一种精密管材同轴度测量装置

技术领域

本发明属于测量定位装置技术领域，具体涉及一种精密管材同轴度测量装置。

背景技术

在机械工业精密制造领域，轴类工件的加工和检测始终是一个重要而复杂的问题。从某种角度来说，轴类工件制造过程中的检测精度逆向制约了加工精度。提高其精度检测能力进而保证加工质量，对于推动轴类工件制造水平的发展具有重要的意义。同轴度是指轴类零件圆度、同心度、圆周跳动、断面差，起到定位作用，主要影响产品的导向性。众所周知，在机器的装配过程中，高精度的零部件能够保证装配顺利，并且保证良好的工作状态，因此，现有的零部件生产厂家在加工完零件后还需要进行严格的精度测量。尤其是应用于核电、航空、军工等领域的精密管材，由于其行业特殊性，对产品的生产检验具有更高标准、更高要求。其中，影响精密管材加工精度最重要的一点就是对管材具有较高的尺寸公差要求，通过严厉把控尺寸，以便于后续的设备厂家进行组装。

目前，在测量轴类工件时，通常采用三坐标测量方式进行，但在现场大量管材情况下且检验场地空间受限时采用该种检测方式可操作性不强，且对操作人员的技能要求高、测量过程繁琐。此外，采用三坐标测量方式容易夹持不稳定，致使精密管材类工件在测量过程中发生位移，进一步影响其同轴度的测量结果准确性。另外，在使用三坐标测量仪进行测量时难以避免刮伤、污染精密管材类工件，继而影响产品质量。因此，需要开发新型便捷设备，以适应现场作业环境要求的同时提高精密管材类工件同轴度测量时的效率以及精准程度。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中精密管材同轴度测量装置操作复杂、装配困难、不便携带、难以避免刮伤、污染精密管材、检测不准确、检测效率低，难以适应现场作业环境要求的缺陷，提供了一种精密管材同轴度测量装置以克服上述缺陷。

为实现上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种精密管材同轴度测量装置，包括：

定位机构，其自管材一端插入到管材内部且与管材内壁同轴设置；

驱动机构，其与定位机构转动连接；

测量机构，其设置在驱动机构上，且所述测量机构的一端与管材的外壁相互抵接，使得测量机构能够被驱动机构驱动从而沿管材的外壁转动。

本发明的精密管材同轴度测量装置包括自管材一端插入到管材内部且与管材内壁同轴设置的定位机构。通过使用不含氟、氯、硫、铅等有害元素的材料制作而成的定位机构，有效避免精密管材被污染、容易发生膨胀、收缩变形等问题，在有效保障支撑定位的同时防止了精密管材表面被刮伤、碰伤等现象的发生。从而达到精密管材防污染与表面防护的高标准要求，进一步提高精密管材的产品质量。同时，管材内壁的中心轴线与定位机构的回转轴线同轴，可实现对管材的稳定支撑、固定，有效避免同轴度测量过程中管材发生位移，定位精度高，导向性好，进一步提高同轴度的测量准确性。此外，定位机构与不同直径的管材相适配，随装随用，操作方便，灵活、适用范围广，具有广阔的应用前景。

本发明的精密管材同轴度测量装置还包括与定位机构转动连接的驱动机构。还包括设置在驱动机构上的测量机构。测量机构的一端与管材的外壁相互抵接，使得测量机构能够被驱动机构驱动从而沿管材的外壁转动。通过驱动机构与测量机构相配合，实现对管材外壁进行360°全方位测量，有效提高检测数据结果的准确可靠性，减少测量误差，同时有效提高检测效率。另外，采用360°全方位测量的方式代替复杂的夹持操作，有助于简化测量过程中的操作步骤，有效避免测量过程需要多次重新定位操作，进一步提高了测量效率。本发明的精密管材同轴度测量装置操作简便、装配方便、便于携带、测量精度高、检测数据稳定准确，适合不同规格的精密管材的现场生产检验，具有广泛的实用性。

作为优选，所述定位机构包括插入管材内部且可沿管材轴向往返移动的中心定位杆，所述中心定位杆位于管材内部的部分套设有若干定位套，所述中心定位杆位于管材外部的部分套设有拧紧把手。

通过上述设置，将定位套套设在中心定位杆上并插入被测管材后逐渐拧紧拧紧把手，使得中心定位杆被慢慢收紧并沿管材轴向方向自管材内向管材外移动。中心定位杆带动定位套一起移动至定位套与转动座相抵接时停止运动。管材内壁的中心轴线与定位机构中的中心定位杆的回转轴线同轴，且设置多个定位套，可实现对管材的稳定支撑，有效避免同轴度测量过程中管材发生位移，定位精度高，稳定性好，进一步提高同轴度的测量准确性。此外，通过拧紧把手可以快速固定中心定位杆以及定位套，有助于简化测量操作步骤，有效提高测量效率和准确性。另外，定位机构与不同直径的管材相适配，随装随用，操作方便，灵活、适用范围广，具有广阔的应用前景。

作为优选，所述定位套包括定位套主体，所述定位套主体的一侧端部设置有一个呈圆台形的外凸部，所述定位套主体的另一侧端部设置有一个与外凸部的形状相适配的内凹部。

均呈圆台形结构的外凸部与内凹部的纵截面呈楔形结构，有助于提高定位套的结构稳定性，有效避免其在使用过程中发生滑移或变形。同时，特殊结构的外凸部与内凹部能够承受较大载荷，有利于增加定位套的耐用性以及可靠性，从而实现对管材的快速支撑并固定。此外，定位套能够准确将中心定位杆定位到指定位置，使得管材内壁的中心轴线与中心定位杆的回转轴线同轴，定位精度高。

作为进一步优选，相邻所述定位套的外凸部与内凹部相配合。

相邻的定位套之间可通过相对应位置处的外凸部与内凹部相互卡接配合。由于定位套的外凸部与内凹部的纵截面均呈楔形结构，在中心定位杆的拉力作用下，容易发生塑性变形，致使定位套的外壁向外挤压管材，定位套的内壁向内挤压中心定位杆，从而在促使定位机构与管材锁紧固定的同时实现中心定位杆的回转轴线与管材内壁的中心轴线同轴，进一步保障测量准确性。同时，多个定位套之间通过纵截面均呈楔形结构的外凸部与内凹部卡接，形成多个定位点，有助于提高定位套之间相互连接的可靠性。

作为进一步优选，相邻所述定位套的内凹部沿竖直方向对称设置。

通过上述设置，有助于增强定位机构的整体结构稳定性以及结构刚度。

作为优选，所述中心定位杆位于管材内部的端部设置有用于对定位套进行限位的限位部。

通过限位部对定位套进行限位，有效避免定位套在中心定位杆上滑动脱落，进一步提高定位套与中心定位杆之间的连接稳定性。同时，有助于确保定位套的位置，使得定位套与管材接触紧密，进一步促使定位套导向更准确，定位更精准。

作为优选，所述驱动机构包括位于定位套与拧紧把手之间的滚动组件，所述滚动组件的外部套设有一个转动座，所述转动座的外部固定连接设置有一个支撑座，所述支撑座与管材轴向平行设置。

通过在转动座内部设置的套设在中心定位杆上的滚动组件与在转动座外部设置的支撑座协同配合，使得固定在支撑座上的测量机构能够被滚动组件驱动从而沿管材的外壁转动，实现对管材外壁进行360°全方位测量。有效提高检测数据结果的准确可靠性，减少测量误差，同时有效提高检测效率。此外，采用360°全方位测量的方式代替复杂的夹持操作，有助于简化测量过程中的操作步骤，有效避免测量过程需要多次重新定位操作，进一步提高了测量效率。

作为优选，所述滚动组件由若干套设在中心定位杆外部的滚动轴承组合得到。

作为进一步优选，所述滚动组件由若干套设在中心定位杆外部的精度等级标准为ISO等级P4的滚动轴承组合得到。

由于滚动轴承的摩擦系数小，转速较高且噪音小，有助于提高驱动组件的运行效率并延长其使用寿命。

作为优选，所述测量机构包括竖直设置在支撑座上的千分表，所述千分表包括位于支撑座上方的表头，还包括贯穿支撑座并与管材外壁相抵接的探针。

作为进一步优选，所述千分表的精度为0.001mm。

千分表是一种高精度的测量工具，能够精确测量微小的尺寸变化，实现对管材外壁的实时监测。支撑座的设计有助于提高测量机构的支撑稳定性，促使千分表的表头以及探针保持与管材外壁相互垂直的状态，有效防止千分表发生移动或摇晃，进一步提高测量数据的准确性。

作为进一步优选，所述千分表的表头为聚醚醚酮（PEEK）材质。

通过上述设置，有效避免千分表对管材表面产生划痕。

作为优选，所述支撑座上靠近探针处设置有用于固定探针位置的锁紧螺丝。

通过锁紧螺丝固定探针位置，有助于增强结构稳定性，同时有效避免探针在检测过程中发生位移或脱落，从而提高测量精度以及检测安全性。

作为优选，所述中心定位杆与拧紧把手螺纹连接。

中心定位杆与拧紧把手螺纹连接，有效防止二者在测量过程中发生松动，提高中心定位杆与拧紧把手之间的连接稳固性。同时，通过拧紧把手便于调整中心定位杆的位置，从而实现更精确的定位。

作为优选，所述定位套为尼龙材质。

定位套选用不含氟、氯、硫、铅等有害元素的尼龙材质的材料制备，有效避免精密管材被污染。同时，由于尼龙材质密度高、表面光滑、耐磨、易于加工、且不易发生膨胀、收缩变形，在有效保障支撑定位的同时避免了精密管材表面被刮伤、碰伤等现象的发生。从而达到精密管材防污染与表面防护的高标准要求，进一步提高精密管材的产品质量。

因此，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明通过使用不含氟、氯、硫、铅等有害元素尼龙材质的定位套，在有效保障支撑定位的同时杜绝了精密管材表面被刮伤、碰伤等现象的发生。从而达到精密管材防污染与表面防护的高标准要求，进一步提高精密管材的产品质量；

（2）管材内壁的中心轴线与定位机构的回转轴线同轴，定位精度高，导向性好，进一步提高同轴度的测量准确性。此外，定位机构与不同直径的管材相适配，随装随用，操作方便、灵活、适用范围广；

（3）本发明通过驱动机构与测量机构相配合，实现对管材外壁进行360°全方位测量，有效提高检测数据结果的准确可靠性，减少测量误差，同时有效提高检测效率。同时有助于简化操作步骤，有效避免测量过程需要多次重新定位操作，进一步提高了测量效率；

（4）本发明的精密管材同轴度测量装置操作简便、装配方便、便于携带、测量精度高、检测数据稳定准确，适合不同规格的精密管材的现场生产检验，具有广泛的实用性。

附图说明

图1为精密管材同轴度测量装置与管材的装配结构示意图。

图2为精密管材同轴度测量装置的剖面示意图。

图3为图2中A处局部放大示意图。

图中：定位机构1；管材2；驱动机构3；测量机构4；中心定位杆5；定位套6；拧紧把手7；定位套主体8；外凸部9；内凹部10；限位部11；滚动组件12；转动座13；支撑座14；滚动轴承15；千分表16；表头17；探针18；锁紧螺丝19。

具体实施方式

下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-3所示，本发明的精密管材2同轴度测量装置包括自管材2一端插入到管材2内部且与管材2内壁同轴设置的定位机构1。通过使用不含氟、氯、硫、铅等有害元素的材料制作而成的定位机构1，有效避免精密管材2被污染、容易发生膨胀、收缩变形等问题，在有效保障支撑定位的同时防止了精密管材2表面被刮伤、碰伤等现象的发生。从而达到精密管材2防污染与表面防护的高标准要求，进一步提高精密管材2的产品质量。同时，管材2内壁的中心轴线与定位机构1的回转轴线同轴，可实现对管材2的稳定支撑、固定，有效避免同轴度测量过程中管材2发生位移，定位精度高，导向性好，进一步提高同轴度的测量准确性。此外，定位机构1与不同直径的管材2相适配，随装随用，操作方便，灵活、适用范围广，具有广阔的应用前景。

本发明的精密管材2同轴度测量装置还包括与定位机构1转动连接的驱动机构3。还包括设置在驱动机构3上的测量机构4。测量机构4的一端与管材2的外壁相互抵接，使得测量机构4能够被驱动机构3驱动从而沿管材2的外壁转动。通过驱动机构3与测量机构4相配合，实现对管材2外壁进行360°全方位测量，有效提高检测数据结果的准确可靠性，减少测量误差，同时有效提高检测效率。另外，采用360°全方位测量的方式代替复杂的夹持操作，有助于简化测量过程中的操作步骤，有效避免测量过程需要多次重新定位操作，进一步提高了测量效率。本发明的精密管材2同轴度测量装置操作简便、装配方便、便于携带、测量精度高、检测数据稳定准确，适合不同规格的精密管材2的现场生产检验，具有广泛的实用性。

定位机构1包括插入管材2内部且可沿管材2轴向往返移动的中心定位杆5。中心定位杆5位于管材2内部的部分套设有若干定位套6。中心定位杆5位于管材2外部的部分套设有拧紧把手7。

通过上述设置，将定位套6套设在中心定位杆5上并插入被测管材2后逐渐拧紧拧紧把手7，使得中心定位杆5被慢慢收紧并沿管材2轴向方向自管材2内向管材2外移动。中心定位杆5带动定位套6一起移动至定位套6与转动座13相抵接时停止运动。管材2内壁的中心轴线与定位机构1中的中心定位杆5的回转轴线同轴，且设置多个定位套6，可实现对管材2的稳定支撑，有效避免同轴度测量过程中管材2发生位移，定位精度高，稳定性好，进一步提高同轴度的测量准确性。此外，通过拧紧把手7可以快速固定中心定位杆5以及定位套6，有助于简化测量操作步骤，有效提高测量效率和准确性。另外，定位机构1与不同直径的管材2相适配，随装随用，操作方便，灵活、适用范围广，具有广阔的应用前景。

定位套6包括定位套主体8，定位套主体8的一侧端部设置有一个呈圆台形的外凸部9。定位套主体8的另一侧端部设置有一个与外凸部9的形状相适配的内凹部10。

均呈圆台形结构的外凸部9与内凹部10的纵截面呈楔形结构，有助于提高定位套6的结构稳定性，有效避免其在使用过程中发生滑移或变形。同时，特殊结构的外凸部9与内凹部10能够承受较大载荷，有利于增加定位套6的耐用性以及可靠性，从而实现对管材2的快速支撑并固定。此外，定位套6能够准确将中心定位杆5定位到指定位置，使得管材2内壁的中心轴线与中心定位杆5的回转轴线同轴，定位精度高。

作为另一种实施方式，相邻定位套6的外凸部9与内凹部10相配合。

相邻的定位套6之间可通过相对应位置处的外凸部9与内凹部10相互卡接配合。由于定位套6的外凸部9与内凹部10的纵截面均呈楔形结构，在中心定位杆5的拉力作用下，容易发生塑性变形，致使定位套6的外壁向外挤压管材2，定位套6的内壁向内挤压中心定位杆5，从而在促使定位机构1与管材2锁紧固定的同时实现中心定位杆5的回转轴线与管材2内壁的中心轴线同轴，进一步保障测量准确性。同时，多个定位套6之间通过纵截面均呈楔形结构的外凸部9与内凹部10卡接，形成多个定位点，有助于提高定位套6之间相互连接的可靠性。

作为另一种实施方式，相邻定位套6的内凹部10沿竖直方向对称设置。

通过上述设置，有助于增强定位机构1的整体结构稳定性以及结构刚度。

中心定位杆5位于管材2内部的端部设置有用于对定位套6进行限位的限位部11。

通过限位部11对定位套6进行限位，有效避免定位套6在中心定位杆5上滑动脱落，进一步提高定位套6与中心定位杆5之间的连接稳定性。同时，有助于确保定位套6的位置，使得定位套6与管材2接触紧密，进一步促使定位套6导向更准确，定位更精准。

驱动机构3包括位于定位套6与拧紧把手7之间的滚动组件12，滚动组件12的外部套设有一个转动座13。转动座13的外部固定连接设置有一个支撑座14，支撑座14与管材2轴向平行设置。

通过在转动座13内部设置的套设在中心定位杆5上的滚动组件12与在转动座13外部设置的支撑座14协同配合，使得固定在支撑座14上的测量机构4能够被滚动组件12驱动从而沿管材2的外壁转动，实现对管材2外壁进行360°全方位测量。有效提高检测数据结果的准确可靠性，减少测量误差，同时有效提高检测效率。此外，采用360°全方位测量的方式代替复杂的夹持操作，有助于简化测量过程中的操作步骤，有效避免测量过程需要多次重新定位操作，进一步提高了测量效率。

滚动组件12由若干套设在中心定位杆5外部的滚动轴承15组合得到。

作为另一种实施方式，滚动组件12由若干套设在中心定位杆5外部的精度等级标准为ISO等级P4的滚动轴承15组合得到。

由于滚动轴承15的摩擦系数小，转速较高且噪音小，有助于提高驱动组件的运行效率并延长其使用寿命。

测量机构4包括竖直设置在支撑座14上的千分表16，千分表16包括位于支撑座14上方的表头17，还包括贯穿支撑座14并与管材2外壁相抵接的探针18。

作为另一种实施方式，千分表16的精度为0.001mm。

千分表16是一种高精度的测量工具，能够精确测量微小的尺寸变化，实现对管材2外壁的实时监测。支撑座14的设计有助于提高测量机构4的支撑稳定性，促使千分表16的表头17以及探针18保持与管材2外壁相互垂直的状态，有效防止千分表16发生移动或摇晃，进一步提高测量数据的准确性。

作为另一种实施方式，千分表16的表头17为聚醚醚酮（PEEK）材质。

通过上述设置，有效避免千分表16对管材2表面产生划痕。

支撑座14上靠近探针18处设置有用于固定探针18位置的锁紧螺丝19。

通过锁紧螺丝19固定探针18位置，有助于增强结构稳定性，同时有效避免探针18在检测过程中发生位移或脱落，从而提高测量精度以及检测安全性。

中心定位杆5与拧紧把手7螺纹连接。

中心定位杆5与拧紧把手7螺纹连接，有效防止二者在测量过程中发生松动，提高中心定位杆5与拧紧把手7之间的连接稳固性。同时，通过拧紧把手7便于调整中心定位杆5的位置，从而实现更精确的定位。

定位套6为尼龙材质。

定位套6选用不含氟、氯、硫、铅等有害元素的尼龙材质的材料制备，有效避免精密管材2被污染。同时，由于尼龙材质密度高、表面光滑、耐磨、易于加工、且不易发生膨胀、收缩变形，在有效保障支撑定位的同时避免了精密管材2表面被刮伤、碰伤等现象的发生。从而达到精密管材2防污染与表面防护的高标准要求，进一步提高精密管材2的产品质量。

本发明的精密管材2同轴度测量装置的具体使用方法如下：

首先松开用于固定探针18位置的锁紧螺丝19，取下表头17。然后松开套设在中心定位杆5上的拧紧把手7，将事先安装在中心定位杆5上的白色尼龙定位套6插入被测管材2后逐渐拧紧拧紧把手7，使得中心定位杆5被慢慢收紧并沿被测管材2轴向方向自被测管材2内向被测管材2外移动。中心定位杆5带动定位套6一起移动至定位套6与转动座13相抵接时停止运动，从而在促使定位机构1与被测管材2锁紧固定的同时实现中心定位杆5的回转轴线与被测管材2内壁的中心轴线同轴，进一步保障测量准确性。

在与被测管材2完成固定后，在支撑座14上装入千分表16，使探针18与被测管材2外壁相抵接，然后将锁紧螺丝19固定，调节表头17上显示的数值归零。在由滚动轴承15组合得到的滚动组件12的作用下，转动座13带动千分表16一起绕被测管材2外壁360°旋转，从而实现千分表16对管材2外壁进行360°全方位测量。然后根据探针18与被测管材2外壁不同接触点处的表头17显示的数值差值得出其同轴度。如果被测管材2的内、外壁不同心或壁厚不均匀，千分表16上的表头17显示将会出现数值波动。千分表16测量的尺寸数值波动越大，则表明被测管材2的内、外壁的同轴度越差。

以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。