[发明专利]一种用于曲轴综合测量的测头装置和测量方法

说明书

本发明公开了一种用于曲轴综合测量的测头装置和测量方法，该装置由导向机构、板型测量接触机构、位移检测单元及壳体构成。导向机构包括两组平行圆膜片、两根支撑杆、前端连接件、后端连接件及膜片底座；板型测量接触机构由测板、测杆构成；位移检测单元由两支精密位移传感器及其固定座构成；壳体由前盖、后盖及中间壳体构成。本发明采用两组平行布置的弧形槽圆膜片导轨作为测头的导向机构，通过采用双传感器布置消除阿贝误差，以此提高测头测量精度。本发明为独立的测头装置，将其安装到具有坐标测量功能的曲轴综合测量平台，可实现曲轴径向参数的精密测量。

技术领域

本发明涉及曲轴精密测量技术领域，具体涉及一种用于曲轴综合测量的测头装置和测量方法。

背景技术

曲轴是汽车发动机的核心零件之一，主要功能是把各个活塞组件传来的压力转变为转矩，通过传动装置驱动车辆行驶。传统曲轴需要采用多种检具进行测量，效率低、精度差，随着数控测量技术的发展，曲轴综合测量机因高效率、高精度而应用越来越广泛。曲轴综合测量机是与三坐标测量机、齿轮测量中心等相似的高档数控测量设备，测头装置是其核心功能部件之一，其精度直接影响测量机的总体测量精度，目前国内外都没有通用的用于曲轴测量的测头装置。

测头装置从功能上由导向机构、板型测量接触机构和位移检测单元及壳体构成，其中的导向机构作为测头系统中最核心的构件，直接影响测头装置的机械精度。目前用于精密测量的接触式扫描测头中的导向机构主要有平行簧片导向机构、柔性铰链导向机构、柔性杆组导向机构等平行四边形导向机构，不但结构复杂，而且存在机械耦合误差，影响测头测量精度的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、高精度、独立的用于曲轴综合测量的测头装置和测量方法，该装置能有效解决传统测量装置测量精度低，以及结构复杂的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于曲轴综合测量的测头装置，由导向机构，板型测量接触机构、位移检测单元及壳体组成,所述壳体一端内固定平行设置有两个位于同一水平面的微位移传感器，两个微位移传感器前端分别顶住一对支撑杆，所述支撑杆上架设有两组平行片状的膜片组件，两组膜片组件固定于壳体上；

所述膜片组件由片状的膜片座、圆形的膜片、压盖和垫片组成，膜片有水平并列设置的两组，分别通过垫片和压盖固定设置于膜片座上，中间开孔的压盖压设于膜片的外侧，所述膜片是具有多个同心弧形槽的圆形弹性金属薄片，其中心位置设置有中心孔，支撑杆固定穿设于中心孔内；

远离微位移传感器一侧的支撑杆的端部连接有板型测量接触机构，所述板型测量接触机构包括测板和其端部横向设置的测杆，所述两个微位移传感器一个指向测杆的起点，另一个指向测杆的终点。

进一步的，所述支撑杆的一端通过后连接件固定并与微位移传感器连接，另一端通过套筒和前连接件与板型测量接触机构连接。

进一步的，所述膜片上加工有不同宽度和层数的弧形槽，所述弧形槽跨度角θ为140°～150°、数量为3对或4对、弧形槽宽度1.2-2mm、膜片厚度小于0.2mm、弧形槽两端孔径为2-3mm。

用于曲轴综合测量的测头装置的测量方法，测杆(1)与被测件接触点在任意位置时测量的实际输出量Z由下面公式计算：

X为测杆上施加载荷位置；W为测杆长度；A是传感器(15)的读数，B是传感器(16)的读数。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明是以膜片导轨作为导向机构的独立的测头装置，将其安装到具有坐标测量功能的测量平台上，可实现曲轴径向尺寸的精密测量；