阅读说明：本技术 一种深孔直径误差检测装置及其检测方法 (Deep hole diameter error detection device and detection method thereof ) 是由 蔡云松 王鹏伟 唐静 于 2021-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种深孔直径误差检测装置及其检测方法。该装置包括检测球,检测球与拉绳的一端连接,拉绳的另一端与牵引组件连接,控制系统监测牵引组件的牵引力。该检测方法：将被检测工件固定,保证被检测工件的检测孔与地面平行；将检测球塞入检测孔,并推送至零位；启动牵引组件,通过牵引组件拉动拉绳,使检测球沿检测孔长度方向匀速运动；通过控制系统记录牵引组件,得到检测钢球在内孔不同位置时的牵引力；通过牵引力的变化情况,可得到检测孔直径误差沿长度方向的分布情况。本发明的有益效果：测量内孔深度不受限制；对任意值内孔直径的分布误差均可测量；测量设备占地空间小,使用方便；可以根据检测内孔材质调整检测球的材质,适应性强。(The invention discloses a deep hole diameter error detection device and a detection method thereof. The device comprises a detection ball, wherein the detection ball is connected with one end of a pull rope, the other end of the pull rope is connected with a traction assembly, and a control system monitors the traction force of the traction assembly. The detection method comprises the following steps: fixing the workpiece to be detected, and ensuring that a detection hole of the workpiece to be detected is parallel to the ground; plugging a detection ball into the detection hole and pushing the detection ball to a zero position; starting the traction assembly, and pulling the pull rope through the traction assembly to enable the detection ball to move at a constant speed along the length direction of the detection hole; recording the traction assembly through a control system to obtain the traction force of the detection steel ball at different positions of the inner hole; the distribution of the diameter error of the detection hole along the length direction can be obtained through the variation of the traction force. The invention has the beneficial effects that: the depth of the inner hole is not limited; the distribution error of the inner hole diameter with any value can be measured; the measuring equipment occupies small space and is convenient to use; the material of detecting the ball can be adjusted according to the material of detecting the hole, strong adaptability.)

一种深孔直径误差检测装置及其检测方法

技术领域

本发明属于检测装置，具体为一种深孔直径误差检测装置及其检测方法。

背景技术

如图1和2所示，机械产品中，经常有带有盲孔或通孔的零件或者由几个零件构成内孔的部件，如何在加工或装配后，检测内孔直径沿长度方向误差分布情况一直是机械检测过程的技术难点。

传统的检测方法，一般通过摇表在不同深度位置测量孔径来实现对零件和部件的尺寸检测，但此种方法存在的缺陷，一是测量位置随机性强，二是测量深度有限。由于受制于摇表本身的测量能力和使用方法限制，一般孔深超过300mm后就无法实现内径测量，尤其是针对孔径在50mm以下的深孔。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供了一种深孔直径误差检测装置及其检测方法，解决了现有深孔直径检测困难的问题。通过将检测球放置于检测孔内，在拉动检测球的过程中，通过牵引力的变化情况，便可得知孔径沿长度方向的误差分布情况，便于技术人员后续对孔的修复和使用。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种深孔直径误差检测装置，包括检测球，检测球与拉绳的一端连接，拉绳的另一端与牵引组件连接，控制系统监测牵引组件的牵引力。通过牵引组件对拉绳进行拉拽，拉绳作用在检测球上，实现检测球在检测孔内的滑移，同时通过控制系统监控牵引组件的牵引力，通过不同位置处的牵引力，判断该处直径的误差情况。

进一步的，所述的检测球为钢球或橡胶球。同样的，检测球可以根据需求调整为其它材质的球体。

进一步的，所述的拉绳为钢丝绳。同样的，拉绳可以根据需求调整为其它材质的绳索。

进一步的，所述的拉绳绕过定滑轮，定滑轮对拉绳进行转向，使得拉绳深入内孔的一端保持水平，然后通过定滑轮过渡至牵引组件。同样的，拉绳也采用其它转向方式，也可以直接将拉绳连接至牵引组件，只要保证拉绳的水平即可。

进一步的，所述的牵引组件包括传动电机，传动电机的输出轴与拉绳卷筒连接，拉绳的另一端缠绕连接在拉绳卷筒上，传动电机与控制系统电连接。同样的，牵引组件可以采用其它能够对拉绳进行拉拽牵引的设备或装置。

进一步的，所述的传动电机上设有编码器和力矩传感器，编码器和力矩传感器均与控制系统电连接。

进一步的，还包括固定座，固定座上设有工件水平放置结构。

进一步的，所述的固定座包括分别前后布置的两个。

进一步的，所述的固定座设在固定支架上。

一种上述的深孔直径误差检测装置的检测方法：

步骤1：将被检测工件固定，保证被检测工件的检测孔与地面平行；

步骤2：将检测球塞入检测孔，并推送至零位；

步骤3：启动牵引组件，通过牵引组件拉动拉绳，使检测球沿检测孔长度方向匀速运动；

步骤4：因为检测球在检测孔不同位置，由于尺寸误差产生的过盈量不同，拉绳运动时产生的牵引力也会发生变化，通过控制系统记录牵引组件，得到检测钢球在内孔不同位置时的牵引力；

步骤5：通过牵引力的变化情况，可得到检测孔直径误差沿长度方向的分布情况。

本发明的有益效果：

(1)现有内孔测量直径的方法为摇表，由于摇表本身的使用方式，决定其无法测量孔深在300mm以上的深孔，但本发明给出的装置，测量内孔深度不受限制。

(2)摇表本身可以测量的内孔直径范围在20mm以上，50mm以下，但本发明给出的装置，对任意值的内孔直径沿长度方向的分布误差均可测量。

(3)本装置主体是拉绳卷筒，测量设备占地空间小，使用方便，不但可以实现零部件的离线检测，也可以实现在线检测。

(4)可以根据检测内孔材质调整检测球的材质，如检测铝孔、铜孔、镁孔或塑料孔时，使用橡胶球等，所以与摇表相比，本装置对检测对象材质的适应性强。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

附图说明

图1为内有通孔的轴类零件。

图2为组装后具有通孔的零件。

图3为本发明的结构示意图；

图4为实施例1被检测工件的结构示意图。

图5为实施例1检测球在不同位置时的电机扭矩变化图。

图6为实施例1检测球在不同位置时的牵引力变化图。

图7为实施例1内孔直径沿长度方向分布图。

图中：1-被检测工件；2-固定座；3-检测球；4-拉绳；5-定滑轮；6-拉绳卷筒；7-传动电机；8-控制系统；9-固定支架。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本发明。

参考图1所示，一种深孔直径误差检测装置，包括固定座2、检测球3、拉绳4、定滑轮5、拉绳卷筒6、传动电机7、控制系统8和固定支架9。

检测球3为钢球或橡胶球，检测球的材质根据被检测工件1的材质选择。检测球用于塞入被检测工件的检测孔(即内孔)中，与检测孔的内壁直接接触，由于检测孔在不同位置的尺寸误差产生的过盈量不同，检测孔的内壁对检测球的摩擦力也不同，拉绳4运动时产生的牵引力也会发生变化。

拉绳为钢丝绳，检测球3与拉绳4的一端连接，拉绳4的另一端与牵引组件连接。通过牵引组件拉拽拉绳，拉绳为检测球的滑动提供牵引力。拉绳4的中部绕过定滑轮5，定滑轮对拉绳进行转向，同时保证拉绳的拉力不变。

牵引组件包括拉绳卷筒6和传动电机7，拉绳4的另一端缠绕连接在拉绳卷筒6上，传动电机7的输出轴与拉绳卷筒6连接，传动电机7与控制系统8电连接。通过控制系统控制传动电机的启停，传动电机带动拉绳卷筒旋转，实现拉绳的卷绕收放。

传动电机7上设有编码器和力矩传感器，编码器和力矩传感器均与控制系统8电连接。通过编码器检测旋转位置，从而判断拉绳的收放长度，得到检测球在检测孔中的位置。通过力矩传感器检测传动电机的旋转力矩，从而判断牵引力。

固定支架9上设有固定座2，固定座2上设有工件水平放置结构，用于实现被检测工件的水平放置，保证其上的检测孔水平。固定座2包括分别前后布置的两个，实现对被检测工件两端的支撑，保证被检测工件的稳定放置。

一种上述的深孔直径误差检测装置的检测方法：

步骤1：将被检测工件1放置在固定支架9上，通过固定座2实现被检测工件的固定，保证被检测工件1的检测孔与地面平行；

步骤2：将检测球3塞入检测孔，并推送至零位，一般选取远端为测量零位；

步骤3：启动控制系统，通过传动电机带动拉绳卷筒，拉动拉绳，使检测球3沿检测孔长度方向匀速运动；

步骤4：因为检测球在检测孔不同位置，由于尺寸误差产生的过盈量不同，拉绳4运动时产生的牵引力也会发生变化，通过控制系统8记录传动电机的转速和扭矩，得到不同位置时，电机扭矩的变化量，将电机扭矩换算为拉绳的牵引力，通过记录时间，可以得到检测球在内孔不同位置时的牵引力；

步骤5：通过牵引力的变化情况，可得到检测孔直径误差沿长度方向的分布情况(通过线下试验数据，可以得到检测球在不同过盈量下运动所需的牵引力)。

实施例1：

参考图4某组合深孔部件为例，组合后的孔径标称为30mm，孔深3m，技术要求，组合后的孔径沿长度方向的直径误差在±1％。

虽然现有摇表的测径能力可以测量直径为30mm的内孔直径，但3米的长通孔已经超过其摇臂300mm的测量范围，故只能通过本发明推出的测量装置，对内孔直径沿长度方向的误差分布进行测量。

步骤1：将图4中的组合部件作为被检测工件1，将被检测工件1放置在固定支架9上，通过固定座2实现被检测工件的固定，保证被检测工件1的检测孔与地面平行；

步骤2：将直径为30.4mm的铝制圆球作为检测球，使得检测球的直径略大于内孔的直径，将检测球放入被检测工件1的内孔中，并推送至距离钢丝卷筒远端的内孔测量零位处；

步骤3：设置控制系统8，使传动电机7匀速转动拉动钢丝绳，使检测钢球以100mm/s的速度，由内孔测量零位向外移动；

步骤4：通过安装在传动电机上的编码器和力矩检测器，记录不同时刻，电机扭矩变化如图5所示，将力矩转换为钢丝绳的牵引力，得到不同时刻，检测钢球在内孔不同位置的牵引力如图6所示；

步骤5：根据线下测试得到检测钢球，通过标准29.85mm、29.90mm、29.95mm、30mm、30.05mm、30.1mm、30.15mm孔时的牵引力，如下表1所示：

表1检测钢球通过不同标准孔径时所需牵引力对标表

标准孔径mm	29.85	29.9	29.95	30	30.05	30.1	30.15
								所需牵引力N	320.75	260.83	220.79	198.36	180.47	155.74	120.18

对照牵引力比较基准值，针对30mm标准孔，30.4mm铝球穿过所需牵引力为198.36N，得到此孔沿长度方向的误差分布如图7所示。

前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。