CN213932263U - 一种压电陶瓷触发的数显外径千分尺 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种压电陶瓷触发的数显外径千分尺，包括尺架以及安装在尺架上的测砧、测微螺杆、左座、右座、滑环转子、滑环定子、编码计数组件和数显电路系统；编码计数组件包括动栅和定栅，滑环转子、动栅通过微间隙配合及顶丝与测微螺杆表面设置的V型滑槽配合，形成同步回转滑动副，定栅与右座连接固定；测微螺杆的端头设置有压电陶瓷触发头，相应的压电陶瓷电路经测微螺杆内导线与滑环转子电连接，滑环定子以及定栅与数显电路系统电连接。本实用新型改变传统外径千分尺工作方式，以压电陶瓷触发，将进给与触发直接关联、测力点与工件直接接触，这样校准正力与测量正压力一致，不仅降低了操作要求，又极大提升测量精度与重复性。

Description

一种压电陶瓷触发的数显外径千分尺

技术领域

本实用新型涉及一种数显外径千分尺。

背景技术

外径千分尺(OUTSIDE MICROMETER)，也叫螺旋测微器，常简称为“千分尺”。它是比游标卡尺更精密的长度测量仪器，精度有0.01mm、0.02mm，0.05mm几种，加上估读的1位，可读取到小数点后第3位(千分位)，故也称千分尺。

外径千分尺常用规格有0～25mm、25～50mm、50～75mm、75～100mm、100～125mm等若干种。

外径千分尺的结构由固定的尺架22、测砧23、测微螺杆11、固定套管、微分筒15、测力装置、锁紧装置等组成。固定套管上有一条水平线，这条线上、下各有一列间距为1毫米的刻度线，上面的刻度线恰好在下面二相邻刻度线中间。微分筒15上的刻度线是将圆周分为50等分的水平线，它是旋转运动的。从读数方式上来看，常用的外径千分尺有普通式、带表示和电子数显式三种类型。

外径千分尺的测量原理是：根据螺旋运动原理，当微分筒15(又称可动刻度筒)旋转一周时，测微螺杆11前进或后退一个螺距──0.5毫米。这样，当微分筒15旋转一个分度后，它转过了1/50周，这时螺杆沿轴线移动了1/50×0.5毫米＝0.01毫米，因此，使用千分尺可以准确读出0.01毫米的数值。以微分套筒的基准线为基准读取左边固定套筒刻度值，再以固定套筒基准线读取微分套筒刻度线上与基准线对齐的刻度，即为微分套筒刻度值，将固定套筒刻度值与微分套筒刻度值相加，即为测量值。

使用外径千分尺时先要检查其零位是否校准，因此先松开锁紧装置，清除油污，特别是测砧23与测微螺杆11间接触面要清洗干净。检查微分筒15的端面是否与固定套管上的零刻度线重合，若不重合应先旋转旋钮，直至螺杆要接近测砧23时，旋转测力装置，当螺杆刚好与测砧23接触时会听到喀喀声，这时停止转动。如两零线仍不重合(两零线重合的标志是：微分筒15的端面与固定刻度的零线重合，且可动刻度的零线与固定刻度的水平横线重合)，可将固定套管上的小螺丝松动，用专用扳手调节套管的位置，使两零线对齐，再把小螺丝拧紧。不同厂家生产的千分尺的调零方法不一样，这里仅是其中一种调零的方法。检查千分尺零位是否校准时，要使螺杆和测砧23接触，偶尔会发生向后旋转测力装置两者不分离的情形。这时可用左手手心用力顶住尺架22上测砧23的左侧，右手手心顶住测力装置，再用手指沿逆时针方向旋转旋钮，可以使螺杆和测砧23分开。

在实际操作过程中，由于操作员校准时与测量时旋转进给速度可能不同，测微螺杆11因回转惯性大小不一致导致转化到接触面的正压力不同，因而产生测量误差；相应的，也就对操作员的操作要求较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提升外径千分尺的实际测量精度与重复性，同时降低对操作员的要求。

为了实现以上目的，本实用新型提出了一种压电陶瓷触发的数显外径千分尺。

一种压电陶瓷触发的数显外径千分尺，包括尺架以及安装在尺架上的测砧、测微螺杆、左座、右座、滑环转子、滑环定子、编码计数组件和数显电路系统；所述左座与右座通过过盈配合，压入尺架；所述滑环定子通过轴承配合与滑环转子组成导电滑环系统，所述测微螺杆依次从左座、导电滑环系统、编码计数组件以及右座内穿过并形成径向定位；所述左座与右座之间对导电滑环系统以及编码计数组件形成轴向限位；所述数显电路系统用于将测砧与测微螺杆之间的位移量通过所述导电滑环系统以及编码计数组件转变为脉冲信号并计数显示测量结果；

所述编码计数组件包括动栅和定栅，所述滑环转子、动栅通过微间隙配合及顶丝与测微螺杆表面设置的V型滑槽配合，形成同步回转滑动副，所述定栅与右座连接固定；所述测微螺杆的端头设置有压电陶瓷触发头，相应的压电陶瓷电路经测微螺杆内导线与滑环转子电连接，所述滑环定子以及定栅与数显电路系统电连接。

较佳的，所述压电陶瓷触发头的形状为尖头、平头或球头。

较佳的，所述压电陶瓷触发头采用C-6规格的压电陶瓷。

较佳的，所述编码计数组件采用磁栅、光栅或光电编码器的形式。

较佳的，所述定栅通过排线与数显电路系统电连接。

较佳的，所述数显电路系统包括依次连接的比较电路、触发电路、锁存电路、数字输出电路以及显示面板；所述比较电路用于将来自压电陶瓷电路的位移量转化的电信号与标定的零位信号比较，所述触发电路用于根据比较结果输出触发信号送入锁存电路完成计数锁存。

较佳的，所述数显电路系统还包括电压保护电路，用于避免压电陶瓷触发头1输出电压过高造成损坏。

较佳的，所述显示面板通过螺钉与尺架固定连接。

较佳的，所述压电陶瓷电路和定栅信号线路采用触点直焊或电路插座的形式。

较佳的，所述压电陶瓷电路和定栅信号线路的数据接口采用WIFI和/或蓝牙的形式。

相比现有技术，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型改变传统外径千分尺工作方式，即由依托快速驱动棘轮的不精确回旋进给压紧的进给与锁存值不直接关联，改为以压电陶瓷触发，将进给与触发直接关联、测力点与工件直接接触。这样校准正力与测量正压力一致，避免校准时与测量时操作员旋转进给速度不同，测微螺杆因回转惯性大小不一致导致转化到接触面的正压力不同的误差，不仅降低了操作要求，又极大提升测量精度与重复性。

2、本实用新型通过将外径千分尺测微螺杆端部附加压电陶瓷结构，将使用过程中的力/位移变化，敏感、精确、高重复性的转换为电信号，设定电信号阈值，触发数据锁存功能。

3、本实用新型因有效的控制了外径千分尺使用过程中扭矩转换为压力的工作模式，有效提升系统精度，从根本上将现有外径千分尺重复性0.001mm计量等级提升至0.0001mm计量等级。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型一个实施例的整体结构示意图(爆炸图)。

图2为图1中的部分局部图。

图3为图1中另一部分局部图。

附图标号说明：

1-压电陶瓷触发头；2-压电陶瓷导线；3-锁紧夹；4-左座；5-滑环定子；6-转子排线；7-滑环转子；8-动栅；9-定栅；10-右座；11-测微螺杆；12-V型滑槽；13-定栅排线；14-调节螺母；15-微分筒；16-快速驱动棘轮；17-数显功能模块安装螺钉；18-数显功能模块数据通讯接口；19-数显功能模块；20-面板；21-面板安装螺钉；22-尺架；23-测砧；24-滑环定子固定螺钉；25-滑环动子；26-压电陶瓷信号排线；27-定栅信号线路；28-显示屏；29-功能按键；30-数据接口。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图和实施例进一步详述本实用新型。

图1为本实用新型一个实施例的整体结构示意图(爆炸图)；图2为图1中的部分局部图；图3为图1中另一部分局部图。如图1、图2、图3所示，一种压电陶瓷触发的外径千分尺，包括尺架22、测砧23、锁紧夹3、测微螺杆11、压电陶瓷触发头1、压电陶瓷导线2、左座4、滑环定子5、滑环转子7、滑环转子7排线6、动栅8、定栅9、定栅9排线右座10、调节螺母14、微分筒15、快速驱动棘轮16、数显功能模块19、数显功能模块19通讯接口、面板20及相关安装螺钉。

压电陶瓷触发头1、通过胶粘或过盈压入的方式安装于测微螺杆11端头，其电路通过测微螺杆11内导线与导电滑环转子7连接，进一步通过导电滑环定子5导线输出至数显功能模块19。

压电陶瓷触发头1可采用符合GB/T 36175-2018所述的各类异形外径千分尺形式，如尖头、球测头、小测头等。

左座4、右座10通过过盈配合，压入尺架22，滑环定子5通过轴承配合与滑环转子7形成导电滑环系统，测微螺杆11从左座4、右座10、滑环系统、动栅8、定栅9内穿过提供径向限位，左座4、右座10提供轴向限位，滑环转子7、动栅8通过微间隙配合及顶丝与测微螺杆11上的V型滑槽12配合，形成同步回转滑动副，定栅9与右座10连接固定，其波形特性通过排线连接输入数显功能模块19。

动栅8、定栅9可选用磁栅、光栅、编码器等形式，短行程也可不采用导电滑环，直接使用绕线形式。所述数显功能模块19通过螺钉与面板20连接，面板20通过螺钉与尺架22连接。

本实施例选用C-6规格的压电陶瓷，其具备硬度高、性质稳定、抗老化的机械特性，特别适用于作为接触机构使用，磨损慢长时间稳定性好的特点；其电气特性具有稳定、灵敏、比值高的特性，特别适用于力/位移转化为电信号的使用方式。

数显控制电路功能模块，除传统外径千分尺功能外，主要功能为接受压电陶瓷触发柱在测量过程中，通过其压电特性，将力/位移转化的电信号，通过比较电路比对功能，完成触发、计数锁存功能，且具备过电压保护功能，避免压电陶瓷输出电压过高造成损坏。

其压电陶瓷电路、定栅信号线路可采用触点直焊或电路插座等多种形式，其数据接口30可采用WIFI、蓝牙等多种形式。

压电陶瓷外径千分尺与传统外径千分尺使用方法类似，但其测量过程中，由压电陶瓷实时将力/位移转化为电信号，确保每次锁存数据时夹紧力一致，并进一步完成测量值锁定。

测量前通过将压陶瓷触发头1与测砧23或标准器，接触相压完成零位校准。其优于传统校准方式的特点在于，校准力与测量力一致，避免校准时与测量时操作员旋转进给速度不同，测微螺杆11因回转惯性大小不一致导致转化到接触面的正压力不同的误差。同时，使用前的校准可有效解决温度对压电陶瓷各参数的微小影响，进一步提高精度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种压电陶瓷触发的数显外径千分尺，包括尺架(22)以及安装在尺架(22)上的测砧(23)、测微螺杆(11)、左座(4)、右座(10)、滑环转子(7)、滑环定子(5)、编码计数组件和数显电路系统；所述左座(4)与右座(10)通过过盈配合，压入尺架(22)；所述滑环定子(5)通过轴承配合与滑环转子(7)组成导电滑环系统，所述测微螺杆(11)依次从左座(4)、导电滑环系统、编码计数组件以及右座(10)内穿过并形成径向定位；所述左座(4)与右座(10)之间对导电滑环系统以及编码计数组件形成轴向限位；所述数显电路系统用于将测砧(23)与测微螺杆(11)之间的位移量通过所述导电滑环系统以及编码计数组件转变为脉冲信号并计数显示测量结果；其特征在于：

所述编码计数组件包括动栅(8)和定栅(9)，所述滑环转子(7)、动栅(8)通过微间隙配合及顶丝与测微螺杆(11)表面设置的V型滑槽(12)配合，形成同步回转滑动副，所述定栅(9)与右座(10)连接固定；所述测微螺杆(11)的端头设置有压电陶瓷触发头(1)，相应的压电陶瓷电路经测微螺杆(11)内导线与滑环转子(7)电连接，所述滑环定子(5)以及定栅(9)与数显电路系统电连接。

2.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷触发的数显外径千分尺，其特征在于：所述压电陶瓷触发头(1)的形状为尖头、平头或球头。

3.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷触发的数显外径千分尺，其特征在于：所述压电陶瓷触发头(1)采用C-6规格的压电陶瓷。

4.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷触发的数显外径千分尺，其特征在于：所述编码计数组件采用磁栅、光栅或光电编码器的形式。

5.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷触发的数显外径千分尺，其特征在于：所述定栅(9)通过排线与数显电路系统电连接。

6.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷触发的数显外径千分尺，其特征在于：所述数显电路系统包括依次连接的比较电路、触发电路、锁存电路、数字输出电路以及显示面板(20)；所述比较电路用于将来自压电陶瓷电路的位移量转化的电信号与标定的零位信号比较，所述触发电路用于根据比较结果输出触发信号送入锁存电路完成计数锁存。

7.根据权利要求6所述的一种压电陶瓷触发的数显外径千分尺，其特征在于：所述数显电路系统还包括电压保护电路，用于避免压电陶瓷触发头(1)输出电压过高造成损坏。

8.根据权利要求6所述的一种压电陶瓷触发的数显外径千分尺，其特征在于：所述显示面板(20)通过螺钉与尺架(22)固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷触发的数显外径千分尺，其特征在于：所述压电陶瓷电路和定栅(9)信号线路采用触点直焊或电路插座的形式。

10.根据权利要求9所述的一种压电陶瓷触发的数显外径千分尺，其特征在于：所述压电陶瓷电路和定栅(9)信号线路的数据接口(30)采用WIFI和/或蓝牙的形式。

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