一种柱状零件内外径测量装置的测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种柱状零件内外径测量装置的测量方法，所述柱状零件内外径测量装置包括底板、垂直设置于所述底板的立柱、设置在所述立柱上的垂直运动组件、设置于所述底板上的转动组件、设置于所述转动组件上的工件夹具、设置于所述垂直运动组件上的测量组件、直驱线性电机、高精度位移传感器，所述直驱线性电机驱动垂直运动组件。本发明专利技术有效降低柱状零件在装夹过程中的偏心误差对内外径测量结果的影响；降低零件定位面圆柱度、零件定位面与被测面同轴度误差对柱状零件内外径测量结果的影响；非接触式测量在保证测量效率的同时，不对被测面有任何的干扰和损伤；并使柱状零件内外径的测量精度提升到亚微米级。

【技术实现步骤摘要】
一种柱状零件内外径测量装置的测量方法
本专利技术涉及内外径检测领域，尤其涉及一种柱状零件内外径测量装置的测量方法。
技术介绍
目前柱状零件内外径的测量主要有用塞规(通规、止规)的方法和用三坐标测量机的方法等。用塞规时，通规和止规联合使用，当通规可以通过被测物而止规无法通过时，则证明被测物尺寸介于通规和止规之间。三坐标测量机为通用测量设备，除柱面特征外亦可用来测量线性、平面、位置特征，测量柱面时，测量头通过接触柱面圆周方向上的不同点来感知位置信息，而后通过内置软件的处理，输出相应的内外径测量结果。现有柱状零件内外径测量方法基本属于接触式测量，测量过程中有损伤被测件表面的风险。塞规测量效率低，测量精度有限；三坐标测量机测量过程中需采集被测件表面诸多点位，测量效率低下。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述问题，提供一种柱状零件内外径测量装置的测量方法。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种柱状零件内外径测量装置的测量方法，所述柱状零件内外径测量装置包括底板、垂直设置于所述底板的立柱、设置在所述立柱上的垂直运动组件、设置于所述底板上的转动组件、设置于所述转动组件上的工件夹具、设置于所述垂直运动组件上的测量组件、直驱线性电机、高精度位移传感器，所述直驱线性电机驱动垂直运动组件，所述测量组件用于测量垂直运动组件的位移，所述高精度位移传感器用于测量柱状零件的内外径，该测量方法为：S1、柱状零件内径测量方法：高精度位移传感器插入柱状零件内部，高精度位移传感器中心线到工件夹具中心线的距离d，被测柱状零件的内径为r，被测柱状零件中心线与工件夹具中心线重合，则测量结果为M=d+r；被测柱状零件在工件夹具内偏于一侧，误差间隙记为e，此时的测量结果为M1=d+r+e；将零件旋转180°后，被测柱状零件在工件夹具内的偏转变为相反方向，此时的测量结果为M2=d+r-e，此时，(M1+M2)/2=d+r，误差间隙e消除，即被测柱状零件的内径r=(M1+M2)/2-d；对于起始测量高度时，d为固定值，测出起始测量高度处的r值，通过d=(M1+M2)/2-r，得到起始高度的d值，记为d0，此时，被测柱状零件的内径r=(M1+M2)/2-d0；高精度位移传感器在高度方向上移动时，(M1+M2)/2中包含了垂直运动组件行走的直线度误差和转动组件在停顿两点的径向跳动误差，记垂直运动组件行走时相对于测量起始点的直线度误差为Δl，转动组件在停顿两点的径向跳动误差为Δw，则可以得到随高度变化的内径r=(M1+M2)/2-d0-Δl-Δw；S2、柱状零件外径测量方法：高精度位移传感器位于被测柱状零件外部一定距离的位置，高精度位移传感器中心线到工件夹具中心线的距离d，被测柱状零件的外径为R，被测柱状零件中心线与工件夹具中心线重合，则测量结果为M=d-R；被测柱状零件在工件夹具内偏于一侧，误差间隙记为e，此时的测量结果即为M3=d+e-R；将零件旋转180°后，被测柱状零件在工件夹具内的偏转变为相反方向，此时的测量结果为M4=d-e-R，此时，(M3+M4)/2=d-R，误差间隙e消除，即被测柱状零件的外径R=d-(M3+M4)/2；对于起始测量高度时，d为固定值，测出起始测量高度处的R值，通过d=R+(M3+M4)/2，得到起始高度的d值，记为d0，此时，被测柱状零件的外径R=d0-(M3+M4)/2；高精度位移传感器在高度方向上移动时，(M3+M4)/2中包含了垂直运动组件行走的直线度误差和转动组件在停顿两点的径向跳动误差，记垂直运动组件行走时相对于测量起始点的直线度误差为Δl，转动组件在停顿两点的径向跳动误差为Δw，则可以得到随高度变化的外径R=d0-(M3+M4)/2+Δl+Δw。进一步具体的，所述底板上设置有手动调台，用于调整转动组件的位置。进一步具体的，所述垂直运动组件包括设置于所述立柱上的基座、设置在所述基座上的导轨、设置在所述导轨上的滑座，设置在所述滑座上的位移传感器夹具，所述位移传感器夹具夹住高精度位移传感器。进一步具体的，所述直驱线性电机包括定子和动子，所述定子设置在基座上，所述动子设置在滑座上。进一步具体的，所述测量组件包括读数头、光栅尺和高精度位移传感器，所述读数头设置在基座上，所述光栅尺设置在滑座上。进一步具体的，所述转动组件包括转接盘、直驱力矩电机，所述直驱力矩电机设置在手动调台上，所述转接盘设置在直驱力矩电机上，所述直驱力矩电机驱动转接盘转动，所述工件夹具固定在转接盘上，所述工件夹具用于夹持被测柱状零件。进一步具体的，所述垂直运动组件上设置有断电保护组件，所述断电保护组件包括配重弹簧和弹簧支架，所述固定支架设置在基座的顶部，所述配重弹簧一端固定于弹簧支架上，另一端固定于滑座上。进一步具体的，所述高精度位移传感器为光谱共焦探头。本专利技术的有益效果是：采用上述结构之后，有效降低柱状零件在装夹过程中的偏心误差对内外径测量结果的影响；降低零件定位面圆柱度、零件定位面与被测面同轴度误差对柱状零件内外径测量结果的影响；非接触式测量在保证测量效率的同时，不对被测面有任何的干扰和损伤；并使柱状零件内外径的测量精度提升到亚微米级。附图说明图1是本专利技术的结构示意图一；图2是本专利技术的结构示意图二；图3是本专利技术内径测量装置截面示意图；图4是本专利技术理想情况下内径测量装置截面示意图；图5是本专利技术偏在一侧内径测量装置截面示意图；图6是本专利技术旋转180°后内径测量装置截面示意图；图7是本专利技术理想情况下外径测量装置截面示意图；图8是本专利技术偏在一侧外径测量装置截面示意图；图9是本专利技术旋转180°后外径测量装置截面示意图。图中：1、底板；2、立柱；3、手动调台；41、基座；42、导轨；43、滑座；44、位移传感器夹具；51、直驱线性电机；52、直驱力矩电机；511、定子；512、动子；61、读数头；62、高精度位移传感器；71、转接盘；72、工件夹具；73、被测柱状零件；81、配重弹簧；82、弹簧支架。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作详细的描述。如图1和图2所示一种柱状零件内外径测量装置，所述柱状零件内外径测量装置包括底板1、垂直设置于所述底板的立柱2、设置在所述立柱2上的垂直运动组件、设置于所述底板1上的转动组件、设置于所述转动组件上的工件夹具72、设置于所述垂直运动组件上的测量组件、直驱线性电机51、高精度位移传感器62，所述直驱线性电机51驱动垂直运动组件，所述测量组件用于测量垂直运动组件的位移，所述高精度位移传感器62用于测量柱状零件的内外径。所述底板1上设置有手动调台3，用于调整高精度位移传感器62在被测柱状零件73内孔中的前后位置。所述垂直运动组件包括设置于所述立柱2上的基座41、设置在所述基座41上的导轨42、设置在所述导轨42上的滑座43，设置在所述滑座43上的位移传感器夹具44。导轨42对垂直运动组件中的运本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柱状零件内外径测量装置的测量方法，所述柱状零件内外径测量装置包括底板（1）、垂直设置于所述底板的立柱（2）、设置在所述立柱（2）上的垂直运动组件、设置于所述底板（1）上的转动组件、设置于所述转动组件上的工件夹具（72）、设置于所述垂直运动组件上的测量组件、直驱线性电机（51）、高精度位移传感器（62），所述直驱线性电机（51）驱动垂直运动组件，所述测量组件用于测量垂直运动组件的位移，所述高精度位移传感器（62）用于测量柱状零件的内外径，其特征在于，该测量方法为：/nS1、柱状零件内径测量方法：高精度位移传感器（62）插入柱状零件内部，高精度位移传感器（62）中心线到工件夹具（72）中心线的距离d，被测柱状零件（73）的内径为r，被测柱状零件（73）中心线与工件夹具（72）中心线重合，则测量结果为M=d+r；被测柱状零件（73）在工件夹具（72）内偏于一侧，误差间隙记为e，此时的测量结果为 M1=d+r+e；将零件旋转180°后，被测柱状零件（73）在工件夹具（72）内的偏转变为相反方向，此时的测量结果为M2=d+r-e，此时，(M1+M2)/2=d+r，误差间隙e消除，即被测柱状零件（73）的内径r=(M1+M2)/2-d；/n对于起始测量高度时，d为固定值，测出起始测量高度处的r值，通过d=(M1+M2)/2-r，得到起始高度的d值，记为d0，此时，被测柱状零件（73）的内径r=(M1+M2)/2-d0；/n高精度位移传感器（62）在高度方向上移动时，(M1+M2)/2中包含了垂直运动组件行走的直线度误差和转动组件在停顿两点的径向跳动误差，记垂直运动组件行走时相对于测量起始点的直线度误差为Δl，转动组件在停顿两点的径向跳动误差为Δw，则可以得到随高度变化的内径r=(M1+M2)/2-d0-Δl-Δw；/nS2、柱状零件外径测量方法：高精度位移传感器（62）位于被测柱状零件（73）外部一定距离的位置，高精度位移传感器（62）中心线到工件夹具（72）中心线的距离d，被测柱状零件（73）的外径为R，被测柱状零件（73）中心线与工件夹具（72）中心线重合，则测量结果为M=d-R；被测柱状零件（73）在工件夹具（72）内偏于一侧，误差间隙记为e，此时的测量结果即为M3=d+e-R；将零件旋转180°后，被测柱状零件（73）在工件夹具（72）内的偏转变为相反方向，此时的测量结果为M4=d-e-R，此时，(M3+M4)/2=d-R，误差间隙e消除，即被测柱状零件（73）的外径R=d-(M3+M4)/2；/n对于起始测量高度时，d为固定值，测出起始测量高度处的R值，通过d=R+(M3+M4)/2，得到起始高度的d值，记为d0，此时，被测柱状零件（73）的外径R=d0-(M3+M4)/2；/n高精度位移传感器（62）在高度方向上移动时，(M3+M4)/2中包含了垂直运动组件行走的直线度误差和转动组件在停顿两点的径向跳动误差，记垂直运动组件行走时相对于测量起始点的直线度误差为Δl，转动组件在停顿两点的径向跳动误差为Δw，则可以得到随高度变化的外径R=d0-(M3+M4)/2+Δl+Δw。/n...

【技术特征摘要】
1.一种柱状零件内外径测量装置的测量方法，所述柱状零件内外径测量装置包括底板（1）、垂直设置于所述底板的立柱（2）、设置在所述立柱（2）上的垂直运动组件、设置于所述底板（1）上的转动组件、设置于所述转动组件上的工件夹具（72）、设置于所述垂直运动组件上的测量组件、直驱线性电机（51）、高精度位移传感器（62），所述直驱线性电机（51）驱动垂直运动组件，所述测量组件用于测量垂直运动组件的位移，所述高精度位移传感器（62）用于测量柱状零件的内外径，其特征在于，该测量方法为：
S1、柱状零件内径测量方法：高精度位移传感器（62）插入柱状零件内部，高精度位移传感器（62）中心线到工件夹具（72）中心线的距离d，被测柱状零件（73）的内径为r，被测柱状零件（73）中心线与工件夹具（72）中心线重合，则测量结果为M=d+r；被测柱状零件（73）在工件夹具（72）内偏于一侧，误差间隙记为e，此时的测量结果为M1=d+r+e；将零件旋转180°后，被测柱状零件（73）在工件夹具（72）内的偏转变为相反方向，此时的测量结果为M2=d+r-e，此时，(M1+M2)/2=d+r，误差间隙e消除，即被测柱状零件（73）的内径r=(M1+M2)/2-d；
对于起始测量高度时，d为固定值，测出起始测量高度处的r值，通过d=(M1+M2)/2-r，得到起始高度的d值，记为d0，此时，被测柱状零件（73）的内径r=(M1+M2)/2-d0；
高精度位移传感器（62）在高度方向上移动时，(M1+M2)/2中包含了垂直运动组件行走的直线度误差和转动组件在停顿两点的径向跳动误差，记垂直运动组件行走时相对于测量起始点的直线度误差为Δl，转动组件在停顿两点的径向跳动误差为Δw，则可以得到随高度变化的内径r=(M1+M2)/2-d0-Δl-Δw；
S2、柱状零件外径测量方法：高精度位移传感器（62）位于被测柱状零件（73）外部一定距离的位置，高精度位移传感器（62）中心线到工件夹具（72）中心线的距离d，被测柱状零件（73）的外径为R，被测柱状零件（73）中心线与工件夹具（72）中心线重合，则测量结果为M=d-R；被测柱状零件（73）在工件夹具（72）内偏于一侧，误差间隙记为e，此时的测量结果即为M3=d+e-R；将零件旋转180°后，被测柱状零件（73）在工件夹具（72）内的偏转变为相反方向，此时的测量结果为M4=d-e-R，此时，(M3+M4)/2=d-R，误差间隙e消除，即被测柱状零件（73）的外径R=d-(M3+M4)/2；
对于起始测量高度时，d为固定值，测出起始测量高度处的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，佃松宜，牛增渊，陈任寰，霍德鸿，丁辉，
申请(专利权)人：江苏集萃精凯高端装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32