所述多个卡爪保持所述基础件于所述测量位置。

提升机构具有竖直方向的自由度，竖直方向的设置目的是模拟装配轴10在最终产品中的实际设置方位。提升机构具有竖直方向的自由度，因此在较低的释放位置时夹持住装配轴10，具体为利用多个卡爪201将装配轴10夹持住后再提升到最高处的夹持位置(所谓最高处是指提升机构在竖直方向行程的最高处)，从而使作为基础件的装配轴处于测量位置，以由测量机构介入进行检测。测量机构完成测量后，提升机构夹持着装配轴10再从夹持位置向下移动到释放位置，从而释放装配轴10。

以上是结合图1所示的工况而描述作为夹持机构的提升机构，但本申请并不限于此。夹持机构也可以具有其他自由度，如水平方向的自由度，或者旋转方向的自由度。除了装配轴10之外，基础件也可以是其他类型的零件，比如壳体的端面等。

下面结合图2详细描述本申请的具体实施方式。

如图2所示，根据本申请优选实施方式的测量装置包括中心轴100，该中心轴100的一端用于同轴地顶接作为所述基础件的装配轴10。该中心轴100作为提升机构和测量机构的安装基础。当提升机构将装配轴10提升到位时，中心轴100与装配轴10同轴地顶接，实现可靠的定位。

提升机构

如图2所示，所述提升机构包括：连接部202和水平部203，该连接部202可竖直滑动地连接于所述中心轴100，该水平部203沿径向向外延伸并可水平滑动地连接有所述多个卡爪201。

连接部202可通过滑轨结构而可滑动地设置于中心轴100。连接部202 的滑动可以通过液压、气动等方式来实现。为了限制连接部202的滑动行程，可以设置有限位结构，如图2所示。连接部的结构并无特别要求，但需要满足滑动设置的要求。优选情况下，连接部202形成为围绕中心轴100的套筒状。

连接部202沿中心轴100的轴向方向向下延伸，在底端连接有水平部203。水平部203整体延伸方向为水平延伸的，但也可包括局部有纵向延伸的结构。水平部203连接有多个卡爪201，该多个卡爪201在水平部203上可水平滑动地设置，从而能够相对于中心轴100接近或远离。当多个卡爪均接近中心轴100时，能够利用卡爪对装配轴10进行夹持操作，当多个卡爪均远离装配轴10时能够释放装配轴。

卡爪201在水平部203上的滑动移动可以通过多种方式来实现。例如，可以利用液压驱动、气动、电机驱动等方式来实现。

优选情况下，如图2所示，所述水平部203与每个卡爪201之间设置有偏压件204，每个偏压件204对对应的卡爪201施加径向向内的偏压力，以使每个卡爪201在沿所述中心轴100的轴向方向移动时与所述中心轴100的外周面保持接触。偏压件204可以为弹簧，该弹簧压紧于水平部203和卡爪201之间。偏压件204也可以为具有弹性的其他部件，如橡胶件等。

由于偏压件204的偏压力，当每个卡爪201在中心轴100上沿轴向方向移动时始终接触于中心轴100的外周面上。在该情况下，可以利用克服偏压力的外力控制卡爪201在径向方向的移动。

在优选情况下，可以利用中心轴100的外部轮廓实现卡爪201的径向移动。如图2所示，所述中心轴100的外周面上设置有周向的凹槽101，该凹槽101包括径向尺寸逐渐缩小的锥形段和在下方与该锥形段连接的圆柱段；每个所述卡爪201设置有朝向所述中心轴100突出的突起部205，该突起部205在所述偏压件204的作用下与所述中心轴100的外周面总是保持接触， 所述突起部205落入所述凹槽101时，所述卡爪201收紧；每个所述卡爪201的末端设置有朝向所述中心轴100突出的爪部206，该爪部206与所述突起部205同步动作。

基于该结构，由于爪部206与突起部205同步动作，当突起部205尚未落入凹槽101时，爪部206相对于中心轴100的中心轴线的距离相对较远。当突起部205逐渐落入凹槽101时，爪部206相对于中心轴100的中心轴线的距离相对较近。具体来说，当突起部205位于凹槽101上方时，卡爪201不收紧；当突起部205落入凹槽101的锥形段时，卡爪201逐渐收紧；当突起部205到达凹槽101的圆柱端时，卡爪201完全收紧。简要地说，利用凹槽101作为仿行机构，在偏压件204的作用下来控制卡爪201的爪部206的收紧和释放。

凹槽101的轮廓可以不限于上述锥形段和圆柱段的组合，也可以仅有锥形段或圆柱段。

如上所述，所述中心轴100上设置有轴向限位机构，用于限制所述连接部202相对于所述中心轴100的轴向移动。如图2所示，该轴向限位机构为朝向所述水平部203突出的部件，但本申请不限于此，也可以为其他的卡扣、卡槽等能够起到限位的结构。

优选情况下，所述多个卡爪201围绕周向均匀布置并(如上所述)具有沿水平方向的自由度，所述卡爪为3-6个。

测量机构

在利用提升机构将装配轴10提升到测量位置后，独立于提升机构的测量机构对作为基础件的装配轴10的特征进行提取和检测。由于测量机构基本上不承受装配轴10的重力载荷，因此不会受到该重力载荷的不利影响，从而获得更高的精准度的测量结果。

如图2所示，测量机构300包括：

机架301，该机架301固定安装于所述中心轴100；

感测装置，该感测装置安装于所述机架并包括：

定位爪302，该定位爪302连接有弹性变形件，该定位爪302具有初始位置和用于对处于所述测量位置的基础件进行测量的检测位置；

联动机构，该联动机构与所述定位爪302联动地连接；和

传感器303，该传感器用于检测所述联动机构的动作和/或位移。

机架301固定于中心轴100，并为测量机构的感测装置提供安装基础。感测装置作为测量机构300的核心装置，用于实现测量功能。

感测装置的定位爪302连接有弹性变形件(如图所示的缺口处)，当定位爪302从初始位置到对处于测量位置的基础件进行检测测量时，定位爪通过弹性变形件产生相对应的弹性变形或微小的位移(通常为摆动)。随后，与定位爪302联动连接的联动机构能够反映或体现出定位爪的变化，从而利用传感器303检测联动机构的动作和/或位移，进而获得测量数据。

通常情况下，联动机构具有放大功能，将定位爪302的感测或者位移变化等信息放大，以有利于传感器303的检测，并有利于提高检测精度。

联动机构可以具有多种结构形式，例如可以为楔形机构或连杆机构。在优选情况下，如图2所示，所述联动机构包括：

固定支架304，该固定支架304从所述机架301向下延伸(也可以形成为一体)；

竖直块305，该竖直块305与所述固定支架304相邻地间隔设置且相互弹性连接；

上浮动块306，该上浮动块306水平地固定连接于所述固定支架304并可滑动地连接于所述竖直块305；和

下浮动块307，该下浮动块307水平地固定连接于竖直块305并可滑动 地连接于所述固定支架304，所述上浮动块306和下浮动块307之间弹性连接，

所述定位爪与所述下浮动块307联动设置，所述传感器安装于所述固定支架并用于检测所述竖直块305的动作和/或位移。

定位爪302与下浮动块307联动设置，当定位爪302有所动作或位移时，下浮动块307也相应地有所动作或位移。而对于下浮动块307、上浮动块306、固定支架304和竖直块305来说，由于彼此相对的部件弹性连接，而且上浮动块和下浮动块保持相互平行，因此构成平行四边形机构。定位爪302的动作引起下浮动块307的动作，进而引起竖直块305的动作。因而，利用传感器检测竖直块305的动作和/或位移，能够间接地获得定位爪302的位移信息。

定位爪与下浮动块307的联动设置可以通过多种方式来实现。例如通过连杆连接等。优选情况下，如图2所示，所述定位爪302安装于所述竖直块305并向下延伸，所述上浮动块306铰接有连杆308，该连杆308伸入从所述定位爪302延伸出的钩部309并通过拉簧310连接于所述固定支架304，以通过所述钩部309对所述定位爪302施加径向向外的偏压力，所述定位爪302与所述竖直块305之间设置有压簧311，以对所述定位爪302施加径向向内的偏压力，所述连杆308的末端通过滚轮312抵触于所述下浮动块307的上表面，该下浮动块307的上表面设计有与所述滚轮312配合的斜坡。

定位爪302安装于竖直块305，以更接近中心轴100。定位爪302也可安装于机架301。

上浮动块306铰接有连杆308，连杆308向下延伸通过钩部309而与定位爪302有所关联，拉簧310通过连杆308和钩部309而对定位爪302施加径向向外的偏压力。可以利用拉簧310的拉力，使得定位爪302处于打开的初始位置。压簧311主要起到缓冲震动的作用，同时由于压簧311的偏压力的存在，使连杆308始终与钩部309保持接触。

在连杆308的末端设置有滚轮312，该滚轮312抵触于所述下浮动块307的上表面，该下浮动块307的上表面设计有与所述滚轮312配合的斜坡。因此，当连杆308的滚轮312在下浮动块307的上表面上滚动时，由于上浮动块和下浮动块均保持水平方位，因此上浮动块和下浮动块会产生竖直方向的位移或动作，进而使竖直块305产生相应的动作或位移。

如图2所示，所述联动机构还包括安装于所述固定支架304的驱动器313，该驱动器用于可释放地对所述连杆308施加径向向内的驱动力。同时，所述斜坡沿径向向内的方向逐渐下降。驱动器313可以是液压缸、气缸等驱动器。当驱动器313对连杆308施加向内的驱动力时，滚轮在图2所示的方位中向左移动，进而通过斜坡使下浮动块移动。

优选情况下，为了控制定位爪302进行测量时通过弹性变形件的位移量，防止定位爪302的位移量超过弹性变形件所能够承受的范围，如图3所示，在定位爪302上设置有限位件。

通过该限位件的设置，能够将定位爪302的位移控制的合理范围内，从而防止弹性变形件的疲劳，进而能够使检测装置处于良好的工作状态之中，保持有较高的测量精准度。

如上所述，定位爪302具有初始位置和测量位置。在弹性变心件和拉簧310以及压簧311的作用下，定位爪302能处于初始位置。

如图3所示，优选地，为了限制定位爪302在径向向外的最大位移或极限位置，所述限位件可包括第一限位件321。该第一限位件321固定设置于竖直块上，但不贯穿定位爪302，而是从竖直块朝向定位爪突出设计。因此，当定位爪302径向向外移动时，当接触到第一限位件321的端部时，就达到径向向外的极限位置。

优选情况下，第一限位件321通过螺纹连接于竖直块。但本申请并不限于此，第一限位件321也可以固定连接或一体形成于竖直块。

优选地，如图3所述，在竖直块上设置有第二限位件322，所述第二限位件322穿过所述定位爪302并限制该定位爪302径向向内(图2和图3中的左向方向)的最大位移。

定位爪302被第二限位件322贯穿，同时二者之间设置有间隙，以允许定位爪302的位移或移动。但是第二限位件322给定位爪302提供径向向内的极限位置，换句话说，当定位爪302径向向内移动到与第二限位件322相互抵触的位置时，则定位爪302到达径向向内的最大位移和极限位置，不能再继续变形或位移。

第二限位件322可以通过多种方式设置在竖直块上，例如可以固定连接或一体形成。但优选地，第二限位件322通过螺纹与竖直块连接，因此能够对定位爪302的径向向内的极限位置进行可控地调节，以适应于不同的工况。第二限位件与定位爪302的限制作用可以通过贯穿孔内的台阶结构或销结构来实现。

利用上述包括第一限位件321和/或第二限位件322的限位件，能够确保定位爪处于合理的变形、位移范围之内。

优选情况下，定位爪有多个，该多个定位爪围绕所述中心轴100均匀布置并与所述多个卡爪交错设置，在所述多个卡爪保持所述装配轴10于所述测量位置的状态中，所述定位爪能够抵触于所述装配轴10。也就是说，当卡爪保持装配轴10处于测量位置时，定位爪能够抵触于作为基础件的装配轴10的预定位置。具体来说，所述装配轴10上设置有周向沟槽，在所述测量位置，所述装配轴10的周向沟槽的上端面由所述多个卡爪支撑，所述多个定位爪能够与所述周向沟槽的上端面接触。

如图4所示，在机架301(固定支架304)的下端，设置有测量基准块331。该测量基准块331的作用是确定基准零位的位置，从而通过与定位爪302之间的相对位置关系来获取测量结果，因此测量基准块331的位置非常 重要。而且，测量基准块331的位置能够决定定位爪302的位置。

当进行测量时，定位爪302的端部优选抵触在所述周向沟槽的上端面上，二者之间的作用力或弹性变形量不宜过大或过小，而是处于合适的范围之内，才能够获得高精度的测量结果。因此，优选情况下，测量基准块331与固定支架304之间的安装具有自适应性或可调节性。换句话说，测量基准块331可调节地安装于固定支架304。

优选情况下，测量基准块311和机架(固定支架304)彼此弹性连接，例如通过弹性片332。由于弹性连接，能够避免测量基准块311的刚性接触，有利于保持测量结果的数据稳定性。

进一步优选地，在弹性片332上设置有多个安装孔，可以使测量基准块331通过不同的安装孔而安装于固定支架304，能够进一步调节测量基准块311相对于固定支架304的位置。

进一步优选地，所述固定支架304不是一体式结构，而是组装件。在该情况下，可以在机架301(固定支架304)和测量基准块331之间设置调节垫片333。因此，通过调节调整垫的厚度，实现测量基准块331和测量单元的位置调节。

测量过程

利用提升机构的多个卡爪卡接装配轴的周向沟槽的上表面后，提升装配轴10到最高位置(即测量位置)。

提成动作完成后，即满足了工件弥补装配间隙的工艺要求。待工件稳定后，下一步利用测量机构进行测量动作。

在拉簧的作用下，定位爪在初始位置时为张开状态。然后，启动驱动器313，例如使得气缸的活塞杆伸出，将接触并顶到连杆308。随着气缸行程的增加，连杆308带动滚轮往左运动，同时定位爪在压簧311的作用下始终受 向左的压力。当滚轮312左移，则钩部309在压簧的力向左运动，定位爪开始在弹性体豁口处沿顺时针摆动一个角度，即定位爪内收并抵触于装配轴10的周向沟槽的上端面。

同时，滚轮下方的下浮动块与上浮动块之间始终处于受拉的状态，如上所述，下浮动块、上浮动块以及竖直块和固定支架之间构成平行四边形机构。因此，当滚轮沿着下浮动块的上表面向左移动时，由于下浮动块上有斜面结构，因此在上浮动块和下浮动块之间的拉簧的作用下，下浮动块向上移动。同时，由于下浮动块与竖直块固定连接，所以导致了竖直块相应地向上动作或位移，该竖直块产生的动作或位移可以被上面安装的传感器303检测获得，并获得相应的数值，该数值经过运算可以得到所需要的测量值。

另外，结合通过测量基准块311对壳体的端面的检测，能够获取上述装配轴的周向沟槽的上端面与壳体端面之间的距离。

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