CN101782363B - 可用于测量高精度工件圆柱度的电感传感器 - Google Patents

Abstract

一种可用于测量高精度工件圆柱度的电感传感器由测针(1)、测杆(2)、联杆(3)、陶瓷支承(4)、摆杆(5)、拉压簧(6)、弹性压套(7)、测力调整螺钉(8)、磁芯轴(9)、螺管线圈(10)、支座(11)、接插件(12)、磁芯(13)、下限位螺钉(14)、上限位螺钉(15)、压紧螺钉(16)、套筒(17)、端盖(18)和接杆(19)构成，而陶瓷支承(4)由锁紧螺钉(20)、陶瓷球(21)、挡块(22)、锥轴(23)、挡片(24)和外挡圈(25)构成。测针、测杆、接杆、联杆、摆杆和磁芯组成一套摆动装置与支座通过陶瓷支承滚动配合，测针绕陶瓷支承旋转带动磁芯在螺管线圈里移动，使得测量更方便快捷。

Description

可用于测量高精度工件圆柱度的电感传感器

技术领域

本发明属于测量装置技术领域，尤其涉及到一种可用于测量高精度工件圆柱度的电感传感器。

背景技术

机械行业已实现0.001μm的进给技术和0.005μm加工精度，要求检测技术与之相适应，开发高精度圆柱度测量仪满足先进制造技术的要求具有重要的社会意义。

目前国内外市场上关于工件圆柱度和圆度的测量仪所用传感器一般有两种：差动电感传感器和压电传感器。差动电感传感器一般用于低速测量，压电传感器一般用于高速测量。

在进行圆柱度测量时一般测量工件垂直放置时位置比较高，因此测量速度较低，适合采用差动电感传感器。而国内市场上的差动电感传感器结构和质量参差不齐，有采用气隙式、螺管式等多种形式，而测力难以调整，测量支点或者有间隙，或者不灵活，或者有较大的滞后误差。

国内的圆柱度测量仪采用的差动电感传感器，因为存在某些技术方面的问题不能克服，而始终难以达到用户的使用要求。尤其是用于高精度工件圆柱度测量所使用的电感传感器与测量仪之间的配套问题更显得尤为突出。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种可用于测量高精度工件圆柱度的电感传感器，使用该电感传感器的测量仪，可以测量高精度工件回转面的圆柱度。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

所述的可用于测量高精度工件圆柱度的电感传感器，主要由测针、测杆、联杆、陶瓷支承、摆杆、拉压簧、弹性压套、测力调整螺钉、磁芯轴、螺管线圈、支座、接插件、磁芯、下限位螺钉、上限位螺钉、压紧螺钉、套筒、端盖和接杆构成，其中套筒的左端面联接有端盖，端盖中部设置方形孔槽，套筒的右端面联接支座，支座的左端部具有两个对称的扇形体，支座扇形体穿越套筒内壁顶在端盖的端面，端盖通过螺钉固定在支座扇形体的端面；在支座的两个扇形体对称中心线左端垂直方向上设置一通孔，所述通孔用于安装陶瓷支承的锥轴，陶瓷支承安装在联杆的凹槽孔内，联杆的左端穿越端盖中部设置的方形孔槽后通过螺钉与接杆联接，在接杆的端面中心孔内插接有细长杆状的测杆，测杆通过备帽备紧在接杆的中心孔内使测杆和接杆保持同一中心线并可防止测杆的旋转，测杆的端部设有卡槽，在该卡槽内安装垂直方向的测针；支座右端的中心孔内配置有接插件，接插件的两个连线穿越支座设置的连线孔与安装在支座线圈孔内的螺管线圈联接，磁芯插在螺管线圈里，在磁芯内配置磁芯轴，该磁芯轴的另一端插在摆杆右端的中心孔内，摆杆的左端通过销钉联接在联杆右端的下端部，在摆杆靠近右端中心孔的左端通过上限位螺钉将摆杆联接在支座的下端部，上限位螺钉与摆杆右端中心孔之间还设置有下限位螺钉，下限位螺钉的端部顶在支座的下端部，在支座深入套筒内的端部通过压紧螺钉联接有倒凹状的弹性压套，呈悬针状的拉压簧一端过盈压入弹性压套悬臂端的联接孔中，另一端过盈压入摆杆的固定孔中，弹性压套的水平端面开有孔槽，所述孔槽内联接测力调整螺钉，测力调整螺钉旋接在套筒上部的螺纹孔中。

所述的可用于测量高精度工件圆柱度的电感传感器，陶瓷支承由锁紧螺钉、陶瓷球、挡块、锥轴、挡片和外挡圈构成，其中挡块安装在联杆的凹槽孔内并由锁紧螺钉定位，在挡块的两端配置外挡圈，每个外挡圈内各配置三个陶瓷球，在外挡圈外配置具有锥孔的挡片，两个锥轴分别安装在支座两个扇形体对称中心线左端垂直方向上设置的通孔内，锥轴调整到位后通过支座扇形体左端面设置的螺钉定位，两个锥轴的锥体部分分别穿越挡片锥孔顶在陶瓷球上使得陶瓷球被压紧在挡块端面和外挡圈内孔上。

由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性：

1、本发明的电感传感器采用了陶瓷支承，提高了电感传感器的整体精度，保证了测量数据的稳定性。

2、电感传感器结构中通过拉压簧、弹性压套和测力调整螺钉的配合使用，使得测力调整和传感器换向更简单，测量更方便，满足对机械零件进行圆柱度测量时的换向和测力调整要求。

附图说明

图1是本发明的电感传感器结构示意图。

图2是图1的P-P剖视图。

图3是支座的立体结构示意图。

上述图中：1-测针；2-测杆；3-联杆；4-陶瓷支承；5-摆杆；6-拉压簧；7-弹性压套；8-测力调整螺钉；9-磁芯轴；10-螺管线圈；11-支座；12-接插件；13-磁芯；14-下限位螺钉；15-上限位螺钉；16-压紧螺钉；17-套筒；18-端盖；19-接杆；20-锁紧螺钉；21-陶瓷球；22-挡块；23-锥轴；24-挡片；25-外挡圈。

具体实施方式

结合图1，本发明的可用于测量高精度工件圆柱度的电感传感器由测针1、测杆2、联杆3、陶瓷支承4、摆杆5、拉压簧6、弹性压套7、测力调整螺钉8、磁芯轴9、螺管线圈10、支座11、接插件12、磁芯13、下限位螺钉14、上限位螺钉15、压紧螺钉16、套筒17、端盖18和接杆19构成。

结合图3，套筒17的左端面联接有端盖18，端盖18中部设置方形孔槽，套筒17的右端面联接支座11，支座11的左端部具有两个对称的扇形体，支座扇形体穿越套筒17内壁顶在端盖18的端面，端盖18通过螺钉固定在支座扇形体的端面。

在支座11的两个扇形体对称中心线左端垂直方向上设置一通孔，所述通孔用于安装陶瓷支承4的锥轴23，陶瓷支承4安装在联杆3的孔内，联杆3的左端穿越端盖18中部设置的方形孔槽后通过螺钉与接杆19联接，在接杆19的端面中心孔内插接有细长杆状的测杆2，测杆2通过备帽备紧在接杆19的中心孔内使测杆2和接杆19保持同一中心线并可防止测杆2的旋转，测杆2的端部设有卡槽，在该卡槽内安装垂直方向的测针1。

支座11右端的中心孔内配置有接插件12，接插件12的两个连线穿越支座11设置的连线孔与安装在支座线圈孔内的螺管线圈10联接，磁芯13插在螺管线圈10里，在磁芯13内配置磁芯轴9，该磁芯轴9的另一端插在摆杆5右端的中心孔内，摆杆5的左端通过销钉联接在联杆3右端的下端部，在摆杆5靠近右端中心孔的左端通过上限位螺钉15将摆杆联接在支座的下端部，上限位螺钉15与摆杆右端中心孔之间还设置有下限位螺钉14，下限位螺钉14的端部顶在支座的下端部，在支座深入套筒内的端部通过压紧螺钉联接有倒凹状的弹性压套7，呈悬针状的拉压簧6一端过盈压入弹性压套7悬臂端的联接孔中，另一端过盈压入摆杆5的固定孔中，弹性压套7的水平端面开有孔槽，所述孔槽内联接测力调整螺钉8，测力调整螺钉8旋接在套筒17上部的螺纹孔中。

结合图2，陶瓷支承由锁紧螺钉20、陶瓷球21、挡块22、锥轴23、挡片24和外挡圈25构成，其中挡块22安装在联杆3的凹槽孔内并由锁紧螺钉20定位，在挡块22的两端配置外挡圈25，每个外挡圈内各配置三个陶瓷球21，在外挡圈25外配置具有锥孔的挡片24，两个锥轴分别安装在支座两个扇形体对称中心线左端垂直方向上设置的通孔内，锥轴23调整到位后通过支座扇形体左端面设置的螺钉定位，两个锥轴的锥体部分分别穿越挡片锥孔顶在陶瓷球上使得陶瓷球被压紧在挡块端面和外挡圈内孔上。

本发明工作时，测针1、测杆2、接杆19、联杆3、摆杆5和磁芯9组成一套摆动装置，与支座11通过陶瓷支承4滚动配合，陶瓷支承4充当摆动支点。测量时，测针1绕支点旋转，带动磁芯9在螺管线圈10里移动，移动量经计算机前置处理和AD转换后可以显示出来，再通过专用计算机测量程序进行计算和分析。在圆柱度仪上水平和垂直调整装置的带动下电感传感器测头接触被测工件的回转面，对精密主轴带动下的被测工件回转面采样一周，按照特定的评定方法可以得到需要的圆柱度值，然后再垂直调整装置的带动下对被测工件回转面按照一定节距对不同截面的圆度进行分析，可以得到被测工件回转面的圆柱度。

拉压簧6初始状态具有一定的螺距，两端分别与弹性压套7、摆杆5固定，中间状态为电感传感器的原始状态，拉压簧6不受拉力和压力，进行测力调整或者调换测量方向时，推拉测力调整螺钉8，拉压簧6出现拉力或压力两种受力状态，拉力和压力方向相反，从而实现了电感传感器的换向功能，适当调整推拉幅度，可以调整电感传感器的测力。

螺管线圈10采用大窗口高灵敏度线圈，实现圆柱度等形位公差的高精度测量。摆动装置的限位通过上限位螺钉15和下限位螺钉14进行调整，调整的原则是根据电感传感器的量程。

联杆3中间开凹槽孔，通过锁紧螺钉20将挡块22固定在凹槽孔内。在联杆3安装挡块22的凹槽孔中，固定挡块22两侧各固定有外挡圈25和挡片24。挡块22两侧和两个挡片24以及外挡圈25形成一个半封闭的空腔，挡块22两个端面与两个锥轴23之间各安装有三个陶瓷球，陶瓷球位于挡块22、挡片24和外挡圈25组成的半封闭空腔中，锥轴23通过锥体部分与三个陶瓷球21相切，陶瓷球在锥体部分的作用力下与外挡圈25和挡块22接触。摆杆绕陶瓷支承旋转时，三个陶瓷球在半封闭空腔内沿锥轴的锥体部分滚动，因为半封闭空腔具有很高的几何精度、粗糙度和形位公差，从而保证了陶瓷支承旋转的高回转精度。再者，陶瓷球接触点少，陶瓷材料与钢材料的匹配具有很小的摩擦系数，从而保证了陶瓷支承旋转具有很高的灵活性，满足电感传感器采样过程中对摆杆旋转灵活性的要求，联杆内安装的挡块两侧配置有陶瓷球，通过锥轴的预紧后可消除联杆的旋转间隙，从而保证了工件采样的准确度和稳定性。

Claims (2)

1.一种可用于测量高精度工件圆柱度的电感传感器，其特征在于：该电感传感器主要由测针(1)、测杆(2)、联杆(3)、陶瓷支承(4)、摆杆(5)、拉压簧(6)、弹性压套(7)、测力调整螺钉(8)、磁芯轴(9)、螺管线圈(10)、支座(11)、接插件(12)、磁芯(13)、下限位螺钉(14)、上限位螺钉(15)、压紧螺钉(16)、套筒(17)、端盖(18)和接杆(19)构成，其中套筒(17)的左端面联接有端盖(18)，端盖(18)中部设置方形孔槽，套筒(17)的右端面联接支座(11)，支座(11)的左端部具有两个对称的扇形体，支座扇形体穿越套筒内壁顶在端盖的端面，端盖(18)通过螺钉固定在支座扇形体的端面；在支座(11)的两个扇形体中心线上分别设置一通孔，所述通孔用于安装陶瓷支承(4)的锥轴(23)，陶瓷支承(4)安装在联杆(3)的凹槽孔内，联杆(3)的左端穿越端盖(18)中部设置的方形孔槽后通过螺钉与接杆(19)联接，在接杆(19)的端面中心孔内插接有细长杆状的测杆(2)，测杆(2)通过备帽备紧在接杆(19)的中心孔内使测杆(2)和接杆(19)保持同一中心线并可防止测杆(2)的旋转，测杆(2)的端部设有卡槽，在该卡槽内安装垂直方向的测针(1)；支座(11)右端的中心孔内配置有接插件(12)，接插件(12)的两个连线穿越支座(11)设置的连线孔与安装在支座线圈孔内的螺管线圈(10)联接，磁芯(13)插在螺管线圈(10)里，在磁芯(13)内配置磁芯轴(9)，该磁芯轴(9)的另一端插在摆杆(5)右端的中心孔内，摆杆(5)的左端通过销钉联接在联杆(3)右端的下端部，在摆杆(5)靠近右端中心孔的左端通过上限位螺钉(15)将摆杆(5)联接在支座(11)的下端部，上限位螺钉(15)与摆杆(5)右端中心孔之间还设置有下限位螺钉(14)，下限位螺钉(14)的端部顶在支座(11)的下端部，在支座(11)深入套筒(17)内的端部通过压紧螺钉(16)联接有倒凹状的弹性压套(7)，呈悬针状的拉压簧(6)一端过盈压入弹性压套(7)悬臂端的联接孔中，另一端过盈压入 摆杆(5)的固定孔中，弹性压套(7)的水平端面开有孔槽，所述孔槽内联接测力调整螺钉(8)，测力调整螺钉(8)旋接在套筒(17)上部的螺纹孔中。

2.如权利要求1所述的可用于测量高精度工件圆柱度的电感传感器，其特征在于：陶瓷支承(4)由锁紧螺钉(20)、陶瓷球(21)、挡块(22)、锥轴(23)、挡片(24)和外挡圈(25)构成，其中挡块(22)安装在联杆(3)的凹槽孔内并由锁紧螺钉(20)定位，在挡块(22)的两端配置外挡圈(25)，每个外挡圈(25)内各配置三个陶瓷球(21)，在外挡圈(25)外配置具有锥孔的挡片(24)，两个锥轴(23)分别安装在支座(11)的两个扇形体中心线上分别设置的通孔内，锥轴(23)调整到位后通过支座扇形体左端面设置的螺钉定位，两个锥轴(23)的锥体部分分别穿越挡片(24)锥孔顶在陶瓷球上使得陶瓷球(21)被压紧在挡块端面和外挡圈内孔上。 

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