CN110231002B - 卧式孔检测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械制造领域，具体涉及卧式孔检测仪，检测孔直线度、孔相对于其定位基准的垂直度、平行度、倾斜度等误差。仪器包括导向基准、驱动装置、探测装置、光学装置等。带孔工件或探测装置可相对于导向基准移动，其运动方向与水平面的夹角小于、等于45度。探测装置能够绕支点在空间内摆动，其一端与孔壁接触。光线从孔的外部或内部穿过，光线及光斑随探测装置的摆动而变化，由光斑位置信息求出孔直线度等误差。当光线的长度大于工件的长度时，可以将误差放大后显示出；在一次检测中，光发射器到光接收器之间的距离是不变的，因此检测精度高。仪器卧式放置，中心低，稳定性好，操作方便。能用于大、小直径孔的检测。

Description

卧式孔检测仪
技术领域
本发明属于机械制造孔加工与检测领域，具体涉及卧式孔检测仪。
背景技术
在机械制造厂检测孔直线度误差的常用方法是：两端壁厚测量对比方案。即在零件加工结束后，利用游标卡尺或超声波测厚仪检测零件两端的壁厚并进行对比，根据两端壁厚之差判断孔直线度误差大小。这一方案属于定性判断。研究人员还提出了多种运用激光等光学技术检测深孔直线度误差的方案，如有人提出一种火炮身管直线度误差的光学检测方法，利用光斑位置变化来反应孔的直线度误差。现有技术中光发射器相对于光接收器常常是移动的，因此，光源到光敏传感器的距离是变动的。当光发射器或传感器本身制造质量和精度不高时，光斑本稳定，且其中心会有漂移，从而影响孔直线度检测精度。
发明内容
本发明的目的：利用光学原理检测孔直线度或其它形位误差，获得高精度检测结果。
本发明采用以下创新技术方案。
1.卧式孔检测仪包括探测装置、导向基准、驱动装置、光学装置、支撑装置，读数装置，其特征在于：带孔工件或探测装置运动方向与水平面的夹角小于、等于45度；驱动装置或人手使工件或探测装置相对于导向基准移动；探测装置一端有支点，能绕支点在空间内摆动，另一端与孔壁接触；光学装置的光线及光斑随探测装置的摆动而变化；读数装置显示光斑位置或其变换后的信息；光线从孔的外部或内部穿过；光学装置有光发射器、光线、光接收器，光线的长度大于或小于或等于工件的长度，在一次检测中，光发射器到光接收器之间的距离是不变的。
2.参考创新点1所述的卧式孔检测仪，其特征在于：所述的导向基准有导向体，所述的驱动装置有滑动体，所述的探测装置有探测杆、探测头，所述的读数装置有显示器；驱动装置带动探测装置或带孔工件沿导向体运动；探测杆能够绕支点进行空间内的摆动，探测头位于探测杆上，与孔壁接触；探测杆能够随探测头与孔接触部位相对于导向基准的变化而摆动；光发射器位于探测杆上，所发出的光线射向光接收器；探索杆位置的变化引起光发射器、光线和光接收器上光斑位置发生变化；显示器显示光斑位置信息或其变换后的信息；光线从孔的外部或内部射向光接收器。
3.参考创新点1所述的卧式孔检测仪，其特征在于所述的探测装置摆动的支点位于孔的任意一端，其它零件位置随支点位置而变动；所述的导向基准为机床导轨或其它导向物体，所述的驱动装置为机床溜板或其它驱动物体。
4.参考创新点1所述的卧式孔检测仪，其特征在于所述的探测装置在摆动支点部位有球副或球轴承或者其它连接结构，所述的其它连接结构使探测杆能摆动。
5.参考创新点1所述的卧式孔检测仪，其特征在于：所述的探测装置在摆动支点处有间隙调整机构；探测装置位于孔内的部分能够自动适应孔径的变化。
6.参考创新点1所述的卧式孔检测仪，其特征在于：在探测杆外部或其延伸、放大部分设置有防转装置。
7.参考创新点6所述的卧式孔检测仪，其特征在于：探测杆或其延伸、放大部分外轮廓和防转装置内轮廓具有圆形以外的横截面，当防转装置固定时，两者相对旋转运动受到限制。
8.参考创新点6所述的卧式孔检测仪，其特征在于：防转装置向探测杆或其延伸、放大部分施加电磁力，电磁力矩主分量与探测杆绕孔轴线旋转的趋势相反。
9.参考创新点6所述的卧式孔检测仪，其特征在于：防转装置为弹性体，向探测杆或其延伸、放大部分施加摩擦力，摩擦力力矩主分量与探测杆绕孔轴线旋转的趋势相反。
10.参考创新点2所述的卧式孔检测仪，其特征在于探测杆是整体或分体式，分体式探测杆能够被拆开、拆开后能够被组装为整体；当光线从孔的内部射向光接收器时，探测头设有通孔，或者探测头与孔壁之间有间隙，光线穿越所述的通孔或间隙。
以下对上述创新方案作进一步说明。
探测杆为整体时，制造容易，但放置工件时，有时不是十分方便。探测杆为分体式结构时，拆开探测杆，可以比较容易地放置工件，放置工件后，将探测杆组装为整体使用。
通常情况下，在孔的检测过程中，探测杆不会自动发生绕工件轴线的旋转。另外，就孔轴线直线度的定义而言，不需要关注孔轴线弯曲的方位，因此本发明可以不设置防转装置。但是，知道工件轴线弯曲的方位是有作用的(比如需要校直工件时)。因此，对于一部分使用本技术的工厂而言，可以为这些工厂设计防转装置，为校直孔或有其他需要时提供便利。
为了防止探测杆旋转，可以使探测杆或其一部分具有方形横截面，防转装置具有与方形截面成间隙配合的方形孔，固定所设置的方形孔，则可以限制探测杆绕工件轴线旋转的自由度。探测杆具有三角形截面时，防转装置的三角形孔可以防转。总之，探测杆外轮廓和防转装置内轮廓具有圆形以外的横截面，因此，防转装置可以防止探测杆绕孔轴线的旋转。需要说明的是：探测杆外轮廓与防转装置内轮廓之间应有微小的间隙，如果完全没有间隙，则探测杆不能摆动，从而影响本发明功能的实现。由于存在间隙，防转装置不能完全防止探测杆的旋转，只能在一定程度上具有防转功能。也就是说，探测杆有可能具有绕孔轴线的小的旋转，由于间隙较小，其旋转角度也较小，故可以忽略不计。
也可借助力的作用防止探测杆旋转。例如，让探测杆外部或其延伸、放大部分与弹性材料接触，这些材料与弹性杆表面的摩擦力很大，能够通过摩擦力阻止探测杆的旋转。同时，这些弹性材料容易变形，不会影响探测杆绕支座的运动。
还可以通过电磁力防止探测杆旋转。例如，探测杆或其延伸、放大部分受到电磁力，电磁力矩主分量与探测杆绕孔轴线旋转的趋势相反。
为了消除或调整探测杆与其旋转支点之间的间隙，提高检测精度，可以利用现有技术设置支座间隙调整装置。
本发明的有益效果：第一，卧式放置，仪器中心低，比较稳定，操作方便。第二，当光线的长度大于工件的长度时，可以将误差显示得更为明显，即可以将误差放大后显示出；在一次检测中，光发射器到光接收器之间的距离是不变的。以上方面利于提高检测精度。第三，置于孔内的部分直径小，不仅适用于大孔检测，也能适用于小直径孔的检测。第四，通过获得相对于基准的孔的轴线上各部位的位置，可求得孔轴线的直线度，还可以借助现有技术获得孔相对于其定位基准的其它形位误差，如垂直度、平行度、倾斜度等。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。图中：1-带孔工件，2-滑动体，3-导向体，4-探测杆，5-探测头，6-过光孔，7-光接收器，8-光线，9-光发射器，10-弹性体，11-球副，12-支座，13-显示器，14-运算器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施方式作进一步说明，具体实施方式不对本发明做任何限制。
评定直线度误差的方法，采用以下具体实施方式。
实施方式一：最小包容区域法。
实施方式二：最小二乘法。
实施方式三：两端点连线法。
光线射向光接收器的具体实施方式有：
实施方式一：光线从孔的外部射向光接收器。
实施方式二：光线从孔的内部射向光接收器。探测头设有通孔，光线穿越所述的通孔。
实施方式三：光线从孔的内部射向光接收装置。探测头与孔壁之间有间隙，光线穿越所述的间隙。
与探测杆摆动相关的具体实施方式有：
实施方式一：设置方腔，探测杆末端与方腔接触，在方腔内具有两个旋转自由度。
实施方式二：采用球副，比如球关节或球轴承。

Claims (9)

1.卧式孔检测仪，包括探测装置、导向基准、驱动装置、光学装置、支撑装置、读数装置，其特征在于：带孔工件运动方向与水平面的夹角小于等于45度；驱动装置使工件相对于导向基准移动；所述的探测装置有探测杆、探测头；探测装置一端有支点，能绕支点在空间内摆动，另一端与孔壁接触；探测杆能够随探测头与孔接触部位相对于导向基准的变化而摆动；探测头位于探测杆上；光学装置有光发射器、光线、光接收器，光发射器位于探测杆上，所发出的光线射向光接收器；光学装置的光线及光斑随探测装置的摆动而变化；读数装置显示光斑位置或其变换后的信息；光线从所述孔的外部或内部穿过；光线的长度大于工件的长度；工件移动时，在一次检测中，光发射器到光接收器之间的距离是不变的；所述的探测装置在摆动支点部位有球副，或者设置方腔，探测杆末端与方腔接触，在方腔内具有两个旋转自由度；当光线从所述孔的内部射向光接收器时，探测头设有通孔，或者探测头与孔壁之间有间隙，光线穿越所述的通孔或间隙。
2.根据权利要求1所述的卧式孔检测仪，其特征在于：所述的导向基准有导向体，所述的驱动装置有滑动体；所述的读数装置有显示器；驱动装置带动带孔工件沿导向体运动；探索杆位置的变化引起光发射器、光线和光接收器上光斑位置发生变化；显示器显示光斑位置信息或其变换后的信息。
3.根据权利要求1所述的卧式孔检测仪，其特征在于所述的探测装置摆动的支点位于所述孔的任意一端；所述的导向基准为机床导轨，所述的驱动装置为机床溜板。
4.根据权利要求1所述的卧式孔检测仪，其特征在于：所述的探测装置在摆动支点处有间隙调整机构；探测装置位于孔内的部分能够自动适应孔径的变化。
5.根据权利要求1所述的卧式孔检测仪，其特征在于探测杆是整体或分体式，分体式探测杆能够被拆开、拆开后能够被组装为整体。
6.根据权利要求1所述的卧式孔检测仪，其特征在于：在探测杆外部或其延伸、放大部分设置有防转装置。
7.根据权利要求6所述的卧式孔检测仪，其特征在于：探测杆或其延伸、放大部分外轮廓和防转装置内轮廓具有圆形以外的横截面，当防转装置固定时，两者相对旋转运动受到限制。
8.根据权利要求6所述的卧式孔检测仪，其特征在于：防转装置向探测杆或其延伸、放大部分施加电磁力，电磁力矩主分量与探测杆绕孔轴线旋转的趋势相反。
9.根据权利要求6所述的卧式孔检测仪，其特征在于：防转装置为弹性体，向探测杆或其延伸、放大部分施加摩擦力，摩擦力力矩主分量与探测杆绕孔轴线旋转的趋势相反。
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