[发明专利]一种具有温度自补偿能力的球棒

说明书

本发明公开了一种具有温度自补偿能力的球棒，包括两个标准球，以及连接两个标准球的殷钢管，殷钢管两端分别安装有端盖，端盖上设有安装标准球的锥窝，锥窝底部嵌装有磁铁块；端盖下表面设有杆状结构，杆状结构外套装有杯状的铝制合金管套，端盖下表面杆状结构外侧设有短轴肩，合金管套杯底与杆状结构固定连接，短轴肩与合金管套杯口螺纹连接。本发明有效补偿了球棒自身的热变形误差，提高了球棒的精度，补偿效果优于大部分球棒。在实际使用过程中提高了工业现场被标定仪器的测量精度。改善了球棒的工作适应性，使得球棒精度不受复杂的工厂温度环境的影响。球棒结构简单易加工，且无需复杂的后续补偿算法，实用性强。

技术领域

本发明涉及计量检测领域，尤其涉及一种具有温度自补偿能力的球棒。

背景技术

球棒是由低温度膨胀系数的杆件及两个高精度球体组成的一维标准器，其提供的标准距离为两球之间的球心距，球棒具有结构简单、便携、校准精度高等优点。在国际上，球棒及球棒变形类标准器广泛应用于关节臂式坐标测量机、激光跟踪仪、激光扫描仪以及照相式空间测量仪器等精密仪器的校准，是校准关节臂式坐标测量机长度测量示值误差的最佳一维标准器。ASME 89.4.22-2004、VDI/VDE 2167 2009及ISO 13060-12 2016中皆包含对球棒结构及功能的定义。

当前球棒的杆件结构一般选用低膨胀系数的殷钢、碳纤维等材料以减小材料热变形，但除此之外，大部分研究未将球棒本身的热变形纳入研究内容，未考虑标准器热变形对测量及标定的影响。专利CN 105423950 A的杆件部分采用低热膨胀系数的碳纤维管以降低温度导致的杆件热变形。专利CN 102538727 B通过使用陶瓷材料，实现工具的低热膨胀。专利US 2004/0036867 A1中提出使用同种低热膨胀系数的材料（如玻璃陶瓷等）制作一维标准器，此方法避免了因材料热膨胀系数不同而难以进行热误差补偿的问题。但以上专利均仅通过改变材料以减小标准器的热膨胀，剩余热变形经过测量或标定过程逐级传递或放大，仍会影响测量及标定精度。专利US 2017/0153102 A1设计了一种双球棒系统，采用至少一组双球棒进行测量或标定，同时采用至少一组双球棒作为参考球棒。参考双球棒获得热膨胀位移变形量，测量双球棒获得被测参数，经过对比计算补偿球棒的热误差。该专利对球棒热误差进行了进一步补偿，但在测量实验的同时需要进行等量的对比试验，使得工作量翻倍。

发明内容

本发明的目的是设计一种具有温度自补偿能力的球棒。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种具有温度自补偿能力的球棒，包括两个标准球，以及连接两个标准球的殷钢管，所述殷钢管两端分别安装有端盖，所述端盖为薄法兰盘状，端盖上表面中部设有安装标准球的锥窝，所述锥窝底部嵌装有磁铁块，磁铁块将标准球吸附在锥窝内；所述端盖下表面中部设有杆状结构，杆状结构伸入所述殷钢管内，杆状结构末端中心设有螺钉安装孔；所述杆状结构外套装有杯状的铝制合金管套，所述螺钉安装孔内安装螺钉，螺钉穿过合金管套杯底将合金管套与杆状结构固定连接；所述端盖下表面杆状结构外侧设有短轴肩，短轴肩内表面设有螺纹，所述合金管套杯口外表面也设有螺纹，所述合金管套杯底与杆状结构固定连接，所述短轴肩与合金管套杯口螺纹连接。

所述合金管套内部杯壁与杆状结构之间设有变形间隙。

本发明的有益效果是：

本发明有效补偿了球棒自身的热变形误差，提高了球棒的精度，补偿效果优于大部分球棒。在实际使用过程中提高了工业现场被标定仪器的测量精度。改善了球棒的工作适应性，使得球棒精度不受复杂的工厂温度环境的影响。球棒结构简单易加工，且无需复杂的后续补偿算法，实用性强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；