本发明涉及机械制造测量领域的一种千分尺， 尤其是同时具有检测内 径和外径两方向尺寸功能的双向检测千分尺。

背景技术

在机械制造加工中， 由于各类加工件的多样性和特殊性，不同类型 的 工件所采用的测量工具和测量方法也不相同， 比如目前对内径和外径所采 用的常规测量量具有游标卡尺，千分尺、 内径百分表等，而用内径百分表 测量内孔之后再去以外径千分尺核对确实很麻 烦，同时也存在多次转移校 对的误差。目前根据加工件的形状不同出现了 沟槽游标卡尺、螺纹千分尺、 齿轮公法线千分尺、壁厚千分尺以及各类数显 千分尺等，所有的千分尺量 具在检测工件尺寸时，只能满足检测内径尺寸 或外径尺寸一个方向的检测 功能，不能同时具备检测内径和外径两个方向 的尺寸的检测功能。虽然普 通游标卡尺具有同时测量内径和外径两方向的 检测功能，尤其是双面游标 卡尺，但这些普通量具的测量精度不够理想， 对测量实际结果产生的误差 较大， 尤其是作为产品质量的检测环节对精密量具的 要求就显得特别重 要。 目前人们在检测极限公差尺寸时，普遍使用的 是一种上下并排的两个 测杆组合的极限千分尺，也只是专用于轴类零 件的外圆尺寸的检验，不能 对内孔尺寸进行测量或检验，一般对工件内径 的检测还是依靠专用的内径 千分尺或内径百分表或内径塞规进行检测。目 前市场上还没有一种千分尺 同时具有检测内径尺寸和外径尺寸的功能。本 发明人在 2011. 11. 12与潍坊 科技学院合作申请的申请号为 2011103228533的 "一种内径检测千分尺"， 虽然也是通过两把并列的千分尺来实现对工件 内径极限尺寸的检测，但在 使用上还存在受工件形状大小限制的局限性， 在其传动零件的结构配合关 系上不够精密， 所产生的传动误差以及测量功能范围上面都还 不够理想， 尤其是对外径尺寸的检测更是无法进行；目前 市场上其他单方向测量的各 种专用量具在检测范围上也过于单调， 不够全面， 实用上不够经济，尤其 在检测工件极限尺寸公差时不够方便、快捷、 准确，使用功能上存在一定 的局限性，没有将千分尺的传动原理、结构、 材料及检测功能发挥应用到 最佳效果。 发明内容

为了解决上述千分尺原理应用、 材料应用及功能发挥不足的问题， 本 发明提供一种全新的可以同时实现检测内径和 外径两方向尺寸功能的双 向检测千分尺。

本发明双向检测千分尺解决上述问题所采用的 技术方案是： 在尺身 上设置了 3个内、外径方向测量的测杆和测头，其中间� �定测杆位于尺身 测量轴线的中间，固定测杆左右两边有 2个带有内、外径双刻度值的移动 测杆， 左右两边的移动测杆的测量轴线与中间固定测 杆的测量轴线一致， 并通过中间固定测杆中心位置向两边方向直线 位移来显示测量值；固定测 杆和移动测杆的测头为圆头型，也包括球头型 或椭圆头型；固定测杆的测 头与移动测杆的测头之间的接触包括球面与球 面、球面与平面、锥面与锥 面、 平面与线、 平面与平面、 60° 凸面与 60° 凹面、 55° 凸面与 55° 凹 面、线与线的接触；左右两边移动测杆的形状 包括弯头型或直杆型；左右 两边移动测杆的弯头型形状还包括可以检测内 孔内沟槽的 U型弯头形状； 左右两边移动测杆的移动方式包括直线位移或 旋转位移；固定测杆的固定 方式包括一体式或可拆卸式；固定测杆为可拆 卸式时的装配平面与左右两 边直杆型移动测杆的轴线平面平行且与测头平 面垂直；测量值显示方式包 括机械传动刻度显示或电子数显数字显示；测 杆测头对内、外径方向测量 方式包括内径极限公差测量、外径极限公差测 量、内径和外径尺寸的组合 测量、较大孔径测量、较大外径测量、沟槽测 量、圆弧槽测量、壁厚测量， 检测范围包括极限公差尺寸以及常规尺寸。

本发明所达到的有益效果是：为机械制造加工 测量检测提供了一种全 新的新型多用途精密量具，解决了利用一把千 分尺就可以对内径、外径尺 寸同步检测的难题， 尤其在检测工件极限尺寸公差时更加灵活、 方便、快 捷，准确，使千分尺的传动原理、结构、材料 及检测功能得到极佳的发挥， 并实现了一尺多用的功能。 附图说明

下面结合附图对本发明的结构特征以及附图名 称进一步说明， 以便结 合具体实施例作清楚的描述。

图 1为双向检测千分尺主体结构示意图；

图 2为双向检测千分尺主体局部剖视示意图；

图 3为双向检测千分尺调节旋钮 A-A的剖视图；

图 4为双向检测千分尺 B-B的剖视图；

图 5为双向检测千分尺是传动轴示意图；

图 6为双向检测千分尺支撑套筒结构示意图；

图 7为双向检测千分尺圆头螺钉示意图；

图 8为双向检测千分尺微分筒主视图；

图 9为双向检测千分尺微分筒剖视图；

图 10为双向检测千分尺调节旋钮剖视示意图；

图 11为双向检测千分尺内径极限尺寸下偏差检测� ��意图；

图 12为双向检测千分尺内径极限尺寸上偏差检测� ��意图；

图 13为双向检测千分尺外径极限尺寸下偏差检测� ��意图；

图 14为双向检测千分尺外径极限尺寸上偏差检测� ��意图；

图 15为双向检测千分尺检测内径较大尺寸示意图� ��

图 16为双向检测千分尺检测外径较大尺寸示意图� ��

图 17、 图 18为双向检测千分尺对同一工件的内、 外径尺寸检测示意图； 图 19为双向检测千分尺检测管壁尺寸示意图；

图 20为双向检测千分尺检测方形沟槽、圆弧沟槽� ��内孔、外径尺寸示意图； 图 21为双向检测千分尺的数显检测千分尺外观示� ��图。

图 1-图 21中： 尺身 1， 固定测杆 11， 固定测杆测头 12， 隔热板 13， 隔 热板固定螺钉 14，数显千分尺调整复位键 15，数显千分尺数字显示屏 16, 锁紧螺杆手柄 17; 右移动测杆 2， 右移动测杆测头 21， 右移动测杆内径 刻度值 22， 右移动测杆外径刻度值 23， 左移动测杆 24， 左移动测杆测头 25， 左移动测杆内径刻度值 26， 左移动测杆外径刻度值 27， 塞块 28，工 艺孔 29， 移动测杆内螺纹 210， 圆弧沟槽直壁面 211， 圆弧沟槽球面 212; 支撑套筒 3， 球头定位螺钉螺孔 31， 支撑套筒与尺身配合圆柱表面 32， 支撑套筒沟槽 33 ; 微分筒 4, 校准调节孔 41， 右微分筒刻度值 42， 微分 筒刻度值基准线 43， 左微分筒刻度值 44， 左微分筒 45， 微分筒定位螺丝 孔 46， 微分筒刻度线 47; 调节旋钮 5， 内棘轮 51， 调节旋钮螺纹孔 52， 调节旋钮与圆头螺钉配合螺纹 53， 棘轮棒 54， 弹簧 55; 圆头螺钉 6; 传 动轴 7， 螺杆 71， 棘轮棒安装孔 72， 传动轴调节旋钮定位沟槽 73， 储油 槽 74; 球头定位螺钉 8， 球头定位螺钉圆柱表面 81， 球头定位螺钉球面 82。

下面结合上述附图名称及技术方案对本发明的 具体实施应用方法作 详细说明。

具体实施方式

参见图 1-图 21， 本发明双向检测千分尺的结构连接关系和传动 原 理如下： 尺身 1上的中间位置设有固定测杆 11， 固定测杆 11的最前端设 有带圆头的固定测杆测头 12， 尺身 1上的隔热板 13， 以便消除测量过程 的温差； 隔热板固定螺钉 14固定其隔热板； 数显千分尺调整复位键 15 与数显千分尺数字显示屏 16相配合使用， 专用于该发明双向数显检测千 分尺， 其数显结构原理属于公知技术， 在此说明书及附图中不再赘述；锁 紧螺杆手柄 17用于确定极限尺寸数值时锁住刻度所用或在� ��测过程之后 锁住被检测数值所用； 右移动测杆 2上的右移动测杆测头 21与中间固定 测杆 11上的固定测杆测头 12配合使用， 或与左移动测杆 24上的左移动 测杆测头 25配合使用； 同理，右移动测杆内径刻度值 22及右移动测杆外 径刻度值 23为右移动测杆测头 21与中间固定测杆测头 12或左移动测杆 测头 25配合使用测量的数值；左移动测杆内径刻度� �� 26及左移动测杆外 径刻度值 27也同理与中间的固定测杆测头 12或右边的右移动测杆测头 21配合使用测量的数值； 移动测杆 2上的塞块 28及工艺孔 29主要为移 动测杆内螺纹 210加工所预备的加工工艺；移动测杆 2上的圆弧沟槽直壁 面 211和圆弧沟槽球面 212与球头定位螺钉 8上的球头定位螺钉圆柱表面 81和球头定位螺钉球面 82相配合来对移动测杆 2在轴向位移和径向位移 的误差进行控制； 支撑套筒 3上设有球头定位螺钉螺孔 31， 用来连接球 头定位螺钉 8; 支撑套筒 3上的尺身配合圆柱表面 32主要用来控制支撑 套筒 3与尺身 1的连接关系； 支撑套筒沟槽 33用于与微分筒 4之间的定 位连接； 当该发明双向检测千分尺开始校对 0刻度时，如果有微量偏差可 以通过校准调节孔 41进行调节，并以右微分筒刻度值 42和微分筒刻度值 基准线 43为参考基准； 左微分筒刻度值 44和左微分筒 45在使用和检测 以及调试中与右微分筒刻度值 42及微分筒 4使用方法相同， 并在一定的 测量方法上与右微分筒刻度值 42及微分筒 4配合使用； 微分筒定位螺丝 孔 46用于安装定位钢珠、弹簧及螺丝钉所用；微� ��筒刻度线 47与微分筒 刻度值基准线 43配合使用及校对;调节旋钮 5上内棘轮 51与安装在传动 轴 7上的棘轮棒 54配合使用来控制调节旋钮 5对所要检测的工件所旋钮 的力度；调节旋钮螺纹孔 52也是用于安装定位钢珠、弹簧及螺丝钉所用� �� 调节旋钮与圆头螺钉配合螺纹 53用于安装圆头螺钉 6;棘轮棒 54靠弹簧 55作用的弹力在调节旋钮 5上的内棘轮 51上发挥作用， 以此弹簧的弹力 来控制调节旋钮 5对工件的测力； 传动轴 7上的螺杆 71用来对移动测杆 2的连接和传动，棘轮棒安装孔 72和传动轴调节旋钮定位沟槽 73以及储 油槽 74主要用于对调节旋钮 5上的内棘轮 51的润滑和调节作用。

本发明双向检测千分尺主要的结构特征和传动 关系是:尺身两边各设 置了一套新型传动机构（参见附图 2-10)，与传统千分尺最大的区别在于， 左右两边的测杆虽然也是靠传统的螺杆旋转连 接传动，但反映到测杆上的 传动却是使测杆直线位移而不是旋转位移，因 而使左右两边的测头可以作 弯型对工件的内孔进行检测；由于其直线位移 的特殊性以及测头巧妙的设 计，因此该发明具备了对内径和外径双向检测 的功能，从而诞生了一种新 型量具及检测工艺方法。

本发明双向检测千分尺检测种类及方法如下：

双向检测千分尺对内径极限尺寸的检测；

参照图 11、 图 12， 如所测工件的内孔极限尺寸为 34 mm， 首先将 该双向检测千分尺中间的固定测杆测头 12的两边分别与左右两边的测头 25和 21的圆头外侧对常规千分尺或专用内径校验规� ��行校验，并将两边 的尺寸校准至 25mm位置， 校验基准尺寸时将两边的移动测杆由中间向 两边位移进行校准， 以便消除传动轴螺纹的间隙误差。然后将左右 两边的 两组测头的检测尺寸设置成工件待检测的两个 极限尺寸， 如右边为 34.00mm, 左边为 34.05mm， 然后将锁紧螺杆手柄 17锁紧。 当需要检测 内径极限尺寸最小值 Dmin (34.00mm)时， 将固定测杆测头 12的左边和 右移动测杆测头 21的右边对工件内壁进行接触， 以便检测工件的内径极 限尺寸最小值 Dmin (34.00mm) (如图 11 )， 如两测头放进了被检测的内 孔中，就说明内孔实际尺寸己满足了极限尺寸 的最小值 Dmin (34.00mm); 但不代表此时的内孔尺寸的极限尺寸最大值 Dmax (34.05mm)符合要求； 此时须将刚才设置好的左边一组的极限尺寸最 大值 Dmax (34.05mm)来对 该内孔进行检测，检测时将固定测杆测头 12的右边和左移动测杆测头 25 的左边对工件内壁进行接触（如图 12)， 如果两测头也放进了被检测的内 孔中， 就说明内孔实际尺寸已超出了极限尺寸最大值 Dmax ( 34.05mm) _; 如果两测头无法放进被检测的内孔中，则说明 该被检测工件的内径极限尺 寸已符合公差要求。

双向检测千分尺对外径极限尺寸的检测；

参见图 13和图 14， 如所测工件的外径极限尺寸为 9r ⁵ mm， 同理， 工件外径极限尺寸检测方法与内径极限尺寸检 测方法相同，不同的是方向 相反， 比如，外径极限尺寸检测前首先将该双向检测 千分尺中间的固定测 杆测头 12的两边分别与左右两边的测头 25和 21的圆头内侧对常规千分 尺标准样棒或其他量块进行校验，并同时检测 三个测头相接触后左右两边 的移动测杆上的外径刻度值处于 0mm位置， 校验基准尺寸时将两边的移 动测杆由外向中间位移进行校准， 以便消除传动轴螺紋的间隙误差。外径 极限尺寸是否符合要求， 其两组测头的极限尺寸最小值 Dmin (9.00mm) 和极限尺寸最大值 Dmax (9.05mm)在与被测工件的比对方向上与内径极 限尺寸检测判断方向相反， 即： 当极限尺寸最小值 Dmin (9.00mm)的一 组测头划过了被测工件的外圆最大表面时，则 该被测工件的外圆实际尺寸 小于极限尺寸最小值 Dmin (9.00mm) , 为超差工件； 如极限尺寸最小值 Dmin (9.00mm)的一组测头滑不过了被测工件的外圆最� ��表面时，则该被 测工件的外圆实际尺寸己符合极限尺寸最小值 Dmin (9.00mm)的要求， 但此时不代表该被测工件的极限尺寸最大值 Dmax (9.05mm)也符合要求， 因此须将另一组极限尺寸最大值 Dmax (9.05mm)测头对工件外圆进行检 测，如果此时两测头也滑不过被测工件的外圆 最大表面时，则说明此工件 的实际尺寸已大于极限尺寸最大值 Dmax ( 9.05mm 只有当极限尺寸最 小值 Dmin ( 9.00mm)的一组测头滑不过了被测工件的外圆最� �表面， 而 极限尺寸最大值 Dmax (9.05mm)的一组测头滑过了被测工件外圆最大表 面时，才说明工件的实际尺寸在规定的极限公 差尺寸范围内，即为合格品。 双向检测千分尺对较大内径或外径尺寸的测量 ；

参见图 15和图 16， 当需要对工件较大内径测量时， 可以采用左右两 边测头相组合的测量方法， 即以左移动测杆测头 25的左边和右移动测杆 测头 21的右边去接触工件的内孔内壁， 测量前一边测杆在一定的位置固 定， 以另一边测杆来完成校验、测量工作，校验方 法等同于以上的内径检 测校验方法， 所测得的数值以两边的位移量结合中间的测头 直径进行计 算。

双向检测千分尺对同一工件的内径和外径尺寸 的测量；

参见图 17和图 18，当工件的内径和外径的实际尺寸在该双向� ��测千 分尺的左右两边测杆的测量范围内时，可以通 过定尺的方法对所测量的加 工件进行快速的测量或检验。

双向检测千分尺对管件壁厚尺寸的测量；

参见图 19，如所测工件的壁厚尺寸为 5mm当管类零件的管壁厚度需 要测量或检验时，同样可以以中间的固定测杆 测头与两边的测杆测头相结 合来进行检测。此功能可以直接代替现有的管 壁千分尺。同时在一定的范 围内还可以对非圆柱形工件的长度、 宽度及高度进行测量和检验。

双向检测千分尺对窄型沟槽和圆弧沟槽以及内 、 外径的测量； 参见图 20， 由于该双向检测千分尺的测头的特殊性， 因此在遇到现 有通用外径千分尺无法测量的窄型沟槽 dl、 圆弧沟槽 d3及内孔 D1时， 该双向检测千分尺则可以在工件的轴线基面方 向 D2和径向圆周方向 d2 对上述工件的被测表面进行检测，真正实现了 内径、外径双向检测的功能， 并达到一尺多用的效果。

参见图 21， 该双向检测千分尺包括带有数显功能的 "双向数显检测 千分尺"，其传感器结构及显示原理、方法属� �数显千分尺领域公知技术， 在不影响本发明机械传动结构或原理的前提下 可以兼用各种数字显示方 式，包括旋转位移感应显示或直线位移感应显 示方式。其任何公知数显方 式在本发明双向检测千分尺上的应用都属于本 发明的应用范围，也属于本 发明申请所保护的范围。 特别说明，该发明双向检测千分尺新型量具及 检测技术参照于本发明 人以前多项相关专利所作出的重大改进，因此 ，在其部分结构名称的描述 方面参照并引用了部分以前的表述方法，其目 的是便于辅助表达和完全呈 现本发明的核心变化之处。依据本发明传动原 理、结构特征及检测工艺方 法所作出的类似改进都属于本发明权利保护的 范围。

本发明双向检测千分尺通过巧妙的设计，使一 把千分尺同时具备了检 测内径、 外径、 方槽、 圆弧槽、 管壁、极限公差等尺寸的功能， 在满足多 类型工件的测量功能的情况下为机械制造加工 领域提供了一种全新的量 具。该双向检测千分尺对机械制造加工业和量 具制造业的发展将起到促进 作用。