本实用新型涉及测量设备技术领域，特别是涉及一种用于对内孔进行测量的内孔测量装置。
背景技术：
轮对是机车车辆的关键部件，直接关系到车辆的正常运行和安全。而轮对车轮及轴承内孔直径测量的准确与否，直接决定了车轮和轴承的选配及车轮、轴承的压装质量。
目前，通常使用车轮内孔测量机对车轮内孔的直径进行测量。为了使测量头伸入车轮孔内时中心对正，保证同轴度及测量精度，在输送线上设置车轮对中及定位装置以保证车轮中心孔的定位准确，测量头外径与车轮内孔采用小间隙配合，且实际测量时需要人工调整测量头位置对准车轮内孔，劳动强度大，自动化程度低，进而造成故障频发，效率低下，影响测量结果的准确性。
技术实现要素：
基于此，有必要针对目前需要人工调整测量头对准车轮内孔导致劳动强度大、效率低的问题，提供一种无需人工调整对中以降低劳动强度、提高效率的内孔测量装置。
上述目的通过下述技术方案实现：
一种内孔测量装置，所述内孔测量装置用于对待测件内孔的尺寸进行测量，所述内孔测量装置包括：
内孔测量头；
自动定心机构，设置于所述内孔测量头上，所述内孔测量头能够带动所述自动定心机构伸入所述待测件的内孔中，并通过所述自动定心机构对所述内孔测量头的中心进行定位；以及
传感器，设置于所述内孔测量头上，用于测量所述待测件内孔的尺寸。
在其中一个实施例中，所述自动定心机构包括驱动件、传动组件及定心组件，所述驱动件安装于所述内孔测量头上，所述传动组件传动连接所述驱动件与所述定心组件，所述定心组件可运动地安装于所述内孔测量头上，所述驱动件通过所述传动组件驱动所述定心组件将所述内孔测量头的轴线与所述待测件内孔的轴线重合。
在其中一个实施例中，所述传动组件包括转轴和转臂，所述转臂的一端与所述驱动件铰接，所述转臂的另一端与所述转轴固接，所述转轴沿轴向方向可转动地穿设所述内孔测量头伸出，所述定心组件安装于所述转轴上。
在其中一个实施例中，所述定心组件包括转盘及多个可滑动设置于所述内孔测量头上的顶杆，所述转盘安装于所述转轴上，所述转盘的外轮廓具有多个均匀分布的凸起，多个所述顶杆分别与多个所述凸起相对应；
所述驱动件通过所述转臂带动所述转轴转动并带动所述转盘转动，所述转盘的凸起与所述顶杆相接触并使所述顶杆伸出抵接至所述待测件内孔的内壁上。
在其中一个实施例中，所述顶杆的数量为2n个，其中n≥2，2n个所述顶杆均匀分布，相邻两个所述顶杆远离所述转盘的端部在所述转轴的轴向方向上投影之间存在预设间距，相对的两个所述顶杆远离所述转盘的端部在所述转轴的轴向方向上投影重合。
在其中一个实施例中，所述内孔测量头上设置直线滑轨，所述顶杆可滑动地设置于所述直线滑轨上。
在其中一个实施例中，所述定心组件还包括滚轮，所述滚轮设置于所述顶杆与所述凸起相接触的一端上。
在其中一个实施例中，所述定心组件还包括拉伸弹性件，所述拉伸弹性件的一端连接于所述顶杆上，所述拉伸弹性件的另一端连接于所述内孔测量头上。
在其中一个实施例中，所述内孔测量装置还包括连接座及补偿机构，所述连接座安装于所述内孔测量头上，所述补偿装置安装于所述连接座上，所述补偿机构用于调整所述内孔测量头的轴线与所述待测件内孔的轴线的重合度。
在其中一个实施例中，所述补偿机构包括连接法兰、旋转部件及多个补偿弹性件，所述旋转部件的一端连接于所述连接法兰，所述旋转部件的另一端连接所述连接座，多个所述补偿弹性件沿轴向方向均匀分布于所述连接法兰与所述连接座之间。
在其中一个实施例中，所述补偿机构还包括多个可调端帽，多个所述可调端帽分别设置于所述补偿弹性件的两端。
在其中一个实施例中，所述内孔测量头包括圆盘及外罩，所述自动定心机构安装于所述圆盘上，所述外罩设置于所述圆盘上，并围设所述自动定心机构设置；
所述外罩上开设多个通孔，多个所述通孔分别对应多个所述顶杆，所述转盘转动使所述顶杆伸出所述通孔，并与所述待测件内孔的内壁抵接；
所述传感器为激光传感器。
采用上述技术方案后，本实用新型的有益效果为：
本实用新型的内孔测量装置能够对待测件的内孔进行测量，测量时，内孔测量头带动自动定心机构伸入到待测件的内孔中，自动定心机构对内孔测量头的中心进行定位，使得内孔测量头的轴线与待测件内孔的轴线重合，然后在通过内孔测量头上的传感器对内孔的尺寸如直径等进行测量；有效的解决目前需要人工调整测量头对准车轮内孔导致劳动强度大、效率低的问题，通过自动定心机构能够自动定位内孔测量头的中心，使得内孔测量头的轴线与待测件内孔的轴线重合，无需通过人工调整对正，减轻劳动强度，提高自动化程度，进而降低故障率，以提高测量效率，同时还能保证测量结果的准确性。
附图说明
图1为本实用新型一实施例中内孔测量装置的主视剖视结构示意图；
图2为图1所示的内孔测量装置去掉外罩的仰视示意图；
图3为图1所示的内孔测量装置去掉外罩的主视示意图；
其中：
100-内孔测量装置；
110-内孔测量头；
111-圆盘；
112-外罩；
120-自动定心机构；
121-驱动件；
122-传动组件；1221-转臂；1222-转轴；1223-轴承；
123-定心组件；1231-转盘；1232-顶杆；1233-直线滑轨；1234-滚轮；1235-拉伸弹性件；
130-连接座；
140-补偿机构；
141-连接法兰；
142-旋转部件；
143-补偿弹性件；
144-可调端帽；
150-激光传感器。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型的内孔测量装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参见图1至图3，本实用新型提供了一种内孔测量装置100，该内孔测量装置100用于对待测件内孔的尺寸进行测量，如内孔的直径。本实用新型的内孔测量装置100主要用于检测机车的车轮以及轴承的内孔直径，以保证检测结果准确可靠，进而保证待测件如车轮、轴承等等零件的压装质量。在本实用新型中，待测件的内孔包括但不限于车轮的内孔、轴承的内孔等等。
在本实用新型中，内孔测量装置100包括内孔测量头110、自动定心机构120及传感器。内孔测量头110用于起承载安装作用，自动定心机构120及传感器设置于内孔测量头110上。而且，内孔测量头110能够带动自动定心机构120伸入待测件的内孔中，自动定心机构120能够对内孔测量头110的中心进行定位。传感器用于测量待测件内孔的尺寸。传感器为用于测量内孔直径的主要零部件。自动定心机构120能够使得内孔测量头110在中心定位准确的同时，保证内孔测量头110的轴线与待测件内孔的轴线重合，避免内孔测量头110向某一方向倾斜，然后再通过传感器检测待测件内孔直径，保证传感器测量结果准确。较佳地，传感器为激光传感器150，激光传感器150为非接触传感器，激光传感器150中的测量元件不易损坏，而且，激光传感器150的数据采集迅速，大大缩短了工作时间。
可以理解的是，本实用新型的内孔测量装置100在伸入待测件内孔之前，可以先通过摄像头或相机等视觉定位结构对待测件进行拍照，实现对待测件的中心进行精确定位。然后，内孔测量装置100的内孔测量头110再带动其上的自动定心机构120及传感器伸入到待测件的内孔中，并通过自动定心机构120对内孔测量头110的中心进行定位，使得内孔测量头110的轴线与待测件内孔的轴线重合；定心完成后，通过内孔测量头110上的传感器对待测件内孔的尺寸如直径进行测量。
本实用新型的内孔测量装置100通过自动定心机构120对内孔测量头110的中心进行定位，使得内孔测量头110的轴线与待测件内孔的轴线重合，然后在通过内孔测量头110上的传感器对内孔的尺寸如直径等进行测量；有效的解决目前需要人工调整测量头对准车轮内孔导致劳动强度大、效率低的问题，通过自动定心机构120能够自动定位内孔测量头110的中心，使得内孔测量头110的轴线与待测件内孔的轴线重合，无需通过人工调整对正，减轻劳动强度，提高自动化程度，进而降低故障率，以提高测量效率，同时还能保证测量结果的准确性。而且，本实用新型的内孔测量装置100无需单独设置车轮对中装置以及车轮定位装置，自动化程度高，操作简单，安装维护方便。
示例的，内孔测量头110包括圆盘111及外罩112，自动定心机构120安装于圆盘111上，外罩112设置于圆盘111上，并围设自动定心机构120设置。圆盘111用于安装自动定心机构120以及激光传感器150，外罩112能够罩设激光传感器150及部分自动定心机构120。外罩112上设置照射孔，激光传感器150发射的激光能够通过照射孔照出和接收，以实现对内孔直径的检测。可以理解的是，激光传感器150的数量为两个，两个激光传感器150沿同一径向方向设置，且外罩112上设置对应的照射孔。这样，两个激光传感器150发射激光即可检测内孔直径，待内孔测量头110伸入待测件内孔且自动定心完成后，直接采集激光传感器150数据即可完成一次测量。而且，通过内孔测量头110旋转90°完成同一截面的第二次测量。两次测量计算所得数值的平均值即为该截面的直径，这两次测量所得数值之差的绝对值的一半即为该截面的圆度。
作为一种可实施方式，自动定心机构120包括驱动件121、传动组件122及定心组件123，驱动件121安装于内孔测量头110上，传动组件122传动连接驱动件121与定心组件123，定心组件123可运动地安装于内孔测量头110上，驱动件121通过传动组件122驱动定心组件123将内孔测量头110的轴线与待测件内孔的轴线重合。驱动件121为自动定心机构120的动力源，传动组件122能够将驱动件121的动力传递，定心组件123能够实现内孔测量头110的中心定位。内孔测量头110伸入到待测件的内孔中，驱动件121驱动传动组件122运动，进而传动组件122带动定心组件123运动，使得定心组件123相对于内孔测量头110运动，以对内孔测量头110进行定心，使得内孔测量头110的轴线与待测件内孔的轴线重合。然后，通过激光传感器150检测待测件内孔直径，保证内孔直径测量结果准确。较佳地，驱动件121可以为气缸，气缸的缸体设置于内孔测量头110上，气缸的伸出端则与传动组件122连接，以驱动传动组件122运动；当然，在本实用新型的其他实施方式中，驱动件121还可为磁铁、电机等等。示例的，驱动件121设置于圆盘111远离外罩112的一侧，传动组件122沿轴向方向穿设圆盘111并深入到外罩112围设的腔室中，定心组件123安装于传动组件122上，并位于外罩112中。
进一步地，传动组件122包括转轴1222和转臂1221，转臂1221的一端与驱动件121铰接，转臂1221的另一端与转轴1222固接，转轴1222沿轴向方向可转动地穿设内孔测量头110伸出，定心组件123安装于转轴1222上。转臂1221与转轴1222配合能够起到传递运动的作用，进而驱动定心组件123运动。示例的，转轴1222沿轴向方向穿设内孔测量头110的圆盘111伸入到外罩112中，转轴1222上安装定心组件123。可选地，转轴1222通过轴承1223安装于内孔测量头110上，这样能够避免转轴1222转动时与内孔测量头110的圆盘111之间发生干涉，保证转轴1222转动平稳可靠，进而保证定心组件123定心准确。
再进一步地，定心组件123包括转盘1231及多个可滑动设置于内孔测量头110上的顶杆1232，转盘1231安装于转轴1222上，转盘1231的外轮廓具有多个均匀分布的凸起，多个顶杆1232分别与多个凸起相对应。驱动件121通过转臂1221带动转轴1222转动并带动转盘1231转动，转盘1231的凸起与顶杆1232相接触并使顶杆1232伸出抵接至待测件内孔的内壁上。转盘1231上的多个凸起为往返行程完全相同的曲线，相邻的两个凸起之间为凹陷部。当定心组件123不对待测件进行定心时，顶杆1232的端部位于转盘1231的凹陷部中；定心组件123对待测件进行定心时，驱动件121通过转臂1221带动转轴1222转动，进而转轴1222带动转盘1231转动，由于顶杆1232的端部始终与转盘1231的外轮廓抵接，顶杆1232与转盘1231的接触位置由转盘1231的凹陷部变成凸起，在此过程中转盘1231会逐渐将顶杆1232向外顶出，直至顶杆1232的另一端与待测件内孔的内壁抵接，保证内孔测量头110在中心定位准确的同时，使得内孔测量头110的轴线与待测件内孔的轴线重合，避免内孔测量头110向某一侧偏斜。可以理解的是，转盘1231与转轴1222之间通过连接键连接或过盈配合连接等等。
图3为内孔测量装置100去掉外罩112后的主视结构示意图，以显示顶杆1232抵接待测件内孔的位置。可选地，顶杆1232的数量为2n个，其中n≥2，2n个顶杆1232均匀分布，相邻两个顶杆1232远离转盘1231的端部在转轴1222的轴向方向上投影之间存在预设间距，相对的两个顶杆1232远离转盘1231的端部在转轴1222的轴向方向上投影重合。即相邻两个顶杆1232远离转盘1231的端部到圆盘111的距离相异，相对的两个顶杆1232远离转盘1231的端部到圆盘111的距离相同。也就是说，相邻的顶杆1232的外端部在图3所示竖直方向的投影位于不同高度的截面上，相对的顶杆1232的外端部在图3所示竖直方向的投影位于同一高度的截面上。这样可以保证内孔测量头110在中心定位准确的同时，内孔测量头110的轴线与待测件200内孔的轴线重合，避免内孔测量头110向某一侧偏斜。示例的，转盘1231上凸起的数量为四个，四个凸起均匀分布，相应的顶杆1232的数量也为四个，并与四个凸起一一对应设置。顶杆1232的两组端部分别在图3所示的a和b位置，a、b两位置不在同一截面上，以保证内孔测量头110的轴线与待测件内孔的轴线重合，避免内孔测量头110向某一侧偏斜。当转盘1231凸起顶起顶杆1232时，能够使得顶杆1232的另一端伸出，并与待测件的内孔抵接，四个顶杆1232的端部分别通过a和b位置顶紧。可选地，外罩112上开设多个通孔，多个通孔分别对应多个顶杆1232，转盘1231转动使顶杆1232伸出通孔，并与待测件内孔的内壁抵接。
参见图1至图3，可选地，内孔测量头110的圆盘111上设置直线滑轨1233，顶杆1232可滑动地设置于直线滑轨1233上。顶杆1232能够沿直线滑轨1233做直线运动，保证顶杆1232的运动轨迹准确，进而保证定心准确可靠。又可选地，定心组件123还包括滚轮1234，滚轮1234设置于顶杆1232与凸起相接触的一端上。滚轮1234能够减少顶杆1232与转盘1231之间的过度磨损，保证使用性能。又可选地，定心组件123还包括拉伸弹性件1235，拉伸弹性件1235的一端连接于顶杆1232上，拉伸弹性件1235的另一端连接于内孔测量头110的圆盘111上。拉伸弹性件1235始终产生拉伸力，使得顶杆1232始终通过滚轮1234抵接在转盘1231的外轮廓上。示例的，拉伸弹性件1235为拉伸弹簧。
作为一种可实施方式，内孔测量装置100还包括连接座130及补偿机构140，连接座130安装于内孔测量头110的圆盘111上，补偿装置安装于连接座130上，补偿机构140用于与外界控制设备如具有多个自由度的多轴机器人连接。补偿机构140可以自由摆动，使得内孔测量头110的轴线与待测件的内孔轴线高度重合，避免了中心定位过程中多轴机器人的末端机械臂与内孔测量头110的轴线不重合形成反方向作用力，使得轴心重合度高，故障率低。
进一步地，补偿机构140包括连接法兰141、旋转部件142及多个补偿弹性件143，连接法兰141连接于外界控制设备如具有多个自由度的多轴机器人的末端机械臂上，旋转部件142的一端连接于连接法兰141，旋转部件142的另一端与连接座130连接，多个补偿弹性件143沿轴向方向均匀分布于连接法兰141与连接座130之间。旋转部件142能够使得连接座130及其上的内孔测量头110可以自由摆动，同时通过多个补偿弹性件143限制连接座130的摆动幅度，使得内孔测量头110处于浮动状态，并根据自动定心机构120的定心状态微调保证内孔测量头110的轴线与待测件内孔的轴线重合。示例的，补偿弹性件143的数量为六个，且补偿弹性件143为压缩弹簧或橡胶弹簧。而且，旋转部件142可以为万向节、旋转轴承或者其他能够实现旋转连接的结构。
再进一步地，补偿机构140还包括多个可调端帽144，多个可调端帽144分别设置于补偿弹性件143的两端。可调端帽144能够微调对应的补偿弹性件143的预压力，以保证内孔测量头110处于竖直状态。
作为一种可实施方式，内孔测量装置100还包括过度法兰，内孔测量装置100通过过度法兰间接安装于外界控制设备如具有多个自由度的多轴机器人上；即过度法兰与补偿机构140的连接法兰141相连接，实现内孔测量头110及自动定心机构120安装于多轴机器人的末端机械臂上。而且，视觉定位结构也安装于过度法兰上。
而且，内孔测量头110包含的外罩112外径比待测件的内孔内径小5mm左右，使得内孔测量头110伸入待测件的内孔容易，伸入待测件内孔后，自动定心机构120的驱动件121动作，并通过转臂1221和转轴1222的传递使转盘1231旋转，进而转盘1231的凸起同时推动压紧在转盘1231外圆表面的顶杆1232顶紧待测件内孔的内壁，由于顶杆1232端部顶紧位置在两个截面a和b位置上，可以保证内孔测量头110在中心定位准确的同时，使得内孔测量头110的轴线与待测件内孔轴线重合，避免内孔测量头110向某一方向倾斜。在中心定位过程中利用补偿机构140可以自由摆动的优点，实现内孔测量头110轴心与待测件内孔的轴心高度重合，并避免了中心定位过程中多轴机器人的末端机械臂与内孔测量头110轴线不重合形成径向反作用力，轴心重合度高，故障率低。
然后，内孔测量装置100通过沿同一条直径方向的两个激光传感器150在待内孔测量头110伸入待测件内孔自动定心完成后，直接采集激光传感器150的数据即可完成一次测量。而且，通过内孔测量头110旋转90°完成同一截面的第二次测量。两次测量计算所得数值的平均值即为该截面的直径，这两次测量所得数值之差的绝对值的一半即为该截面的圆度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书的记载范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。