CN109282727B - 一种用于等直径深孔检测的气式内径量具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于等直径深孔检测的气式内径量具，包括并联型定位与夹紧机构、自适应测量与显示机构、测量位置调控机构以及***控制器。由***控制器控制并联型定位与夹紧机构，实现全自动内径量具与被测工件之间的自动定位和夹紧；在并联型定位与夹紧机构支撑下，***控制器控制测量位置调控机构，带动自适应测量与显示机构行至被测工件等直径深孔内径的待测位置；最后由自适应测量与显示机构完成对被测工件等直径深孔待测位置的内径测量和显示。本发明的全自动内径量具采用并联机构快速实现定位和夹紧，运用灵敏度高的气式自适应测量机构，操作方便，简单易行，能显著提高等直径深孔内径检测的效率和精度。

Description

一种用于等直径深孔检测的气式内径量具

技术领域

本发明公开了一种气式内径量具，特别涉及一种用于等直径深孔检测的气式内径量具，属于深孔检测工具技术领域。

背景技术

随着大型、超大型零件越来越广泛用于现代飞机、轮船、大型精密仪器等产品，这对孔深与孔径比大于5的深孔或超深孔零件的自动化量具的要求也越来越高。基于卡尺、卡规的传统孔径测量方法人为影响因素大，如检测定位等，因而对于深孔/超深孔的内径检测出现了一些专用的测量工具，但现有的深孔内径量具普遍存在于与被测工件不易定位的问题，而且检测单元的灵敏度有待进一步提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对背景技术中提及的现有的深孔测量工具存在测量过程繁琐、自动化程度低，以及检测单元的灵敏度不高等问题而提供一种用于等直径深孔检测的气式内径量具。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种用于等直径深孔检测的气式内径量具，其特征在于：该量具包括并联型定位与夹紧机构、自适应测量与显示机构、测量位置调控机构以及***控制器。

所述的并联型定位与夹紧机构包括定平台、动平台、连杆一、连杆二、径向滑块、气缸；所述的定平台与被测工件接触的一端设有锥型定位面，定平台中心开有通孔一，通孔一周围均布两个引导孔一；所述的动平台位于远离定平台锥型定位面的另一端，定平台与动平台之间设置气缸，气缸壳体固定在定平台端面上，气缸活塞杆与动平台相连，动平台与定平台相邻的端面上沿周向开有三等分的径向滑槽，动平台中心开有通孔二，通孔二周围均布两个引导孔二；所述的定平台与动平台之间设有三组连杆滑块机构，每组连杆滑块机构包括连杆一、连杆二和径向滑块；所述的连杆一一端固接于定平台三等分的外圆上；所述的连杆二呈非对称的V型，连杆二一端与动平台径向滑槽内的径向滑块以圆柱铰链相连，连杆二中部与连杆一也以圆柱铰链相连。

所述的自适应测量与显示机构包括缸筒、锥形活塞、左缸盖、右缸盖、压簧、中空活塞杆、T型套筒、测头座、测头、内径百分表、安装支架；所述的缸筒内装有锥形活塞，缸筒的左右端面分别装接左缸盖和右缸盖，缸筒中部某一横截面上沿径向开设一组三等分的径向通孔；所述的锥形滑块锥型面朝右，锥形滑块锥型面上沿其母线方法开有三等分的滑槽，每个滑槽内装有一个测头座，测头座穿过套筒上径向通孔，连接一个测头；所述的压簧安装在锥形活塞与右缸盖之间；所述的中空活塞杆左端同轴穿过锥形活塞，中空活塞杆右端设有一个密封悬臂，密封悬臂上开设有进气口；T型套筒套装在中空活塞杆上，T型套筒左端与右缸盖固连；中空活塞杆与右缸盖和T型套筒之间均装有滑动轴承一，中空活塞杆右端伸出T型套筒外，T型套筒右端连接环形支撑盘，在环形支撑盘与中空活塞杆的密封悬臂之间通过安装支架安装内径百分表，内径百分表测头与密封悬臂相连。

所述的测量位置调控机构包括驱动电机、电机支架、齿轮、齿条、套筒、环形支撑盘、导杆、滑动轴承二；驱动电机通过电机支架安装在定平台靠近动平台的端面上；齿轮安装在驱动电机输出轴上；套筒通过两端的滑动轴承二套装在T型套筒上，齿条安装在套筒上，并与齿轮相啮合；套筒远离定平台的一端经滑动轴承三与环形支撑盘连接；环形支撑盘沿周向均布两根导杆；导杆可滑动地穿过动平台和定平台；

自适应测量与显示机构的T型套筒套设于测量位置调控机构的套筒中，且内径百分表、安装支架及环形支撑盘伸出套筒外，并联型定位与夹紧机构通过定平台的通孔一、动平台的通孔二套设于测量位置调控机构的套筒上；

所述的***控制器与驱动电机、气缸均电性相连。

作为优选实施例，所述的气缸的数量为3只，每只气缸位于定平台端面上某一个圆的三等分处。

所述的定平台锥形定位面的锥角根据被测工件2孔口倒角来设计。

所述的中空活塞杆左端与锥形活塞同轴固连；所述的锥形活塞与缸筒之间设有滑动密封圈(未画出)。

所述的中空活塞杆与右缸盖和T型套筒之间均装有滑动轴承一。

所述的测头座与锥形活塞靠近的一端设有一个可转动的圆柱销，圆柱销可沿着锥形活塞滑槽滑动；所述的测头与测头座采用螺纹连接，且两者之间可调节的距离为1～3mm。

所述的压簧在量具未工作时处于压缩状态，且压簧弹力使锥形活塞左移，带动测头座和测头处于缩回状态。

所述的环形支撑盘与细长套筒之间设有滑动轴承三。

本发明的有益效果是：

1、该用于等直径深孔检测的气式内径量具，采用并联型机构同时实现定位和夹紧，既利于辅助内径测量，也简化了量具的组成结构。

2、该用于等直径深孔检测的气式内径量具，采用气式的自动测量机构，充分利用压力气体体积的易变性和反应的灵敏性，有利于保证深孔内径的检测精度，也利于避免划伤工件表面。

3、该用于等直径深孔检测的气式内径量具，采用自动的并联夹紧定位机构和测量位置调整机构，简化了量具操作，提高了测量效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的并联型定位与夹紧机构模型图；

图3为本发明的自适应测量与显示机构剖视图；

图4为本发明的测量位置调控机构示意图；

图5为本发明的实施案例示意图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图对具体实施方式做进一步的描述。

如图1所示，一种用于等直径深孔检测的气式内径量具，该量具包括并联型定位与夹紧机构1000、自适应测量与显示机构2000、测量位置调控机构3000以及***控制器。

如图2所示，并联型定位与夹紧机构1000包括定平台1001、动平台1002、连杆一1003、连杆二1004、径向滑块1005、气缸1006；定平台1001与被测工件2接触的一端设有锥型定位面，锥型定位面的锥角根据被测工件2孔口倒角来设计，定平台1001中心开有通孔一，通孔一周围的定平台端面上轴向开设有两个引导孔一；动平台1002位于远离定平台1001锥形定位面的另一端，动平台1002与定平台1001相邻的端面上沿周向开有三等分的径向滑槽，动平台1002中心开有通孔二，通孔二周围的动平台端面上轴向开设有两个引导孔二；定平台1001与动平台1002之间设有三组连杆滑块机构，每组连杆滑块机构包括连杆一1003、连杆二1004和径向滑块1005；连杆一1003一端固接于定平台1001三等分的外圆上；连杆二1004呈非对称的V型，连杆二1004一端与动平台1002径向滑槽内的径向滑块1005以圆柱铰链相连，连杆二1004中部与连杆一1003也以圆柱铰链相连；气缸1006壳体固定在定平台1001端面上，气缸1006活塞杆与动平台1002相连，气缸1006的数量为3只，每只气缸1006位于定平台1001端面上某一个圆的三等分处。

如图3所示，自适应测量与显示机构2000包括缸筒2001、锥形活塞2002、左缸盖2003、右缸盖2004、压簧2007、中空活塞杆2008、T型套筒2009、测头座2005、测头2006、内径百分表2010、安装支架2011；缸筒2001内装有锥形活塞2002，缸筒2001的左右端面分别装接左缸盖2003和右缸盖2004，缸筒2001中部某一横截面上沿径向开设一组三等分的径向通孔；与缸筒2001之间装有滑动密封圈(未画出)的锥形活塞2002锥型面朝右，锥形活塞2002锥型面上沿其母线方法开有三等分的滑槽，每个滑槽内装有一个测头座2005，与锥形活塞2002靠近的测头座2005一端设有一个可转动的圆柱销，圆柱销可沿着锥形活塞2002滑槽滑动，测头座2005另一端穿过套筒上径向通孔，采用螺纹连接一个测头2006，且测头2006与测头座2005之间可调节的距离为1～3mm；压簧2007安装在锥形活塞与右缸盖2004之间，在量具未工作时压簧处于压缩状态，测头座2005和测头2006处于缩回状态，且压簧2007的弹力使锥形活塞2002左移，带动测头座2005和测头2006伸出套筒上的径向通孔；与锥形活塞2002同轴固连的中空活塞杆2008左端同轴穿过锥形活塞2002，中空活塞杆2008右端设有一个密封悬臂，密封悬臂上开设有进气口；T型套筒2009套装在中空活塞杆2008上，T型套筒2009左端与右缸盖2004固连；中空活塞杆2008与右缸盖2004和T型套筒2009之间均装有滑动轴承一2012，中空活塞杆2008右端伸出T型套筒外，T型套筒右端连接环形支撑盘3006，在环形支撑盘与中空活塞杆的密封悬臂之间通过安装支架2011安装内径百分表2010，内径百分表2010测头与密封悬臂相连。

如图4所示，测量位置调控机构3000包括驱动电机3001、电机支架3002、齿轮3003、齿条3004、套筒3005、环形支撑盘3006、导杆3007、滑动轴承二3008；驱动电机3001通过电机支架3002安装在定平台1001靠近动平台的端面上；齿轮3003安装在驱动电机3001输出轴上；套筒3005通过两端的滑动轴承二3008套装在T型套筒上，齿条3004安装在套筒3005上，并与齿轮3003相啮合；套筒3005远离定平台1001的一端经滑动轴承三与环形支撑盘3006连接；环形支撑盘3006沿周向均布两根导杆3007；导杆3007可滑动地穿过动平台1002和定平台1001。

***控制器与驱动电机3001、气缸1006换向控制阀均采取电性相连。

一种用于等直径深孔检测的气式内径量具的工作过程如下：

1)测量前准备，首先根据被测工件等直径深孔内径的大小选择合适的测头2006，将其与测头座2005相连；通过中空活塞杆2008右端的进气口，向锥形活塞2002左端型腔提供压力；借助内径标准环规和压簧2007，完成该量具的标定工作，记录标定值，调整内径百分表2010零位。

2)测量时，如图5所示，由***控制器控制并联型定位与夹紧机构1000，实现气式内径量具1与被测工件2之间的自动定位与夹紧；在并联型定位与夹紧机构1000支撑下，***控制器控制测量位置调控机构3000，带动自适应测量与显示机构2000行至被测工件2等直径深孔内径的待测位置；最后由自适应测量和显示机构2000完成对被测工件2等直径深孔待测位置的内径测量和显示，具体实施步骤如下：

a)将并联型定位与夹紧机构1000的定平台1001放置被测工件2深孔孔端面上，同时启动三个气缸1006，通过动平台1002、径向滑块1005和连杆二1004，带动三根连杆一1003夹紧被测工件2的外表面，完成该气式内径量具1与被测工件2的定位与夹紧；

b)在并联型定位和夹紧机构1000支撑下，启动驱动电机3001，通过小齿轮3003、齿条3004、细长套筒3005、形支撑盘3006、导杆3007和滑动轴承二3008，带动自适应测量和显示机构2000运行至被测工件2深孔内径的待测位置；

c)在锥形活塞2002左端型腔气体压力和压簧2007的弹力，以及三个测头2006受孔壁的作用力下，锥形活塞2002在缸筒2001内会产生相应的左右滑动，由于锥形活塞2002锥形面的锥角为45°，锥形活塞2002沿轴向的位移量即为待测孔径单边半径的变化量，通过中空活塞杆2008，将锥形活塞2002沿轴向的位移量反映到内径百分表2010上，读出数值，结合标定值计算出当前位置内径尺寸。

d)若需测量同一截面上不同位置处的孔内径，仅需转动T型套筒2009右端，使三个测头2006在锥形活塞2002和测头座2005约束下在当前截面内产生旋转；若需测量不同界面上的深孔内径，需启动驱动电机3001，通过小齿轮3003、齿条3004、细长套筒3005，带动自适应测量和显示机构2000运行至相应的待测量内径的所处截面。

以上所述仅为本发明涉及的用于等直径深孔检测的气式内径量具的一个较佳实施案例，但本发明的实施范围并不局限于此例。

Claims (4)

1.一种用于等直径深孔检测的气式内径量具，其特征在于：该量具包括并联型定位与夹紧机构、自适应测量与显示机构、测量位置调控机构以及***控制器；

所述的并联型定位与夹紧机构包括定平台、动平台、连杆一、连杆二、径向滑块、气缸；所述的定平台与被测工件接触的一端设有锥型定位面，定平台中心开有通孔一，通孔一周围均布两个引导孔一；所述的动平台位于远离定平台锥型定位面的另一端，定平台与动平台之间设置气缸，气缸壳体固定在定平台端面上，气缸活塞杆与动平台相连，动平台与定平台相邻的端面上沿周向开有三等分的径向滑槽，动平台中心开有通孔二，通孔二周围均布两个引导孔二；所述的定平台与动平台之间设有三组连杆滑块机构，每组连杆滑块机构包括连杆一、连杆二和径向滑块；所述的连杆一一端固接于定平台三等分的外圆上；所述的连杆二呈非对称的V型，连杆二一端与动平台径向滑槽内的径向滑块以圆柱铰链相连，连杆二中部与连杆一也以圆柱铰链相连；

所述的自适应测量与显示机构包括缸筒、锥形活塞、左缸盖、右缸盖、压簧、中空活塞杆、T型套筒、测头座、测头、内径百分表、安装支架；所述的缸筒内装有锥形活塞，缸筒的左右端面分别装接左缸盖和右缸盖，缸筒中部某一横截面上沿径向开设一组三等分的径向通孔；所述的锥形活塞锥型面朝右，锥形活塞锥型面上沿其母线方向开有三等分的滑槽，每个滑槽内装有一个测头座，测头座穿过缸筒上的径向通孔，连接一个测头；所述的压簧安装在锥形活塞与右缸盖之间；所述的中空活塞杆左端同轴穿过锥形活塞，中空活塞杆右端设有一个密封悬臂，密封悬臂上开设有进气口；T型套筒套装在中空活塞杆上，T型套筒左端与右缸盖固连；中空活塞杆与右缸盖和T型套筒之间均装有滑动轴承一，中空活塞杆右端伸出T型套筒外，T型套筒右端连接环形支撑盘，在环形支撑盘与中空活塞杆的密封悬臂之间通过安装支架安装内径百分表，内径百分表测头与密封悬臂相连；

所述的测量位置调控机构包括驱动电机、电机支架、齿轮、齿条、套筒、环形支撑盘、导杆、滑动轴承二；驱动电机通过电机支架安装在定平台靠近动平台的端面上；齿轮安装在驱动电机输出轴上；套筒通过两端的滑动轴承二套装在T型套筒上，齿条安装在套筒上，并与齿轮相啮合；套筒远离定平台的一端经滑动轴承三与环形支撑盘连接；环形支撑盘沿周向均布两根导杆；导杆可滑动地穿过动平台和定平台；

自适应测量与显示机构的T型套筒套设于测量位置调控机构的套筒中，且内径百分表、安装支架及环形支撑盘伸出套筒外，并联型定位与夹紧机构通过定平台的通孔一、动平台的通孔二套设于测量位置调控机构的套筒上；

所述的***控制器与驱动电机、气缸均电性相连；

所述的中空活塞杆左端与锥形活塞同轴固连；所述的锥形活塞与缸筒之间设有滑动密封圈；

所述用于等直径深孔检测的气式内径量具的测量方法包括以下步骤:

1)测量前准备，首先根据被测工件等直径深孔内径的大小选择合适的测头，将其与测头座相连；通过中空活塞杆右端的进气口，向锥形活塞左端型腔提供压力；借助内径标准环规和压簧，完成所述用于等直径深孔检测的气式内径量具的标定工作，记录标定值，调整好内径百分表的零位;

2)测量时，由***控制器控制并联型定位与夹紧机构，实现气式内径量具与被测工件之间的自动定位与夹紧；在并联型定位与夹紧机构支撑下，***控制器控制测量位置调控机构，带动自适应测量与显示机构行至被测工件等直径深孔内径的待测位置,由自适应测量和显示机构完成对被测工件等直径深孔待测位置的内径测量和显示，具体实施步骤如下：

a)将并联型定位与夹紧机构的定平台放置于被测工件深孔孔端面上，同时启动三个气缸，通过动平台、径向滑块和连杆二，带动三根连杆一夹紧被测工件的外表面，完成该气式内径量具与被测工件的定位与夹紧；

b)在并联型定位和夹紧机构支撑下，启动驱动电机，通过齿轮、齿条、套筒、环形支撑盘、导杆和滑动轴承二，带动自适应测量和显示机构运行至被测工件深孔内径的待测位置；

c)在锥形活塞左端型腔气体压力和压簧的弹力，以及三个测头受孔壁的作用力下，锥形活塞在缸筒内会产生相应的左右滑动，因锥形活塞锥形面的锥角为45° ，锥形活塞沿轴向的位移量即为待测孔径单边半径的变化量，通过中空活塞杆，将锥形活塞沿轴向的位移量反映到内径百分表上，读出数值，结合标定值计算出当前位置内径尺寸；

d)若需测量同一截面上不同位置处的孔内径，仅需转动T型套筒右端，使三个测头在锥形活塞和测头座约束下在当前截面内产生旋转；若需测量不同截面上的深孔内径，需启动驱动电机，通过齿轮、齿条、套筒，带动自适应测量和显示机构运行至待测的截面上。

2.根据权利要求1所述的用于等直径深孔检测的气式内径量具，其特征在于：所述的气缸的数量为3只。

3.根据权利要求1所述的用于等直径深孔检测的气式内径量具，其特征在于：所述的定平台锥型定位面的锥角根据被测工件孔口倒角来设计。

4.根据权利要求1所述的用于等直径深孔检测的气式内径量具，其特征在于：所述的测头座与锥形活塞靠近的一端设有一个可转动的圆柱销，圆柱销可沿着锥形活塞滑槽滑动；所述的测头与测头座采用螺纹连接，且两者之间可调节的距离为1～3mm。