本發(fā)明涉及檢測領(lǐng)域，特別是涉及一種空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備。

背景技術(shù)：

在機械加工過程中，很多產(chǎn)品具有多個內(nèi)孔，各內(nèi)孔的軸線具有一定的角度，且對內(nèi)孔軸線之間的位置關(guān)系有較高的精度要求。到目前為止還沒有有效、簡單的產(chǎn)品內(nèi)孔軸線角度檢測方法。內(nèi)孔角度雖然可以用3坐標(biāo)測量儀等精密光學(xué)設(shè)備進行測量，但由于其測量、人工計算角度關(guān)系的復(fù)雜性，檢測的時間成本太高，且檢測的準(zhǔn)確性高度依賴檢測人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)。檢測的困難性，迫使工廠只能通過嘗試裝配的方式進行檢測，如能組裝成功，則默認其合格，導(dǎo)致產(chǎn)品并不符合要求。且現(xiàn)有的檢測設(shè)備只能對單個內(nèi)孔與基礎(chǔ)軸的角度關(guān)系進行檢測，檢測效率較低。

因此，如何提供一種具有較高檢測準(zhǔn)確性和效率的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備，能夠同時對空間內(nèi)兩個方向的內(nèi)孔與基礎(chǔ)軸的角度關(guān)系進行檢測，提高檢測準(zhǔn)確性和效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備，包括工作平臺、第一檢測軸、第二檢測軸和第三檢測軸，所述第一檢測軸的一端鉸接于所述工作平臺，所述第一檢測軸的另一端設(shè)置有用于伸入內(nèi)孔的軸芯，所述第二檢測軸的一端鉸接于水平位移裝置，所述第二檢測軸的另一端設(shè)置有用于伸入內(nèi)孔并檢測距離偏差的檢測頭和用于驅(qū)動所述檢測頭沿軸向移動的軸向驅(qū)動裝置，所述第三檢測軸的一端鉸接于豎直位移裝置，所述第三檢測軸的另一端設(shè)置有所述檢測頭和所述軸向驅(qū)動裝置，所述水平位移裝置安裝于所述工作平臺并能夠驅(qū)動所述第二檢測軸水平移動，所述豎直位移裝置安裝于所述工作平臺并能夠驅(qū)動所述第三檢測軸豎直移動，所述第一檢測軸、所述第二檢測軸和所述第三檢測軸均能夠在豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)并確定與水平面間的角度。

優(yōu)選地，所述第一檢測軸的中部鉸接第一角度調(diào)節(jié)支架的一端，所述第一角度調(diào)節(jié)支架的另一端能夠在所述工作平臺的滑槽內(nèi)移動，并通過第一擰緊螺絲固定，所述第一檢測軸與所述工作平臺連接處設(shè)置有用于檢測所述第一檢測軸與水平面間角度的角度檢測裝置。

優(yōu)選地，所述水平位移裝置包括水平絲杠、水平滑塊和水平步進電機，所述水平滑塊上設(shè)置有能夠在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)臺，所述第二檢測軸鉸接于所述旋轉(zhuǎn)臺，所述第二檢測軸的中部鉸接第二角度調(diào)節(jié)支架的一端，所述第二角度調(diào)節(jié)支架的另一端與所述旋轉(zhuǎn)臺上的定位槽相抵，所述旋轉(zhuǎn)臺上依次設(shè)置有多個對應(yīng)不同角度的所述定位槽。

優(yōu)選地，所述豎直位移裝置包括豎直絲杠、豎直滑塊和豎直步進電機，所述第三檢測軸鉸接于所述豎直滑塊，所述第三檢測軸的中部鉸接第三角度調(diào)節(jié)支架的一端，所述第三角度調(diào)節(jié)支架的另一端能夠在上述豎直滑塊的滑槽內(nèi)移動，并通過第三擰緊螺絲固定，所述第三檢測軸與所述豎直滑塊連接處設(shè)置有用于檢測所述第三檢測軸與水平面間角度的所述角度檢測裝置。

優(yōu)選地，所述角度檢測裝置包括固定設(shè)置的主角度刻度盤和能夠移動的角度游標(biāo)。

優(yōu)選地，所述軸向驅(qū)動裝置具體為直線電機。

優(yōu)選地，所述第一檢測軸與所述軸芯可拆卸連接，所述第二檢測軸和所述第三檢測軸均與所述檢測頭可拆卸連接。

優(yōu)選地，所述工作平臺上設(shè)置有用于輸入和顯示數(shù)據(jù)的觸摸屏。

優(yōu)選地，所述檢測頭包括主體以及徑向安裝于所述主體的多個壓力檢測器，所述壓力檢測器包括徑向設(shè)置的微型壓力彈簧，所述微型壓力彈簧的外端設(shè)置有球頭觸頭，所述微型壓力彈簧的內(nèi)端設(shè)置有微型壓力傳感片。

優(yōu)選地，包括均勻分布的四個所述壓力檢測器。

本發(fā)明提供的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備，包括工作平臺、第一檢測軸、第二檢測軸和第三檢測軸，第一檢測軸的一端鉸接于工作平臺，第一檢測軸的另一端設(shè)置有用于伸入內(nèi)孔的軸芯，第二檢測軸的一端鉸接于水平位移裝置，第二檢測軸的另一端設(shè)置有用于伸入內(nèi)孔并檢測距離偏差的檢測頭和用于驅(qū)動檢測頭沿軸向移動的軸向驅(qū)動裝置，第三檢測軸的一端鉸接于豎直位移裝置，第三檢測軸的另一端設(shè)置有檢測頭和軸向驅(qū)動裝置，水平位移裝置安裝于工作平臺并能夠驅(qū)動第二檢測軸水平移動，豎直位移裝置安裝于工作平臺并能夠驅(qū)動第三檢測軸豎直移動，第一檢測軸、第二檢測軸和第三檢測軸均能夠在豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)并確定與水平面間的角度。

檢測時，根據(jù)待測工件的尺寸，并通過水平位移裝置和豎直位移裝置調(diào)整第二檢測軸和第三檢測軸的位置，并根據(jù)內(nèi)孔軸線的角度關(guān)系要求，調(diào)整各檢測軸與水平面的夾角并固定，將一個內(nèi)孔安裝于第一檢測軸的軸芯上，軸向驅(qū)動裝置驅(qū)動兩個檢測頭沿檢測軸的軸向方向伸出，進入其余待測內(nèi)孔，與內(nèi)孔的內(nèi)壁接觸產(chǎn)生距離偏差，當(dāng)內(nèi)孔軸線的角度關(guān)系符合要求時，距離偏差會在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，而不符合要求時，獲取的距離偏差會超出預(yù)設(shè)范圍。能夠同時對空間內(nèi)兩個方向的內(nèi)孔與基礎(chǔ)軸的角度關(guān)系進行檢測，提高檢測準(zhǔn)確性和效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備的一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所提供的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備的一種具體實施方式的主視示意圖；

圖3為本發(fā)明所提供的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備的一種具體實施方式中角度檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明所提供的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備的一種具體實施方式中檢測頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明所提供的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備的一種具體實施方式的角度關(guān)系示意圖；

圖6為本發(fā)明所提供的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備的一種具體實施方式的角度公差關(guān)系示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明的核心是提供一種空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備，能夠同時對空間內(nèi)兩個方向的內(nèi)孔與基礎(chǔ)軸的角度關(guān)系進行檢測，提高檢測準(zhǔn)確性和效率。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

請參考圖1和圖2，圖1為本發(fā)明所提供的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備的一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所提供的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備的一種具體實施方式的主視示意圖。

本發(fā)明具體實施方式提供的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備，包括工作平臺1、第一檢測軸2、第二檢測軸3和第三檢測軸4。第一檢測軸2的一端鉸接于工作平臺1，第一檢測軸2的另一端設(shè)置有用于伸入內(nèi)孔的軸芯5，第二檢測軸3的一端鉸接于水平位移裝置，第二檢測軸3的另一端設(shè)置有用于伸入內(nèi)孔并檢測距離偏差的檢測頭6和用于驅(qū)動檢測頭6沿軸向移動的軸向驅(qū)動裝置7，第三檢測軸4的一端鉸接于豎直位移裝置，第三檢測軸4的另一端設(shè)置有檢測頭6和軸向驅(qū)動裝置7。

其中水平位移裝置安裝于工作平臺1并能夠驅(qū)動第二檢測軸3水平移動，豎直位移裝置安裝于工作平臺1并能夠驅(qū)動第三檢測軸4豎直移動，第一檢測軸2、第二檢測軸3和第三檢測軸4均能夠在豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)并確定與水平面間的角度，即第一檢測軸2、第二檢測軸3和第三檢測軸4的旋轉(zhuǎn)軸均水平設(shè)置，且第三檢測軸4水平設(shè)置時垂直于任意位置的第二檢測軸3。

其中軸向驅(qū)動裝置7可以為直線電機，也可采用其他類型的驅(qū)動裝置，工作平臺1上設(shè)置有用于輸入和顯示數(shù)據(jù)的觸摸屏20，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

檢測時，根據(jù)待測工件的尺寸，并通過水平位移裝置和豎直位移裝置調(diào)整第二檢測軸3和第三檢測軸4的位置，并根據(jù)內(nèi)孔軸線的角度關(guān)系要求，調(diào)整各檢測軸與水平面的夾角并固定，將一個內(nèi)孔安裝于第一檢測軸2的軸芯上，軸向驅(qū)動裝置7驅(qū)動兩個檢測頭6沿檢測軸的軸向方向伸出，進入其余待測內(nèi)孔，與內(nèi)孔的內(nèi)壁接觸產(chǎn)生距離偏差，當(dāng)內(nèi)孔軸線的角度關(guān)系符合要求時，距離偏差會在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，而不符合要求時，獲取的距離偏差會超出預(yù)設(shè)范圍。能夠同時對空間內(nèi)兩個方向的內(nèi)孔與基礎(chǔ)軸的角度關(guān)系進行檢測，提高檢測準(zhǔn)確性和效率。

具體地，第一檢測軸2的中部鉸接第一角度調(diào)節(jié)支架8的一端，第一角度調(diào)節(jié)支架8的另一端能夠在工作平臺1的滑槽內(nèi)移動，并通過第一擰緊螺絲9固定，實現(xiàn)對第一檢測軸2的角度調(diào)整，當(dāng)調(diào)節(jié)好第一檢測軸2角度即可通過第一擰緊螺絲9擰緊，使第一檢測軸2角度完全固定，第一檢測軸2與工作平臺1連接處設(shè)置有用于檢測第一檢測軸2與水平面間角度的角度檢測裝置10，用于確定檢測軸2位置準(zhǔn)確。

水平位移裝置包括水平絲杠11、水平滑塊12和水平步進電機13，第二檢測軸3連接水平滑塊12，實現(xiàn)水平移動，適應(yīng)不同工件的尺寸，也可采用液壓驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)位移。為了測試第一檢測軸2與第二檢測軸3不共面的情況，可在水平滑塊12上設(shè)置有能夠在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)臺14，第二檢測軸3鉸接于旋轉(zhuǎn)臺14，并設(shè)置角度檢測裝置。

第二檢測軸3的中部鉸接第二角度調(diào)節(jié)支架15的一端，第二角度調(diào)節(jié)支架15的另一端與旋轉(zhuǎn)臺14上的定位槽相抵，旋轉(zhuǎn)臺14上依次設(shè)置有多個對應(yīng)不同角度的定位槽。第二檢測軸3不需要進行旋轉(zhuǎn)角度連續(xù)變化，只設(shè)置與水平面夾角為30°、45°、60°、80°等特殊角度值進行固定即可，可通過第二角度調(diào)節(jié)支架15的支撐位置實現(xiàn)，即在旋轉(zhuǎn)臺14上設(shè)計多個與支第二角度調(diào)節(jié)支架15相配的定位槽，每一個定位槽與第二角度調(diào)節(jié)支架15配合使第二檢測軸3與工作平臺1構(gòu)成一個特定的夾角。也采用連續(xù)調(diào)節(jié)的方式，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

豎直位移裝置包括豎直絲杠16、豎直滑塊17和豎直步進電機18，第三檢測軸4連接豎直滑塊17，實現(xiàn)豎直移動，適應(yīng)不同工件的尺寸，也可采用液壓驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)位移。

第三檢測軸4鉸接于豎直滑塊17，第三檢測軸4的中部鉸接第三角度調(diào)節(jié)支架19的一端，第三角度調(diào)節(jié)支架19的另一端能夠在上述豎直滑塊17的滑槽內(nèi)移動，并通過第三擰緊螺絲固定，第三檢測軸4與豎直滑塊17連接處設(shè)置有用于檢測第三檢測軸4與水平面間角度的角度檢測裝置10，與第一檢測軸2的結(jié)構(gòu)類似。

其中角度檢測裝置10的結(jié)構(gòu)請參考圖3，圖3為本發(fā)明所提供的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備的一種具體實施方式中角度檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

角度檢測裝置10包括固定設(shè)置的主角度刻度盤10-1和能夠移動的角度游標(biāo)10-2。其中主角度刻度盤10-1與工作平臺1或豎直滑塊17固定連接，角度游標(biāo)10-2與第一檢測軸2或第三檢測軸4固定連接，能夠與主角度刻度盤10-1方式相對位移，其測量方法與游標(biāo)卡尺原理相同，可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度精密讀取，如游標(biāo)刻度20°等于主角度刻度盤10-1的19°，則讀取角度可達0.05°，也可采用其他方式實現(xiàn)角度檢測。

為了提高本設(shè)備的通用性，使其能對一個范圍的內(nèi)孔直徑進行角度檢測，設(shè)計了可更換的軸芯5和檢測頭6，適應(yīng)不同尺寸的內(nèi)徑。第一檢測軸2與軸芯5可拆卸連接，第二檢測軸3和第三檢測軸4均與檢測頭6可拆卸連接。

在上述各具體實施方式提供的檢測設(shè)備的基礎(chǔ)上，檢測頭6可以采用多種方式進行距離偏差檢測，請參考圖4，圖4為本發(fā)明所提供的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備的一種具體實施方式中檢測頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

檢測頭6包括主體6-1以及徑向安裝于主體6-1的多個壓力檢測器，壓力檢測器包括徑向設(shè)置的微型壓力彈簧6-2，微型壓力彈簧6-2的外端設(shè)置有球頭觸頭6-3，微型壓力彈簧6-2的內(nèi)端設(shè)置有微型壓力傳感片6-4。具體地，包括均勻分布的四個壓力檢測器。檢測頭6伸入內(nèi)孔后，球頭觸頭6-3壓縮微型壓力彈簧6-2，微型壓力傳感片6-4檢測到壓力變化，通過換算得到了距離偏差?？梢愿鶕?jù)情況調(diào)整檢測頭內(nèi)壓力檢測器的數(shù)量和設(shè)置方式，也可采用位移傳感器等方式，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

具體計算方法請參考圖5和圖6，圖5為本發(fā)明所提供的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備的一種具體實施方式的角度關(guān)系示意圖；圖6為本發(fā)明所提供的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備的一種具體實施方式的角度公差關(guān)系示意圖。

在調(diào)試設(shè)備前，需確定產(chǎn)品軸線角度的公差形式，如非對稱公差標(biāo)注，則需進行對稱公差變換，計算出軸線角度在公差帶的中間位置δ，即待測內(nèi)孔軸線與基礎(chǔ)軸的角度，通過計算可得第一檢測軸2與水平面間的夾角γ＝180-δ-ε，其中ε為第二檢測軸3與水平面間的夾緊，為預(yù)設(shè)的特殊值，便于計算。按照γ的結(jié)構(gòu)對第一檢測軸2進行角度游標(biāo)調(diào)整，當(dāng)γ、ε角度確定后，為了增加裝置的調(diào)試靈活性，對第二檢測軸3設(shè)計了可水平移動的自由度，使裝置軸桿能更方便與待測產(chǎn)品配合。

調(diào)試好設(shè)備后，第二檢測軸3和第三檢測軸4伸入內(nèi)孔一段距離l，此時如果產(chǎn)品軸線夾角為中間位置δ，則四個在上下位置的微型壓力傳感片6-4受到的壓力相等；如果產(chǎn)品軸線在同一個平面，即軸線沒有發(fā)生錯位，另外的微型壓力傳感片6-4受到的壓力也相等，并通過plc程序記錄此時的傳感器壓力f。調(diào)試好的軸桿角度和伸縮長度固定，假設(shè)給定的對稱公差帶值為δβ，則存在如下關(guān)系

r＝l*tanα

r＝l*tan(α-δβ)

δf＝k*(r-r)＝k*[r-l*tan(α-δβ)]＝[k*(r2+l2)*tanδβ]/(l+r*tanδβ)

其中k為微型壓力彈簧6-2的彈性系數(shù)，δf則為允許的壓力變化范圍，即在軸桿伸入l的過程中，傳感器受到的壓力范圍只能在[f-δf,f+δf]范圍內(nèi)才表示產(chǎn)品軸線夾角合格。

可能存在產(chǎn)品內(nèi)孔角度偏離太大，軸桿固定伸入l會有可能會損壞裝置，為了防止此類情況，在plc編程時可設(shè)定一個最大閥值，當(dāng)任何一個傳感器受到的壓力達到該值時，不管軸桿是否運動了l都強行后退歸位。

在觸摸屏20上輸入第二檢測軸3伸入長度l1、第三檢測軸4伸入長度l2、待測產(chǎn)品內(nèi)孔2半徑r1、待測產(chǎn)品內(nèi)孔3半徑r2、公差帶δβ1、δβ2。裝置在plc程序控制下先啟動步進電機，使第二檢測軸3頭部的檢測頭6向前運動l1，如果整個過程中受到的壓力在[f-δf1,f+δf1]范圍內(nèi)；隨后啟動步進電機使第三檢測軸4頭部的檢測頭6向前運動l2，如果整個過程中受到的壓力在[f-δf2,f+δf2]范圍內(nèi)，則說明產(chǎn)品合格。

以上對本發(fā)明所提供的空間內(nèi)孔軸線角度檢測設(shè)備進行了詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。