[发明专利]大直径密封圈内外径精密测量仪及测量方法

说明书

技术领域

本发明属于精密测量技术领域，涉及一种大直径密封圈内外径精密测量仪及测量方法。

背景技术

密封件的内外径的精密测量，是由来已久的技术难题。传统的游标卡尺即属于接触式测量，由于密封件材料弹性较大，测量精度只能维持在毫米级范围内。对于直径小于300mm的中小型密封件，采用摄影等图像分析技术测量内外径，可以达到较高精度。而对于直径大于300mm的大中型密封件，一般只能采用π尺测量外径，采用大型游标卡尺测量内径，不仅存在接触式测量的“测不准”问题，还存在费时费力的问题。三坐标测量仪可以用于对直径大于300mm的大中型密封件进行内外径的精密测量，但是，三坐标测量仪除价格昂贵外，还存在采样点多，数据处理时间长，效率低的问题。

综上所述，现有技术中对于大直径密封圈(直径大于300mm的大中型密封件)的精密测量，缺少适当的测量仪器:传统的π尺测量精度低，而三坐标测量仪价格昂贵，测量效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种测量精度高、测量效率高、成本低的大直径密封圈内外径精密测量仪及测量方法。

本发明的技术方案如下：

一种大直径密封圈内外径精密测量仪，它包括测量平台、升降臂、摆动臂、磁致伸缩传感器、激光位移传感器和数据采集装置；升降臂一端安装在支架上，升降臂的另一端与摆动臂的一端活动连接；升降臂可上下升降,摆动臂可旋转摆动；磁致伸缩传感器包括一磁致伸缩游标测杆；磁致伸缩游标测杆安装在摆动臂上；磁致伸缩游标测杆上套有两个游标，每个游标上部设有一个磁环(浮球)；每个游标下端设有一个激光位移传感器；两个激光位移传感器各有一个测头，靠内的激光位移传感器测头可测出该测头到密封圈内径圆的距离，靠外的激光位移传感器测头可测出该测头到密封圈外径圆的距离；激光位移传感器、磁致伸缩传感器均与数据采集装置连接。

进一步地，气缸竖直安装在升降臂下方，升降臂可由气缸推动升降。

进一步地，升降臂的另一端与摆动臂的一端通过旋转轴活动连接，摆动臂与旋转轴固定连接，旋转轴与驱动电机连接；摆动臂可由驱动电机驱动旋转。

进一步地，测量平台是圆形的，测量平台的圆心位于旋转轴轴心(摆动臂的支点)的正下方，即测量平台的圆心与旋转轴轴心(摆动臂的支点)在同一条竖直线上。

进一步地，升降臂和摆动臂都是水平的；磁致伸缩游标测杆内装有磁致伸缩线；电子仓设在磁致伸缩游标测杆的一端。

进一步地，数据采集装置与电控系统连接。

更进一步地，测量平台安装在机柜上，机柜内设有PC机，机柜上设有与PC机连接的显示屏；数据采集装置与PC机的电控系统连接，电控系统将测量得到的数据进行计算、处理后将测量结果显示在显示屏上。

利用上述大直径密封圈内外径精密测量仪,测量大直径密封圈内外径的方法如下：将被测工件(大直径密封圈)放置在圆形测量平台上，尽可能使被测工件与测量平台同心；手动移动激光位移传感器测头，使被测工件密封圈大致处于两激光位移传感器测头的中间位置的下方，使激光位移传感器测头与密封圈之间的水平距离在20-40mm；启动测量按钮，升降气缸带动升降臂下移，由步进电机驱动的摆动臂带动激光位移传感器测头沿密封圈旋转一周，即完成测量数据的采集；由电控系统将相关数据处理后把测量结果显示在屏幕上。

测量原理：摆动臂带动激光位移传感器和磁致伸缩传感器旋转一圈，两个激光位移传感器的测头可分别测出测头到密封圈内径圆和外径圆的距离，磁致伸缩传感器的两个磁环可精密测出两个激光位移传感器测头的测量路径圆的半径；将测量得到的数据通过公式进行计算，即得到大直径密封圈的内外径数据。

电控系统将测量得到的数据通过如下公式进行计算，即得到密封圈的内径数据：

R_内＝(max_内+min_内)/2+r

上式中，R_内为密封圈的内径圆的半径；max_内和min_内分别表示靠内的激光位移传感器测头旋转一圈，该测头到密封圈内径圆的最大距离和最小距离；r为靠内的激光位移传感器测头旋转一圈，该测头的测量路径圆的半径。

电控系统将测量得到的数据通过如下公式进行计算，即得到密封圈的外径数据：

R_外＝R-(max_外+min_外)/2