CN102384723B - 锥孔塞规 - Google Patents

Abstract

一种锥孔塞规，包括测头、传动装置和读数装置，还包括一个呈中空状的支承架，支承架由手持部和与手持部相垂直的测头支承部构成，测头包括测头心轴、测点板和光纤探头，光纤探头内嵌设于测点板中，测点板固定于测头杆一端上，测头杆与测头支承部之间设有沿其轴向的滑动副，测头杆通过螺纹副与测头心轴外端相连接，在手持部内设有测微丝杆，测头心轴通过传动装置与测微丝杆相连接，光纤探头与光源和控制器相连接。本锥孔塞规中采用光纤探头进行非接触式测量，采用机构精密结构和光纤测量相结合，可以提高锥度塞规的测量精度，测点板在测头心轴带动下可以沿其测头支承部移动，便于测量不同半径的锥孔，而且可以测量不同轴线位置处锥孔的半径。

Description

锥孔塞规

技术领域

本发明涉及机械领域，特别涉及测量工具，具体是一种锥孔塞规，其可以对大孔径锥孔的直径进行高精度测量。

背景技术

在重型、超重型机床制造和机床加工过程中，测定加工锥孔的锥度通常是通过锥孔塞规涂色配研法或者锥柄塞规和百分表来实现。前者测量速度慢且不精确，而且通常做终检使用。后者测量方法繁琐，而普通锥柄塞规不仅尺寸较小，而且只是针对某一特定的锥孔的直径而专门设计的，因此不能测量不同直径的锥孔，尤其当锥孔为盲孔时，普通锥柄塞规就不能方便的测量了。另外还有采用正弦规、三坐标测量机或激光干涉仪进行锥孔测量，但要么价格昂贵，要么使用不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锥孔塞规，所述的这种锥孔塞规要解决现有技术中锥孔塞规使用不方便、精度低以及只能测量某一特定锥孔直径的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：包括测头、传动装置和读数装置，测头与传动装置相连接，读数装置与传动装置相连接，其特征在于：该锥孔塞规还包括一个呈中空状的支承架，支承架由手持部和与手持部相垂直的测头支承部构成，传动装置设于支承架内，测头包括测头心轴、测点板和光纤探头，光纤探头内嵌设于测点板中，测点板固定于测头杆一端上，测头杆设于测头支承部中、并沿其轴向延伸，测头杆与测头支承部之间设有沿其轴向的滑动副，测头杆另一端设有内螺纹，测头心轴设于测头支承部中，测头心轴上设有外螺纹，测头杆通过螺纹副与测头心轴外端相连接，在手持部内设有测微丝杆，测头心轴通过传动装置与测微丝杆相连接，读数装置由进位轮机构构成，光纤探头与光源和控制器相连接，传动装置是锥齿轮装置，其中一个锥齿轮固定于测头心轴内端，另一个锥齿轮固定于测微丝杆左端，该一个锥齿轮和另一个锥齿轮相啮合，在手持部前端设有三个测头支承部，该三个测头支承部沿圆周均匀分布，该一个锥齿轮和另一个锥齿轮的传动比为1∶1，测微丝杆和测头心轴的螺距相等，测微丝杆中部外周套设有轴套，轴套的内径大于测微丝杆的外径，轴套内侧固定有一个螺母与测微丝杆上的螺纹相连接，轴套外周固定设有轴套齿轮，轴套齿轮通过中间齿轮与进位轮机构的第一位字轮相连接，测微丝杆一端的另一个锥齿轮与手持部之间设有挡圈和轴承，测头心轴内端的锥齿轮与测头支承部之间设有挡圈。

在进位轮机构中设有第一位字轮、第二位字轮、第三位字轮、第四位字轮、第一进位轮、第二进位轮和第三进位轮，该三个进位轮设于该四个位字轮之间，处于右端的第一位字轮与中间齿轮相啮合，测微丝杆和测头心轴的螺距为0.5毫米，测微丝杆与第一位字轮的传动比为1∶2.5，第一位字轮上均匀设有20个齿，该第一位字轮的左端有一对拨齿，分别处于圆周的同一直径线上，三个进位轮的右端与位字轮的左端啮合，处于低数位上的位字轮每转过一周，其上的一对拨齿通过进位轮推动相邻的高数位字轮转过两个齿。

测微丝杆另一端设有游标细分装置，该游标细分装置由固定套筒、鼓轮和旋钮构成，进位轮机构设于固定套筒上，固定套筒套设于轴套外周，测微丝杆另一端穿过固定套筒，测微丝杆另一端固定有一个旋钮，固定套筒外侧还套设有鼓轮，鼓轮与固定套筒之间为间隙配合，鼓轮右端与测微丝杆另一端相固定，鼓轮左端外侧面沿圆周均匀刻有50个刻线，相邻刻线之间的距离为0.01毫米，相应地在与鼓轮左端对应的固定套筒上设有6条等间距的刻线。

测点板与测头心轴的轴线有一个锐角夹角。

本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本锥孔塞规中采用光纤探头进行非接触式测量，从光源发出的光经光纤探头发射出，遇被测锥孔壁反射后经光纤探头的接收光纤返回，由控制器读取并分析，可以大大提高锥度塞规的测量精度，光纤探头内嵌于测点板内，测点板通过伸缩机构与测头心轴相连接，测点板在测头心轴带动下可以沿其测头支承部移动，因此通过传动装置可以改变测点板所处的半径大小，便于测量不同半径的锥孔，而且可以在锥孔加工过程方便地测量不同轴线位置处锥孔的半径。测头支承部和手持部之间呈垂直，采用锥齿轮装置可以将手持部中的测微丝杆的运动传递到与其相垂直的测头心轴。在手持部前端设有三个测头支承部，该三个测头支承部沿圆周均匀分布，每一个测头支承部中都设有测头心轴、测头杆与光纤测头，由于该三个测头支承部沿圆周均匀分布，可以自动对准锥孔中心，提高测量精度；同时，三个光纤探头的信息经处理，可以避免一组探头导致的误差过大的问题。测头杆通过螺纹副与测头心轴相连接，由于测头心轴内端固定有锥齿轮、且被挡圈挡住，因此测头心轴只转动不移动，当测头心轴转动时通过螺纹副使测头杆移动，从而带动测点板沿测头支承部的径向(也就是垂直于手持部的方向)移动，达到调整所测锥孔直径的目的。锥齿轮副的传动比为1∶1，且测微丝杆和测头心轴的螺距相等，这确保当手持部调节测微丝杆时，测头心轴上测头杆的移动量与轴套的移动量相等。三个进位轮设于四个位字轮之间，处于右端的第一位字轮与中间齿轮相啮合，测微丝杆和测头心轴的螺距为0.5毫米，测微丝杆与第一位字轮的传动比为1∶2.5，第一位字轮上均匀设有20个齿，这样将螺距细分之后便得到0.01毫米的精度，也就是进位轮机构中最低的位字轮(第一位字轮)上每一个字(齿)对应的精度为0.01毫米，可以保证第一位字轮每转过一个字测点心轴就可以带动测点板伸缩0.01毫米。在测微丝杆另一端另上设置游标细分装置，可以使定位精度达到0.002毫米。测点板与测头心轴的轴线有一个锐角夹角，一般使测点板与被测锥孔的侧壁贴合，可以提高测量精度，由于测点杆与测点心轴通过螺纹连接，方便更换，可以根据所测锥孔选用相应的测点板倾角。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的光纤探头安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，在本实施例中，该锥孔塞规，包括测头、传动装置和读数装置，测头与传动装置相连接，读数装置与传动装置相连接，该锥孔塞规还包括一个呈中空状的支承架14，支承架由手持部和与手持部相垂直的测头支承部构成，在手持部前端设有三个测头支承部，该三个测头支承部呈发射状沿圆周均匀分布，测头包括测头心轴2、测点板1和光纤探头12，光纤探头12内嵌设于测点板1中，光纤探头与光源和控制器相连接，测点板1固定于测头杆13一端上，测点板与测头心轴的轴线有一个锐角夹角，可以和被测锥孔侧壁贴合，测头杆13设于测头支承部中、并沿其轴向延伸，测头杆与测头支承部之间设有沿其轴向的滑动副，测头杆13另一端设有内螺纹，测头心轴2上设有外螺纹，测头杆13通过螺纹副与测头心轴2外端相连接，该螺纹副构成测点板与测头心轴之间的伸缩机构，测头心轴2内端的锥齿轮3与测头支承部之间设有挡圈，当锥齿轮3带动测头心轴2转动时，测头心轴只转动，不移动，这样使测头杆沿测头支承部的轴向移动，进而带动测点板和光纤探头移动，以测量不同直径锥孔；读数装置由进位轮机构构成，传动装置设于支承架内，传动装置是锥齿轮装置，其中一个锥齿轮3固定于测头心轴2内端，另一个锥齿轮31固定于测微丝杆4左端，该一个锥齿轮3和另一个锥齿轮31相啮合，该一个锥齿轮3和另一个锥齿轮31的传动比为1∶1，测微丝杆4和测头心轴2的螺距相等，本实施例中均取为0.5毫米，测微丝杆4中部外周套设有轴套11，轴套11的内径大于测微丝杆4的外径，轴套内侧固定有一个螺母111与测微丝杆4上的螺纹相连接，轴套11外周固定设有轴套齿轮10，轴套齿轮10通过中间齿轮8与进位轮机构的第一位字轮5相连接，测微丝杆4一端的另一个锥齿轮31与手持部之间设有挡圈和轴承，在进位轮机构中设有第一位字轮、第二位字轮、第三位字轮、第四位字轮、第一进位轮9、第二进位轮9和第三进位轮9，三个进位轮设于四个位字轮之间，处于右端的第一位字轮5与中间齿轮8相啮合，测微丝杆和测头心轴的螺距为0.5毫米，测微丝杆与第一位字轮的传动比为1∶2.5，第一位字轮5上均匀设有20个齿，每一个齿上对应标有一个数字，第一位字轮上标有从0到9再重复从0到9的20个字，因此第一位字轮每转过一个字，则测微丝杆4沿轴向移动的距离为0.5mm/2.5圈/20个字＝0.01mm/每字，同时，测头心轴带动测点伸缩的距离也为0.01mm，这时只要保证锥齿轮副的传动比是1∶1，测微丝杆的螺距和测头心轴螺距都是0.5mm，就是可以保证第一位字轮每转过一个字测头心轴就可以带动测点伸缩0.01mm；该第一位字轮的左端有一对拨齿，分别处于圆周的同一直径线上，三个进位轮的右端与位字轮的左端啮合，高位的位字轮上也设有20个齿，每一个齿上对应标有一个数字，位字轮上标有从0到9再重复从0到9的20个字，处于低数位上的位字轮每转过一周，其上的一对拨齿通过进位轮推动相邻的高数位字轮转过两个齿，即转过一个数字，这样就可以实现进位。测微丝杆4另一端设有游标细分装置，该游标细分装置由固定套筒6、鼓轮7和旋钮15构成，进位轮机构设于固定套筒6上，固定套筒6套设于轴套11外周，测微丝杆4另一端穿过固定套筒6，测微丝杆4另一端固定有一个旋钮15，固定套筒外侧还套设有鼓轮，鼓轮与固定套筒之间为间隙配合，鼓轮7右端与测微丝杆4另一端通过紧定螺钉固定，鼓轮7左端外侧面沿圆周均匀刻有50个刻线，相邻刻线之间的距离为0.01毫米，相应地在与鼓轮左端对应的固定套筒6上设有6条等间距的刻线，通过游标细分装置细分之后，可以达到0.002mm的精度，而控制器通过处理光纤探头的信息，可以读出0.0001mm精度等级的距离信息。

在测量读数时测点板随着测头心轴可以伸缩，顶到塞孔内壁就可以测量了。先通过进位轮机构读常规的毫米之下的两位数，然后由刻有游标的固定套筒上读出常规的毫米之下的第三位数，最后读由光纤测定的位移数即为毫米之下的第四位数，以达到粗、精测量相结合的测量目的。

由于测头杆通过螺纹与测点心轴相连接，因此可以根据不同锥度的被测锥孔方便的更换测头杆和测点板而且还可以对测头杆加长。

除了上述方案之外，本发明中的传动装置主要功能是实现将测微丝杆的转动转换到与之相垂直的测头心轴的转动，因此除了锥齿轮副外，还可以采用蜗轮蜗杆结构，比如在测微丝杆上固定一个蜗杆，在测头心轴上固定蜗轮与之相啮合。在手持部前端设置一个测头支承部也可以实现测量目的，但是设置多个尤其是沿圆周均匀布置多个，可以便于自动对准轴心线，而本实施例中采用三个是较好的结构形式。测微丝杆、测头心轴的螺距以及测微丝杆与第一位字轮的传动比，以及进位轮机构中位字轮和进位轮具体结构，可以根据实际设精度进行变化。

Claims (4)

1.一种锥孔塞规，包括测头、传动装置和读数装置，测头与传动装置相连接，读数装置与传动装置相连接，其特征在于：该锥孔塞规还包括一个呈中空状的支承架，支承架由手持部和与手持部相垂直的测头支承部构成，传动装置设于支承架内，测头包括测头心轴、测点板和光纤探头，光纤探头内嵌设于测点板中，测点板固定于测头杆一端上，测头杆设于测头支承部中、并沿其轴向延伸，测头杆与测头支承部之间设有沿其轴向的滑动副，测头杆另一端设有内螺纹，测头心轴设于测头支承部中，测头心轴上设有外螺纹，测头杆通过螺纹副与测头心轴外端相连接，在手持部内设有测微丝杆，测头心轴通过传动装置与测微丝杆相连接，读数装置由进位轮机构构成，光纤探头与光源和控制器相连接，传动装置是锥齿轮装置，其中一个锥齿轮固定于测头心轴内端，另一个锥齿轮固定于测微丝杆左端，该一个锥齿轮和另一个锥齿轮相啮合，在手持部前端设有三个测头支承部，该三个测头支承部沿圆周均匀分布，该一个锥齿轮和另一个锥齿轮的传动比为1∶1，测微丝杆和测头心轴的螺距相等，测微丝杆中部外周套设有轴套，轴套的内径大于测微丝杆的外径，轴套内侧固定有一个螺母与测微丝杆上的螺纹相连接，轴套外周固定设有轴套齿轮，轴套齿轮通过中间齿轮与进位轮机构的第一位字轮相连接，测微丝杆一端的另一个锥齿轮与手持部之间设有挡圈和轴承，测头心轴内端的锥齿轮与测头支承部之间设有挡圈。

2.如权利要求1所述的锥孔塞规，其特征在于：在进位轮机构中设有第一位字轮、第二位字轮、第三位字轮、第四位字轮、第一进位轮、第二进位轮和第三进位轮，该三个进位轮设于该四个位字轮之间，处于右端的第一位字轮与中间齿轮相啮合，测微丝杆和测头心轴的螺距为0.5毫米，测微丝杆与第一位字轮的传动比为1∶2.5，第一位字轮上均匀设有20个齿，该第一位字轮的左端有一对拨齿，分别处于圆周的同一直径线上，三个进位轮的右端与位字轮的左端啮合，处于低数位上的位字轮每转过一周，其上的一对拨齿通过进位轮推动相邻的高数位字轮转过两个齿。

3.如权利要求2所述的锥孔塞规，其特征在于：测微丝杆另一端设有游标细分装置，该游标细分装置由固定套筒、鼓轮和旋钮构成，进位轮机构设于固定套筒上，固定套筒套设于轴套外周，测微丝杆另一端穿过固定套筒，测微丝杆另一端固定有一个旋钮，固定套筒外侧还套设有鼓轮，鼓轮与固定套筒之间为间隙配合，鼓轮右端与测微丝杆另一端相固定，鼓轮左端外侧面沿圆周均匀刻有50个刻线，相邻刻线之间的距离为0.01毫米，相应地在与鼓轮左端对应的固定套筒上设有6条等间距的刻线。

4.如权利要求3所述的锥孔塞规，其特征在于：测点板与测头心轴的轴线有一个锐角夹角。

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