内孔圆柱度误差判断装置及误差判断方法

摘要

本发明提供了一种内孔圆柱度误差测量装置及误差判断方法，用于测量工件的内孔的圆柱度，内孔圆柱度误差测量装置包括基准座和中心立柱。基准座包括若干个沿基准座中心对称分布，并沿垂向贯穿基准座的基座气孔。中心立柱垂直设立于基准座的中心，中心立柱具有通孔及至少两个立柱气孔对，通孔沿垂向贯穿中心立柱并使中心立柱呈圆环状，每个立柱气孔对的立柱气孔沿基准座的中心对称且等高分布于中心立柱的两侧，且至少两个立柱气孔对沿垂向等距分布。测量并比对基座气孔的排气量大小是否一致，以判断工件与基准座是否具有间隙。若不存在间隙，再测量并比对立柱气孔的排气量的大小是否一致，以判断工件内孔的圆柱度是否具有误差。

说明书

技术领域

本发明涉及内孔圆柱度测量领域，尤其涉及一种内孔圆柱度误差判断装置及误差判断方法。

背景技术

在工件的制造过程中，在对工件的内孔进行精密加工过程中，内孔的圆柱度误差是制造工艺的重要性能指标，为保证加工精度，需要对内孔进行圆柱度误差在线检测。而通常工件的内孔径较小，一般在十毫米至数十毫米之间，常规的在线检测仪器无法伸入内孔，导致测量困难。目前应用于工业现场的内孔圆柱度误差判断装置，大都采用位移检测器或光电传感器配合竖直升降机构和平移机构，对工件内孔的圆柱度进行测量。测量的实现原理和装置较为复杂，仅适用于现场环境较好以及内孔径较大的大尺寸工件测量。

综上，现有的工件内孔圆柱度误差判断装置，存在结构较为复杂、对使用环境有较高的要求或者存在装置成本较高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内孔圆柱度误差判断装置及误差判断方法，所述内孔圆柱度误差判断装置的结构简洁，成本较低且对使用环境有更大的包容性，还可以更精确的判断工件内孔的圆柱度是否具有误差。

为了达到上述目的，本发明提供了一种内孔圆柱度误差判断装置，用于测量工件的内孔的圆柱度误差，其特征在于，包括：

基准座，包括若干基座气孔对，每个所述基座气孔对中的基座气孔沿所述基准座的中心对称分布，所述基座气孔沿垂向贯穿所述基准座；

中心立柱，垂直于设置于所述基准座的中心，所述中心立柱具有通孔及至少两个立柱气孔对，所述通孔沿垂向贯穿所述中心立柱以使所述中心立柱呈圆环状，每个所述立柱气孔对中的立柱气孔沿所述基准座的中心对称且等高，且两个所述立柱气孔对中的立柱气孔一一对应，相对应的两个所述立柱气孔在径向上的位置相同，所述立柱气孔从所述中心立柱的外侧壁横向延伸至与所述通孔连通，所述工件放置于所述基准座上，所述内孔的内侧壁与所述中心立柱的外侧壁间隙配合；

气体供应模块，用于向所述基座气孔对和所述立柱气孔对供应气体；

测量及比对模块，用于测量并比对所述基座气孔对中的两个所述基座气孔的排气量差异，以判断出所述工件的底面与所述基准座的顶面是否具有间隙，以及用于测量并比对所述立柱气孔的排气量差异，以判断出所述内孔的圆柱度是否具有误差。

可选的，所述测量及比对模块包括：

测量单元，用于测量所述基座气孔和所述立柱气孔的排气量；

比对单元，用于比对所述基座气孔对中的两个所述基座气孔的排气量差异以及比对所述立柱气孔的排气量差异；

间隙判断单元，用于在所述基座气孔对中的两个所述基座气孔的排气量有差异时，判定所述工件的底面与所述基准座的顶面具有间隙，在所述基座气孔对中的两个所述基座气孔的排气量相同时，判定所述工件的底面与所述基准座的顶面没有间隙；

圆柱度误差判断单元，用于在任意两个立柱气孔的排气量有差异时，判定所述内孔的圆柱度具有误差，在所有立柱气孔的排气量均相同时，判定所述内孔的圆柱度没有误差。

可选的，所述圆柱度误差包括圆度误差和垂直度误差，所述测量及比对模块还包括：

垂直度误差判断单元，用于在径向上的位置相同的两个所述立柱气孔的排气量有差异时，判定所述内孔的垂直度有误差，在径向上的位置相同的两个所述立柱气孔的排气量没有差异时，判定所述内孔的垂直度没有误差；

圆度误差判断单元，用于在任意立柱气孔对中的两个所述立柱气孔的排气量有差异时，判定所述内孔的圆度有误差，在任意立柱气孔对中的两个所述立柱气孔的排气量没有差异时，判定所述内孔的圆度没有误差。

可选的，还包括触控屏，用于显示所述测量单元的测量结果、所述比对单元的比对结果和所述圆柱度误差判断单元的判定结果。

可选的，所述中心立柱还包括排气槽，所述排气槽设置于所述中心立柱的外侧壁且沿垂向延伸，所述排气槽将在径向上的位置相同的立柱气孔连通。

可选的，所述气体供应模块包括气源和多根气管，所述气管的两端分别连接所述气源与所述基座气孔和所述立柱气孔。

可选的，所述基准座包括多个沿所述中心立柱的周向均匀设置的凸台，所述工件放置于所述凸台上。

可选的，所述凸台采用合金钢制成。

可选的，所述中心立柱还包括保护套，所述保护套包裹所述中心立柱的顶端，且所述保护套由涤纶制成。

一种内孔圆柱度误差判断方法，包括：

将工件放置于基准座上；

向基座气孔和立柱气孔内通气；

测量所述基座气孔和所述立柱气孔的排气量；

比对所述每个基座气孔对中的两个所述基座气孔的排气量的差异，以判断出所述工件与所述基准座是否具有间隙；

在所述比对工件与所述基准座之间没有间隙时，比对所述立柱气孔的排气量差异，以判断出所述内孔的圆柱度是否具有误差。

本发明提供一种内孔圆柱度误差判断装置及误差判断方法，用于测量工件内孔的圆柱度，内孔圆柱度误差判断装置包括基准座和中心立柱。基准座包括若干对基座气孔对，每个基座气孔对中的基座气孔沿基准座的中心对称分布，基座气孔沿垂向贯穿基准座。中心立柱呈圆柱状，垂直于设置于基准座的中心。中心立柱具有通孔及至少两个立柱气孔对，通孔沿垂向贯穿中心立柱并使中心立柱呈圆环状，每个立柱气孔对中的立柱气孔沿基准座的中心对称且等高，且两个立柱气孔对中的立柱气孔一一对应，相对应的两个立柱气孔在径向上的位置相同。立柱气孔从中心立柱的外侧壁横向延伸至与通孔连通，工件放置于基准座上，内孔的内侧壁与中心立柱的外侧壁间隙配合。气体供应模块用于向基座气孔对和立柱气孔对供应气体，使得基座气孔和立柱气孔均有气体排出。测量及比对模块用于测量并比对基座气孔对中的两个基座气孔的排气量差异，以判断出工件的底面与所述基准座的顶面是否具有间隙，以及用于测量并比对立柱气孔的排气量差异，以判断出内孔的圆柱度是否具有误差。本发明通过测量并比对基座气孔的排气量的大小是否一致，以判断工件与基准面是否具有间隙。若不存在间隙，再通过测量并比对立柱气孔的排气量的大小是否一致，以判断工件的内孔的圆柱度是否具有误差。如此可以更为精确的判断出工件的内孔的圆柱度是否具有误差。

相对于采用位移检测器或光电传感器配合竖直升降机构和平移机构的内孔圆柱度误差判断装置。本发明中内孔圆柱度误差判断装置通过测量并比对立柱气孔的排气量的大小是否一致，以判断工件内孔的圆柱度是否具有误差，可使本发明中的内孔圆柱度误差判断装置的结构更为简洁，成本较低且对使用环境有更大的包容性。

附图说明

图1本发明实施例一中的内孔圆柱度误差判断装置的前视图；

图2为本发明实施例一中的内孔圆柱度误差判断装置的俯视图；

图3为本发明实施例一中的基准座与工件配合状态不良的示意图；

图4为本发明实施例一中的气体模块和测量模块的示意图；

图5为本发明实施例二中的凸台与工件配合的示意图；

图6为本发明实施例二中的内孔圆柱度误差判断装置的俯视图；

其中，附图标记如下：

100-中心立柱；110-立柱气孔对；111-第一立柱气孔对；111a-第一立柱前侧气孔；111b-第一立柱后侧气孔；112-第二立柱气孔对；112a-第二立柱前侧气孔；112b-第二立柱后侧气孔；120-保护套；130-排气槽；

200-基准座；210-基座气孔对；211-第一基座气孔对；211a-一号基座气孔；211b-二号基座气孔；212-第二基座气孔对；212a-三号基座气孔；212b-四号基座气孔；220-凸台；

300-底座；

A-气源；L-触控屏；N-空气流量计；P-可编程逻辑控制器；W-工件。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

图1为本实施例中的内孔圆柱度误差判断装置的前视图，图2为本实施例中的内孔圆柱度误差判断装置的俯视图。如图1和图2所示，内孔圆柱度的误差测量装置用于测量工件W的内孔H的圆柱度，所述内孔圆柱度误差判断装置包括基准座200、中心立柱100、气体供应模块和测量模块。

基准座200用以承载工件W，基准座200与工件W接触的面为基准面，工件W放置于基准座200时，工件W的底面应当与基准座200上的基准面贴合。基准座200包括若干个基座气孔对210，每个基座气孔对210中的基座气孔沿基准座200的中心对称分布，基座气孔沿垂向贯穿基准座200。

中心立柱100垂直于设置于基准座200的中心。中心立柱100具有通孔及至少两个立柱气孔对110，通孔沿垂向贯穿中心立柱100并使中心立柱100呈圆环状。每个立柱气孔对110的立柱气孔沿基准座200的中心对称且等高，且两个立柱气孔对110中的立柱气孔一一对应，相对应的两个立柱气孔在径向上的位置相同。立柱气孔从中心立柱100的外侧壁横向延伸至与通孔连通。工件W放置于基准座200上，工件W的内孔的内侧壁与中心立柱100的外侧壁间隙配合。

气体供应模块用于向基座气孔对210和立柱气孔对110供应气体，使得基座气孔和立柱气孔均有气体排出。

测量及比对模块用于测量并比对基座气孔对210中的基座气孔的排气量差异，即排气量的大小是否一致，以判断工件W与基准座200是否具有间隙。以及用于测量并比对所有的立柱气孔的排气量差异，以判断出工件W的内孔的圆柱度是否具有误差。

请继续参考图2，基座气孔对210包括第一基座气孔对211和第二基座气孔对212。我们设定第一基座气孔对211所处的轴线为基座面X轴，第二基座气孔对212所处的轴线为基准面Y轴。第一基座气孔对211中的基座气孔分别为一号基座气孔211a和二号基座气孔211b，在基准面X轴向上对称分布于基准座中心的两侧。第二基座气孔对212中的基座气孔分别为三号基座气孔212a和四号基座气孔212b，在基准面Y轴向上对称分布于基准座中心的两侧。

应理解，基座气孔对210的数量可以依据本领域的技术人员的经验进行确定，对此本发明不做限定。

图3为本实施例中的基准座200与工件W配合状态不良的示意图。如图3所示，基准座200与工件W配合状态不良时，基准面与工件W底面会具有间隙，一号基座气孔211a被工件W的底面盖住，而二号基座气孔211b未被工件W的底面盖住。如此会引起二号基座气孔211b的排气量增大，因此，通过测量一号基座气孔211a和二号基座气孔211b的排气量并进行比对，若一号基座气孔211a和二号基座气孔211b的排气量大小不一致，可以断定所述工件W与基准面具有间隙。

同理，若三号基座气孔212a和四号基座气孔212b的排气量大小不一致，也可以断定工件W与基准座200具有间隙。

请参考图1和图2，所述内孔圆柱度误差判断装置还包括底座300，基准座200和中心立柱100均设置于底座上。应知道，也可以是中心立柱100设置于基准座200上的中心位置，基准座200设置于底座300上。

可选的，中心立柱100的顶端可以设置一个保护套120，用于缓冲工件W与中心立柱100的顶端的碰撞。优选的，保护套120由涤纶制成，使得保护套120具有更佳的缓冲性能，以更好的保护中心立柱100。

请继续参考图1和图2，立柱气孔对110的立柱气孔沿基准座200的中心对称且等高分布于中心立柱100的两侧，可以理解为立柱气孔对110中的两个立柱气孔分布在中心立柱100的同一圆周上。至少两个立柱气孔对110沿同一垂线等距分布，可以理解为两个立柱气孔对110中的立柱气孔一一对应，相对应的两个立柱气孔在中心立柱100的径向上的位置相同。立柱气孔对110的数量包括但不限于两个、三个、四个或八个。本实施例中，选取中心立柱100上设置两个立柱气孔对110的情形作为举例说明，所述立柱气孔对110分别为第一立柱气孔对111和第二立柱气孔对112。

第一立柱气孔对111中的立柱气孔分别为第一立柱前侧气孔111a和第一立柱后侧气孔111b。第二立柱气孔对112中的立柱气孔分别为第二立柱前侧气孔112a和第二立柱后侧气孔112b。第一立柱前侧气孔111a和第一立柱后侧气孔111b处于中心立柱100的同一圆周上。第一立柱前侧气孔111a和第二立柱前侧气孔112a处于同一垂线上。

圆柱度是指任意一个垂直截面最大尺寸与最小尺寸差为圆柱度。圆柱度误差包含了轴剖面和横剖面两个方面的误差。本发明实施例中将轴剖面的误差称为圆度误差，将横剖面的误差称为垂直度误差或直线度误差。

工件W的内孔的圆度存在误差时，同一圆周上的立柱气孔与内孔的内侧壁之间的间距会有不同。如此，会引起同一圆周上的立柱气孔的排气量大小不一致。第一立柱前侧气孔111a和第一立柱后侧气孔111b处于中心立柱100的同一圆周上，因此，通过测量并比对第一立柱前侧气孔111a和第一立柱后侧气孔111b的排气量的大小是否一致，可以判断出第一立柱气孔对111所处的圆周的圆度是否具有误差。

应知道，通过测量并比对第二立柱前侧气孔112a和第二立柱后侧气孔112b排气量的大小是否一致，也可以判断内孔的圆度是否具有误差。

工件W的内孔的垂直度存在误差时，同一垂线上的立柱气孔与内孔的内侧壁之间的间距会有不同。如此，会引起同一垂线上的立柱气孔的排气量大小不一致。第一立柱前侧气孔111a和第二立柱前侧气孔112a处于中心立柱100的同一垂线上。通过测量并比对第一立柱前侧气孔111a和第二立柱前侧气孔112a的排气量的大小是否一致，可以判断出工件W的内孔是否存在垂直度误差。

应知道，通过测量并比对第一立柱前后气孔112b和第二立柱后侧气孔112b排气量的大小是否一致，也可以判断内孔的垂直度是否具有误差。

此外，若第一立柱前侧气孔111a、第一立柱后侧气孔111b、第二立柱前侧气孔112a和第二立柱后侧气孔112b四个立柱气孔中的任意一个的排气量存在偏差，可以判断出工件W的内孔圆柱度具有误差。

请转至图1，所述中心立柱100还包括排气槽130。排气槽130设置于中心立柱100的外侧壁且沿垂向延伸，排气槽130将在中心立柱100的径向上的位置相同的立柱气孔连通。排气槽130与立柱气孔对110中同一侧的各个立柱气孔的边缘连接，使得各个立柱气孔连通。排气槽130能够使得立柱气孔有更大的排气量，更大的排气量相对于较小的排气量，能够减小测量误差，使得测量值更加准确。

图4为本实施例中的气体模块和测量模块的示意图。如图4所示，气体供应模块包括气源A和多根气管。气管的两端分别连接气源A与基座气孔及立柱气孔。本实施例中的气源A可以是空气压缩机，气管的一端与空气压缩机连接，另一端与基座气孔及立柱气孔连接。空气压缩机产生的空气通过基座气孔及立柱气孔排出。

可选的，测量及比对模块包括测量单元、比对单元、间隙判断单元和圆柱度误差判断单元。

测量单元用于测量一号基座气孔211a、二号基座气孔211b、三号基座气孔212a和四号基座气孔212b的排气量。以及用于测量第一立柱前侧气孔111a、第一立柱后侧气孔111b、第二立柱前侧气孔112a和第二立柱后侧气孔112b的排气量。进一步的，测量单元为体流量计N，气体流量计N设置在气管上，所述气体流量计N包括但不限于NOVA公司生产的NPA-700M空气流速连续监测仪。

比对单元用于比对一号基座气孔211a、二号基座气孔211b、三号基座气孔212a和四号基座气孔212b的排气量差异。以及用于比对第一立柱前侧气孔111a、第一立柱后侧气孔111b、第二立柱前侧气孔112a和第二立柱后侧气孔112b四个立柱气孔排气量的差异。

间隙判断单元用于在基座气孔对210中的基座气孔，即一号基座气孔211a、二号基座气孔211b、三号基座气孔212a和四号基座气孔212b排气量的差异超过第一预设范围时，判定工件W与基准座200具有间隙。所述第一预设范围值为(0-10)cm

圆柱度误差判断单元用于在各个立柱气孔，即第一立柱前侧气孔111a、第一立柱后侧气孔111b、第二立柱前侧气孔112a和第二立柱后侧气孔112b的排气量超过第二预设范围时，判定内孔的圆柱度具有误差。所述第二预设范围值为(0-10)cm

应知道，圆柱度误差判断单元判定内孔的圆柱度没有误差的方式还可以是将任意两个立柱气孔的排气量进行比对，即第一立柱前侧气孔111a、第一立柱后侧气孔111b、第二立柱前侧气孔112a和第二立柱后侧气孔112b中的任意两个进行比对，且排气量的差异超过第二预设范围，则判定内孔的圆柱度具有误差。

进一步的，测量及比对模块还包括垂直度误差判断单元和圆度误差判断单元。

垂直度误差判断单元用于在径向上的位置相同的两个立柱气孔，即第一立柱前侧气孔111a和第二立柱前侧气孔112a(或者第一立柱后侧气孔111b和第二立柱后侧气孔112b)排气量的差异超过第三预设范围，判定内孔的垂直度有误差。所述第三预设范围值为(0-10)cm

圆度误差判断单元用于在两个立柱气孔对中对应的两个立柱气孔，即第一立柱前侧气孔111a和第一立柱后侧气孔111b(或者第二立柱前侧气孔112a和第二立柱后侧气孔112b)排气量的差异超过第四预设范围，判定所述内孔的圆度有误差。所述第四预设范围值为(0-10)cm

通过气体流量计N将基座气孔和立柱气孔的排气量转换成电流信号并传送至可编程逻辑控制器P。比对单元、间隙判断单元、圆柱度误差判断单元、垂直度误差判断单元和圆度误差判断单元均为可编辑逻辑控制器P的程序块。

更佳的，本实施例的内孔圆柱度误差判断装置还包括触控屏L。比对单元将电流信号装换成数字量后由判断单元(包括间隙判断单元、圆柱度误差判断单元、垂直度误差判断单元和圆度误差判断单元)进行比对判断后输出判定结果。测量单元的测量结果、比对单元的比对结果和判断单元(包括间隙判断单元、圆柱度误差判断单元、垂直度误差判断单元和圆度误差判断单元)的判定结果，可以通过触控屏L显示。

基于所述的内孔圆柱度误差判断装置，我们提出一种内孔圆柱度误差判断方法，包括：

将工件W放置于基准座200上；

向基座气孔和立柱气孔内通气；

测量所述基座气孔和所述立柱气孔的排气量；

比对所述每个基座气孔对中所述基座气孔的排气量差异，判断出工件W与基准座200是否具有间隙；

在工件W与基准座200之间没有间隙时，比对立柱气孔的排气量差异，以判断出工件W的内孔的圆柱度是否具有误差。

实施例二

图5为本实施例中的凸台220与工件W配合的示意图，图6为本实施例中的内孔圆柱度误差判断装置的俯视图。如图5和图6所示，可选的，基准座200包括多个沿所述中心立柱100周向均匀设置的凸台220。所述凸台220设置在基准座200的上表面，如此，凸台220的顶端面为所述基准面。基座气孔沿垂向贯穿凸台220及基准座200。

进一步的，凸台220采用合金钢制成，以使得凸台220的顶端面，即基准面具有更高的硬度，从而不易被工件W磨损。

优选的，本实施例中的基准座200的凸台220的数量为四个。应知道，凸台220的数量可以根据本领域技术人员的经验进行增加或减少。

综上所述，本发明提供一种内孔圆柱度误差判断装置及误差判断方法，用于测量工件内孔的圆柱度，内孔圆柱度误差判断装置包括基准座和中心立柱。基准座包括若干对基座气孔对，每个基座气孔对中的基座气孔沿基准座的中心对称分布，基座气孔沿垂向贯穿基准座。中心立柱呈圆柱状，垂直于设置于基准座的中心。中心立柱具有通孔及至少两个立柱气孔对，通孔沿垂向贯穿中心立柱并使中心立柱呈圆环状，每个立柱气孔对中的立柱气孔沿基准座的中心对称且等高，且两个立柱气孔对中的立柱气孔一一对应，相对应的两个立柱气孔在径向上的位置相同。立柱气孔从中心立柱的外侧壁横向延伸至与通孔连通，工件放置于基准座上，内孔的内侧壁与中心立柱的外侧壁间隙配合。气体供应模块用于向基座气孔对和立柱气孔对供应气体，使得基座气孔和立柱气孔均有气体排出。测量及比对模块用于测量并比对基座气孔对中的两个基座气孔的排气量的大小是否一致，以判断出工件的底面与所述基准座的顶面是否具有间隙，以及用于测量并比对立柱气孔的排气量的大小是否一致，以判断出内孔的圆柱度是否具有误差。本发明通过测量并比对基座气孔的排气量的大小是否一致，以判断工件与基准面是否具有间隙。若不存在间隙，再通过测量并比对立柱气孔的排气量的大小是否一致，以判断工件的内孔的圆柱度是否具有误差。如此可以更为精确的判断出工件的内孔的圆柱度是否具有误差。

相对于采用位移检测器或光电传感器配合竖直升降机构和平移机构的内孔圆柱度误差判断装置。本发明中内孔圆柱度误差判断装置通过测量并比对立柱气孔的排气量的大小是否一致，以判断工件内孔的圆柱度是否具有误差，可使本发明中的内孔圆柱度误差判断装置的结构更为简洁，成本较低且对使用环境有更大的包容性。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。