CN111336978A - 周向间隙测量装置和周向间隙测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及测量领域，公开了一种周向间隙测量装置和周向间隙测量方法，该周向间隙测量装置包括：基座、由该基座可转动地支撑的保持组件、安装于该基座的感测元件以及安装于该基座的轴夹具，保持组件用于保持待测部件的环件，轴夹具用于保持待测部件的轴，以使保持组件带动环件相对于轴转动，从而由感测元件测量环件相对于轴的周向间隙。根据本申请的技术方案，能够实现对轴和孔之间的周向间隙的大小进行测量。

Description

周向间隙测量装置和周向间隙测量方法

技术领域

本申请涉及测量领域，更具体地说，涉及一种用于轴和孔之间的周向间隙的周向间隙测量装置和周向间隙测量方法。

背景技术

在机械领域中，通常有存在轴孔配合的结构形式，而在某些情况下还需要轴与孔之间能够沿轴向方向相对平移的情形。

例如，在无级变速器的传动滑轮中，无论是输入带轮还是输出带轮都需要通过调整带轮的传动凹槽的宽度，进而实现对传动比的调节；在这里，上述传动凹槽的变化是通过轴与孔之间的配合来实现的。当二者在轴向方向相对滑动时，传动凹槽能够变窄或变宽。在理想情况下，轴与孔之间只进行轴向相对平移而不会围绕中心轴线在圆周方向上（周向）具有相对移动，但如果由于制造或装配等原因而导致轴和孔之间的周向间隙（即二者相对转动的最大偏移量）较大时，容易导致严重的机械振动，使传动比的准确性变差，影响无级变速器的使用寿命和用户体验。因此有必要在生产制造过程中对上述周向间隙检测，以评估是否在允许范围之内。

因此，针对上述周向间隙如何提出一种可靠的测量方案，成为本领域需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了一种周向间隙测量装置和周向间隙测量方法，以实现对轴和孔之间的周向间隙的大小进行测量。

根据本申请，提出了一种周向间隙测量装置，该周向间隙测量装置包括：基座、由该基座可转动地支撑的保持组件、安装于该基座的感测元件以及安装于该基座的轴夹具，所述保持组件用于保持待测部件的环件，所述轴夹具用于保持待测部件的轴，以使所述保持组件带动所述环件相对于所述轴转动，从而由所述感测元件测量所述环件相对于所述轴的周向间隙。

优选地，所述基座固定或可移动地安装于机架，所述基座安装有用于对所述保持组件提供扭矩的驱动器，所述基座固定设置有具有第一通孔的水平基板；水平滑台，该水平滑台可水平滑动地设置在水平基板上并具有与所述第一通孔相通的第二通孔；水平支撑台，该水平支撑台固定安装于所述基座并具有与所述第一通孔相通的第三通孔，所述第二通孔、第一通孔和第三通孔形成保持空间。

优选地，所述保持组件在所述水平支撑台的支撑下设置于所述保持空间并与所述水平滑台相配合，所述保持组件具有用于容纳待测部件中环形件的中心通孔，所述保持组件与所述驱动器传动连接，以能围绕竖直轴线往复转动。

优选地，所述轴夹具固定于所述基座并位于所述水平支撑台的下方，用于固定待测部件中的轴。

优选地，所述周向间隙测量装置还包括环件夹具，该环件夹具位于所述轴夹具的上方，用于随所述保持组件一起保持环件。

优选地，该周向间隙测量装置还包括浮动托板，该浮动托板在所述水平支撑台的下方可在竖直方向上弹性地连接于所述水平支撑台，用于辅助弹性支撑环件。

优选地，所述水平滑台在水平面内的两个彼此垂直方向上为可移动的，所述感测元件测量所述水平滑台在该两个方向上的位移量。

优选地，所述驱动器为旋转驱动器，该旋转驱动器通过齿轮机构传动连接于所述保持组件的壳体的外表面；或者所述驱动器为两个线性驱动器，分别铰接于所述保持组件的壳体的外表面的两侧。

优选地，所述驱动器为旋转驱动器，该旋转驱动器分别通过第一传动杆和第二传动杆铰接于所述保持组件的壳体的外表面的两侧。

优选地，所述驱动器所输出的扭矩通过扭矩传感器进行监控并控制在预定的范围内。

根据本申请还提出了一种周向间隙测量方法，该周向间隙测量方法包括：保持待测部件的环件；保持待测部件的轴；使所述环件相对于所述轴转动；测量所述环件相对于所述轴围绕旋转轴线的角度偏移量，或者测量所述环件相对于所述轴在垂直于旋转轴线的平面内的位移偏移量。

根据本申请的技术方案，保持组件用于保持待测部件的环件，轴夹具用于保持待测部件的轴，当保持组件带动环件相对于轴转动时，感测元件通过测量环件相对于轴围绕旋转轴线的角度偏移量，或者测量环件相对于轴在垂直于旋转轴线的平面内的位移偏移量，能够获得环件相对于轴的周向间隙的大小。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

图1为根据本申请优选的实施方式的周向间隙测量装置的立体示意图；

图2为图1所示的周向间隙测量装置去掉部分保持组件的立体示意图；

图3为图1所示的周向间隙测量装置的剖视图；

图4为图1所示的周向间隙测量装置在第一传动杆和第二传动杆所在平面的剖视图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

如图1所示，本申请所提供的周向间隙测量装置包括：基座10、由该基座10可转动地支撑的保持组件、安装于该基座10的感测元件以及安装于该基座10的轴夹具，所述保持组件用于保持待测部件的环件，所述轴夹具用于保持待测部件的轴，以使所述保持组件带动所述环件相对于所述轴转动，从而由所述感测元件测量所述环件相对于所述轴的周向间隙。

对于待测部件的环件和轴来说，轴插入环件内且二者之间能沿轴向方向相互平移。为了防止二者之间在周向方向上的相对转动，通常二者之间设置有沿轴向方向延伸的引导限位销，但该销的制造和装配误差能够给装配在一起的环件和轴带来沿周向的间隙，从而轴和环件之间也能够在周向上具有微小的相对偏移。本申请的技术方案的目的是要检测该周向间隙或周向偏移量，从而判断装配在一起的环件和轴之间的周向间隙是否在可允许的范围之内。需要理解的是，在本申请的技术方案中，所谓的“环件”应从广义角度来理解，其并非仅局限于标准的圆环形状的零件，而是指具有圆孔的环形或近似环形或至少一部分为环形的零件，所述圆孔用于与轴相互配合，通过引导限位销将二者装配在一起，从而实现二者轴向可相互滑动的组件。

基座10固定或可移动地安装于机架，为周向间隙测量装置的各个部分提供安装基础。基座10的结构并无特别要求，而是可根据具体工况来选择设计。基座10上可转动地支撑有保持组件，该保持组件用于保持待测部件中的环件。因此环件能够随着保持组件一起相对于基座10进行转动。保持组件相对于基座10的可转动设计可以通过多种方式来实现，例如安装在基座10与保持组件之间的轴承。同时，基座10上安装有轴夹具，用于保持待测部件中的轴，从而将轴保持为固定不动。基座10上还安装有感测元件，从而在所述保持组件带动所述环件相对于所述轴转动时，由所述感测元件测量所述环件相对于所述轴的周向间隙。换句话说，利用保持组件将环件可转动地保持住，同时利用轴夹具将轴固定保持住，随后利用手动或外部施加扭矩（如利用基座10上安装的驱动器11），通过测量环件相对于轴在周向上的偏移量从而获知二者的周向间隙。例如，可以检测二者在圆周方向上所偏移的角度。

如上所示，基座10可以具有合适的结构形式。根据本申请的优选技术方案，如图1至图3所示，所述基座10固定设置有具有第一通孔12的水平基板13，基座10还固定安装有具有与所述第一通孔12相通的第三通孔17的水平支撑台16，水平基板13与水平支撑台16二者在高度方向上相互间隔，水平支撑台16位于水平基板13的下方。在水平基板13上可水平滑动地设置有水平滑台14，即水平滑台14在水平面内至少沿一个方向滑动，但优选在两个成预定角度的方向上均能滑动，例如可以在水平面内的两个垂直方向上均能滑动。如图2和图3所示，水平滑台14具有与所述第一通孔相通的第二通孔15，因此所述第二通孔15、第一通孔12和第三通孔17形成保持空间18。在水平滑台14在水平面内的两个彼此垂直方向上为可移动的情形中，所述感测元件测量所述水平滑台14在该两个方向上的位移量，从而也可以获知环件和轴之间在周向方向上的间隙。

该保持空间18用于放置保持组件19，如图1和图3所示。具体来说，保持组件19在所述水平支撑台16的支撑下设置于所述保持空间18并与所述水平滑台14相配合，所述保持组件19具有用于容纳待测部件中环形件的中心通孔，所述保持组件19与所述驱动器11传动连接，以能围绕竖直轴线往复转动。保持组件19布置于保持空间18后为相对于基座10可转动的。保持组件19具有与环件相互匹配的结构形式，从而允许穿有轴的环件能够由保持组件19保持并夹持住，例如如图3所示，保持组件19可形成为筒状件，以将环件保持在筒状件中，还可以利用锁止件（如锁止销）而将环件与保持组件19锁止在一起。

因此在进行测量时，现将装配有轴的环件置入保持组件19内，由保持组件19夹持环件，同时由轴夹具（未图示）固定待测部件中的轴，该轴夹具固定于所述基座10并位于所述水平支撑台16。在此状态下，可以通过手动方式实现保持组件19的转动，从而使保持组件及其夹持的环件相对于轴进行转动，进而通过检测旋转角度或上述水平滑台14在水平面上的位移量，从而获知环件和轴之间的周向间隙。

在优选情况下，为了准确可控地对保持组件19施加扭矩，如图1和图3所示，基座10上安装有用于对所述保持组件提供扭矩的驱动器。该驱动器可以为旋转驱动器，该旋转驱动器通过齿轮机构传动连接于所述保持组件19的壳体的外表面；或者如图4所示，该旋转驱动器分别通过第一传动杆22和第二传动杆23铰接于所述保持组件19的壳体的外表面的两侧。因此，无论是利用齿轮传动的方式，还是利用两个传动杆的方式，都能够使保持组件19在两个相反的旋转方向上往复转动，从而更为准确地检测环件和轴之间的周向间隙。作为另一种实施方式，所述驱动器可以为两个线性驱动器，分别铰接于所述保持组件19的壳体的外表面的两侧，如气缸、液压缸等。因而，利用该两个线性驱动器的配合工作，也能实现保持组件19在两个相反旋转方向上的往复转动。

进一步优选地，所述驱动器11所输出的扭矩通过扭矩传感器进行监控并控制在预定的范围内。一方面，如果扭矩过小，则不容易将环件和轴之间的真实周向间隙检测出来，而另一方面，如果扭矩过大，则容易损坏环件和轴之间的装配关系。因此，通过增加扭矩传感器来监控所施加到保持组件19上的扭矩大小，能够在获得准确测量结果的同时，避免对待测部件造成损坏。扭矩传感器可以选择目前已有的各类检测扭矩的传感器，通常可以用驱动器的驱动轴配合工作。

如图1所示，所示周向间隙测量装置还包括浮动托板21，该浮动托板21在所述水平支撑台16的下方可在竖直方向上弹性地连接于所述水平支撑台，用于辅助弹性支撑环件。浮动托板21可通过弹簧而在竖直方向上连接于水平支撑台，通过浮动托板21的设计，一方面在竖直方向能够适应于不同轴向尺寸参数的待测零件，另一方面，也通过对待测零件的环件的弹性支撑，以避免重力对周向间隙测量的干涉和影响。而且，在本申请的技术方案中，通过将待测零件竖直布置，也是为了避免重力对周向间隙测量的干涉和影响，从而能够获得更为精准的测量结果。

优选情况下，如图1所示，所述周向间隙测量装置还包括环件夹具20，该环件夹具20位于所述轴夹具的上方，用于随所述保持组件19一起保持环件。该环件夹具20能够可释放地保持环件，从而在不测量时主要由该环件夹具20对环件起到夹持作用，而当测量时则可释放环件，从而提高保持组件的受力状态，获得更好的检测结果。环件夹具20可以具有多种方式，如各种卡钳，而不限于图1中所示的两个相对设置的卡爪的方式（该两个卡爪可相对接近或远离）。

以上对本申请所提供的周向间隙测量装置进行了详细地描述。下面描述本申请所提供的周向间隙测量方法，该周向测量方法包括：保持待测部件的环件；保持待测部件的轴；使所述环件相对于所述轴转动；测量所述环件相对于所述轴围绕旋转轴线的角度偏移量，或者测量所述环件相对于所述轴在垂直于旋转轴线的平面内的位移偏移量。

在结合本申请所提供的上述周向间隙测量装置时，可利用保持组件实现对环件的保持，利用轴夹具（未图示）实现对轴的保持，通过驱动器对保持组件施加预定的扭矩，以通过保持组件带动环件相对于轴转动，进而能够通过测量环件在周向的角度偏移量或者在水平面内的位移偏移量，从而完成对待测部件中环件和轴在周向方向上的间隙测量，以评估该周向间隙是否在可允许的范围之内。

以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。

Claims (10)

1.周向间隙测量装置，其特征在于，该周向间隙测量装置包括：基座（10）、由该基座（10）可转动地支撑的保持组件、安装于该基座（10）的感测元件以及安装于该基座（10）的轴夹具，所述保持组件用于保持待测部件的环件，所述轴夹具用于保持待测部件的轴，以使所述保持组件带动所述环件相对于所述轴转动，从而由所述感测元件测量所述环件相对于所述轴的周向间隙。

2.根据权利要求1所述的周向间隙测量装置，其特征在于，

所述基座（10）固定或可移动地安装于机架，所述基座（10）安装有用于对所述保持组件提供扭矩的驱动器（11），所述基座（10）固定设置有具有第一通孔（12）的水平基板（13）；

水平滑台（14），该水平滑台（14）可水平滑动地设置在水平基板（13）上并具有与所述第一通孔相通的第二通孔（15）；

水平支撑台（16），该水平支撑台（16）固定安装于所述基座（10）并具有与所述第一通孔（12）相通的第三通孔（17），所述第二通孔（15）、第一通孔（12）和第三通孔（17）形成保持空间（18）。

3.根据权利要求2所述的周向间隙测量装置，其特征在于，所述保持组件（19）在所述水平支撑台（16）的支撑下设置于所述保持空间（18）并与所述水平滑台（14）相配合，所述保持组件（19）具有用于容纳待测部件中环形件的中心通孔，所述保持组件（19）与所述驱动器（11）传动连接，以能围绕竖直轴线往复转动。

4.根据权利要求2所述的周向间隙测量装置，其特征在于，所述轴夹具固定于所述基座（10）并位于所述水平支撑台（16）的下方，用于固定待测部件中的轴。

5.根据权利要求4所述的周向间隙测量装置，其特征在于，该周向间隙测量装置还包括环件夹具（20），该环件夹具（20）位于所述轴夹具的上方，用于随所述保持组件（19）一起保持环件。

6.根据权利要求2所述的周向间隙测量装置，其特征在于，该周向间隙测量装置还包括浮动托板（21），该浮动托板（21）在所述水平支撑台（16）的下方可在竖直方向上弹性地连接于所述水平支撑台，用于辅助弹性支撑环件。

7.根据权利要求2所述的周向间隙测量装置，其特征在于，所述水平滑台（14）在水平面内的两个彼此垂直方向上为可移动的，所述感测元件测量所述水平滑台（14）在该两个方向上的位移量。

8.根据权利要求3所述的周向间隙测量装置，其特征在于，

所述驱动器（11）为旋转驱动器，该旋转驱动器通过齿轮机构传动连接于所述保持组件（19）的壳体的外表面；或者

所述驱动器为两个线性驱动器，分别铰接于所述保持组件（19）的壳体的外表面的两侧；或者

所述驱动器（11）为旋转驱动器，该旋转驱动器分别通过第一传动杆（22）和第二传动杆（23）铰接于所述保持组件（19）的壳体的外表面的两侧。

9.根据权利要求2所述的周向间隙测量装置，其特征在于，所述驱动器（11）所输出的扭矩通过扭矩传感器进行监控并控制在预定的范围内。

10.周向间隙测量方法，该周向间隙测量方法包括：

保持待测部件的环件；

保持待测部件的轴；

使所述环件相对于所述轴转动；

测量所述环件相对于所述轴围绕旋转轴线的角度偏移量，或者测量所述环件相对于所述轴在垂直于旋转轴线的平面内的位移偏移量。

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