CN103308016B - 螺纹检测仪微位移传感器驱动机构及其平衡状态调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种螺纹检测仪微位移传感器驱动机构及其平衡状态调节方法，属于机械结构技术领域。还包括步进电机、第一杠杆、第一丝杠、斜面滑块、压缩弹簧、导轨、悬臂梁传感器、第一挡板、第二挡板、第二杠杆、探针、配重调解杆、配重块、阻尼弹簧。该机构定位精度高，测量准确，可有效地应用于有高精度要求的位移传感和控制的场合。

Description

螺纹检测仪微位移传感器驱动机构及其平衡状态调节方法

技术领域

本发明涉及一种螺纹检测仪微位移传感器驱动机构及其平衡状态调节方法，属于机械结构技术领域。

背景技术

螺纹连接件是机械工业广泛应用的机械零件，它的制造精度直接影响着机件连接的可靠性、装配精度和互换性，特别是在航天飞行器的设计制造中，大量采用螺纹连接，大约有50%以上的零件间的联接要靠螺纹配合来实现，联接质量决定了飞行器等工业产品的可靠性和寿命。

对于普通螺纹，常采用标准环规（塞规）来进行旋合判别，然而对于精度要求较高的螺纹，如环规（塞规）本身的测量，就需要更为精准的仪器来检测。目前，在高精度螺纹测量仪器设备上，国内外成熟的产品不是很多。国外有荷兰IAC公司生产的MSXP螺纹测量仪，采用的触针式扫描轮廓方法。国内还没有专门的厂家生产接触式螺纹测量仪。哈量集团有触针式的表面轮廓仪器，但不是专门针对螺纹检测，螺纹综合参数的计算和误差补偿还不完善。哈尔滨工业大学、长春理工大学、浙江大学等利用激光扫描技术获得螺纹轮廓数据进行测量，但从目前公布的数据上看，其测量精度尚不及接触式扫描。天津大学，南京航空航天大学等对基于图像视觉的螺纹参数检测做过研究，其方法对检测效率有大幅提高，但图像视觉测量精度也不及触针式扫描，并且很难解决对内螺纹的准确测量。

用触针式轮廓扫描的方法，可以测量圆柱螺纹、圆锥螺纹、管螺纹的螺距、牙型角、牙型半角等参数，解决了外螺纹和内螺纹的精确测量问题。触针式的测量设备，必须要有一个相应的传感器机构，而此传感器机构的定位精度和检测精度，恰是螺纹检测精度的重要保障。由于传感器机构的重要性，荷兰IAC公司并未将其公开。而其他的表面轮廓仪所带的传感机构，或精度不够高，或结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于提出一种结构简单、高精度的螺纹检测仪微位移传感器驱动机构及其平衡状态调节方法。

一种螺纹检测仪微位移传感器驱动机构，其特征在于：包括安装于基座的第一挡板和第二挡板，还包括通过旋转副安装于基座的第二杠杆，第二杠杆的一端穿过第一挡板和第二挡板之间的空间，且第二杠杆的该端安装有探针；第二杠杆的另一端通过一对阻尼弹簧与基座相连；上述第二杠杆上还设置有配重调解杆、配重调解杆上安装有配重块；还包括安装于基座的步进电机、安装于基座上并与步进电机相连的第一丝杠、安装于基座上并与第一丝杠平行的导轨、安装于第一丝杠上并与导轨配合的斜面滑块，还包括一个通过旋转副安装于基座上的第一杠杆，第一杠杆的一端具有与斜面滑块相配合的斜面，该端还通过压缩弹簧与基座相连，第一杠杆另一端设置有悬臂梁传感器；悬臂梁传感器与第二杠杆接触。

所述螺纹检测仪微位移传感器驱动机构的平衡状态调节方法，其特征在于包括以下过程：通过调节配重块和步进电机使第二丝杠处于水平位置，且使悬臂梁传感器达到量程的中间范围，具体通过以下方式：步骤1-1、通过调节配重块在配重调解杆上的位置，将探针所在第二杠杆调到第一挡板和第二挡板中间的位置，即使得探针所在第二杠杆处于水平平衡位置；步骤1-2、然后通过步进电机转动，使得第一丝杠带动斜面滑块延导轨移动；第一杠杆则在重力和压缩弹簧的压力下转动，从而使得悬臂梁传感器与第二杠杆接触，直至达到悬臂梁传感器量程的中间范围为止；若由于悬臂梁传感器的压力使第二杠杆偏离水平位置，则再次微调配重块和步进电机运动使第二杠杆处于水平的位置。

待平衡状态调节号之后就可以进行测量，具体方式如下：探针由于触碰螺纹工件，产生上下的一个偏移，带动第二杠杆旋转，并使悬臂梁传感器偏离预设的平衡位置，产生相应的模拟信号，计算机根据模拟信号变化控制固定在垂直轴上的整个机构的上下运动，并得到相应的位置点。

本发明的结构，一方面，可以保证与螺纹相接触的探针有较高的测量灵敏度；另一方面，可以通过步进电机运动，来精确调节传感器的平衡位置，使之可以同时测量上、下螺纹，且测量值可以处于线性度较好的范围内。

上述斜面滑块是斜率为30：1～10：1的高精度斜面，通过它将步进电机的单位步进距离10um细化，达到0.5um的单位移动距离，从而实现了一个简单、易行的精密驱动。

所述螺纹检测仪微位移传感器驱动机构，其特征在于在于：上述配重调解杆为丝杠结构，上述配重块具有与配重调解杆配合的内螺纹，这样易于实现配重调节。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图中标号名称：1、步进电机，2、第一杠杆，3、第一丝杠，4、斜面滑块， 5、压缩弹簧，6、导轨，7、悬臂梁传感器，8、第一挡板，9、第二挡板，10、第二杠杆，11、探针，12、配重调解杆，13、配重块，14、阻尼弹簧

实施方式

下面结合附图对本发明的机构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图1，本发明由若干机构组成。

初始化过程：首先利用配重块13将探针所在杠杆调整至水平平衡位置，使第二杠杆10处于第一挡板8和第二挡板9中间的位置。然后通过步进电机1转动，通过第一丝杠3带动斜面滑块4向左运动。第一杠杆2则在重力和弹簧5的压力下，有一个顺时针方向的转动。从而使得悬臂梁传感器7与第二杠杆10接触，直至达到悬臂梁传感器7量程的中间范围为止。若由于悬臂梁传感器7的压力使第二杠杆10偏离水平位置，则再次微调配重块13和步进电机运动。使第二杠杆10处于水平的位置（即在第一挡板8、第二挡板9中间）。

测量过程：探针由于触碰螺纹工件，产生上下的一个偏移，带动第二杠杆10旋转，并使悬臂梁传感器7偏离预设的平衡位置，产生相应的模拟信号，计算机根据模拟信号变化控制固定在垂直轴上的整个机构的上下运动，并得到相应的位置点。

本发明的优点主要体现在结构简单，控制精度高，使得测量探针有较好的测量灵敏度和阻尼特性。

Claims (4)

1.一种螺纹检测仪微位移传感器驱动机构，其特征在于：

包括安装于基座的第一挡板（8）和第二挡板（9），还包括通过旋转副安装于基座的第二杠杆（10），第二杠杆（10）的一端穿过第一挡板（8）和第二挡板（9）之间的空间，且第二杠杆（10）的该端安装有探针（11）；第二杠杆（10）的另一端通过一对阻尼弹簧（14）与基座相连；上述第二杠杆（10）上还设置有配重调解杆（12）、配重调解杆（12）上安装有配重块（13）；

还包括安装于基座的步进电机（1）、安装于基座上并与步进电机（1）相连的第一丝杠（3）、安装于基座上并与第一丝杠（3）平行的导轨（6）、安装于第一丝杠（3）上并与导轨（6）配合的斜面滑块（4），还包括一个通过旋转副安装于基座上的第一杠杆（2），第一杠杆（2）的一端具有与斜面滑块（4）相配合的斜面，该端还通过压缩弹簧（5）与基座相连，第一杠杆（2）另一端设置有悬臂梁传感器(7)；悬臂梁传感器(7)与第二杠杆（10）接触。

2.根据权利要求1所述螺纹检测仪微位移传感器驱动机构，其特征在于在于：上述斜面滑块（4）的斜面斜率为30：1～10：1。

3.根据权利要求1所述螺纹检测仪微位移传感器驱动机构，其特征在于在于：上述配重调解杆（12）为丝杠结构，上述配重块（13）具有与配重调解杆（12）配合的内螺纹。

4.根据权利要求1所述螺纹检测仪微位移传感器驱动机构的平衡状态调节方法，其特征在于包括以下过程：

通过调节配重块（13）和步进电机（1）使第二丝杠处于水平位置，且使悬臂梁传感器（7）达到量程的中间范围，具体通过以下方式：

步骤1-1、通过调节配重块（13）在配重调解杆（12）上的位置，将探针（11）所在第二杠杆（10）调到第一挡板（8）和第二挡板（9）中间的位置，即使得探针（11）所在第二杠杆（10）处于水平平衡位置；

步骤1-2、然后通过步进电机（1）转动，使得第一丝杠（3）带动斜面滑块（4）延导轨（6）移动；第一杠杆（2）则在重力和压缩弹簧（5）的压力下转动，从而使得悬臂梁传感器（7）与第二杠杆（10）接触，直至达到悬臂梁传感器（7）量程的中间范围为止；若由于悬臂梁传感器（7）的压力使第二杠杆（10）偏离水平位置，则再次微调配重块（13）和步进电机（1）运动使第二杠杆（10）处于水平的位置。