CN2164542Y - 回转体测量仪 - Google Patents

Abstract

一种由机座(12)、导轨(10、13)、数据采集处理系 统和测量机构所组成的回转体测量仪，特点是它还设 有回转A轴(2)、B轴(9)，并且，A轴与B轴在空间 垂直交叉，还设有与A轴垂直相交的C轴(3)，测量 机构装在B轴上并绕其回转，工件(5)绕A轴回转， 翻转工作台(4)可绕C轴回转，测量与操作由微机控 制。主要优点①测头(6)方向与型面法线方向始终一 致，②实现极坐标测量，③工件内外表面一次安装完 成测量④结构紧凑，价格仅是三坐标机的1/3。

Description

本实用新型属于机械测量领域。

在已有的技术中，回转体轮廓度，中心位置的测量，使用最广泛的仪器就是三座标机。它是一种功能广，精度高的通用测量仪。但是，这种设备由于其结构是三维机械运动，因此，受到结构的限制，在测量回转体物件时，它仍然存在下列不足：①测头敏感方向不通过回转体型面法线方向，产生测量原理误差，结构刚性低，②测头运动由两个直线位移合成，工作不平稳，③对于同一物体内外型面的测量，需要两次安装才能完成全部型面的测量。上述因素影响着三座标机的测量精度，此外三座标机价格昂贵。

为了解决上述已有技术的不足，提高对回转体的测量精度，特提出本实用新型的技术解决方案。

本实用新型技术解决方案的基本构思是，采用五坐标的方法（即A轴〔2〕回转、B轴〔9〕回转，X、Z和y方向位移），调整测头〔6〕与工件〔5〕型面的相对位置，通过调整B轴〔9〕的X、Z方向找到型面曲线回转中心和转动B轴〔9〕的角度使测头〔6〕指向型面测点法向位置，并通过A轴〔2〕回转运动，保证完成测头〔6〕指向型面法向的极坐标测量，移动Y座标方向可调整测点半径。为了实现工件〔5〕内、外型面在一次安装下精确测量，在A轴〔2〕上设有翻转夹具工作台〔4〕，其辅助回转C轴〔3〕与A轴〔2〕垂直相交，而A轴〔2〕与B轴〔9〕空间垂直交叉。在计算机软件支撑下，实现整个测量与操作过程的微机控制。

本实用新型所设计的回转体测量仪，主要是由机座〔12〕，导轨托板副〔10〕、〔13〕，数据采集处理***和测量机构所组成，其特征在于，还设有二个回转坐标A轴〔2〕和B轴〔9〕及一个辅助回转C轴〔3〕，而A轴〔2〕与B轴〔9〕在空间垂直交叉，C轴〔3〕与A轴〔2〕垂直相交；测量机构安装在B轴〔9〕上，并可绕B轴〔9〕回转，以保证测头〔6〕能在测量过程中，始终指向工件表面的法线方向；被测工件〔5〕装在翻转工作台〔4〕上，并绕A轴〔2〕回转，以实现极坐标测量；翻转工作台〔4〕可绕辅助回转C轴〔3〕回转，以保证实现在一次安装条件下，分别测量工件全部内、外表面的曲面；在计算机软件的支撑下，实现整个测量与操作过程的微机控制。

回转体测量仪其进一步的特征在于，装有测头〔6〕的测杆〔7〕固定在滑尺〔8〕的一端，并与滑尺〔8〕一起被固定在B轴〔9〕的一端；B轴〔9〕可分别沿水平导轨托板副〔13〕和垂直导轨托板副〔10〕作X、Z方向的移动，并由光栅显示出实际位置，以测量不同中心位置的回转型面；B轴〔9〕装有园光栅；以显示测头〔6〕的摆动角度；A轴〔2〕装有园光栅脉冲发生器，以触发微机采样。

本实用新型是测量球、环、圆锥、园柱等回转体类零件及由这些几何形状组合成的复杂回转体部件的专用设备，在计算机软件的支撑下，实现微机控制，可测出各型面、回转中心位置、回转表面有关参数及轮廓度。

本实用新型的主要优点是：①被测的各测点测头方向始终与工件型面法线方向一致，没有测量原理误差，测杆结构刚性好，②极坐标法测量符合回转体工件特点，运动轨迹光滑，工作平稳，因而精度高，③复杂的内、外回转曲面的测量可在一次安装条件下全部完成，④配备专用计算机软件，可对零件轮廓度与其他单项误差采用最小区域和最小二乘法分别评定，并实现对测量机构***误差的补偿，⑤整套测量操作在全屏幕汉字提示下有序进行，因此，使用方便，⑥结构紧凑，便于现场使用，成本仅是三坐标机的 1/3 。

下面通过对附图的说明，进一步阐明本实用新型的细节：

图1是本实用新型工作时的结构示意图。

将被测工件〔5〕装在具有翻转机构C轴〔3〕的翻转夹具工作台〔4〕上，在电机〔1〕的驱动下，通过A轴〔2〕使工作台〔4〕转动。装在测杆〔7〕一端上的传感器测头〔6〕，工作时与工件〔5〕相接触，测杆〔7〕的另一端固定在滑尺〔8〕的上端，与滑尺***一起被固定在B轴〔9〕的一端。图中的箭头表示滑尺〔8〕可在滑尺***中沿Y坐标上下移动的情况，即Y坐标的变化情况。而B轴〔9〕则通过托架〔11〕可沿立在机坐 〔12〕上的垂直导轨托板副〔10〕作Z向运动，箭头方向表示其可沿Z坐标上下运动的情况，即Z坐标的变化情况。

图2是图1的D向视图。

设置在托架〔11〕上的水平导轨托板副〔13〕，滑尺***可沿其作水平方向移动，图中的箭头方向表示滑尺***可沿X坐标移动的情况，即X坐标的变化情况。而图中用弧形箭头指出的0°～90°，是表示设在B轴〔9〕上的测量机构——测头、测杆〔7〕和滑尺〔8〕，可绕B轴〔9〕转动0°～90°。

图3是本实用新型实施例2的被测零件结构剖面示意图。将在实施例2中，通过对测量方法的介绍予以说明。

下面是本实用新型具体实施例

实施例1

测量标准玻璃半球。

其测量方法与步骤如下：

1.将玻璃球放在工作台〔4〕上，回转A轴〔2〕，找正工件〔5〕对中心，

2.用手轮调整水平导轨托板副〔13〕相对运动，使X坐标为零，

3.用手轮调整垂直导轨托板副〔10〕相对运动，使Z坐标为零，

4.选择测量六个截面，B轴〔9〕对应回转角度应分别为该六个截面的各角，即5°、20°、35°、50°、65°、80°，

5.将B轴〔9〕转到5°位置，移动滑尺〔8〕，调整测头〔6〕使与其对应的电感仪指针大致对零，

6.按微机回车键，将各坐标值采入，

7.按动开关，使A轴〔2〕回转带动工作台〔4〕上的工件〔5〕回转一周，微机数据采集***随之采样，此时，第一截面测量结束，

8.分别将B轴〔9〕转到另一个截面所对应的角度，重复5、6、7的步骤，便实现各不同截面的测量，

9.微机根据被测工件〔5〕几何形状及采集数据计算打印出被测玻璃球半径，轮廓度，

上述测量结果与中国计量科学研究院的测量结果比较如下：

实施例2

测一个复杂回转体，包括测R₂球面及轮廓度，R₃园环面，φ圆柱面，R₁球面

测量步骤如下：

1.将工件〔5〕放在工作台〔4〕上，回转A轴〔2〕，找正工件〔5〕对中心，

2.测量R₂球面及轮廓度，

①将X坐标调到零，

②将Z坐标调到零，

③R₂球面对应弧度为0°～40°，选择三个测量截面，对应B轴〔9〕应回转的相应角度为5°、20°、35°，

④将B轴〔9〕转到5°，移动滑尺〔8〕使测头〔6〕与被测面接触，并调整测头〔6〕使电感仪指针大致对零，

⑤按微机回车键，将各坐标实际值采入，

⑥按动开关，工作台〔4〕回转一周，微机同时采样，完成一个截面的测量，

⑦将B轴〔9〕转到相应另一个角度，重复④、⑤、⑥步骤，即完成上述三个截面的测量，前后，计算机输出测量结果。

3.测R₃圆环面

①将X坐标移到C值，

②将Z坐标移到d值，

③转动B轴〔9〕在R₃廓面上三个对应角度位置，重复R₂的测量方法⑤、⑥、⑦步骤，完成三个截面测量，输出测量结果。

4.测量φ₁圆柱面

①将B轴〔9〕转到0°，

②将Z坐标移到a、b之间一相应值，

③移动滑尺〔8〕，调整测头〔6〕与φ₁柱面接触，使与其对应的电感仪指针在零附近，

④将Z坐标移动至a、b之间所选的三个相应位置，重复R₂测量步骤⑤、⑥完成三个截面测量工作，即可显示出φ₁半径，圆柱度，

5.测量内球面R₁

利用翻转夹具将环状工作台〔4〕翻转180°，定位、锁紧，测头〔6〕从工作台中间孔中探入，其测量方法同R₂，即可完成测量工作。

Claims (5)

1、一种由机座[12]、导轨托板副[10]、[13]、数据采集处理***和测量机构所组成的回转体测量仪，其特征在于：

a.还设有两个回转坐标A轴[2]、B轴[9]及一个辅助回转C轴[3]，而A轴[2]与B轴[9]在空间垂直交叉，C轴[3]与A轴[2]垂直相交，

b.测量机构安装在B轴[9]上，并可绕B轴[9]回转，

c.被测工件[5]装在翻转工作台[4]上，并绕A轴[2]回转，

d.翻转工作台[4]可绕辅助回转C轴[3]回转，

e.在计算机软件支撑下，实现整个测量与操作过程的微机控制。

2、根据权利要求1所述的回转体测量仪，其特征在于，装有测头〔6〕的测杆〔7〕固定在滑尺〔8〕的一端，与滑尺〔8〕一起被固定在B轴〔9〕的一端。

3、根据权利要求1或2所述的回转体测量仪，其特征在于，B轴〔9〕可分别沿水平导执托板副〔13〕和垂直导执托板副〔10〕作X、Z方向的移动，并由光栅显示实际位置读数。

4、根据权利要求1或2所述的回转体测量仪，其特征在于，B轴〔9〕装有园光栅以显示测头〔6〕的摆动角度。

5、根据权利要求1所述的回转体测量仪，其特征在于，A轴〔2〕装有圆光栅脉冲发生器，以触发微机采样。

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