CN111765996B - 一种电磁铁吸力及运动位移测量装置 - Google Patents

一种电磁铁吸力及运动位移测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电磁铁吸力及运动位移测量装置，包括支承座、基体座、弹簧、弹簧压缩芯棒、顶杆螺钉、导向座、活动架、三爪卡盘、测量机构、牵引机构，本发明的技术方案用一个测量机构就能将被测电磁铁吸力及运动位移测量出来，由于在任意运动位移下都对应一个吸力值，所以能确切测出被测电磁铁吸力大小，测量过程简单，测量精度高。

Description

一种电磁铁吸力及运动位移测量装置
技术领域
本发明涉及测量领域，尤其涉及一种电磁铁吸力及运动位移测量装置。
背景技术
在申请公布号为CN 110007256 A的中国实用新型专利中，公开了一种用电磁铁吸力及运动位移的测试装置，包括用于固定被测电磁铁的基础架、用于测量电磁铁吸力的重力组件、用于测量电磁铁衔铁运动位移的位移测量组件、用于连接被测电磁铁衔铁及重力组件的运动主轴。其工作过程为：固定在基础架上的被测电磁铁线圈通电后，衔铁在电磁吸力的作用下带动运动主轴及连接在运动主轴下端的重力组件一起向靠近静铁芯的方向移动，可通过位移测量组件上的刻度值读出被测电磁铁衔铁的运动位移。在被测电磁铁吸力预估值范围内，通过改变重力组件中的砝码数量，多次重复该操作，如果运动主轴在砝码数量为N时能够带动砝码盘移动，而在其基础上增加一个砝码至砝码数量为N+1个时无法带动砝码盘移动，那么该电磁铁的电磁吸力值介于N个砝码重量至N+1个砝码重量值之间。
上述电磁铁吸力及运动位移的测试装置，虽然运动位移可通过位移测量组件上的刻线直接读取，但吸力测试需多次改变重力组件中的砝码数量，过程比较繁琐，且得到的电磁铁吸力值在一定范围内，无法得到确切数值。
发明内容
发明目的：为克服上述电磁铁吸力及运动位移测试装置所存在的缺陷，本发明提供了一种电磁铁吸力及运动位移的测量装置，除测量电磁铁运动位移外，解决现有电磁铁吸力测量过程繁琐，测量数值不确切的问题。
本发明的技术方案是：
一种电磁铁吸力及运动位移测量装置，包括支承座、基体座、弹簧、弹簧压缩芯棒、顶杆螺钉、导向座、活动架、三爪卡盘、测量机构、牵引机构，所述支承座、导向座固定在所述基体座上，所述弹簧装在所述支承座内腔内，所述弹簧压缩芯棒穿过所述支承座和所述弹簧，所述顶杆螺钉通过螺纹连接在所述弹簧压缩芯棒的右端，导向座支承所述弹簧压缩芯棒的左端，所述活动架能够在所述基体座上滑动，所述三爪卡盘安装在所述活动架上，被测电磁铁装夹在所述三爪卡盘上，三爪卡盘与所述支承座内孔同轴，所述测量机构用以测量被测电磁铁吸力及在被测电磁铁吸力作用下衔铁的运动位移，所述牵引机构用以牵引所述活动架沿所述基体座滑动。
优选的，所述基体座顶面开设有两条平行排列的“T”型槽，所述活动架底部设有两条平行排列的“T”型滑块，所述“T”型滑块与所述基体座的“T”型槽配合并能够在所述基体座上滑动。
优选的，所述支承座右端开口，支承座内腔左端设有环形凸台，环形凸台上设有与支承座同轴的通孔，内腔与所述环形凸台间形成环形槽，在环形槽周向均部设有四个与支承座轴线平行的排气孔，环形凸台伸入所述弹簧左端，所述弹簧压缩芯棒穿过所述通孔。
优选的，所述弹簧压缩芯棒左端轴面顶部和底部设有两水平平面，右端设有螺纹孔，中部设有台肩，台肩外圆直径比所述支承座内腔直径略小，所述弹簧右端与所述台肩左端面接触。
优选的，所述导向座上设有型孔，型孔形状与所述弹簧压缩芯棒左端轴截面一致，弹簧压缩芯棒左端轴穿过型孔。
优选的，所述弹簧自由状态下长度等于所述支承座内腔的长度，所述弹簧弹性系数与所述弹簧最大压缩量的乘积大于被测电磁铁吸力，所述弹簧弹性系数与衔铁在被测电磁铁吸力作用下运动位移的乘积小于被测电磁铁吸力。
优选的，所述顶杆螺钉左端设有外螺纹，与所述弹簧压缩芯棒右端螺纹连接，所述顶杆螺钉右端设有沉台。
优选的，所述测量机构为摩擦轮式圆盘刻度指针机构，包括摩擦轮、指针、刻度圆盘、表架、螺母、芯棒、垫片，摩擦轮与指针固定装在芯棒的右侧，芯棒左侧穿出表架后用螺母固定，刻度圆盘装在表架上，可周向转动，垫片设置于指针和刻度圆盘之间，使得指针和刻度圆盘间留有间隙，表架底部固定在基体座上，所述弹簧压缩芯棒左端顶部的水平面与所述摩擦轮外圆紧密贴合，弹簧压缩芯棒移动时带动摩擦轮，使所述指针旋转。
优选的，刻度圆盘具有两层刻度，内层刻度显示被测电磁铁的吸力大小，外层刻度显示弹簧压缩芯棒的运动位移，两层刻度线位置一一对应，每一对应刻度线处，被测电磁铁的吸力大小F吸力与弹簧压缩芯棒的运动位移S位移的关系为F吸力＝K*S位移，K为弹簧的弹性系数。
优选的，所述牵引机构为螺母丝杠机构。
本发明的优点是：本发明的技术方案用一个测量机构就能将被测电磁铁吸力及运动位移测量出来，由于在任意运动位移下都对应一个吸力值，所以能确切测出被测电磁铁吸力大小，测量过程简单，测量精度高。
附图说明
图1是本发明的一实施例的电磁铁吸力及运动位移测量装置的结构示意图。
图2是本发明的一实施例的基体座的结构示意图。
图3是本发明的一实施例的支承座的右视图。
图4是本发明的一实施例的测量机构的左视图。
图5是本发明的一实施例的被测电磁铁的结构示意图。
图中，1-弹簧；2-基体座；21-“T”型槽；22-基体座安装孔；23-螺纹孔；3-支承座；31-通孔；32-环形凸台；33-环形槽；34-排气小孔；35-支承座安装孔；4-弹簧压缩芯棒；5-顶杆螺钉；6-导向座；7-活动架；8-三爪卡盘；9-测量机构；91-摩擦轮；92-指针；93-刻度圆盘；94-表架；95-螺母；96-芯棒；97-垫片；10-牵引机构；11-被测电磁铁；111-铁心组件；112-推杆；113-线圈组件；114-插销座组件；115-衔铁；116-外罩；117-调整螺钉。
具体实施方式
本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。
图1示出了本发明一种电磁铁吸力及运动位移测量装置的结构。如图1所示，电磁铁吸力及运动位移的测量装置包括弹簧1、基体座2、支承座3、弹簧压缩芯棒4、顶杆螺钉5、导向座6、活动架7、三爪卡盘8、测量机构9、牵引机构10，所述支承座3固定在所述基体座2上，所述弹簧1装在所述支承座3的圆腔内，所述弹簧压缩芯棒4穿过所述支承座3和所述弹簧1，所述顶杆螺钉5通过螺纹连接在所述弹簧压缩芯棒4的右端，所述导向座6也固定在所述基体座2上，支承所述弹簧压缩芯棒4的左侧，所述活动架7可在所述基体座2上滑动，所述三爪卡盘8装在所述活动架7上，被测电磁铁11装夹在所述三爪卡盘8上，被测电磁铁11包括铁心组件111、推杆112、线圈组件113、插销座组件114、衔铁115、外罩116、调整螺钉117(如图4所示)，三爪卡盘8与支承座3圆内腔同轴，所述测量机构9用以测量被测电磁铁11吸力及在被测电磁铁11吸力作用下衔铁115的运动位移，所述牵引机构10用以牵引所述活动架7沿所述基体座2滑动。
所述基体座2包括两条平行排列的“T”型槽21、六个通孔22和四个螺纹孔23，所述活动架7底部设有两条平行排列的“T”型滑块，所述“T”型滑块镶嵌在所述“T”型槽21内，可在“T”型槽21内滑动，所述支承座3通过螺栓固定安装在所述“T”型槽21的左侧，所述导向座6、测量机构9通过螺钉固定安装在所述四个螺纹孔23上，所述六个通孔22用于固定基体座2。
所述支承座3上设有圆内腔33，内腔33左端设有环形凸台32，环形凸台32上设有一通孔31，在内腔33与环形凸台32间形成的环形槽里，设有四个排气小孔34，所述支承座底部还设有四个安装孔35，弹簧1套在所述环形凸台32上，弹簧压缩芯棒4穿过弹簧1及所述通孔31。
所述弹簧压缩芯棒4左端轴上设有两平行平面，右端设有螺纹孔，中间设有台肩，台肩外圆比内腔33孔径略小，弹簧1右端与所述台肩左端面接触。
所述弹簧1自由状态下长度等于内腔33的深度，弹簧1弹性系数与弹簧1最大压缩量的乘积大于被测电磁铁11吸力，与衔铁115在吸力作用下运动位移的乘积小于被测电磁铁11吸力。
所述顶杆螺钉5左端设有外螺纹，用于与弹簧压缩芯棒4右端螺纹连接，顶杆螺钉5右端设有沉台，用于与推杆112的左端面配合接触。
所述导向座6上设有型孔，型孔形状与弹簧压缩芯棒4左端轴截面一致，弹簧压缩芯棒4左端轴部分穿过所述型孔，在型孔导向作用下平稳前进，同时避免弹簧压缩芯棒4轴向移动时发生转动。
所述三爪卡盘8使用软爪装夹被测电磁铁11的外罩116，三爪卡盘8与支承座3上的内腔33同轴。
所述测量机构9为摩擦轮式圆盘刻度指针机构，包括摩擦轮91、指针92、刻度圆盘93、表架94、螺母95、芯棒96、垫片97，所述垫片97置于指针92和刻度圆盘93之间，保证指针92和刻度圆盘93间留有间隙0.3～0.5mm，所述芯棒96用于固接摩擦轮91和指针92，在芯棒96左端设有外螺纹，所述表架94用于安装刻度圆盘93和芯棒96，在表架94底部设有两个安装孔，用于在基体座2上固定表架94，所述螺母95拧在穿出表架94左端的芯棒96上，防止芯棒96在表架94中左右移动，所述弹簧压缩芯棒4左端上水平面与所述摩擦轮91外圆紧密贴合，弹簧压缩芯棒4移动时带动摩擦轮91，使所述指针92旋转，所述刻度圆盘93有两层刻度，内层刻度显示被测电磁铁11的吸力大小，外层刻度显示弹簧压缩芯棒4的运动位移，两层刻度线位置一一对应，每一对应刻度线处，吸力大小与运动位移的关系为F吸力＝K*S位移，在该实施例中，选用K＝1～2(N/mm)的弹簧。
所述牵引机构10为螺母丝杠机构，用于牵引活动架7向左移动。
上述发明的工作过程为：将被测电磁铁外罩116装夹在三爪卡盘8上，通过牵引机构10，牵引活动架7缓慢向左移动，直到推杆112端面与顶杆螺钉5沉台面轻微接触，转动刻度圆盘93，使指针92指到0刻线，然后向线圈组件113通电，衔铁115在电磁铁吸力作用下带动推杆112及弹簧压缩芯棒4沿电磁铁11轴向运动，直到衔铁115与铁心组件111吸合，弹簧压缩芯棒4移动过程中，轴左侧的上端水平面带动摩擦轮91，使指针92旋转，此时从刻度圆盘93的外层刻度线读出衔铁115在电磁铁吸力作用下的运动位移，接下来再次通过牵引机构10，牵引活动架7继续缓慢向左移动，移动过程中，在弹簧压缩芯棒4的作用下，弹簧1不断被压缩，弹力不断增大，记录推杆112开始向右运动时指针92所指的刻度圆盘93内层刻度线处的数值，此值即是要测的电磁铁吸力值。由于在支承座3内腔底部设有排气小孔34，弹簧压缩芯棒4压缩弹簧1的过程中，支承座3腔内的空气及时排出腔外，避免腔内空气被压缩时所产生的阻力影响吸力检测。
在本实施例中，由于对电磁铁吸力测试精度要求不高，对衔铁在吸力作用下的运动位移测试精度要求较高，所以在满足弹簧弹性系数与弹簧最大压缩量的乘积大于被测电磁铁吸力，与衔铁在吸力作用下运动位移的乘积小于被测电磁铁吸力的前提下，尽可能选取较大弹性系数的弹簧，使小的弹簧压缩量就能获得较大弹力，从而减小测量机构位移最小刻度值，提高位移测量精度，测量精度可达0.05mm。此外，可根据推杆112外圆大小更换顶杆螺钉5，可根据外罩116外圆大小更换软爪。
上面结合附图对本发明的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种电磁铁吸力及运动位移测量装置，其特征在于：包括弹簧(1)、基体座(2)、支承座(3)、弹簧压缩芯棒(4)、顶杆螺钉(5)、导向座(6)、活动架(7)、三爪卡盘(8)、测量机构(9)、牵引机构(10)，所述支承座(3)、导向座(6)固定在所述基体座(2)上，所述弹簧(1)装在所述支承座(3)内腔内，所述弹簧压缩芯棒(4)穿过所述支承座(3)和所述弹簧(1)，所述顶杆螺钉(5)通过螺纹连接在所述弹簧压缩芯棒(4)的右端，导向座(6)支承所述弹簧压缩芯棒(4)的左端，所述活动架(7)能够在所述基体座(2)上滑动，所述三爪卡盘(8)安装在所述活动架(7)上，被测电磁铁(11)装夹在所述三爪卡盘(8)上，三爪卡盘(8)与所述支承座(3)内孔同轴，被测电磁铁(11)包括铁心组件(111)、推杆(112)、线圈组件(113)、插销座组件(114)、衔铁(115)、外罩(116)、调整螺钉(117)，所述测量机构(9)用以测量被测电磁铁(11)吸力及在被测电磁铁(11)吸力作用下衔铁的运动位移，所述牵引机构(10)用以牵引所述活动架(7)沿所述基体座(2)滑动；所述测量机构(9)为摩擦轮式圆盘刻度指针机构，包括摩擦轮(91)、指针(92)、刻度圆盘(93)、表架(94)、螺母(95)、芯棒(96)、垫片(97)，摩擦轮(91)与指针(92)固定装在芯棒(96)右侧，芯棒(96)左侧穿出表架(94)后用螺母(95)固定，刻度圆盘(93)装在表架(94)上，可周向转动，垫片(97)设置于指针(92)和刻度圆盘(93)之间，使得指针(92)和刻度圆盘(93)间留有间隙，表架(94)底部固定在所述基体座(2)上，所述弹簧压缩芯棒(4)左端顶部水平面与所述摩擦轮(91)外圆紧密贴合，弹簧压缩芯棒(4)移动时带动摩擦轮(91)，使所述指针(92)旋转；刻度圆盘(93)具有两层刻度线，内层刻度线显示被测电磁铁(11)的吸力大小，外层刻度线显示弹簧压缩芯棒(4)的运动位移，两层刻度线位置一一对应，每一对应刻度线处，被测电磁铁(11)的吸力大小与弹簧压缩芯棒(4)的运动位移的关系为F吸力＝K*S位移，K为弹簧的弹性系数。
2.根据权利要求1所述的一种电磁铁吸力及运动位移测量装置，其特征在于：所述基体座(2)顶面开设有两条平行排列的“T”型槽(21)，所述活动架(7)底部设有两条平行排列的“T”型滑块，所述“T”型滑块与所述基体座的“T”型槽(21)配合并能够在所述基体座(2)上滑动。
3.根据权利要求1所述的一种电磁铁吸力及运动位移测量装置，其特征在于：所述支承座(3)右端开口，支承座(3)内腔(33)左端设有环形凸台(32)，环形凸台(32)上设有与支承座(3)同轴的通孔(31)，内腔(33)与所述环形凸台(32)间形成环形槽(33)，在环形槽(33)周向均部设有四个与支承座(3)轴线平行的排气孔(34)，环形凸台(32)伸入所述弹簧(1)左端，所述弹簧压缩芯棒(4)穿过通孔(31)。
4.根据权利要求1所述的一种电磁铁吸力及运动位移测量装置，其特征在于：所述弹簧压缩芯棒(4)靠近导向座(6)一端的轴面顶部和底部设有两水平平面，靠近被测电磁铁(11)一端设有螺纹孔，中部设有台肩，台肩外圆直径比所述支承座(3)内腔直径略小，所述弹簧(1)端部与所述台肩端面接触。
5.根据权利要求1所述的一种电磁铁吸力及运动位移测量装置，其特征在于：所述导向座(6)上设有型孔，型孔形状与所述弹簧压缩芯棒(4)左端轴截面一致，弹簧压缩芯棒(4)左端轴穿过型孔。
6.根据权利要求1所述的一种电磁铁吸力及运动位移测量装置，其特征在于：所述弹簧(1)自由状态下长度等于所述支承座(3)内腔的长度，所述弹簧(1)弹性系数与所述弹簧(1)最大压缩量的乘积大于被测电磁铁吸力，所述弹簧(1)弹性系数与衔铁在被测电磁铁吸力作用下运动位移的乘积小于被测电磁铁吸力。
7.根据权利要求1所述的一种电磁铁吸力及运动位移测量装置，其特征在于：所述顶杆螺钉(5)左端设有外螺纹，与所述弹簧压缩芯棒(4)右端螺纹连接，所述顶杆螺钉(5)右端设有沉台。
8.根据权利要求1所述的一种电磁铁吸力及运动位移测量装置，其特征在于：所述牵引机构(10)为螺母丝杠机构。
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