CN109539967A - 一种磁致伸缩传感器精确检测机械零件孔装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁致伸缩传感器精确检测机械零件孔装置，主要包括握把、工作舱、位移装置，握把安装于所述工作舱底部，位移装置共两个，分别安装于工作舱的左右两端；本发明通过利用磁致伸缩位移原理来精确测量位移装置的位移量，测量机械零件孔距时位移装置与零件直接进行接触，这样就使得用于测量用的活动磁环和传感器自身并无直接接触，不至于被磨擦、磨损，因而其使用寿命长、环境适应能力强，可靠性高，安全性好，便于系统自动化工作，即使在恶劣的工业环境下也能正常工作；操作人员只需要将测量结果加上位移装置顶部的厚度即可得到待测零件孔径的精确数据；并且本发明操作简单，结构新颖，方便操作人员使用。
Description
技术领域
本发明涉及机械零件孔距测量技术领域，具体是涉及一种磁致伸缩传感器精确检测机械零件孔装置。
背景技术
目前机械加工制造都在向批量化、规模化方向发展，检测孔距在机械类零部件制造业中屡见不鲜，在生产中，若人工采用游标卡尺对工件进行检测，则会大大降低生产效率，而质检员不能保证每个工件的检测，故不能保证生产质量。如何采用高效实用的检测距离专用检具是提高生产效率的重要途径，合理的专用检具可以大大减少工序的辅助时间，提高流水生产线的生产节拍，是目前亟待解决的问题。
在中国发明专利申请CN203116673U中公开的一种机械零部件孔距公差测量检具，其特征在于：包括一定位板，定位板两端设有间距与待测工件的两孔间距相同的检测柱，且定位板中部设置把手部，但是该测量检具不能调节检测柱之间的间距，只能测量有固定间距下的待测工件上的两孔，若需要测量的待测工件上的两孔间距发生改变，就要重新换一个两个检测柱之间的间距与需要测量的待测工件上的两孔间距相同的该测量检具，导致使用极为不方便。
并且孔距检具应具有高测量精度，较高的测量效率，测量灵活且可靠。对于经常发生松动的孔距检具来说，测量的精确度肯定不高，这就失去了测量孔距的意义。因此，实际生产中，对于孔距检具的易安装拆卸性能、校准方便性、安全可靠性、测量灵活性等，都有待加强。
发明内容
针对以上存在的技术问题，本发明公开了一种磁致伸缩传感器精确检测机械零件孔的装置，并且操作简便。
一种磁致伸缩传感器精确检测机械零件孔装置，主要包括握把、工作舱、位移装置，所述握把安装于所述工作舱底部，所述位移装置共两个，分别安装于工作舱的左右两端；
握把包括供电装置、控制器、处理器、按键一、按键二，所述供电装置位于握把内部底端，所述控制器电性连接在供电装置顶部，所述处理器电性连接在控制器顶部，所述按键一、按键二均设置在握把的侧壁上；
工作舱内设有左端测距装置、右端测距装置、电子室、脉冲检测仪一、脉冲检测仪二，所述电子室位于工作舱底部中心处，所述脉冲检测仪一、脉冲检测仪二分别安装于电子室左右两侧，电子室内设有A/D转换器与电子模块，所述左端测距装置包括电机、转轴、齿轮一、齿轮二、螺杆一、螺杆二、导轨，所述电机位于工作舱内顶部的中心位置，所述齿轮一通过所述转轴与电机左侧的输出轴连接，所述齿轮二安装于齿轮一下方并且与齿轮一相啮合，所述螺杆一安装于齿轮二左侧，所述螺杆二安装于螺杆一下方并且与螺杆一相啮合，所述导轨安装在螺杆二的下方，并且与螺杆二通过螺纹啮合，螺杆二的左端贯穿过工作舱的侧壁；螺杆一内设有接触头、管芯、波导管、内管、位置磁铁、敏感元件，所述管芯位于内管的中轴位置，所述波导管嵌套在管芯内，所述位置磁铁连接在内管外端，所述敏感元件连接在管芯的外端，并且通过波导管连接至位于管芯内端的所述接触头；所述右端测距装置与左端测距装置在同一纵向平面内关于工作舱内部中心点中心对称；
所述位移装置共两个呈Z形结构并且关于工作舱的中心纵轴左右对称；两个位移装置的下端竖直部分分别与贯穿工作舱左右两端的螺杆二一一对应连接，两个位移装置的上端竖直部分的外侧均设有压力传感器三，用于检测位移装置是否与待测零件孔径的边缘接触；
电子室分别通过脉冲检测仪一、脉冲检测仪二与左端测距装置、右端测距装置内的敏感元件电性连接；处理器分别与控制器、脉冲检测仪一、脉冲检测仪二、压力传感器三电性连接，控制器分别与按键一、按键二、电机、电子室电性连接，按键一通过控制器控制电机顺时针旋转，按键二通过控制器控制电机逆时针旋转。
进一步地，所述按键一包括按钮一、弹簧一、压力传感器一，所述按钮一安装于握把左侧，按钮一左侧通过所述弹簧一与所述压力传感器一右端连接，压力传感一与处理器电性连接；通过按压与释放按钮从而控制电机顺时针工作。
进一步地，所述按键二包括按钮二、弹簧二、压力传感器二，所述按钮二安装于所述按键一上方，按钮二左侧通过所述弹窗二与所述压力传感器二右端连接，压力传感器二与处理器电性连接；通过按压与释放按钮从而控制电机逆时针工作。
进一步地，所述电子室内设有电子模块；所述电子模块用于产生询问电流脉冲。
进一步地，所述齿轮一与所述齿轮二连接处的外围设有塑料保护模具；用于固定齿轮的位置，防止齿轮产生位移影响测量结果。
进一步地，所述波导管与所述敏感元件头都采用稀土-铁合金材料制成；磁致伸缩是指在交变磁场的作用下，物体产生与交变磁场频率相同的机械振动；或者相反，在拉伸、压缩力作用下，由于材料的长度发生变化，使材料内部磁通密度相应地发生变化，在线圈中感应电流，机械能转换为电能。
更进一步的，所述导轨内侧涂抹有保护膜，所述保护膜由PE材料、聚碳酸酯、防水透气膜、导热硅橡胶填充物、有机溶剂与耐高温橡胶索环制成，其质量比为5:1:0.8:0.3:0.1:0.2。
本发明的工作原理为：操作人员在使用本装置测量零件孔距时，先将位移装置顶部伸入待测物体孔内，随后通过按压或者释放按键一与按键二后，压力传感器一与压力传感器二接收到压力改变的信号，从而传递给处理器，处理器通过接收到的信息从而控制左端测距装置与右端测距装置内的电机的转动方向，从而通过齿轮一、齿轮二、螺杆一、螺杆二的转动实现位移装置的位移，同时螺杆二在转动位移的同时，电子室内的电子模块通过敏感元件头发出脉冲信号，脉冲信号形成的移动磁场与位置磁铁形成的固定磁场相接触时，会产生感应脉冲，感应脉冲通过波导管与敏感元件头被电子室内的A/D转换器接收后传递给处理器进行数据处理，随后处理器计算出位移装置的位移量，从而得到被测零件的孔距。
本发明的工作方法为：
测量时：工作人员将位移装置顶部放入待测物件内孔中，随后操作人员通过按下按键一，压力传感器一接收到压力信号后将信号传递给处理器，处理器接收到信息后控制左端测距装置与右端测距装置内的电机正向转动，从而通过齿轮一带动齿轮二与螺杆一转动，从而使得螺杆二沿着导轨转动后从工作舱侧壁伸出；位移装置也就随着螺杆二往外运动，当两个压力传感器三都接收到压力信号后，处理器通过电子室向螺杆二内发出脉冲信号从而检测螺杆二的位移，从而计算出待测零件的孔径；
测量结束：操作人员通过按下按键二，压力传感器二接收到压力信号后将信号传递给处理器，处理器接收到信息后控制左端测距装置与右端测距装置内的电机反向转动，从而通过齿轮一带动齿轮二与螺杆一转动，从而使得螺杆二沿着导轨转动后伸出工作舱的部分开始回缩，直至位移装置侧面与工作舱左右两端接触后松开按键二。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过利用磁致伸缩位移原理来精确测量位移装置的位移量，而磁致伸缩位移原理在测量时采用非接触的测量方式；测量机械零件孔距时是位移装置与零件直接进行接触，这样就使得用于测量用的活动磁环和传感器自身并无直接接触，不至于被磨擦、磨损，因而其使用寿命长、环境适应能力强，可靠性高，安全性好，便于系统自动化工作，即使在恶劣的工业环境下也能正常工作；操作人员只需要将测量结果加上位移装置顶部的厚度即可得到待测零件孔径的精确数据；并且本发明操作简单，结构新颖，方便操作人员使用。
附图说明
图1为本发明未工作状态的立体示意图；
图2为本发明工作状态的立体示意图；
图3为本发明的剖视图；
图4为本发明螺杆二的结构示意图；
其中，1-握把、2-工作舱、3-位移装置、101-供电装置、102-控制器、103-处理器、104-按键一、105-按键二、1041-按钮一、1042-弹簧一、1043-压力传感器一、1051-按钮二、1052-弹簧二、1053-压力传感器二、20-左端测距装置、21-右端测距装置、201-电机、202-转轴、203-齿轮一、204-齿轮二、205-螺杆一、206-螺杆二、207-导轨、208-电子室、209-脉冲检测仪一、210-脉冲检测仪二、301-压力传感器三、2051-接触头、2052-管芯、2053-波导管、2054-内管、2055-位置磁铁、2056-敏感元件。
具体实施例
为便于对本发明技术方案的理解，下面将结合附图及具体实施例为例做进一步的解释说明。
如图1、2所示，一种磁致伸缩传感器精确检测机械零件孔装置，主要包括握把1、工作舱2、位移装置3，握把1安装于工作舱2底部，位移装置3共两个，分别安装于工作舱2的左右两端；
如图3所示，握把1包括供电装置101、控制器102、处理器103、按键一104、按键二105，供电装置101位于握把1内部底端，控制器102电性连接在供电装置101顶部，处理器103电性连接在控制器102顶部，按键一104、按键二105均设置在握把1的侧壁上；
按键一104包括按钮一1041、弹簧一1042、压力传感器一1043，按钮一1041安装于握把1左侧，按钮一1041左侧通过弹簧一1042与压力传感器一1043右端连接，压力传感一1042与处理器103电性连接；通过按压与释放按钮从而控制电机201顺时针工作；
按键二105包括按钮二1051、弹簧二1052、压力传感器二1053，按钮二1051安装于按键一104上方，按钮二1051左侧通过弹窗二1042与压力传感器二1053右端连接，压力传感器二1052与处理器103电性连接；通过按压与释放按钮从而控制电机201逆时针工作；
工作舱2内设有左端测距装置20、右端测距装置21、电子室208、脉冲检测仪一209、脉冲检测仪二210，电子室208位于工作舱2底部中心处，脉冲检测仪一209、脉冲检测仪二210分别安装于电子室208左右两侧，电子室208内设有A/D转换器与电子模块，左端测距装置20包括电机201、转轴202、齿轮一203、齿轮二204、螺杆一205、螺杆二206、导轨207，电机201位于工作舱2内顶部的中心位置，齿轮一203通过转轴202与电机201左侧的输出轴连接，齿轮二204安装于齿轮一203下方并且与齿轮一203相啮合，螺杆一205安装于齿轮二204左侧，螺杆二206安装于螺杆一205下方并且与螺杆一205相啮合，导轨207安装在螺杆二206的下方，并且与螺杆二206通过螺纹啮合，螺杆二206的左端贯穿过工作舱2的侧壁；
导轨207内侧涂抹有保护膜，保护膜由PE材料、聚碳酸酯、防水透气膜、导热硅橡胶填充物、有机溶剂与耐高温橡胶索环制成，其质量比为5:1:0.8:0.3:0.1:0.2；
螺杆一205内设有接触头2051、管芯2052、波导管2053、内管2054、位置磁铁2055、敏感元件2056，管芯2052位于内管2054的中轴位置，波导管2053嵌套在管芯2052内，位置磁铁2055连接在内管2054外端，敏感元件2056连接在管芯2052的外端，并且通过波导管2053连接至位于管芯2052内端的接触头2051；右端测距装置21与左端测距装置20在同一纵向平面内关于工作舱2内部中心点中心对称；
波导管2053与敏感元件头2056都采用稀土-铁合金材料制成；磁致伸缩是指在交变磁场的作用下，物体产生与交变磁场频率相同的机械振动；或者相反，在拉伸、压缩力作用下，由于材料的长度发生变化，使材料内部磁通密度相应地发生变化，在线圈中感应电流，机械能转换为电能；
位移装置3共两个呈Z形结构并且关于工作舱2的中心纵轴左右对称；两个位移装置3的下端竖直部分分别与贯穿工作舱2左右两端的螺杆二206一一对应连接，两个位移装置3的上端竖直部分的外侧均设有压力传感器三301，用于检测位移装置3是否与待测零件孔径的边缘接触；
电子室208分别通过脉冲检测仪一209、脉冲检测仪二210与左端测距装置20、右端测距装置21内的敏感元件2056电性连接；处理器103分别与控制器102、脉冲检测仪一209、脉冲检测仪二210、压力传感器三301电性连接，控制器102分别与按键一104、按键二105、电机201、电子室208电性连接，按键一104通过控制器102控制电机201顺时针旋转，按键二105通过控制器102控制电机201逆时针旋转。
本发明的工作原理为：操作人员在使用本装置测量零件孔距时，先将位移装置3顶部伸入待测物体孔内，随后通过按压或者释放按键一104与按键二105后，压力传感器一1043与压力传感器二1053接收到压力改变的信号，从而传递给处理器103，处理器103通过处理接收的信息从而控制左端测距装置20与右端测距装置21内的电机201的转动方向，从而通过齿轮一203、齿轮二204、螺杆一205、螺杆二206的转动实现位移装置3的位移，同时螺杆二206在转动位移的同时，电子室208内的电子模块通过敏感元件头发出脉冲信号，脉冲信号形成的移动磁场与位置磁铁2055形成的固定磁场相接触时，会产生感应脉冲，感应脉冲通过波导管2053与敏感元件头2056被电子室208内的A/D转换器接收后传递给处理器103进行数据处理，随后处理器103计算出位移装置3的位移量，从而得到被测零件的孔距。
本发明的工作方法为：
测量时：工作人员将位移装置3顶部放入待测物件内孔中，随后操作人员通过按下按键一104，压力传感器一1043接收到压力信号后将信号传递给处理器103，处理器103接收到信息后控制左端测距装置20与右端测距装置21内的电机201正向转动，从而通过齿轮一203带动齿轮二204与螺杆一205转动，从而使得螺杆二206沿着导轨207转动后从工作舱2侧壁伸出；位移装置3也就随着螺杆二206往外运动，当两个压力传感器三301都接收到压力信号后，处理器103通过电子室208向螺杆二206内发出脉冲信号从而检测螺杆二206的位移，从而计算出待测零件的孔径；
测量结束：操作人员通过按下按键二105，压力传感器二1053接收到压力信号后将信号传递给处理器103，处理器103接收到信息后控制左端测距装置20与右端测距装置21内的电机201反向转动，从而通过齿轮一203带动齿轮二204与螺杆一205转动，从而使得螺杆二206沿着导轨207转动后伸出工作舱2的部分开始回缩，直至位移装置3侧面与工作舱2左右两端接触后松开按键二105。
本发明一种磁致伸缩传感器精确检测机械零件孔装置在实际生产中的测量数据：
准备型号为61922的合格深沟球轴承100个，使用孔径测量仪对准备好的轴承提前进行多次测量，获得其内径数据；随后分别使用本申请装置与车间中经常使用的百分表对100个轴承内径进行测量；
1.精度值：
评定标准：
A：测量结果误差≤0.00005mm；B：0.00005mm＜测量结果误差≤0.005mm；C：0.005mm＜测量结果误差≤0.5mm；
2.测量时间：
评定标准：
A：测量时间≤10s；B：10s＜测量时间≤20s；C：20s＜测量时间；
对比结果如表1所示：
表1：本申请装置与百分表测量100个轴承对比表
通过表1可以看出，本申请装置在精度上明显优于在车间中轴承孔径测量使用最广泛的百分表，并且与造价昂贵的孔径测量仪结果极为相近，但本装置造价远低于孔径测量仪；同时通过表1我们还可以看出，本申请装置在测量时间上也远优于百分表，可以得出结论本申请装置操作简便，在高精度、高准确度的同时，还提高了检测效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种磁致伸缩传感器精确检测机械零件孔装置，其特征在于，主要包括握把(1)、工作舱(2)、位移装置(3)，所述握把(1)安装于所述工作舱(2)底部，所述位移装置(3)共两个，分别安装于工作舱(2)的左右两端；
握把(1)包括供电装置(101)、控制器(102)、处理器(103)、按键一(104)、按键二(105)，所述供电装置(101)位于握把(1)内部底端，所述控制器(102)电性连接在供电装置(101)顶部，所述处理器(103)电性连接在控制器(102)顶部，所述按键一(104)、按键二(105)均设置在握把(1)的侧壁上；
工作舱(2)内设有左端测距装置(20)、右端测距装置(21)、电子室(208)、脉冲检测仪一(209)、脉冲检测仪二(210)，所述电子室(208)位于工作舱(2)底部中心处，所述脉冲检测仪一(209)、脉冲检测仪二(210)分别安装于电子室(208)左右两侧，电子室(208)内设有A/D转换器与电子模块，所述左端测距装置(20)包括电机(201)、转轴(202)、齿轮一(203)、齿轮二(204)、螺杆一(205)、螺杆二(206)、导轨(207)，所述电机(201)位于工作舱(2)内顶部的中心位置，所述齿轮一(203)通过所述转轴(202)与电机(201)左侧的输出轴连接，所述齿轮二(204)安装于齿轮一(203)下方并且与齿轮一(203)相啮合，所述螺杆一(205)安装于齿轮二(204)左侧，所述螺杆二(206)安装于螺杆一(205)下方并且与螺杆一(205)相啮合，所述导轨(207)安装在螺杆二(206)的下方，并且与螺杆二(206)通过螺纹啮合，螺杆二(206)的左端贯穿过工作舱(2)的侧壁；螺杆一(205)内设有接触头(2051)、管芯(2052)、波导管(2053)、内管(2054)、位置磁铁(2055)、敏感元件(2056)，所述管芯(2052)位于内管(2054)的中轴位置，所述波导管(2053)嵌套在管芯(2052)内，所述位置磁铁(2055)连接在内管(2054)外端，所述敏感元件(2056)连接在管芯(2052)的外端，并且通过波导管(2053)连接至位于管芯(2052)内端的所述接触头(2051)；所述右端测距装置(21)与左端测距装置(20)在同一纵向平面内关于工作舱(2)内部中心点中心对称；
所述位移装置(3)共两个呈Z形结构并且关于工作舱(2)的中心纵轴左右对称；两个位移装置(3)的下端竖直部分分别与贯穿工作舱(2)左右两端的螺杆二(206)一一对应连接，两个位移装置(3)的上端竖直部分的外侧均设有压力传感器三(301)，用于检测位移装置(3)是否与待测零件孔径的边缘接触；
电子室(208)分别通过脉冲检测仪一(209)、脉冲检测仪二(210)与左端测距装置(20)、右端测距装置(21)内的敏感元件(2056)电性连接；处理器(103)分别与控制器(102)、脉冲检测仪一(209)、脉冲检测仪二(210)、压力传感器三(301)电性连接，控制器(102)分别与按键一(104)、按键二(105)、电机(201)、电子室(208)电性连接，按键一(104)通过控制器(102)控制电机(201)顺时针旋转，按键二(105)通过控制器(102)控制电机(201)逆时针旋转。
2.如权利要求1所述的一种磁致伸缩传感器精确检测机械零件孔装置，其特征在于，所述按键一(104)包括按钮一(1041)、弹簧一(1042)、压力传感器一(1043)，所述按钮一(1041)安装于握把(1)左侧，按钮一(1041)左侧通过所述弹簧一(1042)与所述压力传感器一(1043)右端连接，压力传感一(1042)与处理器(103)电性连接。
3.如权利要求1所述的一种磁致伸缩传感器精确检测机械零件孔装置，其特征在于，所述按键二(105)包括按钮二(1051)、弹簧二(1052)、压力传感器二(1053)，所述按钮二(1051)安装于所述按键一(104)上方，按钮二(1051)左侧通过所述弹窗二(1042)与所述压力传感器二(1053)右端连接，压力传感器二(1052)与处理器(103)电性连接。
4.如权利要求1所述的一种磁致伸缩传感器精确检测机械零件孔装置，其特征在于，所述齿轮一(203)与所述齿轮二(204)连接处的外围设有塑料保护模具。
5.如权利要求1所述的一种磁致伸缩传感器精确检测机械零件孔装置，其特征在于，所述波导管(2053)与所述敏感元件头(2056)都采用稀土-铁合金材料制成。
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