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专利名称：一种接触式大直径现场测量装置及方法
技术领域：
本发明是一种用于大直径高精度测量方法和装置，属于重载大尺寸直径测量领域。
背景技术：
所谓大直径，在工业界通常是指工件的直径(或称口径)在Φ 500mm以上，有些工件的直径在三米以上。例如水轮机、汽轮机、大型发电机组、大型轴承圈等都属于大直径工件。本专利的测量对象重载锻造轧辊直径1.5πΗΜ，长度7m-10m。能够精确的测量大直径工件的几何尺寸，在工程施工过程中具有重要的价值和意义，对保证工程质量和施工进度往往起到决定性作用。因此，精确的测量大直径工件的尺寸，成为业内人士非常关注的问题长期以来国内外学者对此进行了人量的研究，尝试过多种测量方法，但一直没有太理想的仪器出现，基本难以满足高精度要求或者是装置现场安装操作困难，标定复杂，易变形，成本高。例如用大型卡尺进行测量；用η尺进行测量；用电子卡尺进行测量；用座标机进行测量；利用滚轮测量被测件周长，然后算出直径等等。本专利研究重载锻造轧辊精密磨削加工直径尺寸测量方法，形成具有自主知识产权的专利技术，显著提升大型铸锻焊件加工工艺技术水平，有力地支撑我国能源、化工、钢铁等领域的大型重载设备的自主研发能力。

发明内容
本发明要解决的技术难题是克服现有技术的缺点，发明一种用于大尺寸直径测量的接触式大直径现场测量装置及方法。采用该装置测量大直径具有一系列特点(1)能实现在线测量，操作方便。( 采用数显装置，消除了人工读数时产生的误差。( 采用恒扭矩电动机作为测量杆的动力源，能够保证每次测量的重复精度。(4)通过砂轮架的纵向进给可以实现多个截面的测量。本发明采用的技术方案是一种接触式大直径现场测量装置及方法。该装置包括恒扭矩电动机、数码显示屏、滚珠丝杠螺杆、滚珠丝杠螺母、测量杆、主尺、固定支架和螺钉。数码显示屏固定在主尺上端，可以直接显示所测工件的直径；滚珠丝杠螺母与测量杆连接在一起，恒扭矩电动机转动可以使滚珠丝杠螺母带动测量杆上下移动；固定支架固定在磨床砂轮架上，可以随砂轮架纵向移动，从而测量被测工件任意截面的直径；螺钉是用来固定主尺的，使其固定在固定支架上。接触式大直径现场测量装置初始位置到机床旋转中心线的高为恒定值H。接触式大直径现场测量装置可测得其到被测工件上母线的距离为X，则由几何关系可得D = 2* (H-X)，即测得被测工件直径D。本发明具有以下有益效果1)原理简单，测量过程中环节较少，容易保证测量的精度；幻本装置采用恒扭矩电机，易于保证测量的精度和重复性；幻本装置精度可以达到 0.01mm，而且能够直接显示最后的直径尺寸，读数方便可靠快捷；4)固定支架固定在砂轮架上，可以随砂轮架纵向移动，使装置能够测量不同截面的直径。本发明的接触式大直径现场测量装置及方法因为具有精度高、成本低、操作简便以及读数方便等特点而在重载大尺寸直径测量领域具有很好的推广价值和应用价值。


图1是本发明的接触式大直径现场测量装置的测量原理图。图2是接触式大直径现场测量装置的主视图。图3是接触式大直径现场测量装置的左视图。图4是接触式大直径现场测量装置的俯视图。图中1恒扭矩电动机，2数码显示屏，3滚珠丝杠螺杆，4滚珠丝杠螺母，5测量杆，6主尺，7固定支架，8螺钉，A接触式大直径现场测量装置，B被测工件，D是被测工件B的直径，H是接触式大直径现场测量装置及方法A初始位置到机床旋转中心线(即被测工件B的中心轴线)的高，其为恒定值，X是接触式大直径现场测量装置A可测得其到被测工件B上母线的距离。
具体实施例方式结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施。本发明接触式大直径现场测量装置包括恒扭矩电动机1、数码显示屏2、滚珠丝杠螺杆3、滚珠丝杠螺母4、测量杆5、主尺 6、固定支架7和螺钉8。如图2、图3和图4所示，恒扭矩电动机1的型号为JLJ1121/4，其输出恒定扭矩为 ION · m，这样可以保证每次测量都使被测工件B受到同样大小的力，从而达到更高的精度。 数码显示屏2固定在主尺6上端，可以直接显示所测工件B的直径D，有6位数显示，其中有小数点后的两位。滚珠丝杠螺杆3型号为GW2005DSNKLR1000*900C7Y，直径为20mm，长度 1000mm,其螺母4与测量杆7连接在一起，恒扭矩电动机1转动可以使滚珠丝杠螺母4带动测量杆7上下移动。主尺6和测量杆7的测量原理和结构与市场上电子游标卡尺类似，是通过容栅位移传感器实现长度测量。容栅位移传感器主栅和副栅两部分。主栅与主尺等长， 固定在主尺上；副栅固定在测量杆上。当主栅和副栅之间有相对位移产生时，这种位移就会转换为数字量，然后经过单片机处理计算出D = 2* (HX)，通过数码显示屏3显示出来，这样就可以直观的读出所测量的直径值。固定支架7固定在磨床砂轮架上，可以随砂轮架纵向移动，从而测量被测工件B任意截面的直径。螺钉8是用来固定主尺的，使其固定在固定支架7上。一般重载大尺寸的参数为直径尺寸1. 5m3. 0m,重量200t_400t。实施例测量一个直径为:3m的工件，控制砂轮架纵向进给，使接触式大直径装置到达指定工件截面，然后通电使恒扭矩电动机1工作，这样测量杆5将缓缓下降直到与工件上表面接触为止，此时记下显示屏2读数，即为所测直径值。电动机反转回到原位，测量完毕。
权利要求
1.一种接触式大直径现场测量装置，其特征在于，该装置包括恒扭矩电动机(1)、数码显示屏O)、滚珠丝杠螺杆(3)、滚珠丝杠螺母0)、测量杆(5)、主尺(6)、固定支架(7)和螺钉(8)；数码显示屏O)固定在主尺(6)上端，直接显示所测工件的直径；滚珠丝杠螺母 (3)与测量杆( 连接在一起，恒扭矩电动机(1)转动使滚珠丝杠螺母(4)带动测量杆(5) 上下移动；固定支架(7)固定在磨床砂轮架上，随砂轮架纵向移动，测量被测工件任意截面的直径；螺钉(8)用来固定主尺(6)，使其固定在固定支架(7)上。
2.使用权利要求1所述测量装置的方法，其特征在于，接触式大直径现场测量装置(A) 初始位置到机床旋转中心线的高为恒定值H，接触式大直径现场测量装置(A)测得其到被测工件(B)上母线的距离为X，则由几何关系可得D = 2*(H-X)，即测得被测工件(B)直径 D0
全文摘要
一种接触式大直径现场测量装置及方法，属于重载大尺寸直径测量领域，涉及测量大直径工件尺寸的高精度测量装置。该装置包括恒扭矩电动机、数码显示屏、滚珠丝杠螺杆、滚珠丝杠螺母、测量杆、主尺、固定支架和螺钉。其测量原理为接触式大直径现场测量装置初始位置到机床旋转中心线的高为恒定值H，此装置可测得其到被测工件B上母线的距离为X，则由几何关系可得D＝2*(H-X)，即测得被测工件直径D。本发明的接触式大直径现场测量装置及方法因为具有精度高、成本低、操作简便以及读数方便等特点而在重载大尺寸直径测量领域具有很好的推广价值和应用价值。
文档编号G01B7/12GK102155907SQ20111007575
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者刘巍, 李洲龙, 王东魏, 王续跃, 高航 申请人:大连理工大学