CN106705820A - 微变形测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微变形测量装置，包括：固定板；至少一根杠杆，其通过杠杆支点设置在固定板上，杠杆支点将对应的杠杆分为长侧和短侧两部分；接触头，其通过固定套设置在固定板上，接触头沿固定套的套孔方向移动，接触头与杠杆的短侧部分的端头连接；以及刻度指示组件，其设置在固定板上在杠杆的长侧部分的端头活动区域内，刻度指示组件包括：刻度表，其固定在固定板上，刻度表上的刻度事先由接触头的位移量进行标定；以及指针，其固定在杠杆的长侧部分的端头。该装置能在特殊环境下使用，并且测量精度高。

Description

微变形测量装置

技术领域

本发明涉及精密仪器领域，特别涉及一种微变形测量装置。

背景技术

机械类产品研究开发中，经常需要测量微小的机械变形。比如发动机研究开发过程中，需要研究气缸套、机体等在受力状态下的微小变形量及其变形对性能及可靠性的影响。这种变形可能只有零点几微米甚至零点零几微米，一般的测量设备及仪器(如千分表等)是测量不出来的。在一些特定场合，还需在有水，有油，高温或低温环境下测量位移或变形，普通的千分表等是不允许在有水，有油或温度过高或过低时使用的。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微变形测量装置，能在特殊环境下使用，并且测量精度高。

为实现上述目的，本发明提供了一种微变形测量装置，包括：固定板；至少一根杠杆，其通过杠杆支点设置在固定板上，杠杆支点将对应的杠杆分为长侧和短侧两部分；接触头，其通过固定套设置在固定板上，接触头沿固定套的套孔方向移动，接触头与杠杆的短侧部分的端头连接；以及刻度指示组件，其设置在固定板上在杠杆的长侧部分的端头活动区域内，刻度指示组件包括：刻度表，其固定在固定板上，刻度表上的刻度事先由接触头的位移量进行标定；以及指针，其固定在杠杆的长侧部分的端头。

优选地，杠杆包括：第一杠杆，其通过第一杠杆支点设置在固定板上，接触头与第一杠杆的短侧部分的端头连接；第二杠杆，其通过第二杠杆支点设置在固定板上，第一杠杆的长侧部分的端头与第二杠杆的短侧部分的端头通过第一滑槽连接；以及第三杠杆，其通过第三杠杆支点设置在固定板上，第二杠杆的长侧部分的端头与第三杠杆的短侧部分的端头通过第二滑槽连接，第三杠杆的长侧部分的端头设置有回位弹簧。

优选地，固定板的中间位置设有限位机构，该限位机构具有限位槽，第一杠杆、第二杠杆和第三杠杆的杆身处于限位槽内。

优选地，刻度表上设置有阻尼滑块，阻尼滑块在指针的推动下移动。

优选地，固定板拼接成型。

优选地，第一杠杆的短侧部分上设有有配重块。

优选地，该微变形测量装置还包括透明的外壳。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.能根据测量需要选择测量精度，如果1根杠杆能放大10倍位移，能测量0.1毫米精度的位移，那么增加1根杠杆则可测量0.01毫米精度的位移，再增加1根杠杆则可测量0.001毫米精度位移，继续增加杠杆，则可测量0.0001、0.00001……毫米精度的位移。

2.零件通用，制造成本低。本装置的杠杆都是可互换的同一零件，支点、指针、刻度表也是可互换的同一零件，固定板则是可以拼接的，需要时可拼接加长固定板，安装更多的杠杆，由于零件数量少，零件通用率高，该装置的制造成本很低。

3.标定简单，由于零件通用率高，标定了第1根杠杆后，其它杠杆可按第1根杠杆的标定结果来套用。也可以各杠杆分开标定位移放大量，再综合到一起。对于小于0.0001毫米等超高微位移精度的标定，很难找到合适的标定设备，这时各杠杆分开标定位移放大量再综合到一起就可用精度小标定仪表达到超高精度标定的需要。

4.能适应各种不同环境，一般测量仪表怕水、怕油、拍高温及低温，本装置可在有水、有油甚至可浸泡在水及油中使用，当然这时需要用铝合金或不锈钢等防锈零件制造。对高温及低温的适应能力，本装置也比一般的百分表，千分表等强很多。当然在特殊环境下使用时，为保证精度，需在特殊环境下重新标定过才能使用。

附图说明

图1是根据本发明的微变形测量装置的原理示意图；

图2是根据本发明的微变形测量装置中限位机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图2所示，根据本发明具体实施方式的一种微变形测量装置，包括固定板8、至少一根杠杆、接触头1以及刻度指示组件。其中杠杆通过杠杆支点设置在固定板8上，杠杆支点将对应的杠杆分为长侧和短侧两部分，接触头1通过固定套设置在固定板8上，接触头1沿固定套的套孔方向移动，接触头1与杠杆的短侧部分的端头连接，刻度指示组件设置在固定板8上在杠杆的长侧部分的端头活动区域内，刻度指示组件包括刻度表7以及指针5，刻度表7固定在固定板8上，刻度表7上的刻度事先由接触头1的位移量进行标定，指针5固定在杠杆的长侧部分的端头。

上述方案中，接触头1是用于直接与被测物体表面接触，接触表面光滑并可根据需要调整形状。本实施例中，接触头1可以包括测量杆与固定套两部分，接触头1通过测量杆和固定套固定在固定板8上，只能在一个方向移动。接触头1与杠杆是紧密接触的，当接触头1移动时，会推动杠杆做相应移动。杠杆可以采用硬质金属长条，支点固定在固定板8上，当接触头1有微小位移时，与其接触的杠杆的较短一端被推动产生位移，杠杆另外较长的一端则由于杠杆原理，位移被放大。标定刻度表7的刻度通过标定接触头1的位移量与指针5的对应位移量确定。比如当接触头1位移了0.01毫米时，在刻度表7标注一个大刻度，然后把该刻度分成10等分的小刻度，每个等分就是0.001毫米，即1微米。实际标注中，可用千分尺来做微位移的基准，接触头1在千分尺推动下，每位移0.01毫米，标记指针5相应的位移，再位移0.01毫米，标记指针5的相应位移，直到刻度表7被标记满。然后每刻度再细分成10等分，每等分就对应接触头1位移了0.001毫米，也就是1微米位移。或者直接推动接触头1移动一段较大具体，如2毫米，把指针5对应的在刻度表上的移动距离标记出来，然后等分刻度表刻度。实际使用中，通过指针5的位移就可以方便的知道接触头1的真实位移。

作为一种优选实施例，杠杆包括第一杠杆2、第二杠杆3以及第三杠杆4，第一杠杆2通过第一杠杆支点21设置在固定板8上，接触头1与第一杠杆2的短侧部分的端头连接，第二杠杆3通过第二杠杆支点31设置在固定板8上，第一杠杆2的长侧部分的端头与第二杠杆3的短侧部分的端头通过第一滑槽连接，第三杠杆4通过第三杠杆支点41设置在固定板8上，第二杠杆3的长侧部分的端头与第三杠杆4的短侧部分的端头通过第二滑槽连接，第三杠杆4的长侧部分的端头设置有回位弹簧10。在本方案中，杠杆之间通过滑块和滑块安装在杠杆的滑槽中实现联动，其中第一杠杆2的滑块能在第二杠杆3的滑槽中沿滑槽方向自由移动，杠杆的滑块及滑槽部分及支点处均加润滑剂来润滑，保证整个装置摩擦阻力小，反应灵敏。本实施例中，所有杠杆都是尺寸相同的零件，可以互换使用，标定好一个杠杆后，其它杠杆也可套用标定结果。或者分开各个杠杆分别标定好再综合起来，能做到用精度低测量设备标定超高精度设备。当然，需要说明的是，杠杆的数目不限3根，接触头1有球状、针状、平板状等不同形状，测量前先根据需要选择接触头1，选择好需要的接触头1，安装在第一杠杆2上后，让接触头1精密接触需测量的表面并保证接触是紧密贴合，之间是无间隙没有相对移动的。当只需要一根杠杆就能保证测量精度时，其它杠杆可以不安装，如需提高测量精度，则可增加杠杆，必要时可增加固定板，安装更多的杠杆提高测量精度。后面杠杆的标定可以直接套用第一根杠杆的标定结果。如果不放心，可以把增加的杠杆都分开标定一次，并综合起来，比如第一根杠杆放大倍数是10.1，第二根杠杆放大倍数是10，第三根杠杆放大倍数是9.9，那么综合放大倍数就是10.1x10x9.9＝999.9。也就是当第三根杠杆测量到位移是1毫米是，实际的微位移是1除以999.9约等于0.001毫米。这样可以用精度小仪表达到超高精度标定需要。理论上说，本发明装置可测量无限小位移，但实际使用中并不需要做到。

作为一种优选实施例，固定板8的中间位置设有限位机构11，该限位机构11具有限位槽113(参加图2)，第一杠杆2、第二杠杆3和第三杠杆4的杆身处于限位槽内。本实施例中，限位机构11是铡刀式结构，限位机构11固定在固定板8上，该限位机构11的铡刀一端用销钉111固定在底座114上，另外一端是把手112，铡刀在需要时可以打开，放入杠杆，工作时需合上铡刀并固定。铡刀合上后，把手112与底座114之间形成限位槽113，该限位槽113高度稍大于杠杆直径。杠杆能在限位槽113移动但移动方向受限制。所有杠杆可用同一个限位装置限位并防止脱落(参加图2)。

作为一种优选实施例，刻度表7上设置有阻尼滑块6，阻尼滑块6在指针5的推动下移动。在本方案中，动态测量时，指针5的摆动很快，这时可以用阻尼滑块6来辅助读取指针位移数据。

作为一种优选实施例，固定板8拼接成型。在本方案中，固定板8是硬质板，比如木板、塑料板、金属板等，用于固定本装置的各零件。

作为一种优选实施例，第一杠杆2的短侧部分上设有有配重块，其作用是保证支点2侧杠杆的重量基本一致。

作为一种优选实施例，该微变形测量装置还包括透明的外壳9。在本方案中，外壳9做成透明硬质外壳，用于保护本装置的零件并可直接看到指针5动作。

综上，本实施例的微变形测量装置，通过杠杆原理，逐步放大接触头1的微位移到指针5的大位移上，并通过直接标定把接触头1的微位移与指针5的大位移对应起来，通过读取指针5的大位移就可直接知道接触头1的微位移量，巧妙利用叠加杠杆原理达到了测量微小位移的目的，能在各种特殊环境下测量，测量精度比现有技术更高，装置更简单，成本更低，标定及测量更容易，可靠性及维护性更好。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种微变形测量装置，其特征在于，包括：

固定板；

至少一根杠杆，其通过杠杆支点设置在所述固定板上，所述杠杆支点将对应的杠杆分为长侧和短侧两部分；

接触头，其通过固定套设置在所述固定板上，所述接触头沿所述固定套的套孔方向移动，所述接触头与所述杠杆的短侧部分的端头连接；以及

刻度指示组件，其设置在所述固定板上在所述杠杆的长侧部分的端头活动区域内，所述刻度指示组件包括：

刻度表，其固定在所述固定板上，所述刻度表上的刻度事先由所述接触头的位移量进行标定；以及

指针，其固定在所述杠杆的长侧部分的端头。

2.根据权利要求1所述的微变形测量装置，其特征在于，所述杠杆包括：

第一杠杆，其通过第一杠杆支点设置在所述固定板上，所述接触头与所述第一杠杆的短侧部分的端头连接；

第二杠杆，其通过第二杠杆支点设置在所述固定板上，所述第一杠杆的长侧部分的端头与所述第二杠杆的短侧部分的端头通过第一滑槽连接；以及

第三杠杆，其通过第三杠杆支点设置在所述固定板上，所述第二杠杆的长侧部分的端头与所述第三杠杆的短侧部分的端头通过第二滑槽连接，所述第三杠杆的长侧部分的端头设置有回位弹簧。

3.根据权利要求2所述的微变形测量装置，其特征在于，所述固定板的中间位置设有限位机构，该限位机构具有限位槽，所述第一杠杆、所述第二杠杆和所述第三杠杆的杆身处于所述限位槽内。

4.根据权利要求3所述的微变形测量装置，其特征在于，所述刻度表上设置有阻尼滑块，所述阻尼滑块在所述指针的推动下移动。

5.根据权利要求4所述的微变形测量装置，其特征在于，所述固定板拼接成型。

6.根据权利要求5所述的微变形测量装置，其特征在于，所述第一杠杆的短侧部分上设有配重块。

7.根据权利要求6所述的微变形测量装置，其特征在于，该微变形测量装置还包括透明的外壳。