CN108592842A - 一种微动位移传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微动位移传感器，属于机械技术领域。它解决了现有的微动位移传感器检测精度低的问题。本微动位移传感器，包括壳体、连接件和设置在壳体内且能够在壳体内摆动的检测杠杆，检测杠杆的一端伸出壳体外，壳体内还设有与测量检测杠杆另一端对应的检测电路板，连接件包括连接部、固定部和具有弹性的弹性部，连接部与固定部之间通过弹性部相连接且连接部与固定部之间形成弹性间隙，连接部与检测杠杆相固连，固定部与壳体相固连。本微动位移传感器通过独特结构的连接件的弹性变化来实现支撑检测杠杆的摆动，消除了摩擦，从而不会产生磨损，提高了检测的精度。

Description

一种微动位移传感器

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种微动位移传感器。

背景技术

位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。而微动位移传感器是一种对检测精度要求更高的位移传感器，常被用于检测工件的表面轮廓或表面形状，如转轴的圆弧度。

现有的微动位移传感器多为杠杆结构。如中国专利申请(申请号：201010609674.3)公开了一种光栅式杠杆结构触针位移传感器，其组成包括：传感器基体，所述的传感器基体装有回转轴、传感器杠杆、光栅读数头和抬笔机构，所述的传感器杠杆前端连接测针架，所述的传感器杠杆的尾部圆弧面粘贴光栅尺，所述的传感器杠杆后端通过连接片连接阻尼器，所述的测针架通过测杆连接测针，所述的测杆装有测力调整砝码。测针扫描被测表面，随被测表面的起伏变化，测针产生位移变化时，传感器杠杆以回转轴为中心转动，光栅尺与光栅读数头之间产生相对运动，其位移量与测针的位移量成正比，从而将测针位移量转换为光栅读数头发出的电信号。

如上述的现有微动传感器中，传感器杠杆是通过回转轴连接在传感器基体上来实现转动的，这也是本领域普通技术人员对杠杆结构的常规认知和常规设计，即在杠杆上设置一支点，杠杆绕着固定支点转动。然后在使用过程中，传感器杠杆以回转轴为中心不停的转动，也就是说传感器杠杆与回转轴之间会不停的发生相对运动，使用一段时间后，两者之间频繁的相互摩擦容易产生磨损，即杠杆与支点之间会因摩擦产生磨损，从而会导致检测的精度较低，使用寿命较短。而为了实现较高的测量精度，现有的常规做法是尽可能的提高传感器杠杆和回转轴的表面光滑度，降低两者之间的摩擦，但是上述的做法，一来对工艺以及模具的精度要求较高，所需投入的成本也较高，而来也只能起到治标，并不能治本，其只能相对延长磨损的期限，并不能消除，当出现磨损后，依然会导致检测的精度较低。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种微动位移传感器，本发明所要解决的技术问题是：如何消除摩擦，提高检测的精度。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种微动位移传感器，包括壳体和设置在壳体内且能够在壳体内摆动的检测杠杆，所述检测杠杆的一端伸出壳体外，所述壳体内还设有与测量检测杠杆另一端对应的检测电路板，其特征在于，本传感器还包括连接件，所述连接件包括连接部、固定部和具有弹性的弹性部，所述连接部与固定部之间通过弹性部相连接且所述连接部与固定部之间形成弹性间隙，所述连接部与检测杠杆相固连，所述固定部与所述壳体相固连。

本微动位移传感器中，检测杠杆伸出壳体外的一端为检测端，以检测转轴的圆弧度为例，使用时，检测端随被测转轴的表面起伏变化，而由于连接件的固定部是固定在壳体上的，连接部时固定在检测杠杆上的，那么连接固定部和连接部且具有弹性的弹性部就构成了整个杠杆结构的支点，弹性间隙提供位移空间，通过弹性部发生细微的弹性变形来实现检测杠杆的摆动，并通过检测电路板进行测量得出最终结果。本微动位移传感器通过反常规的设计，并配合独特结构的连接件，使得连接件处微量的弹性变形能够起到类似杠杆摆动的作用，从而将现有的常规的位于杠杆上的支点转移到了连接件的弹性部上，通过弹性部的弹性变化来实现支撑检测杠杆的摆动，由于微动传感器的检测的位移量均是极小的，弹性部的弹性变形几乎可以忽略不计，也就是说弹性部造成的弹性疲劳度也几乎可以忽略不计，而检测杠杆与连接件之间为固定关系，两者之间不存在相对运动，消除了摩擦，从而不会产生磨损，提高了检测的精度。

在上述的微动位移传感器中，所述连接部和固定部均呈长条块状且分别贴靠固定在所述检测杠杆的侧部和壳体的侧壁上，所述弹性部呈片状且弹性部的厚度由两端往中部方向依次变小。连接部和固定部均呈长条块状分别贴靠并固定在检测杠杆的侧部和壳体的侧壁上，稳定性好，保证检测杠杆与连接件之间无相对摩擦。而片状的弹性部的设计，在弹性部的中部位置构成整个杠杆结构的支点，进一步保证弹性部造成的弹性疲劳度也几乎可以忽略不计，使得检测杠杆能够实现稳定的摆动，进一步提高了检测的精度。

在上述的微动位移传感器中，所述弹性部上位于弹性间隙内的侧面为弧形面。位于弹性间隙内的侧面为弹性形变面，通过将该侧面设计为弧形面，整体的连续性较好，同时具有较好的弹性缓冲效果，保证整体的弹性受力较为均匀，进一步保证弹性部造成的弹性疲劳度也几乎可以忽略不计，进一步提高了检测的精度。

在上述的微动位移传感器中，所述连接件为以弹性部的中心线为轴的轴对称结构。通过上述的结构设计，使得连接件整体呈U型，一致性较好，整体的弹性受力较为均匀，进一步保证弹性部造成的弹性疲劳度也几乎可以忽略不计，进一步提高了检测的精度。

在上述的微动位移传感器中，所述检测杠杆、连接部、固定部和弹性部的底面齐平且均与壳体的底面之间存在间隙。通过上述的设置，使得连接件在受力发生弹性形变时与壳体的底面之间不会产生摩擦，从而避免了磨损，进一步提高了检测的精度。

在上述的微动位移传感器中，所述壳体的底面上靠近侧壁处具有向上凸出的安装凸台，所述固定部的底面抵靠在所述安装凸台上，所述固定部的侧面与壳体的侧壁贴靠并通过紧固件固定，所述检测杠杆、连接部、固定部和弹性部的底面齐平且所述检测杠杆、连接部和弹性部的底面均与壳体的底面之间存在间隙。通过安装凸台的设计，使得连接件在竖直方向上有个支撑，不会处于悬空，降低了重力对连接件的弹性形变造成的影响，同时连接部的底部和弹性部的底面与壳体的底面之间存在间隙，又使得连接件在受力发生弹性形变时与壳体的底面之间不会产生摩擦，从而避免了磨损，进一步提高了检测的精度。

在上述的微动位移传感器中，所述检测杠杆的侧部形成有抵靠台阶，所述连接部贴靠在所述检测杠杆的侧部并通过紧固件固定，所述连接部远离弹性部的一端端面与所述抵靠台阶相抵靠。在检测杠杆摆动过程中，检测杠杆与连接件之间在检测杠杆轴向上受的力较大，通过抵靠台阶的设计，与连接部的端部之间形成抵靠，从而抵消了一部分连接部与检测杠杆之间的轴向方向上的力，从而降低了连接部与检测杠杆连接处的疲劳磨损，进一步提高了检测的精度。

在上述的微动位移传感器中，所述检测杠杆上具有凸出的限位块，所述壳体的侧壁上固定有限位杆，所述限位杆呈圆柱状，所述限位块的上表面为平面且所述限位杆的侧壁贴靠在所述限位块的上表面上。限位杆的设置，能够实现对检测杠杆竖直方向上的限位，防止其在检测过程中向上跳动而影响检测的精度。同时将限位杆设计为圆柱状的结构，使得限位杆与限位块之间的接触为线接触，减小了接触面的面积，降低了磨损，进一步提高了检测的精度。

在上述的微动位移传感器中，所述壳体的底部具有向上凸出的固定台，所述固定台上设有固定块，所述固定块的一侧壁上具有贯穿固定块底部的固定槽，所述限位杆的一端穿设在所述固定槽内，另一端侧壁贴靠在所述限位块上，且所述固定块通过紧固件与所述固定台相固连将所述限位杆压紧在所述固定台上。限位杆通过固定块压紧在固定台上，便于限位杆更换。同时限位杆的一端穿设在固定槽内被压紧在固定台上，从而使得限位杆的另一端具有上翘的趋势，从而能够与限位块之间保持贴靠，不会抵压在限位块上，从而进一步减小了摩擦力，降低了磨损，提高了检测的精度。

在上述的微动位移传感器中，所述检测杠杆包括均呈长条状的杆一和杆二，所述杆一的一端穿出壳体外，所述连接件固定在杆一的中部侧壁上，所述杆一另一端的侧壁与所述杆二的一端侧壁相贴靠固定，所述杆二的另一端与所述检测电路板相对，所述杆一与杆二相连接一端的端部具有向外凸出的限位块，所述限位杆的外侧壁贴靠在所述限位块的上表面，所述杆二上还固定有限位板，所述限位板位于所述限位杆的上方且与所述限位杆相贴靠或具有间隙。检测杠杆采用杆一和杆二的分体式设计，制作方便，较易成型。限位板能够进一步实现对检测杠杆竖直方向上的限位，防止其在检测过程中向下跳动而影响检测的精度。

在上述的微动位移传感器中，所述杆一的侧壁上具有凸出的定位块，所述杆二的侧壁上具有定位槽，所述定位块能够嵌入定位槽内且所述杆一和杆二之间通过紧固件固定。定位块和定位槽的设计，便于杆一和杆二的安装定位，无需对准。

在上述的微动位移传感器中，所述壳体上具有条形孔，所述检测杠杆的一端穿过条形孔并穿出壳体外，所述条形孔处还具有能将所述条形孔罩住的防尘罩，所述防尘罩套设在所述检测杠杆上且两端分别与检测杠杆和壳体密封连接。条形孔为检测杠杆的摆动提供空间，防尘罩呈波纹状，防尘罩的设计能够实现条形孔处的密封，避免外部灰尘等杂质进入影响检测的精度。

与现有技术相比，本微动位移传感器具有以下优点：

1、通过独特结构的连接件的弹性变化来实现支撑检测杠杆的摆动，由于微动传感器的检测的位移量均是极小的，弹性部的弹性变形几乎可以忽略不计，也就是说弹性部造成的弹性疲劳度也几乎可以忽略不计，而检测杠杆与连接件之间为固定关系，两者之间不存在相对运动，消除了摩擦，从而不会产生磨损，提高了检测的精度。

2、圆柱状限位杆的设计，能够实现对检测杠杆竖直方向上的限位，防止其在检测过程中向上跳动而影响检测的精度，同时使得限位杆与限位块之间的接触为线接触，减小了接触面的面积，降低了磨损，进一步提高了检测的精度。

附图说明

图1是本微动位移传感器的立体结构图。

图2是本微动位移传感器另一个方向的立体结构图。

图3是连接件的立体结构图。

图4是固定块的立体结构图。

图中，1、壳体；1a、安装凸台；1b、固定台；1c、条形孔；2、检测杠杆；2a、杆一；2a1、抵靠台阶；2a2、限位块；2a3、定位块；2b、杆二；3、检测电路板；4、连接件；4a、连接部；4b、固定部；4c、弹性部；4d、弹性间隙；5、固定块；5a、固定槽；6、限位板；7、防尘罩；8、限位杆。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1和2所示，本微动位移传感器，包括壳体1、连接件4和检测杠杆2，检测杠杆2设置在壳体1内且能够在壳体1内摆动。壳体1上具有条形孔1c，检测杠杆2包括均呈长条状的杆一2a和杆二2b，杆一2a的一端穿过条形孔1c并穿出壳体1外，杆一2a另一端的侧壁上具有凸出的定位块2a3，杆二2b的一端侧壁上具有定位槽，杆一2a和杆二2b的侧壁相互贴靠时定位块2a3能够嵌入定位槽内，杆一2a和杆二2b之间通过紧固件固定。壳体1内还设有用于测量杆二2b另一端位移量的检测电路板3，检测电路板3为现有的测量模块，上面集成有光栅、磁栅、容感等测量机构。条形孔1c处还具有能将条形孔1c罩住的防尘罩7，防尘罩7呈波纹状，防尘罩7套设在检测杠杆2上且两端分别与检测杠杆2和壳体1密封连接，实现条形孔1c处的密封，避免外部灰尘等杂质进入。

如图1和3所示，连接件4固定在杆一2a的中部侧壁上，连接件4包括连接部4a、固定部4b和具有弹性的弹性部4c，连接件4为以弹性部4c的中心线为轴的轴对称结构，连接部4a与固定部4b之间通过弹性部4c相连接且连接部4a与固定部4b之间形成弹性间隙4d。连接部4a和固定部4b均呈长条块状，弹性部4c呈片状且弹性部4c的厚度由两端往中部方向依次变小，弹性部4c上位于弹性间隙4d内的侧面为弧形面。

壳体1的底面上靠近侧壁处具有向上凸出的安装凸台1a，固定部4b的底面抵靠在安装凸台1a上，使得连接件4在竖直方向上有个支撑，不会处于悬空，降低了重力对连接件4的弹性形变造成的影响，固定部4b的侧面与壳体1的侧壁贴靠并通过紧固件固定。杆一2a的侧部形成有抵靠台阶2a1，连接部4a的侧面贴靠在杆一2a的侧部并通过紧固件固定，连接部4a远离弹性部4c的一端端面与抵靠台阶2a1相抵靠，从而抵消了一部分连接部4a与检测杠杆2之间的轴向方向上的力，从而降低了连接部4a与检测杠杆2连接处的疲劳磨损。检测杠杆2、连接部4a、固定部4b和弹性部4c的底面齐平且检测杠杆2、连接部4a和弹性部4c的底面均与壳体1的底面之间存在间隙。

如图1、2和4所示，壳体1的底部具有向上凸出的固定台1b，固定台1b上设有固定块5和限位杆8，固定块5的一侧壁上具有贯穿固定块5底部的固定槽5a，限位杆8呈圆柱状，限位杆8的一端穿设在固定槽5a内，固定块5通过紧固件与固定台1b相固连将限位杆8压紧在固定台1b上。杆一2a与杆二2b相连接一端的端部具有向外凸出的限位块2a2，限位块2a2的上表面为平面且限位杆8另一端的侧壁贴靠在限位块2a2的上表面上，使得限位杆8与限位块2a2之间的接触为线接触，杆二2b上还固定有限位板6，限位板6位于限位杆8的上方且与限位杆8相贴靠或具有间隙，限位板6和限位杆8共同作用能够实现对检测杠杆2竖直方向上的限位。

本微动位移传感器使用时，以检测转轴的圆弧度为例，检测杠杆2的检测端随被测转轴的表面起伏变化，而由于连接件4的固定部4b是固定在壳体1上的，连接部4a时固定在检测杠杆2上的，那么连接固定部4b和连接部4a且具有弹性的弹性部4c就构成了整个杠杆结构的支点，弹性间隙4d提供位移空间，通过弹性部4c发生细微的弹性变形来实现检测杠杆2的摆动，并通过检测电路板3进行测量得出最终结果。由于微动传感器的检测的位移量均是极小的，弹性部4c的弹性变形几乎可以忽略不计，也就是说弹性部4c造成的弹性疲劳度也几乎可以忽略不计，而检测杠杆2与连接件4之间为固定关系，两者之间不存在相对运动，消除了摩擦，从而不会产生磨损，提高了检测的精度。

实施例二

本实施例与实施例一基本相同，其不同之处在于：检测杠杆2、连接部4a、固定部4b和弹性部4c的底面齐平且均与壳体1的底面之间存在间隙。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种微动位移传感器，包括壳体(1)和设置在壳体(1)内且能够在壳体(1)内摆动的检测杠杆(2)，所述检测杠杆(2)的一端伸出壳体(1)外，所述壳体(1)内还设有与测量检测杠杆(2)另一端对应的检测电路板(3)，其特征在于，本传感器还包括连接件(4)，所述连接件(4)包括连接部(4a)、固定部(4b)和具有弹性的弹性部(4c)，所述连接部(4a)与固定部(4b)之间通过弹性部(4c)相连接且所述连接部(4a)与固定部(4b)之间形成弹性间隙(4d)，所述连接部(4a)与检测杠杆(2)相固连，所述固定部(4b)与所述壳体(1)相固连。

2.根据权利要求1所述的微动位移传感器，其特征在于，所述连接部(4a)和固定部(4b)均呈长条块状且分别贴靠固定在所述检测杠杆(2)的侧部和壳体(1)的侧壁上，所述弹性部(4c)呈片状且弹性部(4c)的厚度由两端往中部方向依次变小。

3.根据权利要求2所述的微动位移传感器，其特征在于，所述弹性部(4c)上位于弹性间隙(4d)内的侧面为弧形面。

4.根据权利要求3所述的微动位移传感器，其特征在于，所述连接件(4)为以弹性部(4c)的中心线为轴的轴对称结构。

5.根据权利要求1-4中的任意一项所述的微动位移传感器，其特征在于，所述检测杠杆(2)、连接部(4a)、固定部(4b)和弹性部(4c)的底面齐平且均与壳体(1)的底面之间存在间隙。

6.根据权利要求1-4中的任意一项所述的微动位移传感器，其特征在于，所述壳体(1)的底面上靠近侧壁处具有向上凸出的安装凸台(1a)，所述固定部(4b)的底面抵靠在所述安装凸台(1a)上，所述固定部(4b)的侧面与壳体(1)的侧壁贴靠并通过紧固件固定，所述检测杠杆(2)、连接部(4a)、固定部(4b)和弹性部(4c)的底面齐平且所述检测杠杆(2)、连接部(4a)和弹性部(4c)的底面均与壳体(1)的底面之间存在间隙。

7.根据权利要求1-4中的任意一项所述的微动位移传感器，其特征在于，所述检测杠杆(2)的侧部形成有抵靠台阶(2a1)，所述连接部(4a)贴靠在所述检测杠杆(2)的侧部并通过紧固件固定，所述连接部(4a)远离弹性部(4c)的一端端面与所述抵靠台阶(2a1)相抵靠。

8.根据权利要求1-4中的任意一项所述的微动位移传感器，其特征在于，所述检测杠杆(2)上具有凸出的限位块(2a2)，所述壳体(1)的侧壁上固定有限位杆(8)，所述限位杆(8)呈圆柱状，所述限位块(2a2)的上表面为平面且所述限位杆(8)的侧壁贴靠在所述限位块(2a2)的上表面上。

9.根据权利要求8所述的微动位移传感器，其特征在于，所述壳体(1)的底部具有向上凸出的固定台(1b)，所述固定台(1b)上设有固定块(5)，所述固定块(5)的一侧壁上具有贯穿固定块(5)底部的固定槽(5a)，所述限位杆(8)的一端穿设在所述固定槽(5a)内，另一端侧壁贴靠在所述限位块(2a2)上，且所述固定块(5)通过紧固件与所述固定台(1b)相固连将所述限位杆(8)压紧在所述固定台(1b)上。

10.根据权利要求9所述的微动位移传感器，其特征在于，所述检测杠杆(2)包括均呈长条状的杆一(2a)和杆二(2b)，所述杆一(2a)的一端穿出壳体(1)外，所述连接件(4)固定在杆一(2a)的中部侧壁上，所述杆一(2a)另一端的侧壁与所述杆二(2b)的一端侧壁相贴靠固定，所述杆二(2b)的另一端与所述检测电路板(3)相对，所述杆一(2a)与杆二(2b)相连接一端的端部具有向外凸出的限位块(2a2)，所述限位杆(8)的外侧壁贴靠在所述限位块(2a2)的上表面，所述杆二(2b)上还固定有限位板(6)，所述限位板(6)位于所述限位杆(8)的上方且与所述限位杆(8)相贴靠或具有间隙。