大尺寸多功能檢測儀的製作方法

2023-10-10 09:32:04

專利名稱：大尺寸多功能檢測儀的製作方法
技術領域：
一種用於檢測大尺寸工件外徑、內徑、內球徑、園弧半徑、園度以及設備維修中平面度、直線度、弧形輪廓度的多功能檢測儀，屬機械檢測計量器具技術領域。
已有技術中尚無2000mm以上萬能量具。2000mm以上尺寸的卡規和量杆為一次性量具，又只能用於端部位置的檢測。且笨重、易變形，需多人配合操作，測量不方便，受測量環境和條件所引起的誤差大，易出質量安全事故。外形大，佔用面積大，難運輸、保管。測量面磨損快、修理難度大，檢定修理費高，價格昂貴。
本實用新型提供一種採用「弦長弓高」間接測量法的多功能檢測儀，以克服上述大直徑直接測量法存在的弊端。
它由指示表［1］、導管［3］、弓形架［5］、活動測頭［6］、球形固定測頭［7］組成，其特點是導管［3］固定在弓形架中心孔，其軸心線垂直平分弓形架的弦長。指示表固定在導管上端。活動測頭固定在導管下端，兩軸心線重合。導管內裝有頂杆、彈簧，將活動測頭上、下移動量傳遞到指示表測頭。球形固定測頭［8］安裝在弓形架兩端。
指示表為千分表或測微計、扭簧比較儀。弓形架的製造精度要求弦長L＋0.08＋0.02。球形固定測頭d－0.0005－0.001，弓形架的孔與導管為 (H7)/(g6) 配合。導管軸心線垂直平分弦長允差為0.01。


圖1、為檢測儀結構示意圖。
圖2、為測量內徑D的工作原理圖。
圖3、為測量外徑D的工作原理圖。
圖4、為測量內徑零位校對示意圖。
圖5、為測量外徑零位校對示意圖。
圖6、園度檢測示意圖。
本實用新型的工作原理是根據已知的弦長L(兩固定測頭直徑d中心點間的距離)，弓高H(檢測儀校準零位的塊規)、固定測頭直徑d(鋼球)按它們與直徑的函數關係計算直徑D。
D＝ (L2)/(4H) ＋H＋d……(1)內徑D＝ (L2)/(4H) ＋H－d……(2)外徑考慮到L、H、d有誤差，可以算出函數D的誤差。
δD＝( (аf)/(аd) )δL＋( (аf)/(аd) )δH＋( (аf)/(аd) )δd……(3)(аf)/(аL) ＝ (2L)/(4H) ……(4)(аf)/(аH) ＝1－ (L2)/(4H) ……(5)(аf)/(аd) ＝±1(內徑為＋，外徑為－)……(6)
D的極限測量誤差或最大不確定度為1imD=(fl)21imL+(fH)21imH+(fd)21imd]]>……(7)其中δlimL、δlimH、δlimd為所用工卡量具製造極限誤差，由於大尺寸工件允許公差大，當計算D的測量值在圖紙允許公差中值左右，一般可以不計算δlimD。
根據誤差理論，函數系統誤差是可以進行修正或採取某種方法加以消除減小到最低限度。即通過改變弓高H(儀器零位的校準量塊)來減小直徑D的測量誤差，以符合圖紙設計要求。
本實用新型的使用方法及步驟為①計算弓高H根據本實用新型已知的L、d及被測工件圖紙要求的公稱尺寸D從圖［2］、圖［3］得測內徑時H=(D-d)-(D-d)2-L22---(7)]]>測外徑時H=(D+d)-(D+d)2-L22---(8)]]>②計算直徑D根據公式［1］或［2］計算D③計算D的誤差根據公式［3］、［4］、［5］、［6］、［7］計算
④計算D的間接的測量值Do＝(D＋δD)±δlimD……(9)⑤校核比較Do是否符合圖紙要求的公差。當不符合圖紙要求時就調整弓高及其誤差。
⑥根據調整後的弓高誤差重新計算δD⑦重新計算D的間接測量值，直到公差符合圖紙要求。
⑧用調整後的H值的量塊校準檢測儀的零位。
⑨用本檢測儀進行實際測量。當指示表指針指零位時工件就合格。當指針不在零位時就應根據公式［3］計算δD、公式［9］計算D。
本實用新型有如下不同規格的系列產品1、弦長L＝100，固定測頭d＝5，用於扇形蝸輪外、園弧半徑、內球徑、園度以及設備維修中平面度、直線度、弧形輪廓度的檢測即時提供數據。
2、弦長L＝200，固定測頭d＝10，用於1000～3200mm尺寸的檢測。
3、弦長L＝400，固定測頭d＝10，用於1000～8000mm尺寸的檢測。
本實用新型的突出效果是①為用「弦長弓高法」間接測量的實際應用提供了量具，可改變現時2000mm以上尺寸無萬能量具的狀況。
②可以大幅度降低2000mm以上尺寸的量具製造費用。本實用新型的成本僅為檢測同樣大尺寸的千分尺，遊標卡的1／4。
③克服了大尺寸量具體形大笨重、易變形、難保管、測量難度大、使用不方便等弊病。可供生產工人現場檢測、使用，從而提高了生產效率，提高了加工質量。
應用舉例例1.φ3950H8＋0.410基準孔的測量設檢測儀L＝400mmδL＝＋20umd＝10mmδd＝－5um①計算弓高根據公式[7]H=(D-d)-(D-d)2-L22=(3950-10)-(3950-10)2-40022]]>＝10.1786②計算直徑D根據公式［1］ D＝ (L2)/(4H) ＋H＋d＝ (4002)/(4×(10.1786)) ＋10.1786＋10＝3949.9921③計算D的誤差已知δL＝＋20um，δd＝－5um，δH＝－0.6um時根據公式［3］～［7］得(аf)/(аL) ＝ 1/(4H) ×2L＝ (2×400)/(4×(10.1786)) ＝19.65(аf)/(аH) ＝1－ (L2)/(4H2) ＝1－ (4002)/(4×(10.1786)2) ＝－386.131
(аf)/(аd) ＝＋1δD＝( (аf)/(аL) )δL＋( (аf)/(аH) )δH＋( (аf)/(аd) )δd＝(19.65×20)＋(－386.131)×(－0.6)＋(＋1)(－5)＝619.679um④計算D的間接測量值根據公式［9］，得Do＝3949.9921＋0.619679≈3950＋0.61⑤校核比較Do，比圖紙設計要求超差＋0.20，從第［3］步運算中可以看出，當加大H的尺寸，δH為正誤差時δD可減小。設改H＝＋0.4um(即H＝10.179)⑥重新計算δDδD＝(19.65×20)＋(－386.131)(0.4)－5≈233.55um⑦重新計算D的間接測量值Do＝D＋δD＝3949.9921＋0.23355＝3950＋0.23(在圖紙允許公差中值左右可不計算limD)經過修正直徑為3950＋0.23在允許公差中值左右，符合圖紙要求，弓高H＝10.179的量塊為檢測儀零位校對量塊。
⑧檢測儀的零位校對在o級平板上進行校對，前後擺動檢測儀，調整指示表面盤刻度零位線與指示表指針的折轉點相重合時為零位校準。(與內徑百分表校對零位方法相同)(圖4)⑨進行實際測量見圖5，當指示表活動測頭與工件接觸時，指示表指針與零位線重合，其測量結果D為3950＋0.23。
當指示表活動測頭處於上升狀態指針偏零位一個分度值(千分表0.001)時計算δD＝(19.65×20)＋(－398.131)(0.4＋1)＋5＝－142.5834um測量結果Do＝3949.9921－0.1425834＝3950－0.13即弓高增加1um直徑減小0.37um。
當測頭處於下降狀態偏零位一個分度值(0.001)計算δD＝(19，65×20)＋(－386.131)(0.4－1)＋5＝629.679um測量結果Do＝3949.9921＋0.629679＝3950＋0.62即弓高減小1um，直徑增加0.38um
例2、φ3950h8－00.41基準軸的測量設檢測儀為L＝400＋0.02d＝φ10－0.0051、計算弓高H根據公式［8］得H=(3950+10)-(3950+10)2-40022]]>＝10.126952、計算D根據公式［2］ D＝ (L2)/(4H) ＋H－d＝ (4002)/(4×(10.12695)) ＋10.12695－10＝3949.98343、計算D的誤差(аf)/(аL) ＝ (f)/(4H) ＝ 800/(4×(10.12695)) ＝19.75(аf)/(аH) ＝1－ (L2)/(4H2) ＝1－ (4002)/(4×(10.12695)) ＝－389.04944(аf)/(аd) ＝－1設已知δL＝＋20um，δd＝－5um，δH＝＋0.05um(即H＝10.127)δD＝(19.75×20)＋(－389.04944)×(＋0.05)＋(－1)(－5)＝395－19.4525＋5＝380.5475um
4、計算間接測量結果Do＝3949.9834＋0.3805475≈3950＋0.3645、當L＝400＋0.02H＝10.12695＋0.00005d＝10－0.005時直徑D超差0.36。進行修正，改用H＝＋1.55um即H＝10.1285量塊。
6、重新計算D＝(19.75×20)＋(－389.04944)(1.55)＋(－1)(－5)＝－203.02663um7、重新計算間接測量結果Do＝3949.9834＋(－0.20302663)≈3050－0.22在允許公差中值左右，符合圖紙要求，用H＝10.1285量塊按圖5校零位，進行實際測量。
例3、園度檢測檢測例2軸的園度(圖6)。檢測方法是在－X——＋X或－Y——＋Y座標位置上測量，當指示表指針與零位線重合則直徑相等，若偏零位則不等，當指示表測頭處於上升狀態偏零位0.1um即弓高H＝10.1285＋0.001＝10.1286δD＝(19.75×20)＋(－389.04944)(1.55＋0.1)＋5＝－241.9315um測量結果Do＝3949.9834－0.241935
＝3950－0.28－0.28－(－0.22)＝－0.06mm即小0.06mm表1、為檢測儀檢測孔徑，計算測量誤差應用舉例，供參考。表上計算結果，是計算了測量極限誤差，使Do有兩個值。
實際應用本測量儀時，應具有［1］o級平板；［2］46塊組4等量塊。即應具有1.001、1.002……1.009量塊；［3］當一時不能研合成所需量塊尺寸時，可用近似值量塊校對零位後，再由指示表來調整。如指示表分度值為0.0005則校準零位後，在測處上升狀態方向加一格，則為H加了一個0.005。反之，則減小了一個0.0005。

權利要求1.一種用於大尺寸工件外徑、內徑、內球徑、園弧半徑、園度以及設備維修中平面度、直線度、弧形輪廓度的多功能檢測儀，由指示表[1]、導管[3]、弓形架[5]、活動測頭[6]、球形固定測頭[7]組成，其特徵是，導管[3]固定在弓形架[5]中心孔，其軸心線垂直平分弓形架的弦長，指示表[1]固定在導管[3]上端，活動測頭[6]固定在導管[3]下端，兩軸心線重合，導管內裝有頂杆、彈簧，球形固定測頭[7]安裝在弓形架[5]兩端。
2.根據權利要求1所述的多功能檢測儀其特徵是弓形架的製造精度要求弦長L＋0.08＋0.02球形固定測頭d－0.0005－0.001，弓形架的孔與導管［3］為 (H7)/(g6) 配合，導管軸心線垂直平分弦長允差為0.01。
3.根據權利要求1、2所述的多功能檢測儀，其特徵是指示表［1］為千分表或測微計、扭簧比較儀。
專利摘要本實用新型提供一種採用「弦長弓高」間接測量法的多功能檢測儀。用於檢測大尺寸工件外徑、內徑、內球徑、圓弧半徑、圓度以及設備維修中平面度、直線度、弧形輪廓度。它由指示表、導管、弓形架、活動測頭、固定測頭組成。特點是導管固定在弓形架中心孔，其軸心線垂直平分弓形架的弦長。指示表固定在導管上端，活動測頭固定在導管下端。固定測頭安裝在弓形架兩端。克服了現有2米以上大直徑測量器具笨重、易變形、操作不便、昂貴等弊端。
文檔編號G01B3/00GK2116883SQ92205678
公開日1992年9月23日 申請日期1992年3月25日 優先權日1992年3月25日
發明者熊建平 申請人:熊建平