CN219178537U - 锪窝精度测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的是制孔检测领域的一种锪窝精度测量仪，包括检测模块、计量模块和进给模块；所述检测模块包括检测杆、测量杆、衬套和连通轴；计量模块包括套筒和可沿套筒轴线滑动的驱动杆，以及安装在套筒上用于检测驱动杆位置的位置传感器；所述进给模块包括可带动检测模块和计量模块沿直线运动的直线进给机构。其中，衬套用于抵接到工件表面，测量杆和驱动杆通过连通轴与衬套固定，套筒和检测杆可相对衬套向下移动，从而可通过位置传感器测量出检测杆相对驱动杆的位移量。本实用新型利用检测杆下端的锥形头将锪窝窝径的变化转换为测量杆相对驱动杆的位移量，从而判断锪窝是否合格，整个结构设计巧妙，测量精度高，还可避免材料粉尘的干扰。

Description

锪窝精度测量仪

技术领域

本实用新型涉及制孔检测领域，尤其涉及一种锪窝精度测量仪。

背景技术

通常在生产飞机气动零件时，经常需要在零件表面制沉头孔，并且对沉头孔的倒角深度(即锪窝深度)有非常高的要求。锪窝深度太浅可能导致紧固件钉头贴合不良，影响紧固件的机械强度(表面产生过大的挤压应力以及零件材料蠕变导致紧固件的预紧力下降)，并且影响装配件的抗腐蚀性能；锪窝深度太深则减小了孔的承载深度，也会影响机械强度。除了检测锪窝深度，在实际生产过程中，有时也会对锪窝窝径提出公差要求，锪窝窝径指沉头孔顶部外圆的直径，用于取代锪窝深度的公差要求。这两个数值之间可以通过计算互相转化，实际的目的是一致的。

对于锪窝精度的检测，目前主要靠人工手持窝深检测设备进行检测，为满足检测精度，会对操作者的操作手法提出很高的要求。通常这些沉头孔大都在大型零件的曲面表面上，可达性比较差，操作者有时需要在一个非人体工学的***下进行测量；沉头孔表面通常为曲面，手持设备很难准确定位孔的法向，法向的偏移会对测量结果的准确性有较大的影响，所以手持设备测量一个孔时往往需要多次测量才能确认检测结果。

通常来说，在批量生产阶段，零件制孔完成后会抽查一定比例的沉头孔用于测量锪窝深度；但在研制生产阶段，会要求提高抽查比例，甚至全部进行检查。而一个大型零件往往有上千个沉头孔，人工操作需要花费大量时间精力。

此外，复合材料由于本身优秀的强度与较低的密度，在飞机零件上的使用比例呈现明显的上升趋势。复合材料的一个特点时在进行制孔时，会产生颗粒较小的复材粉末，这些粉末很容易粘在带有切屑液的锪窝表面(即倒角的斜面)且难以彻底清除。传统的手持窝深检测设备测量锪窝深度时会采用锪窝表面作为测量目标，容易受到复材粉末的影响，准确性大打折扣。

实用新型内容

为克服现有锪窝精度测量过程存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可提高测量的准确性和效率，并且能减小材料因素影响的锪窝精度测量仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

锪窝精度测量仪，包括检测模块、计量模块和进给模块；

所述检测模块包括检测杆、测量杆、衬套和连通轴，所述检测杆的下端设有锥形头，所述测量杆可滑动的安装在检测杆内，所述衬套可滑动的套接在检测杆的下半部外，所述检测杆的下半部设有沿其长度方向布置的长条孔，测量杆和衬套上均设有通孔，所述连通轴依次穿过衬套一侧、检测杆、测量杆和衬套另一侧，并且两端固定在衬套的通孔上，所述衬套的上端与测量杆的上端之间设有第一压缩弹簧，在弹力作用下，连通轴与检测杆上的长条孔的下端接触，并且衬套下端超过检测杆的下端；

所述计量模块设置在检测杆的上端，包括与检测杆同轴的套筒和可沿套筒轴线滑动的驱动杆，以及安装在套筒上用于检测驱动杆位置的位置传感器，所述测量杆的上端与驱动杆下端相接触或连接；

所述进给模块包括可带动检测模块和计量模块沿直线运动的直线进给机构。

该测量仪的测量原理如图3所示：主要是利用一个前端带有锥角的测量头和可精确测量测量头高度位置的检测仪进行测量，该测量头的锥角α需大于被测锪窝的倒角β；

具体测量步骤是：

S1、将测量头置于锪窝正上方，确保两者轴线对齐，通过检测仪确定一个测量头的零点位置；

S2、选用一个标准的锪窝作为测量基准，其窝径定为D0，从零点位置向下移动测量头，使其底部锥角的锥面与锪窝的窝径外缘接触，通过检测仪记录测量头下降的高度H0；

S3、采用S2的方法对被测锪窝进行检测，记录测量头从零点位置下降的高度H1，假定该锪窝的窝径为D1；

S4、按以下流程对测量参数进行计算：

ΔH＝H0-H1，

ΔD＝D1-D0，

tan(α/2)＝(D0/2)/(t-H0)＝(D1/2)/(t-H1)，

公式中，ΔH为两次测量中测量头的高度差，ΔD为锪窝窝径实际偏差值，t为零点位置到测量头锥角顶点的距离，会在计算过程中抵消，上述公式换算后得到：

ΔD＝2tan(α/2)*ΔH；

S5、将ΔD的值与锪窝窝径公差要求做比较判断，确定锪窝是否合格。

该测量方法能够将锪窝窝径的偏差转换为测量头高度位置的变化，通过对测量头位置的检测即可快速判断锪窝是否合格。并且钻孔所产生的材料粉末主要覆盖在锪窝表面，在锪窝边缘覆盖较少，因此，通过对锪窝窝径进行测量，可有效避免材料因素对测量的干扰。

如果锪窝合格判断标准为锪窝深度，那S4中的计算流程可以改成：

Δh＝h1-h0，

tan(β/2)＝(D1/2)/(h1+T)＝(D0/2)/(h0+T)＝(d/2)/T，

h0＝0.5*(D0-d)/tan(β/2)，

h1＝0.5*(D1-d)/tan(β/2)，

公式中，h0为标准锪窝窝深，h1为锪窝实际窝深，Δh为锪窝窝深实际偏差值，T为锪窝下缘到锪窝锥面顶点的距离，会在计算过程中抵消，上述公式换算后得到：

Δh＝0.5*(D1-D0)/tan(β/2)＝0.5*ΔD/tan(β/2)

＝tan(α/2)*ΔH/tan(β/2)，

将Δh的值与锪窝窝深公差要求做比较判断锪窝是否合格。同样，通过检测测量头的位置即可得到锪窝窝深，进而判断锪窝是否合格。

根据上述测量原理，本测量仪的工作过程是：首先使衬套下端与工件表面接触，检测杆的轴线与锪窝的轴线同轴，然后向下移动检测杆，此过程中套筒和位置传感器会随检测杆一起向下移动，而衬套由于与工件表面接触，测量杆又与衬套通过连通轴连在一起，所以测量杆和驱动杆是固定不动的，直到检测杆下端的锥形头的锥面与锪窝外缘接触，检测杆停止移动，位置传感器会记录其随检测杆相对测量杆移动的距离。通过对标准锪窝和实际锪窝的检测，可分别得到上述的H0和H1的值，从而得到ΔH和ΔD，进而判断锪窝是否合格。

该测量仪可单独使用，也可与自动制孔设备配套使用。为保证测量精度，需要控制好法向状态，即确保检测杆的轴线尽量与锪窝的轴线同轴。对于平面上的锪窝，单独使用该测量工具也很容易控制法向状态，如果是曲面，则最好利用自动制孔设备主轴的法向功能来确定检测杆的法向状态。

对于曲面的零件，采用衬套直接与曲面零件接触，有可能导致衬套不稳定或法向发生变化等情况。因此，进一步的方案是，所述检测模块还包括测量压头，所述测量压头通过轴套连接在衬套的下端，测量压头上端与衬套下端为球面接触，所述测量压头的下端设有至少三个绕测量压头轴线旋转对称的压脚，所述压脚超过检测杆的下端。由于测量压头与衬套为球面接触，在将测量压头压在零件表面时，测量压头能够在曲面作用下发生转动，使压脚能够稳定的与曲面接触，从而确保衬套在测量过程中的稳定性以及测量的精确性。

所述衬套与测量压头球面接触的具体结构形式为，所述衬套下端的内侧和测量压头上端的外侧设有相匹配的弧面倒角，所述弧面倒角的球心为测量压头中轴线与压脚底部所在平面的交点。该结构形式使得衬套与测量压头之间更容易转动，从而更好的补偿锪窝和测量工具的法向偏差。

由于测量驱动杆相对套筒的移动距离是需要很高的精度的，所以需要确保驱动杆与套筒的滑动状态，因此，对于驱动杆的安装方式，本实用新型的优选方案是，在所述套筒内设有滑动腔，所述滑动腔内设有定心衬套，所述驱动杆可滑动的安装在定心衬套内。定心衬套可以采用黄铜无油衬套，使驱动杆更容易滑动。

所述计量模块中的位置传感器可以有多种形式，比如电容式传感器、光电式传感器或压力式传感器等。为了简化结构，同时保证高精度性，本实用新型的位置传感器优选为编码器，所述驱动杆上设有测量目标，套筒上设有用于安装编码器的安装板，安装板的内侧设有用于检测测量目标位置的编码器读头。利用测量目标与编码器读头的相对移动，即可得到驱动杆相对套的位移量。

为了保证测量目标的安装精度，在所述驱动杆的下端设有延伸到其中部的安装孔，所述测量目标安装在安装孔内，并通过堵塞在安装孔内的止推杆进行限位固定。由于测量目标精密性较高，将其设置在驱动杆内，可确保其安装的稳定性和精度，也能对其起到一定保护作用。

对于不同大小和深度的锪窝，通常需要不同的测量头进行测量，因此，为了方便更换不同的检测杆，所述套筒的下端通过转接头与检测杆可拆卸连接，所述驱动杆的上端与套筒的上端之间设有第二压缩弹簧，并在弹力作用下使驱动杆下端与测量杆上端接触。第二压缩弹簧可确保驱动杆始终与测量杆稳定接触，避免两者出现间隙而引起测量误差。

对于进给模块，其主要用于控制检测杆的升降，且移动距离很短，因此，所述进给模块的直线进给机构可优选丝杆螺母传动机构，能够实现进给量的精确控制。

在自动制孔过程中，有时也会要求对孔径进行检测，因此，为了提高检测效率，本实用新型将孔径测量与锪窝测量集成到一起，一次性可同时进行锪窝和孔径的精度检测。具体结构为：所述测量杆的下端设有穿过检测杆下端的顶杆，所述检测杆的下端设有孔径检测头，所述孔径检测头包括导向柱和位于导向柱端部的两个测头，测头可沿导向柱径向滑动，其内端分别与一个瓣式探头相连，两个瓣式探头中部设有可随瓣式探头挤压、舒张而上下移动的测针，所述测针上端与测量杆下端的顶杆相连；所述测量杆中部供连通轴穿过的通孔为沿测量杆长度方向设置的条形孔，且自然状态下，连通轴位于该条形孔的中下部。

孔径和窝径的测量过程为：在进给模块带动检测模块下移的过程中，以测量压头的压脚刚好与零件表面接触时作为初始状态，其他零件都处于自由状态，没有施加任何外部应力，此时连通轴位于测量杆上的条形孔的中下部；然后检测模块继续向下移动，除了衬套和测量压头，其余零部件均同步下移，直到连通轴与条形孔的上端接触，在该过程中，孔径检测头已伸入到钻孔中，测针在测头的挤压下向上移动，同时通过顶杆将测量杆向上顶起，编码器读头能够读取测量目标的精确位置，从而判断孔径是否合格；最后，检测模块继续向下移动，由于连通轴已经与测量杆的条形孔的上端接触，在之后的移动过程中，测量杆、驱动轴和测量目标会随连通轴和衬套一起保持不动，而检测杆和套筒会继续下移，直到检测杆下端的锥形头与锪窝窝径边缘接触，编码器再次读取测量目标的位置，***计算出与参考值的差值，换算出整个锪窝的窝径或深度，此过程需要考虑对之前测量孔径时测量目标的位移量进行补偿。因此，通过一次进给即可先后实现对孔径和窝径的测量，大大提高了检测效率。

之所以在测量杆上设置条形孔，并使连通轴位于该条形孔的中下部，主要是为了在孔径测量过程中预留出更多空间，以便孔径检测头能够伸入到孔中。

在孔径测量过程中，一般需要进行两次孔径测量，初次测量后，需要将孔径检测头旋转90°再进行二次测量，确保没有形成椭圆孔。因此，还包括旋转模块，所述旋转模块的转轴与计量模块的套筒上端通过两片法兰盘连接，两片法兰盘之间通过多个剪力柱相连。剪力柱具有很大的轴向刚度和很小的径向刚度，所以可以实现机构在剪力柱径向方向具有一定的形变量补偿同心度，而轴向方向的形变以及对整体机构法向的影响可以忽略。通过设置剪力柱，可使真个检测模块和计量模块在径向上有一定的活动量，对锥形头和孔径检测头起到一定补偿作用，确保两者与被测锪窝孔的同心度，从而保证测量精度。

本实用新型的有益效果是：

1、采用本实用新型的测量仪能够将锪窝窝径的偏差转换为测量头高度位置的变化，通过对测量头位置的检测即可快速判断锪窝是否合格，并且钻孔所产生的材料粉末主要覆盖在锪窝表面，在锪窝边缘覆盖较少，因此，通过对锪窝窝径进行测量，可有效避免材料因素对测量的干扰，提高了测量精度；

2、本实用新型以衬套作为支撑件，通过连通轴对测量杆和驱动杆的位置进行限定并以此作为测量参照，然后通过下移检测杆来使检测杆与测量杆发生相对位移，从而精确的测量出检测杆在与锪窝边缘接触时相对测量杆的位置变化，进而推导出锪窝窝径的偏差量；整个结构设计巧妙，各部件之间连接紧凑可靠，有利于设备的小型化；精细的移动部件均被保护在结构内部，可减少外部环境的影响，确保了测量工具长期运行的稳定性和精确性；

3、在衬套下端设置与其通过球面接触的测量压头，在将测量压头压在零件表面时，测量压头能够在曲面作用下发生转动，对锪窝和测量工具的法向偏差起到补偿作用，使压脚能够稳定的与曲面零件接触，从而确保衬套在测量过程中的稳定性以及测量的精确性；

4、通过在检测杆的锥形头下方设置孔径检测头，并配合在测量杆上设置条形孔，使孔径和窝径测量过程互不干扰，能够在一次进给过程中先后实现对孔径和窝径的检测，大大提高了检测效率。

附图说明

图1是本实用新型的测量工具的整体结构示意图；

图2是本实用新型的测量工具的剖视图；

图3是本实用新型的测量原理图；

图4是本实用新型的测量过程示意图；

图5是本实用新型的孔径检测头的结构示意图；

图中标记为，1-检测模块，2-计量模块，3-进给模块，4-旋转模块，5-法兰盘，6-剪力柱，11-检测杆，12-测量杆，13-衬套，14-连通轴，15-第一压缩弹簧，16-测量压头，17-轴套，18-孔径检测头，21-套筒，22-驱动杆，23-测量目标，24-安装板，25-编码器读头，26-转接头，27-第二压缩弹簧，28-定心衬套，29-止推杆，111-锥形头，112-长条孔，121-条形孔，161-压脚，181-导向柱，182-测头，183-瓣式探头，184-测针。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1、图2所示，本实用新型的测量仪包括检测模块1、计量模块2和进给模块3；

所述检测模块1包括检测杆11、测量杆12、衬套13和连通轴14，所述检测杆11的下端设有锥形头111，其锥角应大于被测锪窝的倒角，且其大端的外径要大于锪窝窝径，所述测量杆12可滑动的安装在检测杆11内，所述衬套13可滑动的套接在检测杆11的下半部外，所述检测杆11的下半部设有沿其长度方向布置的长条孔112，测量杆12和衬套13上均设有通孔，所述连通轴14依次穿过衬套13一侧、检测杆11、测量杆12和衬套13另一侧，并且两端固定在衬套13的通孔上，所述衬套13的上端与测量杆12的上端之间设有第一压缩弹簧15，在弹力作用下，连通轴14与检测杆11上的长条孔112的下端接触，并且衬套13下端超过检测杆11的下端；

所述计量模块2设置在检测杆11的上端，包括与检测杆11同轴的套筒21和可沿套筒21轴线滑动的驱动杆22，以及安装在套筒21上用于检测驱动杆22位置的位置传感器，所述测量杆12的上端与驱动杆22下端相接触或连接；

所述进给模块3包括可带动检测模块1和计量模块2沿直线运动的直线进给机构。

本实用新型的测量原理如图3所示，主要利用一个前端带有锥角的测量头和可精确测量测量头高度位置的检测仪作为测量工具，该测量头的锥角α需大于被测锪窝的倒角β；

测量过程包括以下步骤：

S1、将测量头置于锪窝正上方，确保两者轴线对齐，通过检测仪确定一个测量头的零点位置；

S2、选用一个标准的锪窝作为测量基准，其窝径定为D0，从零点位置向下移动测量头，使其底部锥角的锥面与锪窝的窝径外缘接触，通过检测仪记录测量头下降的高度H0；

S3、采用S2的方法对被测锪窝进行检测，记录测量头从零点位置下降的高度H1，假定该锪窝的窝径为D1；

S4、按以下流程对测量参数进行计算：

ΔH＝H0-H1，

ΔD＝D1-D0，

tan(α/2)＝(D0/2)/(t-H0)＝(D1/2)/(t-H1)，

公式中，t为零点位置到测量头锥角顶点的距离，会在计算过程中抵消，上述公式换算后得到：

ΔD＝2tan(α/2)*ΔH；

S5、ΔD为锪窝窝径实际偏差值，将其与锪窝窝径公差要求做比较判断，确定锪窝是否合格。

该测量方法能够将锪窝窝径的偏差转换为测量头高度位置的变化，通过对测量头位置的检测即可快速判断锪窝是否合格。并且钻孔所产生的材料粉末主要覆盖在锪窝表面，在锪窝边缘覆盖较少，因此，通过对锪窝窝径进行测量，可有效避免材料因素对测量的干扰。

如果锪窝合格判断标准为锪窝深度，则S4中的计算流程如下：

Δh＝h1-h0，

tan(β/2)＝(D1/2)/(h1+T)＝(D0/2)/(h0+T)＝(d/2)/T，

h0＝0.5*(D0-d)/tan(β/2)，

h1＝0.5*(D1-d)/tan(β/2)，

公式中，h0为标准锪窝窝深，h1为锪窝实际窝深，Δh为锪窝窝深实际偏差值，T为锪窝下缘到锪窝锥面顶点的距离，会在计算过程中抵消，上述公式换算后得到：

Δh＝0.5*(D1-D0)/tan(β/2)＝0.5*ΔD/tan(β/2)

＝tan(α/2)*ΔH/tan(β/2)，

Δh为锪窝窝深实际偏差值,可直接与锪窝窝深公差要求做比较判断锪窝是否合格。同样，通过检测测量头的位置即可得到锪窝窝深，进而判断锪窝是否合格。

根据上述测量原理，本实用新型的工作过程是：首先使衬套13下端与工件表面接触，检测杆11的轴线与锪窝的轴线同轴，然后向下移动检测杆11，因为有长条孔112的存在，检测杆11能相对衬套13向下移动，长条孔112的长度应满足直到锥形头111与锪窝外缘接触之前，连通轴14都不与长条孔112上端接触，此过程中套筒21和位置传感器会随检测杆12一起向下移动，而衬套13由于与工件表面接触，测量杆12又与衬套13通过连通轴14连在一起，所以测量杆12和驱动杆22是固定不动的，直到检测杆11下端的锥形头111的锥面与锪窝外缘接触，检测杆11停止移动，位置传感器会记录其随检测杆11相对测量杆12移动的距离。通过对标准锪窝和实际锪窝的检测，可分别得到上述的H0和H1的值，从而得到ΔH和ΔD，进而判断锪窝是否合格。H0的值在***校正阶段已记录，后续检测时***能够直接与其进行对比，从而直接判断实际锪窝是否合格。

该测量工具可单独使用，也可与自动制孔设备配套使用。为保证测量精度，需要控制好法向状态，即确保检测杆11的轴线尽量与锪窝的轴线同轴。对于平面上的锪窝，单独使用该测量工具也很容易控制法向状态，如果是曲面，则最好将其安装在自动制孔设备的主轴上，利用自动制孔设备主轴的法向功能来确定检测杆的法向状态，从而提高测量精度。将该测量工具集成到自动制孔设备上，还能在制孔后自动实时测量锪窝深度，并且进行记录、储存或传输等，方便收集以及回溯。

对于曲面的零件，采用衬套13直接与曲面零件接触，有可能导致衬套13不稳定或法向发生变化等情况，影响后续测量精度。因此，进一步的方案是，所述检测模块1还包括测量压头16，所述测量压头16通过轴套17连接在衬套13的下端，测量压头16上端与衬套13下端为球面接触，所述测量压头16的下端设有至少三个绕测量压头16轴线旋转对称的压脚161，所述压脚161超过检测杆11的下端。轴套17可采用塑料材质并且不封口，用于将衬套13的下端和测量压头16的球面包裹在内。由于测量压头16与衬套13为球面接触，在将测量压头16压在零件表面时，测量压头16能够在曲面作用下发生转动，对锪窝和测量工具的法向偏差起到补偿作用，使压脚161能够稳定的与曲面接触，从而确保衬套13在测量过程中的稳定性以及测量的精确性。此外，压脚161底部可以设计为圆弧状，与被测锪窝平面进行线接触，测量时可以推开接触面上的复材粉末，减少复材粉末造成测量误差的影响。

所述衬套13与测量压头16球面接触的具体结构形式为，所述衬套13下端的内侧和测量压头16上端的外侧设有相匹配的弧面倒角，所述弧面倒角的球心为测量压头16中轴线与压脚161底部所在平面的交点。该结构形式使得衬套13与测量压头16之间更容易转动，从而更好的补偿锪窝和测量工具的法向偏差。

由于测量驱动杆22相对套筒21的移动距离是需要很高的精度的，所以需要确保驱动杆22与套筒21的滑动状态，因此，对于驱动杆22的安装方式，本实用新型的优选方案是，在所述套筒21内设有滑动腔，所述滑动腔内设有定心衬套28，所述驱动杆22可滑动的安装在定心衬套28内。定心衬套28可以采用黄铜无油衬套，使驱动杆22更容易滑动。

所述计量模块2中的位置传感器可以有多种形式，比如电容式传感器、光电式传感器或压力式传感器等。为了简化结构，同时保证高精度性，本实用新型的位置传感器优选编码器，所述驱动杆22上设有测量目标23，套筒21上设有用于安装编码器的安装板24，安装板24的内侧设有用于检测测量目标23位置的编码器读头25。所述测量目标23可以是条形的磁栅，编码器读头25读取磁栅数据即可得到二者的相对位移量，即可得到驱动杆22与套筒21的相对位移量。

为了保证测量目标23的安装精度，在所述驱动杆22的下端设有延伸到其中部的安装孔，所述测量目标23安装在安装孔内，并通过堵塞在安装孔内的止推杆29进行限位固定。由于测量目标23精密性较高，将其设置在驱动杆22内，可确保其安装的稳定性和精度，也能对其起到一定保护作用，有助于延长其使用寿命。

对于不同大小和深度的锪窝，通常需要不同的测量头进行测量，因此，为了方便更换不同的检测杆11，所述套筒21的下端通过转接头26与检测杆11可拆卸连接，所述驱动杆22的上端与套筒21的上端之间设有第二压缩弹簧27，并在弹力作用下使驱动杆22下端与测量杆12上端接触。转接头26可一端与套筒21固定连接，另一端与检测杆通过螺纹连接，方便更换，同时确保连接的可靠性。第二压缩弹簧27主要用于确保驱动杆22始终与测量杆12稳定接触，避免两者出现间隙而引起测量误差。

对于进给模块3，其主要用于控制检测杆11的升降，且移动距离很短，因此，所述进给模块3的直线进给机构优选丝杆螺母传动机构，配合直线导轨和步进电机可实现检测杆11的精确移动。此外，进给模块3通常会根据工件数模信息预先知道待测孔的位置深度等信息，并导入制孔/测量程序中，测量过程中除非出现碰撞或者测量数值与理论值差距过大等情况设备会进行报警，一般进给模块3会根据事先设置好的工艺进程工作，可确保进给模块3的精确移动，而一般不需要反馈***。

在自动制孔过程中，有时也会要求对孔径进行检测，因此，为了提高检测效率，本实用新型将孔径测量与锪窝测量集成到一起，能够在检测时同时进行锪窝和孔径的精度检测。具体结构如图3、图5所示：所述测量杆12的下端设有穿过检测杆11下端的顶杆，所述检测杆11的下端设有孔径检测头18，所述孔径检测头18包括导向柱181和位于导向柱181端部的两个测头182，测头182可沿导向柱181径向滑动，其内端分别与一个瓣式探头183相连，两个瓣式探头183中部设有可随瓣式探头183挤压、舒张而上下移动的测针184，所述测针184上端与测量杆12下端的顶杆相连；所述测量杆12中部供连通轴14穿过的通孔为沿测量杆12长度方向设置的条形孔121，且自然状态下，连通轴14位于该条形孔121的中下部。

孔径和窝径的测量过程如图4所示：在进给模块3带动检测模块1下移的过程中，以测量压头16的压脚161刚好与零件表面接触时作为初始状态，其他零件都处于自由状态，没有施加任何外部应力，此时连通轴14位于测量杆12上的条形孔121的中下部；然后检测模块1继续向下移动，除了衬套13和测量压头16，其余零部件均同步下移，直到连通轴14与条形孔121的上端接触，在该过程中，孔径检测头18已伸入到钻孔中，测针184在测头182的挤压下向上移动，同时通过顶杆将测量杆12向上顶起，编码器读头25能够读取测量目标23的精确位置，从而判断孔径是否合格；最后，检测模块1继续向下移动，由于连通轴14已经与测量杆12的条形孔121的上端接触，在之后的移动过程中，测量杆12、驱动轴22和测量目标23会随连通轴14和衬套13一起保持不动，而检测杆11和套筒21会继续下移，直到检测杆11下端的锥形头111与锪窝窝径边缘接触，编码器读头25再次读取测量目标23的位置，***计算出与参考值的差值，换算出整个锪窝的窝径或深度，此过程需要考虑对之前测量孔径时测量目标的位移量进行补偿。因此，通过一次进给即可先后实现对孔径和窝径的测量，大大提高了检测效率。

之所以在测量杆12上设置条形孔，并使连通轴14位于该条形孔121的中下部，主要是为了在孔径测量过程中预留出更多空间，以便孔径检测头18能够伸入到孔中，因为通常孔径和窝径的公差范围往往只有0.03mm左右，为了保证精确测量，整体机构也有长度限制，通常编码器的量程是比较小的，本实用新型目前使用的量程只有4mm，如果没有条形孔121，整个机构在测窝时的位移量很容易就会超过编码器的量程，因此使连通轴14上端具有较大滑动距离可用于减少测窝时被测目标的移动量。

在孔径测量过程中，一般需要进行两次孔径测量，初次测量后，需要将孔径检测头18旋转90°再进行二次测量，确保没有形成椭圆孔，因此还包括旋转模块4，所述旋转模块4的转轴与计量模块2的套筒21上端通过两片法兰盘5连接，两片法兰盘5之间通过多个剪力柱6相连。旋转模块4可采用步进电机或旋转气缸进行驱动。剪力柱6具有很大的轴向刚度和很小的径向刚度，所以可以实现机构在剪力柱6径向方向具有一定的形变量补偿同心度，而轴向方向的形变以及对整体机构法向的影响可以忽略。通过设置剪力柱6，可使真个检测模块1和计量模块2在径向上有一定的活动量，对锥形头111和孔径检测头18起到一定补偿作用，确保两者与被测锪窝孔的同心度，从而保证测量精度。

Claims (10)

1.锪窝精度测量仪，其特征是：包括检测模块(1)、计量模块(2)和进给模块(3)；

所述检测模块(1)包括检测杆(11)、测量杆(12)、衬套(13)和连通轴(14)，所述检测杆(11)的下端设有锥形头(111)，所述测量杆(12)可滑动的安装在检测杆(11)内，所述衬套(13)可滑动的套接在检测杆(11)的下半部外，所述检测杆(11)的下半部设有沿其长度方向布置的长条孔(112)，测量杆(12)和衬套(13)上均设有通孔，所述连通轴(14)依次穿过衬套(13)一侧、检测杆(11)、测量杆(12)和衬套(13)另一侧，并且两端固定在衬套(13)的通孔上，所述衬套(13)的上端与测量杆(12)的上端之间设有第一压缩弹簧(15)，在弹力作用下，连通轴(14)与检测杆(11)上的长条孔(112)的下端接触，并且衬套(13)下端超过检测杆(11)的下端；

所述计量模块(2)设置在检测杆(11)的上端，包括与检测杆(11)同轴的套筒(21)和可沿套筒(21)轴线滑动的驱动杆(22)，以及安装在套筒(21)上用于检测驱动杆(22)位置的位置传感器，所述测量杆(12)的上端与驱动杆(22)下端相接触或连接；

所述进给模块(3)包括可带动检测模块(1)和计量模块(2)沿直线运动的直线进给机构。

2.如权利要求1所述的锪窝精度测量仪，其特征是：所述检测模块(1)还包括测量压头(16)，所述测量压头(16)通过轴套(17)连接在衬套(13)的下端，测量压头(16)上端与衬套(13)下端为球面接触，所述测量压头(16)的下端设有至少三个绕测量压头(16)轴线旋转对称的压脚(161)，所述压脚(161)超过检测杆(11)的下端。

3.如权利要求2所述的锪窝精度测量仪，其特征是：所述衬套(13)下端的内侧和测量压头(16)上端的外侧设有相匹配的弧面倒角，所述弧面倒角的球心为测量压头(16)中轴线与压脚(161)底部所在平面的交点。

4.如权利要求1所述的锪窝精度测量仪，其特征是：所述套筒(21)内设有滑动腔，所述滑动腔内设有定心衬套(28)，所述驱动杆(22)可滑动的安装在定心衬套(28)内。

5.如权利要求1所述的锪窝精度测量仪，其特征是：所述计量模块(2)中的位置传感器为编码器，所述驱动杆(22)上设有测量目标(23)，套筒(21)上设有用于安装编码器的安装板(24)，安装板(24)的内侧设有用于检测测量目标(23)位置的编码器读头(25)。

6.如权利要求5所述的锪窝精度测量仪，其特征是：所述驱动杆(22)的下端设有延伸到其中部的安装孔，所述测量目标(23)安装在安装孔内，并通过堵塞在安装孔内的止推杆(29)进行限位固定。

7.如权利要求1所述的锪窝精度测量仪，其特征是：所述套筒(21)的下端通过转接头(26)与检测杆(11)可拆卸连接，所述驱动杆(22)的上端与套筒(21)的上端之间设有第二压缩弹簧(27)，并在弹力作用下使驱动杆(22)下端与测量杆(12)上端接触。

8.如权利要求1所述的锪窝精度测量仪，其特征是：所述进给模块(3)的直线进给机构为丝杆螺母传动机构。

9.如权利要求1-8任意一项所述的锪窝精度测量仪，其特征是：所述测量杆(12)的下端设有穿过检测杆(11)下端的顶杆，所述检测杆(11)的下端设有孔径检测头(18)，所述孔径检测头(18)包括导向柱(181)和位于导向柱(181)端部的两个测头(182)，测头(182)可沿导向柱(181)径向滑动，其内端分别与一个瓣式探头(183)相连，两个瓣式探头(183)中部设有可随瓣式探头(183)挤压、舒张而上下移动的测针(184)，所述测针(184)上端与测量杆(12)下端的顶杆相连；所述测量杆(12)中部供连通轴(14)穿过的通孔为沿测量杆(12)长度方向设置的条形孔(121)，且自然状态下，连通轴(14)位于该条形孔(121)的中下部。

10.如权利要求9所述的锪窝精度测量仪，其特征是：还包括旋转模块(4)，所述旋转模块(4)的转轴与计量模块(2)的套筒(21)上端通过两片法兰盘(5)连接，两片法兰盘(5)之间通过多个剪力柱(6)相连。

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