專利名稱：球體圓度測量儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測量儀器技術領域，具體地說是一種測量球體圓度的測量儀。
背景技術：
圓度測量有回轉軸法、三點法、兩點法、投影法和坐標法等方法。其中比較常用的是三點法，三點法測量時，常將被測工件置于V形塊中，使被測工件在V形塊中回轉一周，從測微儀讀出最大示值和最小示值，兩示值差之半即為被測工件外圓的圓度誤差。一般用V形夾角為90°、120°或72°、108°的兩塊V形塊分別測量。球體圓度公差的公差帶在兩個直徑不同的同心圓球體之間圍成的空間內，使用三點法在測量球體圓度的過程中，球體的圓心不能保證相對靜止，即球體相對于測微儀相對 轉動一周的過程中球體的球心會發(fā)生徑向和軸向的跳動。這樣被測圓球的公差帶就不是在以被測球體的球心為球心的兩個直徑不同的同心圓球之間所圍成的空間，所以測量的結果無法客觀的反應球體的圓度。為了解決被測圓柱在測量的過程中圓心不能保持相對靜止，中國專利CN 2186910Y，
公開日期1995年I月4日，提供了一種便攜式圓度儀，但是該圓度儀適合測量圓柱，在測量圓球的過程中依然無法保證被測球體球心的相對靜止，所以在測量球體圓度的過程中使被測球體的球心與地面保持相對靜止是精確測量球體圓度的關鍵。

發(fā)明內容
為了解決在測量球體圓度的過程中被測球體的球心無法與地面保持相對靜止的技術問題，本發(fā)明提供了一種球體圓度測量儀，該球體圓度測量儀測量球體圓度的過程中能使被測球體的球心與地面保持相對靜止。本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案是一種球體圓度測量儀，其特征是，包括機架，機架的一端設置有第一頂錐另一端設置有第二頂錐，第一頂錐的一端設置有第一開口，第一開口的邊緣為圓形或正多邊形，第二頂錐的一端設置有第二開口，第二開口的邊緣為圓形或正多邊形，第一開口的開口方向與第二開口的開口方向相對，第一開口所在的平面與第二開口所在的平面平行，并且第一開口的中心與第二開口的中心之間的連線垂直于第一開口所在的平面。在測量球體圓度時，將球體夾在第一頂錐與第二頂錐之間，并且第一頂錐的開口邊緣與被測球體的表面緊密接觸，第二頂錐的開口邊緣也與被測球體的表面緊密接觸。由于第一頂錐的開口邊緣為圓形或為正多邊形，所以垂直于第一頂錐的開口并且穿過第一開口中心的直線一定穿過被測球體的球心，同理垂直于第二頂錐的開口并且穿過第二開口中心的直線也一定穿過被測球體的球心，第一開口所在的平面與第二開口所在的平面平行，并且第一開口的中心與第二開口的中心之間的連線垂直于第一開口所在的平面，即垂直于第一頂錐的開口并且穿過第一開口中心的直線和垂直于第二頂錐的開口并且穿過第二開口中心的直線為同一直線，被測球體的球心就該直線上，測量的過程中第一開口和第二開口保持靜止，則被測球體的球心也將保持靜止。這樣使用測量表測量球體的圓度時就能夠保證球體的公差帶在以被測球體的圓心為圓心的兩個直徑不同的圓球之間圍成的空間內。優(yōu)選第一開口的邊緣為圓形，第二開口的邊緣為圓形；第一開口的內部在垂直于第一開口所在平面并通過第一開口中心的平面上的投影為三角形、或矩形、或梯形、或半圓形；第二開口的內部在垂直于第二開口所在平面并通過第二開口中心的平面上的投影為三角形、或矩形、或梯形、或半圓形。優(yōu)選第一開口的內部在垂直于第一開口所在平面并通過第一開口中心的平面上的投影為等腰梯形，兩個腰的夾角為60° 120° ;第二開口的內部在垂直于第二開口所在平面并通過第二開口中心的平面上的投影為等腰梯形，兩個腰的夾角為60° 120°。第一頂錐為圓柱形，第一頂錐的軸線垂直于第一開口所在平面并穿過第一開口的中心，第一頂錐與機架一端的安裝套間隙配合；第二頂錐為圓柱形，第二頂錐的軸線垂直于第二開口所在平面并穿過第二開口的中心，第二頂錐與機架另一端的安裝套間隙配合。優(yōu)選第一頂錐的另一端設置有第一突起，第一突起為圓錐形、或圓柱形、或半球 形，或等腰梯形，或在前述形狀中選擇兩種形狀的組合，突起的軸線與第一頂錐的軸線為同一直線；安裝套內還設置有第一滑柱，第一滑柱的直徑與安裝套的內徑相等，第一滑柱與第一頂錐的第一突起相連接的端面設置有凹口，凹口的形狀大小和位置與第一突起相對應；優(yōu)選第一突起的底部為圓柱形，中間為圓錐形，頂部為圓柱形，所述底部圓柱形的軸線、中間圓錐形的軸線、頂部圓柱形的軸線和第一頂錐的軸線為同一軸線。或優(yōu)選，凹口與第一突起之間有油潤滑，或凹口與第一突起之間有軸承連接。優(yōu)選第二頂錐的另一端設置有第二突起，第二突起為圓錐形、或圓柱形、或半球形，或等腰梯形，或在前述形狀中選擇兩種形狀的組合，突起的軸線與第二頂錐的軸線為同一直線；安裝套內還設置有第二滑柱，第二滑柱的直徑與安裝套的內徑相等，第二滑柱與第二頂錐的第二突起相連接的端面設置有凹口，凹口的形狀大小和位置與第二突起相對應；優(yōu)選第二突起的底部為圓柱形，中間為圓錐形，頂部為圓柱形，所述底部圓柱形的軸線、中間圓錐形的軸線、頂部圓柱形的軸線和第二頂錐的軸線為同一軸線；或優(yōu)選，凹口與第二突起(423)之間有油潤滑，或凹口與第二突起(423)之間有軸承連接。優(yōu)選第一頂錐和第二頂錐的大小和形狀相同；與第二頂錐相連的安裝套的一端設置有鎖緊堵頭、螺母和螺柱，安裝套外圈設置有外螺紋，鎖緊堵頭設置有內螺紋和螺紋孔，安裝套與鎖緊堵頭連接，螺柱依次穿過螺母和鎖緊堵頭的螺紋孔后螺柱的一端與第二滑柱接觸。優(yōu)選螺柱的另一端設置有把手，螺柱與把手通過開口銷連接。優(yōu)選在機架上第一頂錐和第二頂錐之間還設置有測量表；優(yōu)選機架為半圓弧形，機架設置有滑道，滑道也為弧形，機架的曲率半徑與滑道的曲率半徑相同。優(yōu)選測量表為千分表，千分表觸頭的指向與第一開口的中心和第二開口的中心之間的連線的夾角為大于0°小于180° ;優(yōu)選千分表觸頭的指向與第一開口的中心和第二開口的中心之間的連線的夾角為90° ;或千分表觸頭的指向與第一開口的中心和第二開口的中心之間的連線為同一平面，千分表觸頭指向第一開口的中心和第二開口的中心之間的連線的中點。本發(fā)明的有益效果是，被測圓球的公差帶在以被測球體的球心為球心的兩個直徑不同的同心圓球之間所圍成的空間內，能夠客觀的反應球體的圓度。


下面結合附圖對本發(fā)明所述的球體圓度測量儀進行具體說明。圖I是本發(fā)明所述球體圓度測量儀的主視圖。圖2是本發(fā)明所述球體圓度測量儀的左視圖。圖3是圖I中B部位的局部放大視圖。圖4是第一頂錐和第二頂錐的立體圖。圖5是第二頂錐的剖視圖。圖中I.機架，2.固定塊，3.測量表，31.觸頭，41.第一頂錐，411.第一開口，412.第一開口的邊緣，413.第一突起，42.第二頂錐，42.第二頂錐，421.第二開口，422.第二開 口的邊緣，423.第二突起，424.第二開口的內部，51.第一滑柱，511.凹口，52.第二滑柱，
6.鎖緊堵頭，7.把手，8.開口銷，9.螺母，10.安裝套，12.元寶螺母，13.墊圈，14.螺栓。
具體實施例方式本發(fā)明所述的球體圓度測量儀，參見圖I、圖2和圖3，球體圓度測量儀包括機架1，機架I的一端設置有第一頂錐41另一端設置有第二頂錐42，在機架上第一頂錐41和第二頂錐42之間還設置有測量表3，第一頂錐41的一端設置有第一開口 411，第一開口的邊緣412為圓形或正多邊形，第二頂錐42的一端設置有第二開口 421，第二開口的邊緣422為圓形或正多邊形，第一開口的開口方向與第二開口的開口方向相對，第一開口 411所在的平面與第二開口 421所在的平面平行，并且第一開口 411的中心與第二開口 421的中心之間的連線垂直于第一開口 411所在的平面。在測量球體圓度時，將球體夾在第一頂錐與第二頂錐之間，并且第一頂錐的開口邊緣與被測球體的表面緊密接觸，第二頂錐的開口邊緣也與被測球體的表面緊密接觸。使測量表3的觸頭31接觸球體表面后清零，一只手抓住被測球體，另一只手抓住機架1，使被測球體相對于測量表3轉動一周，記錄旋轉一周過程中的最大值與最小值并計算差值，則一次測量完成。測量過程中第一頂錐與第二頂錐之間相對靜止。由于第一頂錐的開口邊緣412為圓形或為正多邊形，所以垂直于第一頂錐的開口411并且穿過第一開口 411中心的直線一定穿過被測球體的球心，同理垂直于第二頂錐的開口 421并且穿過第二開口 421中心的直線也一定穿過被測球體的球心，第一開口 411所在的平面與第二開口 421所在的平面平行，并且第一開口的中心與第二開口的中心之間的連線垂直于第一開口所在的平面，即垂直于第一頂錐的開口 411并且穿過第一開口中心的直線和垂直于第二頂錐的開口 421并且穿過第二開口中心的直線為同一直線，被測球體的球心就該直線上，并位于所述連線的中點，測量的過程中第一開口和第二開口保持靜止，則被測球體的球心也將保持靜止。這樣使用測量表測量球體的圓度時就能夠保證球體的公差帶在以被測球體的球心為球心的兩個直徑不同的圓球之間圍成的空間內。第一開口 411的邊緣為圓形，第二開口 421的邊緣為圓形；這樣測量時第一頂錐的開口邊緣412與被測球體的表面緊密接觸就為線接觸，第二頂錐的開口邊緣422與被測球體的表面緊密接觸也為線接觸。線接觸與點接觸相比，使頂錐固定被測圓球的能力提高，圓球在測量的過程中不容易產生徑向和軸向的跳動，保證了測量結果的準確。
第一開口 411的內部在垂直于第一開口所在平面并通過第一開口中心的平面上的投影為梯形，還可以為三角形、或矩形、或半圓形；第二開口 421的內部424在垂直于第二開口所在平面并通過第二開口中心的平面上的投影為梯形，還可以為三角形、或矩形、或半圓形。第一頂錐和第二頂錐的形狀相同，可參見圖5。第一開口 411的內部在垂直于第一開口所在平面并通過第一開口中心的平面上的投影為等腰梯形，兩個腰的夾角為60° 120° ;第二開口 421的內部在垂直于第二開口所在平面并通過第二開口中心的平面上的投影為等腰梯形，兩個腰的夾角為60° 120°，如圖5。頂錐的大小、頂錐開口的大小和頂錐開口內的角度大小主要考慮被測球的直徑不同，如測量直徑較大的球體，需要頂錐、頂錐開口、和開口內的角度都要變大。第一頂錐41為圓柱形，第一頂錐41的軸線垂直于第一開口所在平面并穿過第一開口的中心，第一頂錐41與機架I 一端的安裝套10之間為活動連接，優(yōu)選間隙配合；第二頂錐42為圓柱形，第二頂錐42的軸線垂直于第二開口所在平面并穿過第二開口的中心，第二頂錐42與機架I另一端的安裝套10之間也為活動連接，優(yōu)選間隙配合。第一頂錐41和第二頂錐42分別能夠在機架兩端的安裝套10中轉動，第一頂錐41的軸線與第二頂錐42 的軸線為同一軸線。測量時，被測圓球表面與第一頂錐41和第二頂錐42相對靜止，第一頂錐41和第二頂錐42相對于機架兩端的安裝套10轉動，這樣可以避免球體表面與頂錐開口邊緣摩擦而劃傷球體表面。第一頂錐41的另一端設置有第一突起413，第一突起413為圓錐形、或圓柱形、或半球形，或等腰梯形，或在前述形狀中選擇兩種形狀的組合，突起413的軸線與第一頂錐41的軸線為同一直線；安裝套10內還設置有第一滑柱51，第一滑柱的直徑與安裝套的內徑相等，第一滑柱51與第一頂錐的第一突起413相連接的端面設置有凹口 511，凹口 511的形狀大小和位置與第一突起413相對應。第一頂錐41的第一突起413與第一滑柱51的凹口511插接，第一滑柱51與安裝套10為過盈配合，這樣是為了調節(jié)第一頂錐41在安裝套10中的位置。優(yōu)選第一突起413的底部為圓柱形，中間為圓錐形,頂部為圓柱形,所述底部圓柱形的軸線、中間圓錐形的軸線、頂部圓柱形的軸線和第一頂錐41的軸線為同一軸線，參見圖I、圖3、圖5?；騼?yōu)選凹口 511與第一突起413之間有油潤滑，或凹口 511與第一突起413之間有軸承連接。這樣可以減小第一頂錐與第一滑柱之間的相對摩擦力。第二頂錐42的另一端設置有第二突起423，第二突起423為圓錐形、或圓柱形、或半球形，或等腰梯形，或在前述形狀中選擇兩種形狀的組合，突起423的軸線與第二頂錐42的軸線為同一直線；安裝套10內還設置有第二滑柱52，第二滑柱的直徑與安裝套的內徑相等，第二滑柱52與第二頂錐的第二突起423相連接的端面設置有凹口，凹口的形狀大小和位置與第二突起423相對應。第二頂錐42的第二突起423與第二滑柱52的凹口插接，這樣是為了進一步保證第一頂錐的軸線和第二頂錐的軸線為同一軸線，進而確保被測球心的相對靜止。優(yōu)選第二突起423的底部為圓柱形，中間為圓錐形,頂部為圓柱形,所述底部圓柱形的軸線、中間圓錐形的軸線、頂部圓柱形的軸線和第二頂錐42的軸線為同一軸線，見圖
4、圖5?；騼?yōu)選，凹口與第二突起423之間有油潤滑，或凹口與第二突起423之間有軸承連接。這樣可以減小第二頂錐與第二滑柱之間的相對摩擦力。
第一頂錐41和第二頂錐42的大小和形狀相同；與第二頂錐42相連的安裝套10的一端設置有鎖緊堵頭6、螺母9和螺柱8，安裝套10外圈設置有外螺紋，鎖緊堵頭6設置有內螺紋和螺紋孔61，安裝套10外圈外螺紋與鎖緊堵頭6的內螺紋相匹配，安裝套10與鎖緊堵頭6連接固定，螺柱8依次穿過螺母9和鎖緊堵頭6的螺紋孔61后螺柱8的一端與第二滑柱52接觸。這樣可以通過螺柱8左右移動進而使第二頂錐42夾緊被測球體或松開被測球體。螺母9用于固定螺柱8。為了方便螺柱8的左右移動，螺柱8的另一端設置有把手7，把手7與螺柱8相垂直，螺柱8與把手7通過開口銷81連接。通過轉動把手7可以使螺柱8推動第二滑柱52壓緊第二頂錐42。在機架上第一頂錐41和第二頂錐42之間還設置有測量表3 ;機架I為半圓弧形，機架I設置有滑道11，滑道11也為弧形，機架的曲率半徑與滑道的曲率半徑相同。測量表3與固定塊2插接，螺栓14依次穿過固定塊2、墊圈13、元寶螺母12將測量表 與機架連接固定。螺栓14能夠在滑道11中移動，進而調節(jié)測量表的位置與角度。測量表3為千分表,千分表觸頭31的指向與第一開口 411的中心和第二開口 421的中心之間的連線的夾角為θ，0° < Θ <180° ;優(yōu)選千分表觸頭31的指向與第一開口411的中心和第二開口 421的中心之間的連線的夾角為90° ;或千分表觸頭31的指向與第一開口 411的中心和第二開口 421的中心之間的連線為同一平面，千分表觸頭31指向第一開口 411的中心和第二開口 421的中心之間的連線的中點。觸頭31指向中點的好處是觸頭與被測圓球表面點接觸，減少誤差。測量表3還可以為電子使儀表并與計算機相連，能自動記錄球體轉動過程中的最大值與最小值，進而自動得出球的圓度。為了進一步增加測量的準確度，可以通過調整固定塊2開變換測量表3的位置，多次測量。通過使用本發(fā)明所述的球體圓度測量儀測量球體能夠保證被測圓球的公差帶在以被測球體的球心為球心的兩個直徑不同的同心圓球之間所圍成的空間內，能夠客觀的反應球體的圓度。本發(fā)明實施例中的技術特征也可以選擇使用，如沒有測量表時，本發(fā)明還可以用做使球心固定的夾具。
權利要求
1.一種球體圓度測量儀，其特征是，包括機架(1)，機架(I)的一端設置有第一頂錐(41)另一端設置有第二頂錐(42)，第一頂錐(41)的一端設置有第一開口(411)，第一開口的邊緣(412)為圓形或正多邊形，第二頂錐(42)的一端設置有第二開口(421)，第二開口的邊緣(422)為圓形或正多邊形，第一開口的開口方向與第二開口的開口方向相對，第一開口(411)所在的平面與第二開口(421)所在的平面平行，并且第一開口(411)的中心與第二開口(421)的中心之間的連線垂直于第一開口(411)所在的平面。
2.根據權利要求I所述的測量儀，其特征是第一開口(411)的邊緣為圓形，第二開口(421)的邊緣為圓形； 第一開口(411)的內部在垂直于第一開口所在平面并通過第一開口中心的平面上的投影為三角形、或矩形、或梯形、或半圓形； 第二開口(421)的內部在垂直于第二開口所在平面并通過第二開口中心的平面上的投影為三角形、或矩形、或梯形、或半圓形。
3.根據權利要求I 2中任何一項所述的測量儀，其特征是第一開口(411)的內部在垂直于第一開口所在平面并通過第一開口中心的平面上的投影為等腰梯形，兩個腰的夾角為60° 120° ； 第二開口(421)的內部在垂直于第二開口所在平面并通過第二開口中心的平面上的投影為等腰梯形，兩個腰的夾角為60° 120°。
4.根據權利要求I 3中任何一項所述的測量儀，其特征是第一頂錐(41)為圓柱形，第一頂錐(41)的軸線垂直于第一開口所在平面并穿過第一開口的中心，第一頂錐(41)與機架(I) 一端的安裝套(10)間隙配合； 第二頂錐(42)為圓柱形，第二頂錐(42)的軸線垂直于第二開口所在平面并穿過第二開口的中心，第二頂錐(42)與機架(I)另一端的安裝套(10)間隙配合。
5.根據權利要求I 4中任何一項所述的測量儀，其特征是第一頂錐(41)的另一端設置有第一突起(413)，第一突起(413)為圓錐形、或圓柱形、或半球形，或等腰梯形，或在前述形狀中選擇兩種形狀的組合，突起(413)的軸線與第一頂錐(41)的軸線為同一直線； 安裝套(10)內還設置有第一滑柱(51)，第一滑柱的直徑與安裝套的內徑相等，第一滑柱(51)與第一頂錐的第一突起(413)相連接的端面設置有凹口(511)，凹口(511)的形狀大小和位置與第一突起(413)相對應； 優(yōu)選第一突起(413)的底部為圓柱形，中間為圓錐形，頂部為圓柱形，所述底部圓柱形的軸線、中間圓錐形的軸線、頂部圓柱形的軸線和第一頂錐(41)的軸線為同一軸線； 或優(yōu)選，凹口(511)與第一突起(413)之間有油潤滑，或凹口(511)與第一突起(413)之間有軸承連接。
6.根據權利要求I 5中任何一項所述的測量儀，其特征是第二頂錐(42)的另一端設置有第二突起(423)，第二突起(423)為圓錐形、或圓柱形、或半球形，或等腰梯形，或在前述形狀中選擇兩種形狀的組合，突起(423)的軸線與第二頂錐(42)的軸線為同一直線； 安裝套(10)內還設置有第二滑柱(52)，第二滑柱的直徑與安裝套的內徑相等，第二滑柱(52)與第二頂錐的第二突起(423)相連接的端面設置有凹口，凹口的形狀大小和位置與第二突起(423)相對應； 優(yōu)選第二突起(423)的底部為圓柱形，中間為圓錐形，頂部為圓柱形，所述底部圓柱形的軸線、中間圓錐形的軸線、頂部圓柱形的軸線和第二頂錐(42)的軸線為同一軸線； 或優(yōu)選，凹口與第二突起(423)之間有油潤滑，或凹口與第二突起(423)之間有軸承連接。
7.根據權利要求I 6中任何一項所述的測量儀，其特征是第一頂錐(41)和第二頂錐(42)的大小和形狀相同； 與第二頂錐(42)相連的安裝套(10)的一端設置有鎖緊堵頭(6)、螺母(9)和螺柱(8)，安裝套(10)外圈設置有外螺紋，鎖緊堵頭(6)設置有內螺紋和螺紋孔(61)，安裝套(10)與鎖緊堵頭(6)連接，螺柱(8)依次穿過螺母(9)和鎖緊堵頭￠)的螺紋孔￠1)后螺柱(8)的一端與第二滑柱(52)接觸。
8.根據權利要求I 7中任何一項所述的測量儀，其特征是螺柱(8)的另一端設置有把手(7)，螺柱⑶與把手(7)通過開口銷(81)連接。
9.根據權利要求I 8中任何一項所述的測量儀，其特征是在機架上第一頂錐(41)和第二頂錐(42)之間還設置有測量表(3); 優(yōu)選機架(I)為半圓弧形，機架(I)設置有滑道(11)，滑道(11)也為弧形，機架的曲率半徑與滑道的曲率半徑相同。
10.根據權利要求I 9中任何一項所述的測量儀，其特征是測量表(3)為千分表，千分表觸頭(31)的指向與第一開口(411)的中心和第二開口(421)的中心之間的連線的夾角為大于0°小于180° ； 優(yōu)選千分表觸頭(31)的指向與第一開口(411)的中心和第二開口(421)的中心之間的連線的夾角為90° ; 或千分表觸頭(31)的指向與第一開口(411)的中心和第二開口(421)的中心之間的連線為同一平面，千分表觸頭(31)指向第一開口(411)的中心和第二開口(421)的中心之間的連線的中點。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種球體圓度測量儀，其特征是，包括機架(1)，機架(1)的一端設置有第一頂錐(41)另一端設置有第二頂錐(42)，第一頂錐(41)的一端設置有第一開口(411)，第一開口的邊緣(412)為圓形或正多邊形，第二頂錐(42)的一端設置有第二開口(421)，第二開口的邊緣(422)為圓形或正多邊形，第一開口的開口方向與第二開口的開口方向相對，第一開口(411)所在的平面與第二開口(421)所在的平面平行，并且第一開口(411)的中心與第二開口(421)的中心之間的連線垂直于第一開口(411)所在的平面。該球體圓度測量儀能夠客觀的反應球體的圓度。
文檔編號G01D11/16GK102865844SQ20111018642
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權日2011年7月5日
發(fā)明者滕磊軍, 成清校, 張華 , 王軍寧, 白宇, 于麗君, 趙彤 申請人:北京航天試驗技術研究所