柔性轴径测量仪的研制

　　1 引言

　　轴类零件直径尺寸的传统测量方法通常是采用千分尺或单一尺寸规格的外径测量装置。随着市场对产品多样性的需求,要求生产线能实现快速换型或多种规格产品共线生产,这就要求相应的检测设备必须具有一定的柔性。本文介绍的柔性轴径测量仪正是针对这种需求而设计研制的,它不仅能满足现阶段产品的检测要求,还能通过方便、快速的调整,适应不同规格同类产品的检测需要,从而提高生产效率、节约检测成本。

　　2 测量原理

　　长度测量的实质就是将被测工件放在测量轴线上,将被测长度与标准器基准轴线上的标准长度进行比较。这种比较可采用两种不同的形式:一种称为串联式,即使测量轴线与基准轴线处于同一直线上;另一种称为并联式,即测量轴线与基准轴线不重合,两者相距一段距离S。对于外尺寸的长度测量,通常有接触式、影像法和轴切法三种测量方法。由于外尺寸表面便于测头触测,因此接触式测量是应用最广泛的测量方式之一。

　　在接触式测量中,测头与被测工件的接触位置是否正确是能否获得准确测量结果的重要条件。测头与被测工件的正确接触位置应在被测参数的定义位置上,因此,测量前需要对仪器测头与被测参数测量轴线的相对位置进行调整,尽量使测头、被测参数轴线和测量线三者重合或平行。本文研制的柔性轴径测量仪的测量对象是多种不同规格的轴径,为了保证接触位置的准确性,测量仪采用对定位件(V形块)进行上下调整的方式来获得正确的接触位置。接触式测量又可分为绝对式测量和相对式测量。本测量仪选用的相对式测量是用标准值与测量值进行比较,得出二者差值,被测尺寸M值为

式中,D为标准件尺寸,A为测量工件时的仪器读数值,A0为测量标准件时的仪器读数值,$为被测尺寸与标准件尺寸的差值。

　　3 系统设计

　　柔性轴径测量仪的结构如图1所示。测量系统由测杆卡规、立柱部分、V形块和电子柱组成。电子柱连接在传感器末端,被测工件放在定位元件V形块上,轴径顶端用一挡板限位。

　　(1)测杆卡规

　　测杆卡规(见图2)主要由测杆量杆、测量单元、测杆过渡板、调整螺杆和可调位紧定手柄组成。测量单元是传感器及辅助支承座的承载体,也是结合固定测量头的夹紧机构。本测量仪选用的传感器为自感式位移传感器,它可将被测量(即位移量)转换为线圈自感量的变化,其测量原理可表示为

式中,L为线圈自感量,N为线圈匝数,Φ为磁通量,I为励磁电流;RM为磁阻,l为磁路长度,L为磁性体导磁系数,u0为空气导磁系数,A为磁性体截面积;A0气隙截面积,δ0为磁路中气隙厚度。