CN113483620B - 一种圆心定位装置及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加工行业圆心测量技术领域，公开了一种圆心定位装置及定位方法，该装置包括：两根垂直相交的导杆；设置于所述两根导杆的交汇处，并垂直于所述两根导杆的中心柱，所述中心柱的一端设置有顶尖；相对于所述交汇处对称地设置在所述导杆上的两个定位组件，所述定位组件能够以沿所述导杆移动。该装置部件少、结构简单、成本低，而且操作便捷，能够快速准确地确定不同尺寸的圆孔、圆槽、圆饼、圆柱等圆形特征的圆心位置。

Description

一种圆心定位装置及定位方法

技术领域

本发明涉及加工行业圆心测量技术领域，尤其涉及一种圆心定位装置及定位方法。

背景技术

在生产加工中，经常需要加工圆形产品，而圆心的定位一直是厂家在加工过程中遇到的难题。常用的定位圆心技术是，在机床上测量定位面的距离，再计算出定位面距离机床中心的距离，以确定圆心。这种方法过于依靠机床自身的精度，不但误差较大而且繁琐，既影响生产效率又不能确定定位的准确性。

在激光加工领域，如激光焊接时，常会遇到一些具有圆形凹槽特征的零件。这种情况下，需要以凹面圆心为中心形成均匀分布的圆形或其他规则形状的焊缝。而在实施焊接时，仅通过指引红光进行目测判断圆心位置必然存在较大误差，从而影响最终焊缝的分布。

现有的圆心定位装置存在零件较多、加工难度大、操作复杂、仅针对孔或槽类特征零件等问题。针对上述应用领域遇到的问题。本发明提供的一种圆心定位装置结构简单、操作便捷、性价比高、测量精度和效率高、能够实现不同尺寸圆孔、圆槽、圆饼、圆柱等圆形特征的圆心定位。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、操作便捷、性价比高、测量精度和效率高、能够实现不同尺寸的圆形特征的圆心定位装置及定位方法。

（二）技术方案

为了解决上述问题，本发明提供了一种圆心定位装置，包括：两根垂直相交的导杆；设置于所述两根导杆的交汇处，并垂直于所述两根导杆的中心柱，所述中心柱的一端设置有顶尖；相对于所述交汇处对称地设置在每根所述导杆上的一对定位组件，所述定位组件能够以沿所述导杆移动。

可选地，所述定位组件包括：限位筒，弹性连接件和定位块；所述限位筒内开设有轴向通孔，使得所述限位筒可移动地套在所述导杆上；所述弹性连接件一端与所述限位筒相连接，所述定位块设置在位于所述弹性连接件另一端的导杆段上。

可选地，所述定位块上开设有长圆孔，所述导杆穿过所述长圆孔；开设有所述长圆孔的两个相对侧面中的至少一个侧面设置为弧形凹面。

可选地，所述导杆上设置有外螺纹，所述限位筒的轴向通孔内设置有内螺纹，使得所述限位筒与所述导杆螺纹连接。

可选地，所述限位筒的侧壁上开设有径向螺纹孔，其与设置在所述限位筒内的通孔相连通；所述径向螺纹孔内设置有柱塞螺栓，用于将所述限位筒定位在所述导杆上。

可选地，所述定位组件还包括与所述弹性连接件与所述定位块相邻的一端相连接的垫板，所述垫板可移动地套在所述导杆上。

可选地，在所述导杆上设置有距离所述交汇处的距离刻度。

可选地，所述两根垂直相交的导杆和所述中心柱为一体成型，或由多根分体的导杆段和中心柱段组装形成。

可选地，该装置还包括设置在所述中心柱一端的激光发射装置。

本发明提供了一种使用上述的圆心定位装置定位圆心的方法，该方法包括以下步骤：

S1、将圆心定位装置放置于被检测的圆形部件上；

S2、将限位筒沿导杆移动至适当的位置，并将所述限位筒固定在所述导杆上；

S3、沿所述导杆向压缩弹性连接件的方向移动定位块，使得所述定位块在所述弹性连接件回复力的作用下与所述被检测的圆形部件的内或外圆周表面相抵接；

S4、通过顶尖或激光发射装置确定工件圆孔的圆心位置。

可选地，在步骤S4中，启动所述激光发射装置，其在设定平面上的照射点为所述被检测的圆形部件的圆心在所述设定平面上的投影点。

（三）有益效果

本发明提供的圆心定位装置及定位方法，通过两根垂直相交的导杆、与导杆相垂直的中心柱以及设置在导杆上的定位组件，确定圆形特征的圆心位置。该装置部件少、结构简单、成本低，而且操作便捷，能够快速准确地确定不同尺寸的圆孔、圆槽、圆饼、圆柱等圆形特征的圆心位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的圆心定位装置的整体结构图示；

图2为图1中的圆心定位装置的俯视图；

图3为本发明实施例中的圆心定位装置的限位筒的结构示意图；

图4为本发明实施例中的圆心定位装置的定位块的结构示意图；

图5为本发明实施例中的圆心定位装置的垫板的结构示意图；

图6为本发明实施例中的圆心定位装置的支撑块的结构示意图；

图7为本发明实施例中的圆心定位装置的另一个示例的整体结构示意图；

图8为图7中的圆心定位装置的俯视图；

图9A和图9B为本发明实施例中带有支撑块的圆心定位装置的结构示意图；

图10为本发明实施例中的圆心定位方法的流程图。

附图中的附图标记依次为：

1、导杆，2、中心柱，21、顶尖，3、定位组件，31、限位筒，310、轴向通孔，311、径向螺纹孔，32、弹性连接件，33、定位块，330、长圆孔，331、弧形凹面，34、垫板，4、支撑块。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。在此，本发明的以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的范围。

如图1和图2所示，本发明的实施例提供一种圆心定位装置，包括：两根垂直相交的导杆1；设置在两根导杆1的交汇处，并垂直于两根导杆1的中心柱2；相对于两根导杆1的交汇处，对称地设置在每根导杆1的一对定位组件3，定位组件3能够沿导杆1移动。两根导杆1与中心柱2类似于空间坐标系中的三个坐标轴，中心柱2相当于Z轴，两根垂直相交的导杆1相当于X和Y轴。中心柱2的一端设置有顶尖21，顶尖21通常设置在中心柱2的底端，用于在确定被测物体的圆心时，标注该物体圆心的位置。在每根导杆1上设置有两个定位组件3，每个导杆1上的两个定位组件3分别位于两根导杆1交汇处的两侧，并且相对于交汇处对称设置。

在一个实施例中，中心柱2的一端设置有激光发射装置（图中未示出），用于在确定被测物体的圆心时，标注该物体圆心的投影。激光发射装置既可以设置在中心柱2的底端，也可以设置在中心柱2的顶端。

在一个实施例中，两根垂直相交的导杆1和中心柱2为一体成型，或者，由多根分体的导杆段和中心柱段组装形成。每根导杆由两段导杆段组成，中心柱由两段中心柱段组成。各个导杆段和中心柱段在交汇处组装在一起。

在一个实施例中，图9A和图9B所示，可以将各导杆段和中心柱段安装在一个支撑块4上，例如，在支撑块4的侧壁上开孔，将各导杆段和中心柱段***上述孔中；各导杆段和中心柱段与孔可以通过螺纹连接，本发明实施例对各导杆段和中心柱段与支撑块4的连接方式不作具体限定。支撑块4可以为规则的立方体，例如，长方体、正方体、圆柱体等，如图6所示，本发明实施例对支撑块4的形状不做具体限定。

如图1至图4所示，定位组件3包括：限位筒31，弹性连接件32和定位块33。限位筒31内开设有轴向通孔310，使得限位筒31可移动地套在导杆1上；弹性连接件32一端与限位筒31相连接，定位块33设置在位于弹性连接件32另一端的导杆1段上。可以在导杆1上设置外螺纹，在限位筒31的轴向通孔310内设置内螺纹，使得限位筒31与导杆1螺纹连接；并通过螺纹在沿导杆1移动。也可以在导杆31的侧壁上开设径向螺纹孔311，该螺纹孔310与设置在限位筒31内的轴向通孔310相连通，在径向螺纹孔311内安装有柱塞螺栓，该柱塞螺栓的端部顶在导杆1上，用于将限位筒31固定在导杆1上的某个位置。也可以使用其他连接方式将限位筒31套在导杆1上，只需实现既能使限位筒31沿导杆1移动，又能将限位筒31定位在导杆1的某个位置上即可，本发明实施例对限位筒31与导杆1的连接方式不做具体限定。

为了便于在调节限位筒31的位置时，确定限位筒31在导杆1上的位置，可以在导杆1上设置距离两根导杆1的交汇处的距离刻度。

在一个实施例中，如图1至图3所示，弹性连接件32可以是弹簧，限位筒31内开设的轴向通孔310为阶梯孔，其中，该阶梯孔与弹簧相连接的那段孔的孔径等于或略小于弹簧的外径。将弹簧的一端***到该段孔中，直至抵在阶梯孔内的台阶处，并且与该段孔形成过盈配合，而且将弹簧的该端固定在孔中。

如图1和图4所示，定位块33上开设有长圆孔330，导杆1穿过长圆孔330，使得定位块33能够沿导杆1移动。定位块33上开设有长圆孔的两个相对的侧面中，至少一个侧面设置为弧形凹面331，使得在确定被测物体的圆心时，该弧形凹面331的侧边与被测物体的外圆周或内圆周形成线接触。对于上述两个侧面，可以是一个侧面为平面，与其相对的侧面为弧形凹面331；也可以是两个侧面为弧形凹面331。在确定被测物体的圆心时，弧形凹面331既可用于确定圆形实体的某一直径的方向，也可用于确定圆孔或圆形凹槽的某一直径方向。而平面只能用于确定圆孔或圆形凹槽的某一直径的方向。在确定被测物体的圆心时，定位块33的上述两个侧面之一在弹性连接件32的作用下抵接在被测物体的外圆周表面，或者圆孔或圆槽的内表面。

如图1和图5所示，定位组件3还包括与弹性连接件32与定位块33相邻的一端相连接的垫板34，垫板34可移动地套在所述导杆1上。垫板34中开设有阶梯通孔，其中，该阶梯通孔与弹簧相连接的那段孔的孔径等于或略小于弹簧的外径。将弹簧的一端***到该段孔中，直至抵在阶梯孔内的台阶处，并且与该段孔形成过盈配合，而且将弹簧的该端固定在孔中。垫板34的宽度大于或等于定位块33的宽度，使得在确定被测物体的圆心时，通过垫板34提高弹性连接件32对定位块33施加力的面积，使得定位块33的侧面与被测物体的（内或外）圆周表面更紧密地贴合。

对于利用被测物体的外圆周确定其圆心时，例如，圆盘、圆柱体等，定位组件3在导杆1上的设置顺序为（从两根导杆1的交汇处指向导杆1的端部）定位块33、垫板34、弹性连接件32和限位筒31，如图1和图2所示。

对于利用被测物体的内圆周确定其圆心时，例如，圆孔、圆形凹槽等，定位组件3在导杆1上的设置顺序为（从两根导杆1的交汇处向导杆1的端部）限位筒31、弹性连接件32、垫板34和定位块33，如图7和图8所示。

不仅定位组件3所包含的部件的安装顺序在上述两种应用场景中是相反的，而且，定位块33和垫板34在上述两种应用场景中的放置方式也是相反的。

例如，在利用被测物体的外圆周确定其圆心时，限位筒31位于距离交汇处最远的位置，限位筒31的右侧与弹性连接件32相连接，如图1和图2所示；而

在利用被测物体的内圆周确定其圆心时，限位筒31位于距离交汇处最近的位置，限位筒31的左侧与弹性连接件32相连接，如图7和图8所示。

如图10所示，本发明的实施例还提供了一种使用上述的圆心定位装置定位圆心的方法，该方法包括以下步骤：

S1、将圆心定位装置放置于被检测的圆形部件上；

使得中心柱2大致位于被检测的圆形部件的圆心区域上。

S2、将限位筒31沿导杆1移动至适当的位置，并将限位筒31固定在导杆1上；

当利用被检测的圆形部件的外圆周确定其圆心时，例如，圆盘，圆柱体等，将圆心定位装置放置在该部件的上表面之后，将限位筒31沿导杆1移动至被检测圆形部件的外圆周的外部，使得定位块33在压缩弹性连接件32之后能够紧箍在被检测圆形部件的外圆周上；

当利用被测物体的圆形部件的内圆周确定其圆心时，例如，圆孔、圆形凹槽等，将圆心定位装置放置在圆孔或凹槽上之后，将限位筒31沿导杆1移动至圆孔或凹槽的内圆周之内，使得定位块33在压缩弹性连接件32之后能够抵靠在圆孔或凹槽的内圆周上；

当确定圆孔的圆心时，将中心柱2插到圆孔中，将导杆1搭在圆孔侧壁上。

S3、沿导杆1向压缩弹性连接件32的方向移动定位块33，使得定位块33在弹性连接件32回复力的作用下与被检测的圆形部件的（内或外）圆周表面相抵接；

对于利用被检测的圆形部件的外圆周确定其圆心时，通过定位块33一个侧面上的弧形凹面331的两条侧边确保定位块33与被检测部件的外圆周形成线接触。

在此步骤中，可以根据需要微调限位筒31在导杆1的位置。还可以利用导杆1的距离刻度，在确定被检测部件的圆心时，使得在同一根导杆1的两个限位筒31的位置相对两根导杆1的交汇处对称，这样使得相应的两个定位块33受力大小相近或相等。

S4、通过顶尖21或激光发射装置确定工件圆孔的圆心位置。

此时，顶尖21与被检测部件的接触点就是被检测部件的圆心。

也可以通过激光发射装置确定被检测部件的圆心。当将激光发射装置设置在中心柱2的底端时，开启激光发射装置，其在被检测部件上的照射点就是被检测部件的圆心。当将激光发射装置设置在中心柱2的顶端时，开启激光发射装置，其在设定平面上的照射点为被检测的圆形部件的圆心在所述设定平面上的投影点。

本发明提供的圆心定位装置及定位方法，通过两根垂直相交的导杆、与导杆相垂直的中心柱以及设置在导杆上的定位组件，确定圆形特征的圆心位置。该装置部件少、结构简单、成本低，而且操作便捷，能够快速准确地确定不同尺寸的圆孔、圆槽、圆饼、圆柱等圆形特征的圆心位置。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种圆心定位装置，其特征在于，包括：

两根垂直相交的导杆(1)；

设置于所述两根导杆(1)的交汇处，并垂直于所述两根导杆(1)的中心柱(2)，所述中心柱(2)的一端设置有顶尖(21)；

相对于所述交汇处对称地设置在每根所述导杆(1)上的一对定位组件(3)，所述定位组件(3)能够沿所述导杆(1)在其全部长度上移动；

所述定位组件(3)包括：限位筒(31)，弹性连接件(32)和定位块(33)；

所述限位筒(31)内开设有轴向通孔(310)，使得所述限位筒(31)可移动地套在所述导杆(1)上；

所述弹性连接件(32)一端与所述限位筒(31)相连接，所述定位块(33)设置在位于所述弹性连接件(32)另一端的导杆(1)段上，

所述导杆(1)上设置有外螺纹，所述限位筒(31)的轴向通孔(310)内设置有内螺纹，使得所述限位筒(31)与所述导杆(1)螺纹连接；

所述定位组件还包括与所述弹性连接件(32)与所述定位块(33)相邻的一端相连接的垫板(34)，所述垫板(34)可移动地套在所述导杆(1)上；

在检测被测物体的圆心时，若被测物体为具备外圆周表面的圆形部件，则所述定位组件(3)被设置为在导杆(1)上的设置顺序为从两根导杆(1)的交汇处指向导杆(1)的端部依次是定位块(33)、垫板(34)、弹性连接件(32)和限位筒(31)；若被测物体为具备内圆周表面的圆形部件，则所述定位组件(3)被设置为在导杆(1)上的设置顺序为从两根导杆(1)的交汇处指向导杆(1)的端部依次是限位筒(31)、弹性连接件(32)、垫板(34)和定位块(33)。

2.根据权利要求1所述的圆心定位装置，其特征在于，所述定位块(33)上开设有长圆孔(330)，所述导杆(1)穿过所述长圆孔(330)；

开设有所述长圆孔(330)的两个相对侧面中的至少一个侧面设置为弧形凹面(331)。

3.根据权利要求1所述的圆心定位装置，其特征在于，所述限位筒(31)的侧壁上开设有径向螺纹孔(311)，其与设置在所述限位筒(31)内的通孔相连通；所述径向螺纹孔(311)内设置有柱塞螺栓，用于将所述限位筒(31)定位在所述导杆(1)上。

4.根据权利要求1所述的圆心定位装置，其特征在于，在所述导杆(1)上设置有距离所述交汇处的距离刻度。

5.根据权利要求1所述的圆心定位装置，其特征在于，所述两根垂直相交的导杆(1)和所述中心柱(2)为一体成型，或由多根分体的导杆段和中心柱段组装形成。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的圆心定位装置，其特征在于，还包括设置在所述中心柱一端的激光发射装置。

7.一种使用权利要求6所述的圆心定位装置定位圆心的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将圆心定位装置放置于被检测的圆形部件上；

S2、将限位筒(31)沿导杆(1)移动至适当的位置，并将所述限位筒(31)固定在所述导杆(1)上；

S3、沿所述导杆(1)向压缩弹性连接件(32)的方向移动定位块(33)，使得所述定位块(33)在所述弹性连接件(32)回复力的作用下与所述被检测的圆形部件的内或外圆周表面相抵接；

S4、通过顶尖(21)或激光发射装置确定工件圆孔的圆心位置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，启动所述激光发射装置，其在设定平面上的照射点为所述被检测的圆形部件的圆心在所述设定平面上的投影点。