[发明专利]孔径测量装置及其测量方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种孔径测量装置及其测量方法。

【背景技术】

目前通常采用球规测量产品的孔径(见图1)，即手工操作球规穿孔，看球规在穿孔时是否能够通过或被止挡。例如，如果小的球规能通过而大的球规被止挡，则孔径是合格的。但是，这种测量方式存在以下缺点：

(1)当球规通过产品的孔时，球规和产品的孔之间有相对运动，容易和孔壁磨擦，使孔壁产生批锋，造成产品不良；

(2)当产品孔径在临界值附近时，不同的操作员检测，由于所用力度不同，会得出不同的检测结果；

(3)球规经长时间使用后，自身容易磨损，使测量结果不准确；

(4)购买球规的成本高。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种孔径测量装置，能精确测量产品孔径的尺寸，且有效避免批锋的产生。

此外，还需要提供一种能精确测量产品孔径的尺寸，且有效避免产生批锋的孔径测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明孔径测量装置，包括孔径测量机构、驱动机构、被测工件固定夹具及控制模块，

所述被测工件固定夹具设于孔径测量机构对应位置，用于固定被测工件；

所述驱动机构与孔径测量机构连接，用于控制孔径测量机构的升降；

所述孔径测量机构包括一活动测量针、两个固定测量针、测量驱动器、位移传感器，所述两个固定测量针的位置是相对固定的并分别确定两个坐标位置相对固定的点；

所述测量驱动器用于驱动该活动测量针，使所述活动测量针和两个固定测量针都与待测圆孔内壁接触，所述位移传感器用于检测该活动测量针在孔径测量过程中产生的位移量；所述控制模块与所述位移传感器相连并根据所述位移量计算所述活动测量针确定的第三个点的位置坐标；

所述活动测量针、两个固定测量针确定的三个点在一个平面内，所述驱动机构驱动孔径测量机构于所述活动测量针及两个固定测量针确定的三个点所在平面的垂直方向上进行升降运动；

所述控制模块根据两个固定测量针、活动测量针所确定的三个点的坐标确定上述三点组成的外接圆直径即为所述待测圆孔的内径。

所述孔径测量机构还包括滑块，该滑块分别与所述活动测量针、位移传感器连接，在该滑块上设有所述测量驱动器。

所述滑块的上方设有导轨，使其负载结构能沿着导轨作高精度线性运动。

所述孔径测量机构还包括气缸，该气缸与所述滑块连接，以使所述活动测量针回归原点。

所述滑块与位移传感器、气缸的连接处分别设有缓冲器，用于对测量驱动器产生的弹力提供阻力，使活动测量针被平稳地顶开，有效避免了该活动测量针的冲击影响测量的稳定性。

所述活动测量针和固定测量针的长度一致，在其自由端末端都设有圆球状的测量头，便于测量和计算出待测圆孔的内径。

所述驱动机构包括：升降平台、升降电机、旋转电机，该旋转电机设置在该升降平台上，该升降平台与设有所述升降电机的板连接。

本发明孔径测量装置及其测量方法，由于采用三根探针的接触式测量，使孔径测量的精度显着提高，测量精度达到0.001mm以下，而用传统的德国Mahr机测量的重复精度在0.002mm以下，且德国Mahr机的价格昂贵，本发明方法还能有效避免因测量孔径给产品带来的批锋。此外，由于本发明采用机械自动化测量取代传统的手工操作测量，能减少人力，提高效率。

【附图说明】

图1是现有用球规测量产品孔径的示意图；

图2是本发明孔径测量依据的数学模型的示意图；

图3是本发明孔径测量装置的分解示意图；

图4是本发明孔径测量机构的分解示意图；

图5是采用本发明孔径测量装置测量绝对圆孔径的示意图；

图6是采用本发明孔径测量装置测量非绝对圆孔径的示意图；

图7是采用本发明孔径测量装置测量孔径所得数据的波动图。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供了一种精确、简便、高效的孔径测量装置及其测量方法，其理论基础是根据三点确定该三点外接圆的直径，其建立的数学模型中，有两点坐标位置相对固定，另外一点为活动测量针，活动的距离用高精度的位移传感器测量，根据测量结果确定第三点坐标，再将该第三点坐标与另外两点坐标相结合，求出由此三点组成的外接圆直径。

根据三点求出该三点外接圆直径的计算过程如下：

如图2所示，已知三个圆(即三个球形测量针)的半径和初始坐标，求与它们外切圆(即待测孔径的圆孔)的圆心坐标和半径的大小。