[發明專利]大直徑圓環類零件內外徑非接觸式測量裝置

無效

• 申請號: 201310201516.8
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN104180763A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 梅劍春;葉青;田建國
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08;G01B11/12;G01B11/06;G01B11/24
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于工業測量技術領域，具體涉及一種大直徑圓環類零件內外徑非接觸式測量裝置，用于測量大直徑圓環類零件的內徑、外徑、厚度和橢圓度尺寸。

背景技術

圓環類零件種類繁多，諸如滾子、轉子、環、活塞、滾套、軸承等，其中軸承較為常見。在工業界通常把直徑(或稱口徑)在Φ500mm以上的工件稱為大直徑工件，有些工件的直徑在三米以上。例如：水輪機、汽輪機、大型發電機組以及大型軸承圈等都屬于大直徑工件。

能夠精確的測量大直徑工件的幾何尺寸，對生產和施工工程具有非常重要的意義和價值，對確保產品質量非常關鍵。

目前對于大直徑圓環類零件，由于其尺寸特殊，沒有專用的量具對其進行自動化測量，現行的實施方案大都采用測量桿方法對圓環類零件進行測量。測量桿由固定長度的鋼管組成，一端連接千分表，另一端通過鋼球與零件接觸。測量前，對鋼管長度通過標定，確定測量桿的定形尺寸，用于測量一種規格的零件。測量時，手持測量桿旋轉一周，利用千分表測出圓環尺寸與該定形尺寸的代數差，該代數差與定形尺寸之和即為被測圓環尺寸。

由于該方法需要工人手工操作，主觀因素和手持的穩定性都對測量讀數有較大影響，所以測量誤差較大。

發明內容

針對現有技術存在的以上一些問題，本發明提供一種大直徑圓環類零件內外徑非接觸式測量裝置，用于實現圓環類零件內徑、外徑、厚度和橢圓度的自動化非接觸測量，減小測量誤差，簡化操作方法，提高測量速度和工作效率。

本發明提供的大直徑圓環類零件內外徑非接觸式測量裝置，采用非接觸式的激光位移傳感器測量圓環類零件管壁與激光位移傳感器之間的距離，結合旋轉臺(2)中軸線與激光位移傳感器之間的距離，求出該零件的內半徑和外半徑。利用旋轉臺(2)帶動圓環類零件旋轉一周，可以求出整個截面的內外徑數據。內外徑調整架(5)帶動激光位移傳感器水平移動，可以適應不同尺寸的圓環類零件測量。升降臺(3)上下移動可以用來調整測量截面和待測圓環端面之間的距離，同時方便零件安放在旋轉臺面(10)上。

本發明提供的大直徑圓環類零件內外徑非接觸式測量裝置由底座(1)、旋轉臺(2)、升降臺(3)、內外徑調整架(5)、內徑探頭(6)和外徑探頭(7)組成；升降臺(3)帶動內外徑調整架(5)上下運動，內徑探頭(6)和外徑探頭(7)固定在內外徑調整架(5)上。

所述的旋轉臺(2)由電機(8)、渦輪蝸桿傳動器(9)、旋轉臺面(10)、編碼器(11)和夾具(12)組成，編碼器(11)和旋轉臺面(10)同軸連接。

所述的內外徑調整架(5)由外殼(21)、電機(22、23)、絲杠(24、25)、導軌(26、27、28、29)、內徑固定臂(30)和外徑固定臂(31)組成。

所述的內徑探頭(6)和外徑探頭(7)均為非接觸式的激光位移傳感器，用于測量探頭距離對應管壁的距離。

工作原理說明：

工作時，首先升降臺(3)帶動內外徑調整架(5)、內徑探頭(6)和外徑探頭(7)升起，將待測圓環零件(4)放在旋轉臺面(10)上，保證圓環類工件與旋轉臺(2)的中軸線基本一致，并利用夾具(12)將待測圓環零件(4)固定在旋轉臺面(10)上。然后升降臺(3)帶動內外徑調整架(5)、內徑探頭(6)和外徑探頭(7)向下移動，調整測量圓環截面距端面的距離。內外徑調整架(5)分別帶動內徑探頭(6)和外徑探頭(7)在水平方向上左右移動，使待測圓環零件(4)處于激光位移傳感器的工作范圍以內。

讀取內徑探頭(6)和外徑探頭(7)與待測圓環零件(4)內壁和外壁之間的距離讀數，分別記為a和b。結合內徑探頭(6)和外徑探頭(7)與旋轉臺(2)中軸線之間的距離(分別記為A和B)，就可以計算出該角度處內半徑的值為A+a，外半徑的值為B-b。升降臺(3)和內外徑調整架(5)位置調整好以后保持不動，旋轉臺(2)帶動待測圓環零件(4)轉動，利用編碼器(11)來識別旋轉臺(2)的轉動角度，每旋轉一定角度時，采集一次內半徑和外半徑數值，最終實現整個圓周內徑和外徑的測量。

直接測量出來的數據為待測圓環零件(4)一個截面的輪廓，由于安放時待測圓環零件(4)的中軸線與旋轉臺(2)的中軸線很難保證一致，軸心偏移誤差對測量結果的影響很大?？梢岳盟惴〝M合出截面輪廓的軸心，然后重新計算出的修正內徑外徑即為該待測圓環零件(4)的內徑和外徑數據。外徑和內徑之差為圓環類零件的厚度，外徑和內徑各自的最大變化量為橢圓度，所以本裝置也可以實現圓環類零件的厚度和橢圓度的測量。

本發明的有益效果是：