自动综合测量仪及测量方法与流程

本发明属于测量装备技术领域，具体涉及一种自动综合测量仪及测量方法。

背景技术：

在对部分管件的加工中，对精度要求极高，以航空炸弹为例，在航空炸弹的加工生产中，对部分航空炸弹的壳体加工精度要求极高，以保证炸弹在进出弹仓、投放、发射或爆炸时能顺利操作，要求壳体的加工精度误差在毫米级内。

在壳体内腔的加工中，会在壳体内壁上加工出若干纹路，将壳体内壁表面划分为多个规则或不规则的菱形块，使壳体内壁上呈“菠萝皮”状，要保证纹路深度的均匀，以保证壳体在爆炸时的破碎效果，增加杀伤力。

尤其对于发射型的航空炸弹，要求航空炸弹弹壳主体上任何一个圆周截面壁厚误差不能超过1mm，由于内壁表面的不均匀性，一般的光电检测设备、超声波检测设备等无法完成。

另外，在航空炸弹的壳体加工中，对垂直度也有很高的要求，需要通过不同的仪器进行测试，相对来说较为麻烦。

对航空炸弹壳体的检测，虽然通过手工检测可以获得较高的测量精度，但效率较低，检测速度很慢。

有鉴于此，有必要提出一种能综合测量内壁误差和垂直度，方便操作，测量精度高的测量仪。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能自动测量工件内壁误差的综合测量仪。

本发明的另一个目的是提供一种操作方便，精度可达0.01mm，能适应多种管径工件测量的自动综合测量仪。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种自动综合测量仪，用于工件内腔的高精度测量，包括：底座、滑杆、托架、支架、支撑臂和测量杆，所述底座为一长方形钢板，底座上沿长度方向加工有长滑槽，所述滑杆设于所述长滑槽内并与长滑槽相适应；

所述支架垂直固定于滑杆一端，所述支撑臂高度可调的垂直安装于支架上，使支撑臂与底座平行设置；

所述支撑臂远离支架一端设有向上的弯折部，所述测量杆与弯折部销连接，使测量杆能沿销连接点转动；

所述底座近支架一端中部垂直设有限位杆，所述限位杆顶部水平安装有第一轴承，第一轴承与限位杆共轴；

所述测量杆远离支架一端上部设有一支撑杆，支撑杆顶部固定有一滑片，所述测量杆近支架一端设有测量点，所述测量点为一凸台；

所述滑杆上近测量点处设有第一万向杆，万向杆顶部安装有第一百分表；

所述底座一侧边缘沿底座长度方向加工有滑轨，所述滑轨上设有可固定的滑动座，滑动座上安装有第二万向杆，万向杆顶部安装有第二百分表；

所述支撑臂和测量杆间设有弹性装置，用于使滑片保持翘起状态，使检测时滑片上端能始终与工件内腔壁相贴合；

所述底座表面加工有沿底座长度方向前后排列的第一滑槽组和第二滑槽组；第一滑槽组设于近支架一侧，第一滑槽组和第二滑槽组各包含一对短滑槽；每对短滑槽对称设于底座中线两侧；

所述托架包括第一承重滑块和第二承重滑块，第一承重滑块、第二承重滑块底部设有与第一滑槽组、第二滑槽组相适应的凸起；

所述第一承重滑块沿第一滑槽组滑动，所述第二承重滑块沿第二滑槽组滑动，第一承重滑块和第二承重滑块上各设有一对立柱，立柱分别对称设于第一承重滑块和第二承重滑块两端；所述每个立柱顶部都安装有第二轴承，第二轴承垂直于底座设置，且以平行于底座的长度方向为轴转动；

所述第二滑槽组的滑槽底部为斜面，斜面的近支架一端为低点；所述第二滑槽组边缘标注有刻度，刻度标示出所在位置处的斜面高度；所述斜面为平面或多梯度的斜面；

所述斜面和第二滑槽组的凸起上设有相匹配的防滑纹；

所述滑杆近支架一端底部设有滑轮；

所述第一承重滑块中部或底座上设有由第一电机驱动的主动轮，所述主动轮与工件外壁接触，用于驱动工件转动；

所述滑杆中部沿其长度方向加工有带内螺纹的贯通孔，所述长滑槽内中线处设有与贯通孔相匹配的螺杆，所述螺杆一端设于贯通孔中，另一端可旋转的固定于长滑槽内，所述螺杆由第二电机驱动旋转来带动滑杆移动。

优选的是，所述长滑槽设于底座上部、中部或底部，所述滑杆的长度大于待测工件的长度，滑杆在长滑槽内的最大滑动行程不小于待测工件的长度。

优选的是，所述支撑臂上近支架一端上安装有限位环，所述测量杆的端部伸入限位环内。

优选的是，所述第一电机和第二电机的转速可调。

优选的是，所述每对立柱的间距小于工件的直径，所述立柱的高度与工件大小相适应，使工件置于第二轴承上后可转动。

优选的是，所述第二承重滑块在第二滑槽组内最低处时，所有第二轴承的高度相同。

优选的是，所述弯折部设于测量点和滑片间的中点位置。

优选的是，所述滑片顶部为凸起的弧面，且弧面曲率大于工件内腔的曲率。

一种用于自动综合测量仪的测量方法，包括：

1）内径误差的测量：

s1.测量前检查：将第一百分表的触头与测量杆的测量点相分离，检查弹性装置的弹性、各轴承的转动、测量杆的转动、螺杆旋转带动滑杆是否正常；

s2.水平放置工件：当工件外径一致或局部一致，将第二承重滑块调至最低位置，调整第一承重滑块的位置，使工件能水平且稳定的放在托架上；

当工件外径不一致时，先将工件放置在托架上，使工件外径较大一侧置于第一承重滑块上，测量工件在第一承重滑块和第二承重滑块位置附近的外径差值，根据差值在一定范围内移动调整第二承重滑块的高度，使工件得以水平放置；

s3.调整：使工件一端顶住第一轴承；将滑片与工件内腔壁边缘相接触，再将第一百分表的触头与测量杆的测量点相接触，第一百分表调零；

s4.测量：先后启动第一电机和第二电机，在工件旋转，滑杆带动滑片沿工件内壁推进的同时，观察第一百分表度数，其最大读数和最小读数的差值即为待测端面误差，计算误差值，并以此判断内径误差是否合格；滑杆带动滑片沿工件内壁从前往后移动，同时工件不停转动，从而自动完成整个工件的测量；

2）垂直度的测量：

s5.进行s3调整的同时，将第二百分表的触头与待测端面接触，第二百分表调零；

s6.进行s4测量的同时，观察第二百分表读数的跳动量，其最大读数和最小读数的差值即为待测端面误差，计算误差值，并以此判断垂直度是否合格；在当前待测端面测量完成后，将第二百分表的触头移至下一待测端面进行测量。

优选的是，所述s4中，测量时工件一端始终与第一轴承保持接触。

本发明的自动综合测量仪，至少具有以下优点：

1.测量操作简单，容错性较好，可自动完成工件检测，节约人工，较一般的手工检测大大提高了检测效率，减少了因人为操作造成的误差发生的几率，适用于工件内腔误差、垂直度等的全检操作，降低了手工操作可能发生的安全问题。

2.结构简单、维护方便，内径误差测量精度最高可达0.01mm。

3.相较于光电检测设备、超声波检测设备，虽然检测效率稍慢，但对于内壁不光滑工件的内径误差等检测，具有很高的检测精度，而普通光电检测设备和超声波检测设备无法胜任此类任务。

4.第二承重滑块高度可调，使本发明对于外径不一致的工件，也能获得精确的测量结果。

5.两个百分表可同时工作，分别用于对工件内径误差和垂直度的测量，具有较好的综合测量性能，提高了检测效率。

6.可适应多种型号工件内径的测量。

附图说明

图1为一种具有双测量表的综合测量仪的结构示意图。

图2为一种具有双测量表的综合测量仪的侧视结构示意图（安装了万向杆和百分表）。

图3为一种第二滑槽组的滑槽底部结构示意图。

图4为另一种第二滑槽组的滑槽底部结构示意图。

图中标号为：1-底座，110-滑轨，120-滑动座，121-第二万向杆，122-第二百分表，130-第一滑槽组，140-第二滑槽组，141-斜面，2-滑杆，210-第一万向杆，211-第一百分表，220-贯通孔，230-螺杆，3-支架，4-支撑臂，401-弯折部，5-测量杆；501-支撑杆，502-滑片，503-测量点，6-长滑槽，7-托架，710-第一承重滑块，720-第二承重滑块，730-凸起，8-限位杆，801-第一轴承，9-立柱，901-第二轴承，10-弹性装置，11-滑轮，12-主动轮，13-第一电机，14-第二电机。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1

如图1-3所示，一种自动综合测量仪，用于工件内腔的高精度测量，包括：底座1、滑杆2、托架7、支架3、支撑臂4和测量杆5，所述底座为一长方形钢板，底座上沿长度方向加工有长滑槽6，所述滑杆2设于所述长滑槽内并与长滑槽相适应；

所述支架3垂直固定于滑杆2一端，所述支撑臂4高度可调的垂直安装于支架上，使支撑臂4与底座1平行设置；

所述支撑臂4远离支架一端设有向上的弯折部401，所述测量杆5与弯折部销连接，使测量杆能沿销连接点转动；

所述底座1近支架一端中部垂直设有限位杆8，所述限位杆顶部水平安装有第一轴承801，第一轴承与限位杆共轴；

所述测量杆5远离支架一端上部设有一支撑杆501，支撑杆顶部固定有一滑片502，所述测量杆近支架一端设有测量点503，所述测量点为一凸台；

所述滑杆5上近测量点处设有第一万向杆210，万向杆顶部安装有第一百分表211；

所述底座一侧边缘沿底座长度方向加工有滑轨110，所述滑轨上设有可固定的滑动座120，滑动座上安装有第二万向杆121，万向杆顶部安装有第二百分表122；

百分表的精度为0.01mm，本发明的最大测量精度可达0.01mm。

所述支撑臂4和测量杆5间设有弹性装置10，用于使滑片502保持翘起状态，使检测时滑片上端能始终与工件内腔壁相贴合；所述弹性装置选自弹簧、弹力绳、弹性压片中的一种，本实施例优选弹簧。

所述底座表面加工有沿底座长度方向前后排列的第一滑槽组130和第二滑槽组140；第一滑槽组设于近支架一侧，第一滑槽组和第二滑槽组各包含一对短滑槽；每对短滑槽对称设于底座中线两侧；

所述托架包括第一承重滑块710和第二承重滑块720，第一承重滑块、第二承重滑块底部设有与第一滑槽组、第二滑槽组相适应的凸起730；

所述第一承重滑块710沿第一滑槽组130滑动，所述第二承重滑块720沿第二滑槽组140滑动，第一承重滑块和第二承重滑块上各设有一对立柱9，立柱分别对称设于第一承重滑块和第二承重滑块两端；所述每个立柱顶部都安装有第二轴承901，第二轴承垂直于底座设置，且以平行于底座的长度方向为轴转动；

所述第二滑槽组140的滑槽底部为斜面141，斜面的近支架一端为低点；所述第二滑槽组边缘标注有刻度，刻度标示出所在位置处的斜面高度；所述斜面为平面；斜面可以对第二承重滑块的高度进行调节，从而方便工件完成水平放置。

所述斜面141和第二滑槽组的凸起730上设有相匹配的防滑纹；防滑纹可防止放置工件或测量时第二承重滑块在第二滑槽组内发生相对滑动，导致测量结果不准确或工件放置不稳发生安全问题；由于防滑纹的存在，工件放上托架后，可以避免第一承重滑块和第二承重滑块发生再次滑动，以保证测量结果准确。

所述滑杆近支架一端底部设有滑轮11；滑轮沿平整地面或外设轨道滑行，对滑杆起到辅助支撑的作用，可防止滑杆或滑槽的磨损，并使滑杆在滑槽中的运动能顺利进行。

所述第一承重滑块中部或底座上设有由第一电机13驱动的主动轮12，所述主动轮与工件外壁接触，用于驱动工件转动；

所述滑杆2中部沿其长度方向加工有带内螺纹的贯通孔220，所述长滑槽6内中线处设有与贯通孔相匹配的螺杆230，所述螺杆一端设于贯通孔中，另一端可旋转的固定于长滑槽内，所述螺杆230由第二电机14驱动旋转来带动滑杆移动。

所述长滑槽6设于底座1中部，所述滑杆2的长度大于待测工件的长度，滑杆2在长滑槽6内的最大滑动行程不小于待测工件的长度。测量时，无需水平移动工件，通过电动控制滑杆使滑片改变测量位置，即可方便的进行工件不同位置的测量，单人即可高效完成测量操作，减少了劳动强度。一般而言，滑杆的长度在工件长度的1-2倍为宜。

所述支撑臂4上近支架一端上安装有限位环（未在图中示出），所述测量杆的端部伸入限位环内，防止测量杆摆动幅度过大造成弹性装置的损坏。

所述第一电机12和第二电机13的转速可调。第一电机和第二电机启动后，滑片502向前运动，工件转动，滑片在工件内壁划出的轨迹为螺旋线，为保证工件内壁每一点都能被检测到，螺旋线的间距应足够小，因此，在匀速控制滑片前进的同时，还应在安全范围内尽量增大工件的转速。

所述每对立柱9的间距小于工件的直径，所述立柱的高度与工件大小相适应，使工件置于第二轴承上后可转动。工件放置于第二轴承上时，至少应保证工件不与底座摩擦。

所述第二承重滑块720在第二滑槽组140内最低处时，所有第二轴承的高度相同，方便在工件外径一致时进行水平放置。

所述弯折部设于测量点503和滑片502间的中点位置。如果测量杆5不以弯折部401为中点，则应根据杠杆的计算方法，对百分表的测量数据乘以相应的系数后再进行评价。

所述滑片502顶部为凸起的弧面，且弧面曲率大于工件内腔的曲率，使滑片在工件内壁滑动时能顺利进行，并能过滤掉工件内壁表面细沟槽对测量的影响，防止出现滑片被卡止而损坏测量杆的现象出现。

实施例2

内径误差的测量：

s1.测量前检查：将第一百分表211的触头与测量杆的测量点503相分离，检查弹性装置的弹性、各轴承的转动、测量杆的转动、螺杆旋转带动滑杆是否正常；

s2.水平放置工件：当工件外径一致或局部一致，将第二承重滑块720调至最低位置，调整第一承重滑块710的位置，使工件能水平且稳定的放在托架上；

当工件外径不一致时，先将工件放置在托架上，使工件外径较大一侧置于第一承重滑块710上，测量工件在第一承重滑块710和第二承重滑块720位置附近的外径差值，根据差值在一定范围内移动调整第二承重滑块的高度，使工件得以水平放置；

水平放置工件，是为了使工件的轴与水平方向平行，避免因此产生的误差，提高测量准确度。

s3.调整：使工件一端顶住第一轴承801；将滑片与工件内腔壁边缘相接触，再将第一百分表的触头与测量杆的测量点相接触，第一百分表调零；

s4.测量：先后启动第一电机13和第二电机14，在工件旋转，滑杆2带动滑片502沿工件内壁推进的同时，观察第一百分表度数，其最大读数和最小读数的差值即为待测端面误差，计算误差值，并以此判断内径误差是否合格；滑杆带动滑片沿工件内壁从前往后移动，同时工件不停转动，从而自动完成整个工件的测量；整个测量过程自动连续，需要保持对百分表的高度关注，如需同时工件的垂直度，最好由两名操作人员来分别操作第一百分表和第二百分表。

实施例3

垂直度的测量：

s5.进行s3调整的同时，将第二百分表122的触头与待测端面接触，第二百分表调零；

s6.进行s4测量的同时，观察第二百分表读数的跳动量，其最大读数和最小读数的差值即为待测端面误差，计算误差值，并以此判断垂直度是否合格；在当前待测端面测量完成后，将第二百分表的触头移至下一待测端面进行测量。

所述s4中，测量时工件一端始终与第一轴承801保持接触，否则可能会导致测量结果不准确。

实施例4

如图4所示，与实施例1类似，其区别在于，所述第二滑槽组140的滑槽底部为多梯度的斜面141。在工件较重，防滑纹不足以防止第二承重滑块滑动时，滑槽底部采用多梯度斜面具有更好的承重和稳定性。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。