直径测量工具的制作方法

1.本发明涉及一种直径测量工具


背景技术：

2.工程应用中诸如发动机装配或分解过程中涉及大量的尺寸检查，如长度、角度或直径等。例如，对于低压涡轮单元体，低压涡轮转子前端设有前封严环，该封严环的封严篦齿处于一级涡轮盘腔内部，且封严环内侧有涡轮轴。在单元体状态下，因受空间限制，常规的量测具无法测量封严篦齿的直径。
3.因此，需要设计一种直径测量工具，可以方便测量封严环的封严篦齿的直径。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种直径测量工具，可以方便测量待测圆的直径。
5.本发明的另一目的是提供一种直径测量工具，可以方便对空间受限诸如封严环的封严篦齿之类的待测圆的直径测量。
6.本发明提供一种直径测量工具，包括支架、测量机构和定心机构；测量机构包括两个第一滑件和两个测量滚轮，每个第一滑件沿第一方向可滑动地支撑于所述支架，两个测量滚轮分别支撑于所述两个第一滑件；定心机构包括两个第二滑件和两个滚轮对，每个第二滑件沿第一方向可滑动地支撑于所述支架，两个滚轮对分别支撑于所述两个第二滑件，每个滚轮对包括两个定心滚轮，每个滚轮对的两个定心滚轮沿第二方向排布，第二方向与第一方向垂直，并且所述两个滚轮对在第一方向上位于所述两个测量滚轮之间；在与第一方向和第二方向均平行的分布平面上，所述两个滚轮对中的一个滚轮对的两个定心滚轮的轮心连线的中点是第一点，所述两个滚轮对中的另一滚轮对的两个定心滚轮的轮心连线的中点是第二点，所述第一点和所述第二点的连线与第一方向平行，并且与所述两个测量滚轮的轮心连线共线；所述两个测量滚轮和所述两个滚轮对在第三方向上分别位于所述两个第一滑件和所述两个第二滑件的同一侧，第三方向与第一方向和第二方向均垂直。
7.在一个实施方式中，所述测量机构还包括沿第三方向延伸的第一支杆，所述第一支杆的一端支撑于所述第一滑件，每个测量滚轮设置于所述第一支杆的另一端；所述定心机构还包括沿第三方向延伸的第二支杆，所述第二支杆的一端支撑于所述第二滑件，每个定心滚轮设置于所述第二支杆的另一端。
8.在一个实施方式中，所述第一支杆沿第三方向位置可调地支撑于所述第一滑件；和/或，所述第二支杆沿第三方向位置可调地支撑于所述第二滑件。
9.在一个实施方式中，所述测量滚轮是中心轴线与第三方向平行的滚柱，所述滚柱具有与待测圆相切的侧边；所述测量机构还包括分别支撑于所述两个第一滑件的两个测量柱，所述测量柱在第三方向上位于所述第一滑件的与所述测量滚轮相反的一侧；所述测量柱具有与对应滚柱在所述侧边处相切且切面或切线与第一方向垂直的外表面。
10.在一个实施方式中，所述测量柱与所述对应滚柱外切。
11.在一个实施方式中，所述测量柱是圆柱。
12.在一个实施方式中，所述两个第二滑件在第一方向上位于所述两个第一滑件之间。
13.在一个实施方式中，所述支架还包括保持机构，用于保持所述两个滚轮对抵接待测圆的抵接状态。
14.在一个实施方式中，所述保持机构包括两个螺杆，所述两个螺杆分别连接所述两个第二滑件，并且均沿第一方向延伸，而且每个螺杆螺纹连接所述支架。
15.在一个实施方式中，所述定心滚轮是中心轴线与第三方向平行的滚柱；和/或，所述测量滚轮是中心轴线与第三方向平行的滚柱。
16.上述直径测量工具通过调节多个定心滚轮的位置使得多个定心滚轮与待测圆相切来确定诸如篦齿截面的圆心，然后调节两个测量滚轮的位置使得两个测量滚轮分别与待测圆接触或相切，从而将两个测量滚轮的距离确定为待测圆的直径。
17.上述直径测量工具中，调整位置的滑件与滚轮在第三方向上位于不同位置，因此，用于定心和测量的滚轮可以伸入测量空间内，而通过滑件调整滚轮位置则可以在测量空间外进行，不受空间约束。而且，定心滚轮和测量滚轮均分散在待测圆的周向上的不同位置，对测量空间特别是待测圆外围的空间在径向上的尺寸要求较小，特别适用于封严环位于一级涡轮盘腔中因而仅留出环形区域可作为测量空间的情况。
18.上述直径测量工具既可以用于测外径，也可以用于测内径，因而可以实现圆筒结构诸如封严环的内径和外径的一体化测量。
附图说明
19.本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
20.图1是直径测量工具应用于低压涡轮单元体的示意图。
21.图2是直径测量工具对封严环进行测量的平面图。
22.图3是直径测量工具测外径的示意图。
23.图4是直径测量工具测内径的示意图。
24.图5是直径测量工具的立体图。
25.图6是测量机构的一部分的立体图。
26.图7是图6的测量机构的一部分的平面图。
具体实施方式
27.下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本发明的保护范围。
28.例如，在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一特征和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一特征和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一特征和第二特征之间可以不直接联系。进一步
地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一元件和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一元件和第二元件间接地相连或彼此结合。
29.图1示意性地示出了封严环30的直径测量情况，其中示意性地示出了低压涡轮单元体20的结构，低压涡轮单元体20包括低压涡轮机匣40和放置于低压涡轮机匣40内部的低压涡轮转子50。低压涡轮转子50的前端设置有用于密封的前封严环，前封严环作为封严环30的示例。封严环30的封严篦齿301处于一级涡轮盘腔内部，且封严环30的内侧设置有沿轴向x0凸伸的涡轮轴60。对封严环30进行外径测量时，可用于测量的空间是盘腔壁和封严环30的外周壁(或者，封严篦齿301)之间的环形空间s1；对封严环30进行内径测量时，可用于测量的空间是涡轮轴60和封严环30的内周壁之间的环形空间s2。在图1示出的单元体状态下，因受空间限制，常规的量测具无法测量封严环30或者其封严篦齿301的直径。
30.需要理解，附图均仅作为示例，并非是按照等比例的条件绘制的，不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。
31.需要理解，虽然文中以封严环30的封严篦齿301为例描述直径测量工具10的直径测量操作，然而，直径测量工具10可以用于其它待测圆的直径，特别是与封严篦齿301的直径测量情况类似的待测圆。可以理解，“待测圆”并不要求一定是具有轴向深度的圆柱面，也可以是二维的圆线，诸如每一圈封严篦齿301对应的圆线。
32.可以参见图2，直径测量工具10包括测量机构1、定心机构2和支架3。图2中，直径测量工具10在用于测量封严环30的外径d0。
33.测量机构1包括两个第一滑件11和两个测量滚轮12。两个第一滑件11分别是图2中的左侧第一滑件11a和右侧第一滑件11b，不作区分描述时，统称为第一滑件11。两个测量滚轮12分别是图2中的左侧测量滚轮12a和右侧测量滚轮12b，不作区分描述时，统称为测量滚轮12。每个第一滑件11沿第一方向d1可滑动地支撑于支架3。两个测量滚轮12分别支撑于两个第一滑件11，也即，左侧测量滚轮12a支撑于左侧第一滑件11a，右侧测量滚轮12b支撑于右侧第一滑件11b。图示实施方式中，测量滚轮12可以固定于相应的第一滑件11。图示实施方式中，左侧测量滚轮12a的直径和右侧测量滚轮12b的直径可以相等。
34.定心机构2包括两个第二滑件21和两个滚轮对4。两个第二滑件21分别是图2中的左侧第二滑件21a和右侧第二滑件21b，不作区分描述时，统称为第二滑件21。两个滚轮对4分别是图2中的左侧滚轮对4a和右侧滚轮对4b，不作区分描述时，统称为滚轮对4。每个第二滑件21沿第一方向d1可滑动地支撑于支架3。两个滚轮对4分别支撑于两个第二滑件21，也即，左侧滚轮对4a支撑于左侧第二滑件21a，右侧滚轮对4b支撑于右侧第二滑件21b，换言之，左侧滚轮对4a和右侧滚轮对4b呈180
°
分布。
35.每个滚轮对4包括两个定心滚轮5，也即，左侧滚轮对4a包括左侧两个定心滚轮51a、52a，右侧滚轮对4b包括右侧两个定心滚轮51b、52b，不作区分描述时，定心滚轮51a、52a、51b、52b统称为定心滚轮5。图示实施方式中，定心滚轮5可以固定于相应的第二滑件21。图示实施方式中，左侧定心滚轮51a的直径和左侧定心滚轮52a的直径相等，右侧定心滚轮51b的直径和右侧定心滚轮52b的直径相等；左侧两个定心滚轮51a、52a的直径和右侧两个定心滚轮51b、52b的直径可以相等。图示实施方式中，左侧定心滚轮51a和左侧定心滚轮
52a之间的轮心距离与右侧定心滚轮51b和右侧定心滚轮52b之间的轮心距离相等，进一步，定心机构2为对称结构，定心滚轮51a、52a、51b、52b与待测圆sc贴合后，相对于待测圆sc对称。
36.参见图3，图3特别示出了图2中直径测量工具10测量直径时各个滚轮的示意布置。每个滚轮对4的两个定心滚轮5沿第二方向d2排布，也即，左侧滚轮对4a的左侧两个定心滚轮51a、52a沿第二方向d2排布，右侧滚轮对4b的右侧两个定心滚轮51b、52b沿第二方向d2排布。以左侧两个定心滚轮51a、52a为例，左侧两个定心滚轮51a、52a沿第二方向d2排布意指，定心滚轮51a与定心滚轮52a的轮心连线l4a(也即，定心滚轮51a的轮心c51a与定心滚轮52a的轮心c52a的连线)与第二方向d2平行。以右侧两个定心滚轮51b、52b为例，右侧两个定心滚轮51b、52b沿第二方向d2排布意指，定心滚轮51b与定心滚轮52b的轮心连线l4b(也即，定心滚轮51b的轮心c51b与定心滚轮52b的轮心c52b的连线)与第二方向d2平行。第二方向d2与第一方向d1垂直，在图2和图3中，第二方向d2是上下方向，第一方向d1是左右方向。
37.定心机构2的两个滚轮对4在第一方向d1上位于测量机构1的两个测量滚轮12之间。如图2所示，左侧滚轮对4a位于左侧测量滚轮12a的右侧，而右侧滚轮对4b位于右侧测量滚轮12b的左侧。图示实施方式中，两个第二滑件21可以在第一方向d1上位于两个第一滑件11之间，这样也可以方便将滚轮对4设置在两个测量滚轮12之间，且方便操作。
38.在图2和图3显示的平面上，换言之，在与第一方向d1和第二方向d2均平行的分布平面上，两个滚轮对4中的一个滚轮对(例如，左侧滚轮对4a)的两个定心滚轮5(例如，对应地，两个定心滚轮51a、52a)的轮心连线(例如，对应地，轮心连线l4a)的中点是第一点(例如，对应地，第一点m4a)，两个滚轮对4中的另一滚轮对(例如，右侧滚轮对4b)的两个定心滚轮5(例如，对应地，两个定心滚轮51b、52b)的轮心连线l4b的中点是第二点(例如，对应地，第二点m4b)。第一点m4a和第二点m4b的连线l44与第一方向d1平行，并且与两个测量滚轮12的轮心连线l12(也即，测量滚轮12a的轮心c12a和测量滚轮12b的轮心c12b的连线)共线。
39.参见图5，两个测量滚轮12和两个滚轮对4在第三方向d3上分别位于两个第一滑件11和两个第二滑件21的同一侧，其中，第三方向d3与第一方向d1和第二方向d2均垂直。参见图1，直径测量工具10的第三方向d3与轴向x0大致一致。测量滚轮12在轴向x0上位于第一滑件11的靠近封严环30的里侧或者后侧，而滚轮对4在轴向x0上也位于第二滑件21的靠近封严环30的里侧或者后侧。
40.上述直径测量工具10在测量时，使四个定心滚轮51a、52a、51b、52b相切待测圆sc，如图3所示。定心滚轮51a、52a的轮心连线l4a的中点(第一点m4a)与定心滚轮51b、52b的轮心连线l4b的中点(第二点m4b)的连线l44经过待测圆sc的圆心，而测量滚轮12的轮心连线l12与l44共线，因此，测量滚轮12的轮心连线l12经过待测圆sc的圆心。当四个定心滚轮51a、52a、51b、52b均与待测圆sc相切时，测量工具10与待测圆sc的相对位置得到固定，于是可以方便地移动两个测量滚轮12来相切待测圆sc，确立待测圆sc的圆弧直径的两个切点。通过测量两个测量滚轮12的与待测圆sc相切的两个切点(或者，切线)之间的距离得到待测圆sc的直径。
41.上述直径测量工具10中，用于调整测量滚轮12的第一滑件11在第三方向d3上与测量滚轮12位于不同位置，用于调整定心滚轮5的第二滑件21在第三方向d3上与定心滚轮5位于不同位置，因此，可以将测量滚轮12和定心滚轮5伸入一级涡轮盘腔中封严环30的外环形
空间s1中。定心滚轮5和测量滚轮12分布于封严环30的周向上的不同位置，尺寸较小，特别适合于伸入这种环形空间s1，进行测量。
42.图2和图3示出的实施方式中，以封严环30的外圆柱面30a作为待测圆sc。四个定心滚轮51a、52a、51b、52b外切外圆柱面30a，确立圆心，两个测量滚轮12也是外切外圆柱面30a，确立外圆柱面30a的外径的两个切点。通过测量外圆柱面30a的两个切点(或者，切线)之间的距离得到外圆柱面30a的外径。
43.图4示出了直径测量工具10测量内径的示意图。封严环30的内圆柱面30b作为待测圆sc。四个定心滚轮51a、52a、51b、52b内切内圆柱面30b，确立圆心，两个测量滚轮12也是内切内圆柱面30b，确立内圆柱面30b的内径的两个切点。通过测量内圆柱面30b的两个切点(或者，切线)之间的距离，得到内圆柱面30b的内径。
44.图5示出了直径测量工具10的示意性立体视图。其中，测量机构1还包括沿第三方向d3延伸的第一支杆13。第一支杆13的一端(图5中，前端)支撑于第一滑件11。每个测量滚轮12设置于第一支杆13的另一端(图5中，后端)。图示实施方式中，对应两个测量滚轮12，分别设置有两个第一支杆13，其中，一个第一支杆支撑于左侧第一滑件11a，另一个第一支杆13b支撑于右侧第一滑件11b。
45.定心机构2还包括沿第三方向d3延伸的第二支杆23。第二支杆23的一端(图5中，前端)支撑于第二滑件21。每个定心滚轮5设置于第二支杆23的另一端(图5中，后端)。图示实施方式中，对应两个滚轮对4，分别设置有两对第二支杆，其中，一对第二支杆支撑于左侧第二滑件12a，另一对第二支杆支撑于右侧第二滑件12b。
46.进一步，第一支杆13沿第三方向d3位置可调地支撑于第一滑件11。第二支杆23沿第三方向d3位置可调地支撑于第二滑件21。以第二支杆23为例，第二支杆23与第二滑件21的固定孔215螺纹连接，并且可以进一步通过螺母216锁紧，转动第二支杆23，即可实现第二支杆23沿第三方向d3的位置调节。这样，参见图1，可以根据待测圆sc的深度，调整定心滚轮5和/或测量滚轮12沿轴向x0伸进去的位置。封严环30实际是一个圆锥形结构，沿轴向x0的不同位置，封严篦齿301的直径并不相同，因此，上述设置特别适用于对封严环50的尺寸的测量。
47.图示实施方式中，支架3还可以包括保持机构7，保持机构7可以保持两个滚轮对4抵接待测圆sc的抵接状态。参见图5，保持机构7可以包括两个螺杆71，两个螺杆71分别连接两个第二滑件21，并且均沿第一方向d1延伸，而且每个螺杆71螺纹连接支架3。螺杆71可以设置有手柄71a，作为驱动杆，转动螺杆71时，相应的第二滑件21可以沿第一方向d1滑动且可止动于任意位置，从而方便在四个定心滚轮5抵接待测圆sc时，停止旋转，保持该抵接状态。第一滑件11可以设置有中间通孔116供螺杆71穿过。
48.图6给出了测量机构1的放大立体视图，而图7则是测量机构1的放大平面图。
49.图6和图7示出的实施方式中，测量滚轮12可以是中心轴线x12与第三方向d3平行的滚柱，滚柱可以具有与待测圆sc(图6和图7中未示出)相切的切边121(图7中示出)。图6和图7中，测量滚轮12的切边121是靠近内侧(靠近两个测量滚轮12之间的区域所在侧)的侧边或者边线。图5示出的实施方式中，定心滚轮5也可以是中心轴线与第三方向d3平行的滚柱。
50.测量机构1可以包括分别支撑于两个第一滑件11的两个测量柱14，其中，左侧测量柱14a支撑于左侧第一滑件11a，右侧测量柱14b支撑于右侧第一滑件11b。不作区分描述时，
左侧测量柱14a和右侧测量柱14b统称为测量柱14。
51.测量柱14可以在第三方向d3上位于第一滑件11的与测量滚轮12相反的一侧。测量柱14可以具有与对应滚柱(测量滚轮12)在前述切边121处相切且切面或切线与第一方向d1垂直的外表面。对应滚柱意指与测量柱14支撑于同一个第一滑件11的测量滚轮12。
52.需要理解，测量柱14的外表面与对应滚柱在前述切边121处相切，举例而言，可以包括下述情况：测量柱14可以是块体，具有与第一方向d1垂直的平直外表面(切面)，而作为切边121的边线包含于该平直外表面；测量柱14可以是棱柱，具有与作为切边121的边线共线的棱线(切线)；或者，测量柱14可以是圆柱，其外圆柱面与对应滚柱12在切边121处相切，相应地，外圆柱面具有切线141，如图7所示。
53.参见图1，直径测量工具10的第三方向d3与轴向x0大致一致。这样，测量滚轮12在轴向x0上位于第一滑件11的靠近封严环30的里侧，而测量柱14在轴向x0上位于第一滑件11的远离封严环30的外侧，这样，测量柱14伸进涡轮盘腔内部与封严篦齿301接触，确定直径，而实际测量距离则转换成位于外部从而方便测量的两个测量柱14的与对应滚柱(测量滚轮12)相切的外表面之间的距离。换言之，通过测点转接，将直径测量点由一级涡轮盘腔内部转移到盘腔外，从而实现篦齿直径的测量过程中测量工具的可达性。
54.在图示实施方式中，测量柱14与对应滚柱(测量滚轮12)外切。“外切”意指，测量柱14和对应测量滚轮12相对于切边121分别位于两侧。
55.以图6和图7中测量外径为例，设置成外切，可以具有如下效果：使用外径千分尺或者游标卡尺之类的通用测量工具测量两个测量柱14的两个切线141之间的距离(图7中，最外轮廓之间的距离)时，两个卡爪施加的是夹紧力，可以方便保持测量滚轮12抵接待测圆sc的抵接状态，而无需借助外力或者另设保持机构来保持该抵接状态。
56.图5所示的实施方式中，支架3还可以包括固定块体72和两个滑杆73。两个滑杆73连接在两个块体72之间，且沿第一方向d1延伸。滑杆73可以通过两端设置螺母73a固定于两个块体72。第一滑件11和第二滑件12均可以设置引导孔，供两个滑杆73穿过，而由光杆结构的滑杆73引导而沿第一方向d1滑动。固定块体72可以方便使用时贴合在低压涡轮机匣40的前安装边的前端面上。多滑杆引导可以使得测量滚轮、定心滚轮组成的测量台始终平行运动，使得多滚轮均能与待测圆sc相切，提高测量准确性。
57.图6所示的实施方式中，第一滑件11包括滑件本体110、抵接板111和测量板112，滑件本体110可以是直板结构，抵接板111和测量板112分别从滑件本体110在第三方向d3上的两侧凸伸，分别设置测量滚轮12(或者，第一支杆13)和测量柱14。
58.下面结合图示实施方式描述直径测量工具10测量外径时的示例测量操作。
59.转动螺杆71，因而推动第二滑件21，借此调整定心滚轮5的位置；推动第一滑件11调整测量滚轮12的位置，将定心滚轮5和测量滚轮12安放到一级涡轮盘心和封严环30之间，同时固定块体72可以贴合在低压涡轮机匣40的前安装边的前端面上。此后，可以转动螺杆71，调整定心滚轮5的位置，使其与封严环30的待测圆sc接触；推动第一滑件11，使得测量滚轮12与封严环30的待测圆sc接触；使用通用测量工具测量第一滑件11上的两个测量柱14之间的距离，该距离即为待测圆sc的外径。测量完成之后，反向转动螺杆71，反向推动第一滑件11，使得定心滚轮5和测量滚轮12均与封严环30脱离，取下直径测量工具10。
60.上述直径测量工具10结构简单，易操作，测量准确性高，特别适用于实现单元体状
态下对涡轮盘腔内的篦齿直径测量。
61.本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。