CN107869946B - 一种筒体结构同心度的测量装置和测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种筒体结构同心度的测量装置和测量方法，属于量装置和方法领域。所述测量装置包括：防变形工装和测量工装，所述防变形工装包括外固定圈和多根连杆，所述外固定圈的外径与筒体结构第一端的内径相配合，且所述外固定圈的外圈固定在所述筒体结构第一端的内壁上，所述多根连杆分别沿所述外固定圈的直径方向均匀布置，并固定在所述外固定圈上，所述测量工装包括：支架、支撑板、底层滑轨、底层滑块、顶层滑轨和顶层滑块，所述支架的一端布置在所述防变形工装的顶面上，所述防变形工装上开设有第一通孔。该测量装置通过将测量工装布置在防变形工装的顶面上，使防变形工装能够为测量工装提供支撑力，保证测量结果的准确性。

Description

一种筒体结构同心度的测量装置和测量方法

技术领域

本发明涉及测量装置和方法领域，特别涉及一种筒体结构同心度的测量装置和测量方法。

背景技术

船用吊车是专为安装在船的甲板上而设计的，能防风、防雨、防浪。船用吊车的底座为重要的受力部件，该底座采取分段制造，底座包括上部基柱和下部基柱，该上部基柱主要包括法兰和筒体。其中，筒体的结构复杂，包括直筒体和锥筒体，锥筒体直径较大的一端与直筒体的一端对接，直筒体的另一端与法兰对接。在底座合拢时，对于上部基柱的尺寸要求较为严格，上部基柱的尺寸直接影响上部基柱的质量，托上部基柱质量差会直接影响船用吊车的安全性。

目前，在检测上部基柱的尺寸时，将法兰布置在工作台上，确定法兰的中心，在锥筒体直径较小的一端拉两根钢丝，两根钢丝交叉的点即为锥筒体直径较小的一端中心，经过该点悬吊铅锤，使铅锤将锥筒体直径较小的一端的中心反映到法兰上，根据法兰的中心与铅锤的位置确定上部基柱的同心度。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

在拉钢丝时，钢丝容易松动，且在测量过程中，钢丝会晃动，从而带动铅垂线一起晃动，铅垂线晃动会影响测量结果的准确性。

发明内容

为了解决现有技术中的测量方法准确低的问题，本发明实施例提供了一种筒体结构同心度的测量装置和测量方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种筒体结构同心度的测量装置，所述测量装置包括：防变形工装和测量工装，所述防变形工装包括外固定圈和多根连杆，所述外固定圈的外径与筒体结构第一端的内径相配合，且所述外固定圈的外圈固定在所述筒体结构第一端的内壁上，所述多根连杆分别沿所述外固定圈的直径方向均匀布置，并固定在所述外固定圈上，所述测量工装包括：支架、支撑板、底层滑轨、底层滑块、顶层滑轨和顶层滑块，所述支架的一端布置在所述防变形工装的顶面上，所述防变形工装上开设有第一通孔，所述支架的另一端安装在所述支撑板的底面上，所述底层滑轨为两个，两个所述底层滑轨平行布置，并分别安装在所述支撑板的顶面上，两个所述底层滑轨之间的所述支撑板上开设有第二通孔，所述底层滑块滑动安装在两个所述底层滑轨上，所述顶层滑轨为两个，两个所述顶层滑轨平行布置，并分别安装在所述底层滑块的顶面上，两个所述顶层滑轨之间的所述底层滑块上开设有第三通孔，且所述顶层滑轨与所述底层滑轨相互垂直布置，所述顶层滑块滑动安装在两个所述顶层滑轨上，所述顶层滑块上设有铅锤孔。

具体地，所述底层滑轨与所述底层滑块之间设置有润滑油，所述顶层滑轨与所述顶层滑块之间设置有润滑油。

进一步地，所述测量装置还包括：底层滑块驱动组件和顶层滑块驱动组件，所述底层滑块驱动组件包括底层第一支架、底层第二支架和底层驱动螺栓，所述底层第一支架固定在所述支撑板的顶面上，所述底层第一支架上开设有第一螺纹孔，所述底层第二支架的一端固定在所述底层滑块的顶面上，所述底层第二支架的另一端由所述底层滑块与所述顶层滑轨之间伸出，所述底层第二支架的另一端上安装有与所述底层驱动螺栓相配合的底层螺母，所述底层驱动螺栓的螺杆穿过所述第一螺纹孔后通过螺纹安装在所述底层螺母上，且所述底层驱动螺栓的中心线平行于所述底层滑轨的长度方向布置；

所述顶层滑块驱动组件包括顶层支架和顶层驱动螺栓，所述顶层支架上开设有第二螺纹孔，所述顶层滑块上安装有与所述顶层驱动螺栓相配合的顶层螺母，所述顶层驱动螺栓的螺杆穿过所述第二螺纹孔后通过螺纹安装在所述顶层螺母上，且所述顶层驱动螺栓的中心线平行于所述顶层滑轨的长度方向布置。

具体地，所述测量装置还包括：铅垂线和铅锤，所述铅垂线的一端穿过所述铅锤孔，并固定安装在所述顶层滑块上，所述铅垂线的另一端分别穿过所述第三通孔、所述第二通孔和所述第一通孔与所述铅锤连接，且所述铅锤悬吊于所述筒体结构第二端处。

具体地，所述底层滑轨与所述底层滑块的接触面倾斜布置，且所述底层滑块的截面为等腰梯形。

具体地，所述顶层滑轨与所述顶层滑块的接触面倾斜布置，且所述顶层滑块的截面为等腰梯形。

具体地，所述防变形工装还包括内固定圈，所述内固定圈与所述外固定圈同心布置，且所述多根连杆还分别固定在所述内固定圈上。

另一方面，本发明实施例提供了一种采用上述的测量装置测量筒体结构同心度的方法，所述方法包括：

将所述筒体结构的第二端布置在平面上，并找到所述筒体结构第二端的中心O₁；

将所述防变形工装安装在所述筒体结构的第一端的内壁上；

将所述测量工装布置在所述防变形工装的顶面上，并使所述测量工装的支撑板的底面高于所述筒体结构的第一端；

将铅垂线的一端穿过所述铅锤孔中，将所述铅垂线的另一端分别穿过所述第三通孔、所述第二通孔和所述第一通孔与所述铅锤连接，并将铅锤布置在所述筒体结构的第二端处；

调整所述底层滑块和所述顶层滑块的位置，使所述铅垂线经过所述筒体结构的第一端的中心O₂；

测量中心O₁与中心O₂之间的距离，即得到所述筒体结构的同心度。

具体地，所述找到所述筒体结构第二端的中心O₁，包括：先找到所述筒体结构的直径，再找到所述直径的中心即为所述中心O₁。

具体地，所述使所述铅垂线位于所述筒体结构的第一端的中心O₂，包括：

在所述筒体结构第一端的内壁上选取八个位置点，所述八个位置点沿所述筒体结构的第一端的内壁圆周方向均匀布置；

分别测量所述铅垂线与所述八个位置点的距离，保证任意两个所述距离的差值小于或等于3mm后，则所述铅垂线所在直线经过所述筒体结构第一端的中心O₂。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供的测量装置，通过将测量工装布置在防变形工装的顶面上，使防变形工装能够为测量工装提供支撑力，从而保证测量工装在测量过程能够稳固，避免测量工装晃动，进而保证测量结果的准确性。本发明实施例提供的方法，通过将测量工装布置在防变形工装的顶面上，使防变形工装能够为测量工装提供支撑力，从而保证测量工装在测量过程能够稳固，避免测量工装晃动，进而保证测量结果的准确性，利用铅垂线将筒体结构的第一端的中心引到筒体结构的第二端上，筒体结构的第二端的中心与筒体结构的第一端的中心的距离即为该筒体结构的同心度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的测量装置使用状态结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的测量工装的俯视结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的测量工装的主视结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的测量工装的侧视结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的测量装置的俯视结构示意图；

图6是本发明实施例二提供的测量方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种筒体结构同心度的测量装置，该测量装置特别适用于船用吊车的上部基柱的测量，如图1所示，该上部基柱主要包括锥筒体a、直筒体b和法兰c，锥筒体a直径较大的一端与直筒体b的一端对接，直筒体b的另一端与法兰c对接，在测量前，锥筒体a的内壁、法兰c的内圈和外圈都经过了精加工处理。如图1和图2所示，该测量装置包括：测量工装1和安装在筒体结构第一端(锥筒体a直径较小的一端)的防变形工装2，防变形工装2包括外固定圈2b和多根连杆2a，外固定圈2b的外径与筒体结构第一端的内径相配合，且外固定圈2b的外圈固定在筒体结构第一端的内壁上，多根连杆2a分别沿外固定圈2b的直径方向均匀布置，并固定在外固定圈2b上。结合图3和图4所示，测量工装1包括：支架3、支撑板4、底层滑轨5、底层滑块6、顶层滑轨7和顶层滑块8，支架3的一端布置在防变形工装2的顶面上，防变形工装2上开设有第一通孔(图中未示)，支架3的另一端安装在支撑板4的底面上，底层滑轨5为两个，两个底层滑轨5平行布置，并分别安装在支撑板4的顶面上，两个底层滑轨5之间的支撑板4上开设有第二通孔4a，底层滑块6滑动安装在两个底层滑轨5上，顶层滑轨7为两个，两个顶层滑轨7平行布置，并分别安装在底层滑块6的顶面上，两个顶层滑轨7之间的底层滑块6上开设有第三通孔6a，且顶层滑轨7与底层滑轨5相互垂直布置，顶层滑块8滑动安装在两个顶层滑轨7上，顶层滑块8上设有铅锤孔8a。在本实施例中，支撑板4可以为圆形，支架3为四个，四个支架3沿支撑板4的圆周方向均匀布置。防变形工装2是在加工筒体结构时安装在筒体结构上的，其目的是用于防止筒体结构的第一端发生变形。本发明实施例采用防变形工装2为测量工装1提供安装位，可以简单实现测量工装1的支撑。

具体地，底层滑轨5与底层滑块6之间的接触面上可以设置有润滑油，顶层滑轨7与顶层滑块8之间的接触面上可以设置有润滑油。润滑油能够保证底层滑块6相对于底层滑轨5的运动更顺滑，保证顶层滑块8相对于顶层滑轨7的运动更顺滑。

进一步地，该测量装置还可以包括：底层滑块驱动组件9和顶层滑块驱动组件10。如图3所示，底层滑块驱动组件9包括底层第一支架9a、底层第二支架9b和底层驱动螺栓9c，底层第一支架9a固定在支撑板4的顶面上，底层第一支架9a上设置有第一螺纹孔，底层第二支架9b的一端固定在底层滑块6的顶面上，底层第二支架9b的另一端由底层滑块6与顶层滑轨7之间伸出，底层第二支架9b的另一端上安装有与底层驱动螺栓9c相配合的底层螺母9d，底层驱动螺栓9c的螺杆穿过第一螺纹孔后通过螺纹安装在底层螺母9d上，且底层驱动螺栓9c的中心线平行于底层滑轨5的长度方向布置。

如图4所示，顶层滑块驱动组件10包括顶层支架10a和顶层驱动螺栓10b，顶层支架10a上开设有第二螺纹孔，顶层滑块8上安装有与顶层驱动螺栓10b相配合的顶层螺母10c，顶层驱动螺栓10b的螺杆穿过第二螺纹孔后通过螺纹安装在顶层螺母10c上，且顶层驱动螺栓10b的中心线平行于顶层滑轨7的长度方向布置。

底层滑块驱动组件9能够驱动底层滑块6沿着底层滑轨5的方向来回移动，且底层驱动螺栓9c在调节过程中能够保证调节精度，在调节后，能够为底层滑块6实现定位的功能，防止底层滑块6在定位后滑动，从而影响测量的精度，润滑油能够降低底层滑块6与底层滑轨5之间的摩擦力，使得该摩擦力小于底层驱动螺栓9c提供的推力，这样能够避免底层驱动螺栓9c不能推动底层滑块6移动。

顶层滑块驱动组件10能够驱动顶层滑块8沿着顶层滑轨7的方向来回移动，且顶层驱动螺栓10b在调节过程中能够保证调节精度，在调节后，能够为顶层滑块8实现定位的功能，防止顶层滑块8在定位后滑动，从而影响测量的精度。润滑油能够降低顶层滑块8与顶层滑轨7之间的摩擦力，使得该摩擦力小于顶层驱动螺栓10b提供的推力，这样能够避免顶层驱动螺栓10b不能推动顶层滑块8移动。

具体地，如图1所示，该测量装置还可以包括：铅垂线11和铅锤12，铅垂线11的一端穿过铅锤孔8a，并固定安装在顶层滑块8上，铅垂线11的另一端分别穿过第三通孔6a、第二通孔4a和第一通孔与铅锤12连接，且铅锤12悬吊于筒体结构第二端(即锥筒体a直径较大的一端)处。铅垂线11和铅锤12能够简单准确地将筒体结构第一端的中心引到筒体结构第二端上，从而便于使用者进行测量。

具体地，底层滑块6的截面为等腰梯形，两个底层滑轨5布置在底层滑块6的腰的两侧，且两个底层滑轨5与底层滑块6的接触面倾斜布置。顶层滑块8的截面为等腰梯形，两个顶层滑轨7布置在顶层滑块8的腰的两侧，且两个顶层滑轨7与顶层滑块8的接触面倾斜布置。这样能够通过底层滑轨5和顶层滑轨7简单实现底层滑块6和顶层滑块8的定位。同时，这样布置还能够避免底层滑块驱动组件9和顶层滑块驱动组件10在工作时，因底层滑轨5与底层滑块6、顶层滑轨7与顶层滑块8之间的摩擦力增大而带动底层滑块6和顶层滑块8跟随顶层驱动螺栓10b和底层驱动螺栓9c一同发生旋转的问题。

图5为本发明实施例提供的防变形工装的结构示意图。如图5所示，防变形工装2可以包括内固定圈2c，内固定圈2c与外固定圈2b同心布置，且多根连杆2a还分别固定在内固定圈上2c上。内固定圈2c用于加固多根连杆2a，从而提高防变形工装2的受力能力。连杆2a可以为八根，并布置成米字型。在其它实施例，多根连杆2a可以沿着筒体结构的第二端内壁的半径布置。

下面简单介绍一下本发明实施例提供的测量装置的工作原理，具体如下：

将上部基柱倒置于平面上，即将筒体结构的第二端布置在平面上，经过精加工的法兰c的端面的平面度≤2mm，并找到筒体结构第二端的中心O₁；

将防变形工装2安装在筒体结构的第一端(锥筒体a直径较小的一端)的内壁上；

将测量工装1布置在防变形工装2的顶面中心上，并使测量工装1的支撑板4的底面高于筒体结构的第一端；

可以利用铅垂线11穿过铅锤孔8a与铅锤12连接，铅锤12穿过第三通孔6a、第二通孔4a和第一通孔布置在筒体结构的第二端处；

调整底层滑块6相对于底层滑轨5的位置，再调整顶层滑块8相对于顶层滑轨7的位置，使铅垂线11位于筒体结构的第一端(法兰c与平面接触的端面一端)的中心O₂；

测量中心O₁与中心O₂之间的距离，即得到筒体结构的同心度。

本发明实施例提供的测量装置，通过将测量工装布置在防变形工装的顶面上，使防变形工装能够为测量工装提供支撑力，从而保证测量工装在测量过程能够稳固，避免测量工装晃动，进而保证测量结果的准确性。

实施例二

本发明实施例提供了一种采用实施例一提供的测量装置测量筒体结构同心度的方法，如图6所示，该方法包括：

步骤1：如图4所示，将筒体结构的第二端布置在平面上，并找到筒体结构的第二端的中心O₁；具体地，当筒体结构为上部基柱时，可以将上部基柱倒置于平面上，即上部基柱的锥筒体a直径较大的一端布置于平面上，使法兰c与平面接触，该平面可以为工作台或平整的底面上。

步骤2：将防变形工装2安装在筒体结构的第一端的内壁上；

步骤3：将测量工装1布置在防变形工装2的顶面中心上，并使测量工装1的支撑板4的底面高于筒体结构的第一端；

步骤4：将铅垂线11穿过铅锤孔8a与铅锤12连接，使铅垂线11穿过第三通孔6a、第二通孔4a和第一通孔与铅锤12连接，并将铅锤12布置在筒体结构的第二端处；即铅锤12布置在法兰c所在的平面上。

步骤5：调整测量工装1的底层滑块6和顶层滑块8的位置，使铅垂线11经过筒体结构的第一端的中心O₂；利用底层滑块6和顶层滑块8微调铅锤孔8a的位置，使铅垂线11能够准确反映中心O₂的位置。

步骤6：测量O₁与O₂之间的距离，该距离即为筒体结构的同心度。

具体地，找到筒体结构第二端的中心O₁，包括：找到筒体结构第二端的内壁间的最大距离，最大距离为筒体结构的直径，在该直径上找到直径的中心即为中心O₁。

具体地，使铅垂线11位于筒体结构的第一端的中心O₂，包括：在筒体结构第一端的内壁上选取八个位置点，八个位置点沿筒体结构第一端的内壁圆周方向均匀布置；

分别测量铅垂线11与八个位置点的距离，保证任意两个距离的差值小于或等于3mm后，确定铅垂线11的位置，铅垂线11所在直线经过筒体结构第一端的中心O₂。当筒体结构为上部基柱时，使用者对上部基柱的锥筒体a直径较小的一端的椭圆度满足要求，在找到筒体结构第二端的中心O₁后，可以测量筒体结构第二端的内壁，并找到的筒体结构第二端内壁的最大直径和最小直径，根据公式：(最大外径－最小外径)/标称外径×100％。

本发明实施例提供的方法，通过将测量工装布置在防变形工装的顶面上，使防变形工装能够为测量工装提供支撑力，从而保证测量工装在测量过程能够稳固，避免测量工装晃动，进而保证测量结果的准确性，利用铅垂线将筒体结构的第一端的中心引到筒体结构的第二端上，筒体结构的第二端的中心与筒体结构的第一端的中心的距离即为该筒体结构的同心度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种筒体结构同心度的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：防变形工装和测量工装，所述防变形工装包括外固定圈和多根连杆，所述外固定圈的外径与筒体结构的第一端的内径相配合，且所述外固定圈的外圈固定在所述筒体结构第一端的内壁上，所述多根连杆分别沿所述外固定圈的直径方向均匀布置，并固定在所述外固定圈上，所述测量工装包括：支架、支撑板、底层滑轨、底层滑块、顶层滑轨和顶层滑块，所述支架的一端布置在所述防变形工装的顶面上，所述防变形工装上开设有第一通孔，所述支架的另一端安装在所述支撑板的底面上，所述底层滑轨为两个，两个所述底层滑轨平行布置，并分别安装在所述支撑板的顶面上，所述支撑板上开设有第二通孔，所述第二通孔位于两个所述底层滑轨之间，所述底层滑块滑动安装在两个所述底层滑轨上，所述顶层滑轨为两个，两个所述顶层滑轨平行布置，并分别安装在所述底层滑块的顶面上，所述底层滑块上开设有第三通孔，所述第三通孔位于两个所述顶层滑轨之间，且所述顶层滑轨与所述底层滑轨相互垂直布置，所述顶层滑块滑动安装在两个所述顶层滑轨上，所述顶层滑块上设有铅锤孔。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述底层滑轨与所述底层滑块之间设置有润滑油，所述顶层滑轨与所述顶层滑块之间设置有润滑油。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：底层滑块驱动组件和顶层滑块驱动组件，所述底层滑块驱动组件包括底层第一支架、底层第二支架和底层驱动螺栓，所述底层第一支架固定在所述支撑板的顶面上，所述底层第一支架上开设有第一螺纹孔，所述底层第二支架的一端固定在所述底层滑块的顶面上，所述底层第二支架的另一端由所述底层滑块与所述顶层滑轨之间伸出，所述底层第二支架的另一端上安装有与所述底层驱动螺栓相配合的底层螺母，所述底层驱动螺栓的螺杆穿过所述第一螺纹孔后通过螺纹安装在所述底层螺母上，且所述底层驱动螺栓的中心线平行于所述底层滑轨的长度方向布置；

所述顶层滑块驱动组件包括顶层支架和顶层驱动螺栓，所述顶层支架上开设有第二螺纹孔，所述顶层滑块上安装有与所述顶层驱动螺栓相配合的顶层螺母，所述顶层驱动螺栓的螺杆穿过所述第二螺纹孔后通过螺纹安装在所述顶层螺母上，且所述顶层驱动螺栓的中心线平行于所述顶层滑轨的长度方向布置。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括：铅垂线和铅锤，所述铅垂线的一端穿过所述铅锤孔，并固定安装在所述顶层滑块上，所述铅垂线的另一端分别穿过所述第三通孔、所述第二通孔和所述第一通孔与所述铅锤连接，且所述铅锤悬吊于所述筒体结构第二端处。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述底层滑轨与所述底层滑块的接触面倾斜布置，且所述底层滑块的截面为等腰梯形。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述顶层滑轨与所述顶层滑块的接触面倾斜布置，且所述顶层滑块的截面为等腰梯形。

7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述防变形工装还包括内固定圈，所述内固定圈与所述外固定圈同心布置，且所述多根连杆还分别固定在所述内固定圈上。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述的测量装置测量筒体结构同心度的方法，其特征在于，所述方法包括：

将所述筒体结构的第二端布置在平面上，并找到所述筒体结构的第二端的中心O₁；

将所述防变形工装安装在所述筒体结构的第一端的内壁上；

将所述测量工装布置在所述防变形工装的顶面中心上，并使所述测量工装的支撑板的底面高于所述筒体结构的第一端；

将铅垂线的一端穿过所述铅锤孔中，将所述铅垂线的另一端分别穿过所述第三通孔、所述第二通孔和所述第一通孔与所述铅锤连接，并将铅锤布置在所述筒体结构的第二端处；

调整所述底层滑块和所述顶层滑块的位置，使所述铅垂线经过所述筒体结构的第一端的中心O₂；

测量中心O₁与中心O₂之间的距离，即得到所述筒体结构的同心度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述找到所述筒体结构第二端的中心O₁，包括：先找到所述筒体结构的直径，再找到所述直径的中心即为所述中心O₁。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述使所述铅垂线经过所述筒体结构的第一端的中心O₂，包括：

在所述筒体结构第一端的内壁上选取八个位置点，所述八个位置点沿所述筒体结构的第一端的内壁圆周方向均匀布置；

分别测量所述铅垂线与所述八个位置点的距离，保证任意两个所述距离的差值小于或等于3mm后，则所述铅垂线所在直线经过所述筒体结构第一端的中心O₂。

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