專利名稱：回轉體測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機械測量領域。
在已有的技術中，回轉體輪廓度，中心位置的測量，使用最廣泛的儀器就是三座標機。它是一種功能廣，精度高的通用測量儀。但是，這種設備由于其結構是三維機械運動，因此，受到結構的限制，在測量回轉體物件時，它仍然存在下列不足①測頭敏感方向不通過回轉體型面法線方向，產生測量原理誤差，結構剛性低，②測頭運動由兩個直線位移合成，工作不平穩(wěn)，③對于同一物體內外型面的測量，需要兩次安裝才能完成全部型面的測量。上述因素影響著三座標機的測量精度，此外三座標機價格昂貴。
為了解決上述已有技術的不足，提高對回轉體的測量精度，特提出本實用新型的技術解決方案。
本實用新型技術解決方案的基本構思是，采用五坐標的方法(即A軸〔2〕回轉、B軸〔9〕回轉，X、Z和y方向位移)，調整測頭〔6〕與工件〔5〕型面的相對位置，通過調整B軸〔9〕的X、Z方向找到型面曲線回轉中心和轉動B軸〔9〕的角度使測頭〔6〕指向型面測點法向位置，并通過A軸〔2〕回轉運動，保證完成測頭〔6〕指向型面法向的極坐標測量，移動Y座標方向可調整測點半徑。為了實現工件〔5〕內、外型面在一次安裝下精確測量，在A軸〔2〕上設有翻轉夾具工作臺〔4〕，其輔助回轉C軸〔3〕與A軸〔2〕垂直相交，而A軸〔2〕與B軸〔9〕空間垂直交叉。在計算機軟件支撐下，實現整個測量與操作過程的微機控制。
本實用新型所設計的回轉體測量儀，主要是由機座〔12〕，導軌托板副〔10〕、〔13〕，數據采集處理系統和測量機構所組成，其特征在于，還設有二個回轉坐標A軸〔2〕和B軸〔9〕及一個輔助回轉C軸〔3〕，而A軸〔2〕與B軸〔9〕在空間垂直交叉，C軸〔3〕與A軸〔2〕垂直相交；測量機構安裝在B軸〔9〕上，并可繞B軸〔9〕回轉，以保證測頭〔6〕能在測量過程中，始終指向工件表面的法線方向；被測工件〔5〕裝在翻轉工作臺〔4〕上，并繞A軸〔2〕回轉，以實現極坐標測量；翻轉工作臺〔4〕可繞輔助回轉C軸〔3〕回轉，以保證實現在一次安裝條件下，分別測量工件全部內、外表面的曲面；在計算機軟件的支撐下，實現整個測量與操作過程的微機控制。
回轉體測量儀其進一步的特征在于，裝有測頭〔6〕的測桿〔7〕固定在滑尺〔8〕的一端，并與滑尺〔8〕一起被固定在B軸〔9〕的一端；B軸〔9〕可分別沿水平導軌托板副〔13〕和垂直導軌托板副〔10〕作X、Z方向的移動，并由光柵顯示出實際位置，以測量不同中心位置的回轉型面；B軸〔9〕裝有園光柵；以顯示測頭〔6〕的擺動角度；A軸〔2〕裝有園光柵脈沖發(fā)生器，以觸發(fā)微機采樣。
本實用新型是測量球、環(huán)、圓錐、園柱等回轉體類零件及由這些幾何形狀組合成的復雜回轉體部件的專用設備，在計算機軟件的支撐下，實現微機控制，可測出各型面、回轉中心位置、回轉表面有關參數及輪廓度。
本實用新型的主要優(yōu)點是①被測的各測點測頭方向始終與工件型面法線方向一致，沒有測量原理誤差，測桿結構剛性好，②極坐標法測量符合回轉體工件特點，運動軌跡光滑，工作平穩(wěn)，因而精度高，③復雜的內、外回轉曲面的測量可在一次安裝條件下全部完成，④配備專用計算機軟件，可對零件輪廓度與其他單項誤差采用最小區(qū)域和最小二乘法分別評定，并實現對測量機構系統誤差的補償，⑤整套測量操作在全屏幕漢字提示下有序進行，因此，使用方便，⑥結構緊湊，便于現場使用，成本僅是三坐標機的 1/3 。
下面通過對附圖的說明，進一步闡明本實用新型的細節(jié)


圖1是本實用新型工作時的結構示意圖。
將被測工件〔5〕裝在具有翻轉機構C軸〔3〕的翻轉夾具工作臺〔4〕上，在電機〔1〕的驅動下，通過A軸〔2〕使工作臺〔4〕轉動。裝在測桿〔7〕一端上的傳感器測頭〔6〕，工作時與工件〔5〕相接觸，測桿〔7〕的另一端固定在滑尺〔8〕的上端，與滑尺系統一起被固定在B軸〔9〕的一端。圖中的箭頭表示滑尺〔8〕可在滑尺系統中沿Y坐標上下移動的情況，即Y坐標的變化情況。而B軸〔9〕則通過托架〔11〕可沿立在機坐 〔12〕上的垂直導軌托板副〔10〕作Z向運動，箭頭方向表示其可沿Z坐標上下運動的情況，即Z坐標的變化情況。
圖2是圖1的D向視圖。
設置在托架〔11〕上的水平導軌托板副〔13〕，滑尺系統可沿其作水平方向移動，圖中的箭頭方向表示滑尺系統可沿X坐標移動的情況，即X坐標的變化情況。而圖中用弧形箭頭指出的0°～90°，是表示設在B軸〔9〕上的測量機構——測頭、測桿〔7〕和滑尺〔8〕，可繞B軸〔9〕轉動0°～90°。
圖3是本實用新型實施例2的被測零件結構剖面示意圖。將在實施例2中，通過對測量方法的介紹予以說明。
下面是本實用新型具體實施例實施例1測量標準玻璃半球。
其測量方法與步驟如下1.將玻璃球放在工作臺〔4〕上，回轉A軸〔2〕，找正工件〔5〕對中心，2.用手輪調整水平導軌托板副〔13〕相對運動，使X坐標為零，3.用手輪調整垂直導軌托板副〔10〕相對運動，使Z坐標為零，4.選擇測量六個截面，B軸〔9〕對應回轉角度應分別為該六個截面的各角，即5°、20°、35°、50°、65°、80°，5.將B軸〔9〕轉到5°位置，移動滑尺〔8〕，調整測頭〔6〕使與其對應的電感儀指針大致對零，6.按微機回車鍵，將各坐標值采入，7.按動開關，使A軸〔2〕回轉帶動工作臺〔4〕上的工件〔5〕回轉一周，微機數據采集系統隨之采樣，此時，第一截面測量結束，8.分別將B軸〔9〕轉到另一個截面所對應的角度，重復5、6、7的步驟，便實現各不同截面的測量，9.微機根據被測工件〔5〕幾何形狀及采集數據計算打印出被測玻璃球半徑，輪廓度，上述測量結果與中國計量科學研究院的測量結果比較如下
實施例2測一個復雜回轉體，包括測R2球面及輪廓度，R3園環(huán)面，φ圓柱面，R1球面測量步驟如下1.將工件〔5〕放在工作臺〔4〕上，回轉A軸〔2〕，找正工件〔5〕對中心，2.測量R2球面及輪廓度，
①將X坐標調到零，②將Z坐標調到零，③R2球面對應弧度為0°～40°，選擇三個測量截面，對應B軸〔9〕應回轉的相應角度為5°、20°、35°，④將B軸〔9〕轉到5°，移動滑尺〔8〕使測頭〔6〕與被測面接觸，并調整測頭〔6〕使電感儀指針大致對零，⑤按微機回車鍵，將各坐標實際值采入，⑥按動開關，工作臺〔4〕回轉一周，微機同時采樣，完成一個截面的測量，⑦將B軸〔9〕轉到相應另一個角度，重復④、⑤、⑥步驟，即完成上述三個截面的測量，前后，計算機輸出測量結果。
3.測R3圓環(huán)面①將X坐標移到C值，②將Z坐標移到d值，③轉動B軸〔9〕在R3廓面上三個對應角度位置，重復R2的測量方法⑤、⑥、⑦步驟，完成三個截面測量，輸出測量結果。
4.測量φ1圓柱面①將B軸〔9〕轉到0°，②將Z坐標移到a、b之間一相應值，③移動滑尺〔8〕，調整測頭〔6〕與φ1柱面接觸，使與其對應的電感儀指針在零附近，④將Z坐標移動至a、b之間所選的三個相應位置，重復R2測量步驟⑤、⑥完成三個截面測量工作，即可顯示出φ1半徑，圓柱度，5.測量內球面R1利用翻轉夾具將環(huán)狀工作臺〔4〕翻轉180°，定位、鎖緊，測頭〔6〕從工作臺中間孔中探入，其測量方法同R2，即可完成測量工作。
權利要求1.一種由機座[12]、導軌托板副[10]、[13]、數據采集處理系統和測量機構所組成的回轉體測量儀，其特征在于a.還設有兩個回轉坐標A軸[2]、B軸[9]及一個輔助回轉C軸[3]，而A軸[2]與B軸[9]在空間垂直交叉，C軸[3]與A軸[2]垂直相交，b.測量機構安裝在B軸[9]上，并可繞B軸[9]回轉，c.被測工件[5]裝在翻轉工作臺[4]上，并繞A軸[2]回轉，d.翻轉工作臺[4]可繞輔助回轉C軸[3]回轉，e.在計算機軟件支撐下，實現整個測量與操作過程的微機控制。
2.根據權利要求1所述的回轉體測量儀，其特征在于，裝有測頭〔6〕的測桿〔7〕固定在滑尺〔8〕的一端，與滑尺〔8〕一起被固定在B軸〔9〕的一端。
3.根據權利要求1或2所述的回轉體測量儀，其特征在于，B軸〔9〕可分別沿水平導執(zhí)托板副〔13〕和垂直導執(zhí)托板副〔10〕作X、Z方向的移動，并由光柵顯示實際位置讀數。
4.根據權利要求1或2所述的回轉體測量儀，其特征在于，B軸〔9〕裝有園光柵以顯示測頭〔6〕的擺動角度。
5.根據權利要求1所述的回轉體測量儀，其特征在于，A軸〔2〕裝有圓光柵脈沖發(fā)生器，以觸發(fā)微機采樣。
專利摘要一種由機座(12)、導軌(10、13)、數據采集處理系統和測量機構所組成的回轉體測量儀，特點是它還設有回轉A軸(2)、B軸(9)，并且，A軸與B軸在空間垂直交叉，還設有與A軸垂直相交的C軸(3)，測量機構裝在B軸上并繞其回轉，工件(5)繞A軸回轉，翻轉工作臺(4)可繞C軸回轉，測量與操作由微機控制。主要優(yōu)點①測頭(6)方向與型面法線方向始終一致，②實現極坐標測量，③工件內外表面一次安裝完成測量④結構緊湊，價格僅是三坐標機的1/3。
文檔編號G01B5/20GK2164542SQ9321778
公開日1994年5月11日 申請日期1993年7月8日 優(yōu)先權日1993年7月8日
發(fā)明者郁珊娟, 安立邦, 俞建元, 王殿龍, 姚南, 郭麗沙, 高嬡, 張國文, 錢有生, 黃尚誠, 賈振元 申請人:大連理工大學, 中國工程物理研究院化工材料研究所