CN112432626A - 一种椭圆度检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种椭圆度检测装置及检测方法。所述装置包括：机架、设于机架上的旋转平台、驱动装置、探头组件和控制组件，旋转平台的上表面用于放置待测物，探头组件包括至少一个探头，每个探头能够在至少一个平面a内沿圆b的径向进行往复移动，每个探头能够接触待测物的外边缘或内边缘，并通过接触的位置处的滑动摩擦力固定待测物，控制组件与每个探头连接，能够控制每个探头进行往复移动。所述方法通过探头组件卡住待测物的最大直径点处，采用正反转的方式，观测是否存在正反转卡住的是同一个点，检查待测物存在的椭圆度。本发明具有设计合理，简单实用，操作方便，精度可控可调，受环境干扰小的优点。

Description

一种椭圆度检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体说是一种椭圆度检测装置及检测方法。

背景技术

椭圆度也称不圆度，指圆形截面的产品，如齿轮、圆钢和圆形钢管的横截面上最大直径与最小直径之差，即为椭圆度之值。现有的椭圆度检测装置多以光学检测为主，一般对检测环境洁净度要求较高，在粉尘较多的工厂内使用该检测装置容易因尘土堆积覆盖而影响透光效果，造成检测结果不准确或无法工作的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种椭圆度检测装置及检测方法。该方法或装置具有设计合理，简单实用，操作方便，精度可控可调，受环境干扰小的优点。

一方面，本发明提供一种椭圆度检测装置，包括：

机架、设于所述机架上的旋转平台、驱动装置、探头组件、和控制组件，

所述旋转平台的上表面用于放置待测物，所述旋转平台能够在平面a内做双向轴向旋转，并能够带动其上表面放置的待测物随之进行所述轴向旋转，所述旋转平台中心设能够双向旋转的转轴，所述转轴的一端连接所述旋转平台，另一端连接所述驱动装置，

所述探头组件包括至少一个探头，所述探头位于所述旋转平台上方，每个所述探头能够在所述平面a内沿圆b的径向进行往复移动，每个所述探头能够接触待测物的外边缘或内边缘，并通过所述接触的位置处的滑动摩擦力固定所述待测物，所述探头的所述往复移动范围不超过所述旋转平台上表面，

所述控制组件与每个所述探头连接，能够控制每个所述探头进行所述往复移动。

在上述椭圆度检测装置中，所述控制组件包括丝杆组件和连接杆组件，

所述丝杆组件包括至少一个丝杆，所述连接杆组件包括至少一个连接杆，

每个所述连接杆的一端连接一个所述探头，另一端设滑块，

每个所述滑块套设于一个所述丝杆上并与之旋转连接。

在上述椭圆度检测装置中，所述控制组件包括齿轮组件，所述齿轮组件包括至少一个齿轮，每个所述丝杆的一端设于一个所述齿轮的中轴处，所述齿轮组件中各所述齿轮为同步旋转。

在上述椭圆度检测装置中，所述控制组件包括固定于所述机架上的导向装置，所述导向装置沿所述丝杆的延伸方向设置，所述导向装置与每个所述滑块的底端滑动连接；

和/或，每个所述连接杆呈弯折状，包括依次头尾连接的第一竖杆、第一横杆、第二竖杆和第二横杆，第一竖杆下末端设一个所述滑块，所述第二横杆的一端连接一个所述探头，所述第一横杆滑动固定于所述机架上；

和/或，所述控制组件包括至少一个旋钮，每个所述旋钮与一个所述丝杆的末端连接。

在上述椭圆度检测装置中，所述探头组件包括四个探头，所述四个探头能够在至少一个平面a内沿圆b方向均匀分布，

所述齿轮组件包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，

所述第一齿轮的一侧面边缘设第一轮齿，所述第一轮齿凸出并垂直于所述第一齿轮的一侧面且沿圆周方向均匀分布，所述第二齿轮的径向延伸方向上沿圆周方向均匀分布第二轮齿，所述第三齿轮的径向延伸方向上沿圆周方向均匀分布第三轮齿，

所述第二齿轮与所述第三齿轮位于所述第一齿轮的同侧、相互平行且分别垂直于所述第一齿轮，所述第二轮齿和所述第三轮齿分别与所述第一轮齿啮合，

所述丝杆组件包括第一丝杆、第二丝杆和第三丝杆，

所述第一丝杆穿过所述第一齿轮的中轴、被所述第一齿轮平均分成两段：丝杆A和丝杆B，且所述丝杆A和所述丝杆B的表面螺旋互为反向，所述第二丝杆的一端穿过所述第二齿轮的中轴，另一端旋转固定于所述机架上，所述第三丝杆的一端穿过所述第三齿轮的中轴，另一端旋转固定于所述机架上，所述第二丝杆和所述第三丝杆的表面螺旋互为反向，

所述连接杆组件包括四个连接杆，每个所述连接杆的一端连接一个所述探头，另一端分别设滑块，每个所述滑块分别套设于所述丝杆A、所述丝杆B、所述第二丝杆或所述第三丝杆上并与之旋转连接。

在上述椭圆度检测装置中，所述旋转平台水平设置，

和/或，所述旋转平台的上表面中心处设向上凸出的可拆卸式固定轴，

和/或，所述旋转平台为圆形。

在上述椭圆度检测装置中，所述旋转平台上表面放置待测物，所述待测物下表面与所述旋转平台上表面之间的摩擦力小于所述滑块与其相应丝杆之间的摩擦力。

在上述椭圆度检测装置中，所述机架包括底座和固定于所述底座上方的壳体，所述壳体包括两层，分别为外壳体和内壳体，所述外壳体顶端无底，所述内壳体顶端设上底，所述旋转平台设于所述上底正上方并平行于所述上底，所述驱动装置固定于所述内壳体内。

另一方面，本发明提供的一种椭圆度检测方法，包括如下步骤：

S1、使用固定部件将待测物在一个平面a内进行固定，且所述固定的位置位于所述待测物的外边缘或内边缘处的至少一点，所述至少一点位于所述待测物的所述外边缘或所述内边缘所在的所述平面a的一个圆b上；

S2、在所述固定的位置处沿所述平面a内所述圆b的径向方向将所述固定部件远离所述待测物的所述外边缘或所述内边缘一定距离c；该距离c可以根据实际情况调整，以找到最大直径和最小直径，

S3、使所述待测物在所述平面a内做两次互为反向的轴向旋转，每次所述轴向旋转时若所述固定部件卡住所述待测物的所述外边缘或所述内边缘，则记录每次所述卡住的位置d1和d2，以找到所述待测物的最大直径和最小直径，

并计算椭圆度；

若所述位置d1和d2相距较近如位置d1和d2重合，则判断所述待测物在所述位置d1和d2间有凸起，若所述位置d1和d2相距较远如位置d1和d2分别位于所述待测物的直径两侧，则判断所述待测物在所述平面a内存在椭圆，

若所述位置d1和d2既不重合，也不位于所述待测物的直径两侧，则需要进一步调整所述距离c；

可选的，步骤S1中，所述固定的位置位于所述待测物的外边缘或内边缘处的所述至少一点为一点、两点、三点、四点或五点以上，

优选的，步骤S1中，所述固定的位置位于所述待测物的外边缘或内边缘处的四点。

在上述椭圆度检测方法中，使用以上任一所述椭圆度检测装置进行，所述固定部件为所述装置中的所述探头组件。

本发明的有益效果如下：

本发明方法或装置通过卡住至少一个优选四个最大直径点处，检查运动过程中是否出现不均匀的直径判定是否存在椭圆问题，同时为提高准确性，采用正反转的方式，观测是否存在正反卡住的是同一个点，理论上如果是有单点突出，则无论正转还是反转，某一个探头卡住的会是同一个位置，若是椭圆，则某一个探头会卡住最大直径的两侧位置；通过控制丝杆的进给控制测试精度，将丝杆的旋转转化为探头的直线移动，进而大大提高进给位移量的精度，实现精确地控制探头进给量。本发明方法或装置具有设计合理，简单实用，操作方便，精度可控可调，受环境干扰小的优点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例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为一种椭圆度检测装置的侧视图。

图2为图1所示装置去掉旋转平台16后的俯视图。

图3为齿轮组件及其连接的部分丝杆组件的立体放大图。

附图标记如下：

1机架，2探头，3第一齿轮，4第二齿轮，5第三齿轮，6第一轮齿，7第二轮齿，8第三轮齿，10第二丝杆，11第三丝杆，12丝杆A，13丝杆B，14连接杆，15滑块，16旋转平台，17转轴，19第一旋钮，20第二旋钮，21第一竖杆，22第一横杆，23第二竖杆，24第二横杆，25底座，26外壳体，27固定轴，28箱体，29支撑臂，30滑轨，31内壳体，32上底，33齿轮组件，34旋转进给指示测头，36电源线，37电源开关。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

实施例1、一种椭圆度检测装置

如图1和图2所示，本实施例提供一种椭圆度检测装置，包括：机架1、旋转平台16、探头组件、控制组件，

机架1包括底座25和固定于底座25上方的圆筒型的壳体，壳体包括两层，分别为外壳体26和内壳体31，外壳体26顶端无底，内壳体31顶端设上底32，

旋转平台16设于机架1上方，能够双向旋转，如图1所示位于上底32正上方，与上底32相互平行靠近但不接触，旋转平台16为圆形、水平设置，用于放置待测物，旋转平台16下方中心与转轴17的上端连接，可以随转轴17的轴向转动而平稳转动，

旋转平台16上表面中心处设向上凸出的固定轴27，固定轴27可用于固定中心有通孔的待测物，固定轴27为可拆卸式，当待测物中心没有通孔时可以取下，将没有通孔的待测物平放，

转轴17的下端穿过上底32与驱动装置(如电机，未画图)的输出轴连接，驱动装置设于箱体28内，箱体28的两侧分别设竖直延伸的支撑臂29，每个支撑臂29的上端固定于上底32的下表面，每个支撑臂29的下端固定于箱体28的外表面，驱动装置与电源线36一端电连接，电源线36的另一端与电源开关37电连接，电源开关37设于壳体处；

探头组件包括四个探头2，四个探头2能够在一个平面a(如图1中旋转平台16的上表面所在面)内沿圆b(如图1中旋转平台16的上表面边缘)方向均匀分布，如图1所示，平面a为水平面，也可以是斜面或竖直面，根据实际需要设置，

探头2设于旋转平台16的上方，探头2往复移动范围不超过旋转平台16上表面的边缘；

控制组件包括齿轮组件33、丝杆组件和连接杆组件，能够控制四个探头2在圆b的径向做往复移动，且同时实现径向向内运动或同时径向向外运动的目的；

如图3所示，齿轮组件33包括第一齿轮3、第二齿轮4和第三齿轮5，

第一齿轮3的一侧面边缘设第一轮齿6，第一轮齿6凸出并垂直于第一齿轮3的一侧面且沿圆周方向均匀分布，第二齿轮4的径向延伸方向上沿圆周方向均匀分布第二轮齿7，第三齿轮5的径向延伸方向上沿圆周方向均匀分布第三轮齿8，

第二齿轮4与第三齿轮5位于第一齿轮3的同侧、相互平行且分别垂直于第一齿轮3，第二轮齿7和第三轮齿8分别与第一轮齿6啮合，以达到同步旋转的目的；

如图2和图3所示，丝杆组件包括第一丝杆、第二丝杆10和第三丝杆11，

第一丝杆穿过第一齿轮3的中轴、被第一齿轮3平均分成两段：丝杆A12和丝杆B13，且丝杆A12和丝杆B13的表面螺旋互为反向，以达到使各自对应的探头2进行相反运动的目的，第二丝杆10的一端穿过第二齿轮4的中轴，另一端旋转固定于机架1上，第三丝杆11的一端穿过第三齿轮5的中轴，另一端旋转固定于机架1上，第二丝杆10和第三丝杆11的表面螺旋互为反向，以达到使各自对应的探头2进行相反运动的目的，

第一齿轮3、第二齿轮4和第三齿轮5的直径相同，且丝杆A12、丝杆B13、第二丝杆10和第三丝杆11的表面螺旋尺寸相同，以保证探头2的移动距离和速度相同。

连接杆组件包括四个连接杆14，每个连接杆14的一端连接一个探头2，另一端设滑块15，每个滑块15分别套设于丝杆A12、丝杆B13、第二丝杆10或第三丝杆11上并与之旋转连接；

如图1所示，每个连接杆14呈弯折状，包括依次头尾连接的第一竖杆21、第一横杆22、第二竖杆23和第二横杆24，第一竖杆21下末端设一个滑块20，第二横杆24的左末端连接一个探头2，第一横杆22滑动固定于机架1上，具体为第一横杆22穿过内壳体31和外壳体26，内壳体31和外壳体26能够对第一横杆22起支撑和稳定作用；

在上述椭圆度检测装置中，还包括第一旋钮19，第一旋钮19与第一丝杆(丝杆A12或丝杆B13)的末端连接，用于调节第一丝杆的旋转，及其它丝杆的同步旋转；

和/或，还包括第二旋钮20，第二旋钮20与第二丝杆10和/或第三丝杆11的末端连接，用于调节第二丝杆10和/或第三丝杆11的旋转，及其它丝杆的同步旋转；

第一旋钮19和/或第二旋钮20外边缘设旋转进给指示测头34，用于观察旋钮的旋转角度，

在上述椭圆度检测装置中，还包括固定于机架1上的导向装置如滑轨30，导向装置沿丝杆A、丝杆B、第二丝杆10和第三丝杆11的延伸方向设置，导向装置与每个滑块20的底端滑动连接。

实施例2、一种椭圆度检测方法

使用实施例1的椭圆度检测装置进行，方法包括：

S1、使用固定部件(即探头组件)将待测物在一个平面a(如旋转平台16上表面所在面)内进行固定，且固定的位置位于待测物的外边缘或内边缘处的四点，四点位于待测物的外边缘或内边缘所在的平面a的一个圆b上；

S2、在固定的位置处沿平面a内圆b的径向方向将固定部件远离待测物的外边缘或内边缘一定距离c；

S3、使待测物在平面a内做两次互为反向的轴向旋转，每次轴向旋转时若固定部件卡住待测物的外边缘或内边缘，则记录每次卡住的位置d1和d2，以找到最大直径和最小直径，计算椭圆度；

若所述位置d1和d2相距较近如位置d1和d2重合，则判断所述待测物在所述位置d1和d2间有凸起，若所述位置d1和d2相距较远如位置d1和d2分别位于所述待测物的直径两侧，则判断所述待测物在所述平面a内存在椭圆，

若所述位置d1和d2既不重合，也不位于所述待测物的直径两侧，则需要进一步调整所述距离c。

该方法适用于检测产品的外边缘或内边缘的椭圆度。

实施例1的椭圆度检测装置详细的工作过程如下：

将圆形或椭圆形待测物放到旋转平台16上表面上，待测物若是中心有通孔，则将通孔放入合适尺寸的固定轴27中；若待测物中心无孔，则将固定轴27拆卸，将待测物平整的放置在旋转平台16上表面上；

待测物放置好后，轻轻转动第一旋钮19，第一旋钮19旋转并带动第一丝杆的旋转，第一丝杆带动第一齿轮3旋转、第一齿轮3带动第二齿轮4及第二丝杆10和第三齿轮5及第三丝杆11旋转，进而带动四个滑块15沿其所在丝杆和滑道同时向内运动，使四个探头2同步径向向旋转平台的中心即所述圆b的圆心进给，当4个探头均接触到待测物外边缘(或内边缘)时，待测物位于四探头中心位置，此时停止旋转，并回转第一旋钮19，释放一点余量(以便于防止探头过度接触边缘而不能旋转)；

开启驱动装置，使旋转平台16开始转动，转动可以顺时针进行，也可以逆时针进行，驱动装置可实现换向；

观察转动过程中是否会出现卡住现象，若出现卡住，则说明待测物存在一定程度的椭圆，记录卡住的位置d1；使旋转平台16反转，查看卡住的位置d2；

旋转平台16转动时，旋转平台16上表面与其上的待测物下表面之间的摩擦力小于滑块及其相应丝杆之间的摩擦力，以避免当出现异常卡点时，四个探头2可以卡住待测物，而不是待测物撑开四个探头2；

转动前，探头2卡住待测物后，需要稍稍回旋一下第一旋钮19，释放一定的空间(即距离c)便于待测物旋转，释放的空间取决于待测物允许的误差，进给量是通过丝杆的螺距决定的，丝杆螺距小，进给单位越小，其精度越高，丝杆螺距大，进给单位越大，其精度越差，当要求椭圆度小于0.1mm时，选择丝杆丝距每圈距离不大于0.5mm，回旋1/10圈即可；

回旋量可以通过第一旋钮19上旋转进给指示测头34指示的刻度变化观测，也可以对探头2进行观测监控。

该方法或装置可以用于测试带齿槽型的圆形产品如齿轮，也可以测试不带齿槽的圆形产品。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种椭圆度检测装置，其特征在于，包括：机架、设于所述机架上的旋转平台、驱动装置、探头组件、和控制组件，

所述旋转平台的上表面用于放置待测物，所述旋转平台能够在平面a内做双向轴向旋转，并能够带动其上表面放置的待测物随之进行所述轴向旋转，所述旋转平台中心设能够双向旋转的转轴，所述转轴的一端连接所述旋转平台，另一端连接所述驱动装置，

所述探头组件包括至少一个探头，所述探头位于所述旋转平台上方，每个所述探头能够在所述平面a内沿圆b的径向进行往复移动，每个所述探头能够接触待测物的外边缘或内边缘，并通过所述接触的位置处的滑动摩擦力固定所述待测物，所述探头的所述往复移动范围不超过所述旋转平台上表面，

所述控制组件与每个所述探头连接，能够控制每个所述探头进行所述往复移动。

2.根据权利要求1所述的椭圆度检测装置，其特征在于，所述控制组件包括丝杆组件和连接杆组件，

所述丝杆组件包括至少一个丝杆，所述连接杆组件包括至少一个连接杆，

每个所述连接杆的一端连接一个所述探头，另一端设滑块，

每个所述滑块套设于一个所述丝杆上并与之旋转连接。

3.根据权利要求2所述的椭圆度检测装置，其特征在于，所述控制组件包括齿轮组件，所述齿轮组件包括至少一个齿轮，每个所述丝杆的一端设于一个所述齿轮的中轴处，所述齿轮组件中各所述齿轮为同步旋转。

4.根据权利要求2所述的椭圆度检测装置，其特征在于，所述控制组件包括固定于所述机架上的导向装置，所述导向装置沿所述丝杆的延伸方向设置，所述导向装置与每个所述滑块的底端滑动连接；

和/或，每个所述连接杆呈弯折状，包括依次头尾连接的第一竖杆、第一横杆、第二竖杆和第二横杆，第一竖杆下末端设一个所述滑块，所述第二横杆的一端连接一个所述探头，所述第一横杆滑动固定于所述机架上；

和/或，所述控制组件包括至少一个旋钮，每个所述旋钮与一个所述丝杆的末端连接。

5.根据权利要求3所述的椭圆度检测装置，其特征在于，所述探头组件包括四个探头，所述四个探头能够在至少一个平面a内沿圆b方向均匀分布，

所述齿轮组件包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，

所述第一齿轮的一侧面边缘设第一轮齿，所述第一轮齿凸出并垂直于所述第一齿轮的一侧面且沿圆周方向均匀分布，所述第二齿轮的径向延伸方向上沿圆周方向均匀分布第二轮齿，所述第三齿轮的径向延伸方向上沿圆周方向均匀分布第三轮齿，

所述第二齿轮与所述第三齿轮位于所述第一齿轮的同侧、相互平行且分别垂直于所述第一齿轮，所述第二轮齿和所述第三轮齿分别与所述第一轮齿啮合，

所述丝杆组件包括第一丝杆、第二丝杆和第三丝杆，

所述第一丝杆穿过所述第一齿轮的中轴、被所述第一齿轮平均分成两段：丝杆A和丝杆B，且所述丝杆A和所述丝杆B的表面螺旋互为反向，所述第二丝杆的一端穿过所述第二齿轮的中轴，另一端旋转固定于所述机架上，所述第三丝杆的一端穿过所述第三齿轮的中轴，另一端旋转固定于所述机架上，所述第二丝杆和所述第三丝杆的表面螺旋互为反向，

所述连接杆组件包括四个连接杆，每个所述连接杆的一端连接一个所述探头，另一端分别设滑块，每个所述滑块分别套设于所述丝杆A、所述丝杆B、所述第二丝杆或所述第三丝杆上并与之旋转连接。

6.根据权利要求1所述的椭圆度检测装置，其特征在于，所述旋转平台水平设置，

和/或，所述旋转平台的上表面中心处设向上凸出的可拆卸式固定轴，

和/或，所述旋转平台为圆形。

7.根据权利要求2所述的椭圆度检测装置，其特征在于，所述旋转平台上表面放置待测物，所述待测物下表面与所述旋转平台上表面之间的摩擦力小于所述滑块与其相应丝杆之间的摩擦力。

8.根据权利要求1所述的椭圆度检测装置，其特征在于，所述机架包括底座和固定于所述底座上方的壳体，所述壳体包括两层，分别为外壳体和内壳体，所述外壳体顶端无底，所述内壳体顶端设上底，所述旋转平台设于所述上底正上方并平行于所述上底，所述驱动装置固定于所述内壳体内。

9.一种椭圆度检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、使用固定部件将待测物在一个平面a内进行固定，且所述固定的位置位于所述待测物的外边缘或内边缘处的至少一点，所述至少一点位于所述待测物的所述外边缘或所述内边缘所在的所述平面a的一个圆b上；

S2、在所述固定的位置处沿所述平面a内所述圆b的径向方向将所述固定部件远离所述待测物的所述外边缘或所述内边缘一定距离c；

S3、使所述待测物在所述平面a内做两次互为反向的轴向旋转，每次所述轴向旋转时若所述固定部件卡住所述待测物的所述外边缘或所述内边缘，则记录每次所述卡住的位置d1和d2，找到所述待测物的最大直径和最小直径，计算椭圆度；

优选的，步骤S1中，所述固定的位置位于所述待测物的外边缘或内边缘处的四点。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法使用权利要求1-8中任一所述椭圆度检测装置进行，所述固定部件为所述装置中的所述探头组件。

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