專利名稱：一種帶阻尼脈沖式主動測量直線位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以用于自動或手動測量的機械制造領(lǐng)域的尺寸誤差電子測量
裝置，具體為一種帶阻尼脈沖式主動測量直線位移傳感器。 背景技術(shù)：
目前，機械制造領(lǐng)域所使用的長度測量工具主要是以容柵直線位移傳感器為基礎(chǔ) 的數(shù)顯指示表或尺。其中廣泛應(yīng)用在檢具和現(xiàn)場測量的量表如數(shù)顯百分表、千分表的測桿 都是外推式的，即測量時，量表的測桿頭部持續(xù)接觸工件，量表指示表顯示測量所得位移 測得值，測得數(shù)據(jù)是動態(tài)的。測桿受內(nèi)部拉簧作用，測桿狀態(tài)總是伸出狀態(tài)，測桿必須持續(xù) 接觸被測工件確定相對位移值。由于在整個測量過程中測桿頭部必須一直接觸被測工件， 所以測量前測桿在其軸向即測桿的伸縮方向上必須保證測量時測桿頭能接觸到被測工件。 為保證能完成測量，被測工件或量表只能沿測桿軸向靠近，而不能橫向靠近。實踐中，常常 需要橫向安裝工件，所以，采用現(xiàn)有的數(shù)顯量表式傳感器很難實現(xiàn)快速自動測量。尤其是在 測量大型復(fù)雜工件時，測點數(shù)目多達幾十上百個，傳統(tǒng)方式的效率更是明顯低下而無法勝 任。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開的是"一種帶阻尼脈沖式主動測量直線位移傳感器"，發(fā)明的目的是要
實現(xiàn)自動、半自動快速測量。為了實現(xiàn)此目的，本發(fā)明采取了如下的技術(shù)方案 本發(fā)明所述的一種帶阻尼脈沖式主動測量直線位移傳感器的位移信號采集裝置
仍采用如目前普遍使用的容柵量表式直線位移傳感器，其主體結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)數(shù)顯指示表類
似，包括基座、測桿、動?xùn)拧⒍?、及可選數(shù)顯組件。與傳統(tǒng)數(shù)顯量表不同的是，本發(fā)明傳感器
在傳統(tǒng)數(shù)顯量表基礎(chǔ)上去除內(nèi)部拉簧或反裝內(nèi)部拉簧，并在測桿尾端加裝一個驅(qū)動組件，
使得測桿的初始狀態(tài)為回縮狀態(tài)即零位置，也是驅(qū)動組件的初始狀態(tài)，修改傳統(tǒng)量表內(nèi)部
軟件以便保持傳感器讀數(shù)為測桿移動最大值，而不是傳統(tǒng)量表的動態(tài)位移數(shù)值。開始測量
時，驅(qū)動組件的電磁力，或氣壓力、油壓力、人工手推力等受控將量表測桿推出至接觸被測
工件，內(nèi)部位移傳感器電路通過計算獲得位移值。為保證測得數(shù)據(jù)穩(wěn)定，驅(qū)動系統(tǒng)在完成伸
出動作后、回縮之前，作適當(dāng)延時。驅(qū)動組件撤銷外力后測桿自動回退至零位置，完成一個
測量周期，測桿推拉動作類似一個脈沖信號。在一個測量周期中，測量值被保持供人工讀數(shù)
或由上位控制計算機完成數(shù)據(jù)采集，直至下一個測量周期即測桿被再次推出為止。也就是，
測量值是本測量周期中測桿前伸的一個最大位移值。 由于測桿在測量前是回縮狀態(tài)，不占有工件安裝空間，上述測量過程和數(shù)據(jù)采集 可以通過接口電路由外部控制器自動完成，即整個測量過程可以是全自動的。該傳感器使 用時的一個特例是人工將測桿壓入，這時驅(qū)動組件簡化成測桿末端保護套、由內(nèi)部拉簧或 外裝拉簧將測桿拉至零位即回縮狀態(tài)。 所述驅(qū)動組件的設(shè)計要求適于內(nèi)部所用位移傳感器，如內(nèi)部采用容柵位移傳感器，考慮到容柵位移傳感器的反應(yīng)時間，以及測桿頭在測量時與工件之間有一定的壓力又
不產(chǎn)生劇烈碰撞或震蕩，所以本發(fā)明在設(shè)計驅(qū)動組件時加裝了阻尼機構(gòu)，如阻尼環(huán)、阻尼彈簧等。 驅(qū)動組件可以有多種形式，包括電磁鐵、微型氣動或液動裝置、微電機、外部推拉 機構(gòu)等。 一種經(jīng)濟可靠的驅(qū)動組件是電磁鐵，通過可控的電磁力完成對測桿的推拉。需要 注意的是，電磁鐵推拉桿通常要加裝阻尼裝置以減少測桿伸縮速度過快或震蕩。驅(qū)動組件 采用微型氣動裝置時，其主要結(jié)構(gòu)就是氣缸活塞結(jié)構(gòu)，外接氣泵為動力源，通過控制氣源的 接通和氣的流動方向，氣缸活塞在壓縮空氣的作用下產(chǎn)生動作，推動測桿完成測量動作。氣 缸活塞桿與氣缸通過微隙和密封圈形成阻尼緩沖避免激烈推拉動作。液動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè) 計與氣動裝置基本相同，只是密封性能要求更高，其優(yōu)點是緩沖性能和可控性好。采用微 電機做驅(qū)動組件時，與測桿連接的微電機推桿必須帶壓力傳感或微電機本身必須有過載保 護，以便在測桿推出觸碰被測物體后，微電機可以自動反轉(zhuǎn)回縮或停轉(zhuǎn)后再反轉(zhuǎn)回縮。驅(qū)動 組件還可以是與外部其它推拉結(jié)構(gòu)相連接的轉(zhuǎn)接器，通過該轉(zhuǎn)接器把外部推拉力傳遞給測 桿，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)耐评瓌幼?。人工推壓是?qū)動組件的一個特例。
本發(fā)明的有益效果 由于本發(fā)明采用現(xiàn)有成熟直線位移傳感器如容柵位移傳感器或類似傳感器等作 為位移信號采集裝置，因此擁有傳統(tǒng)產(chǎn)品的所有優(yōu)點，技術(shù)成熟、可靠。本發(fā)明的位移傳感 器主體結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的數(shù)顯指示表相比，僅需改變測桿拉簧的作用方向，或省略內(nèi)部拉簧改 由驅(qū)動組件將測桿拉回，使其初始狀態(tài)即零位由伸出狀改為回縮狀。驅(qū)動組件可作為一個 獨立部件進行制造，裝配簡易，易于大量生產(chǎn)。本發(fā)明所述的帶阻尼脈沖式主動測量直線位 移傳感器的整個測量動作全部可由程序控制，測桿不影響工件放置，可以構(gòu)建成大型的快 速自動誤差檢測系統(tǒng)，大幅度提高產(chǎn)品的檢測效率并可實現(xiàn)在線檢測。


圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)與工作初始狀態(tài)示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例一的測桿伸出并碰觸工件狀態(tài)示意圖 圖3為本發(fā)明實施例一的總體立體圖 圖4為本發(fā)明實施例二、例三的驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)示意圖 圖5為本發(fā)明實施例二、例三的驅(qū)動組件立體圖 圖號標(biāo)識







1待測工件 6拉簧 14鐵套 19氣/液缸
2測桿 10驅(qū)動組件 15密封圈 20有口端蓋
3數(shù)顯組件 4數(shù)顯屏 11端蓋 12活塞
16頂桿 17殼體
21進氣/液口
5基座
13動桿
18電磁鐵線圈
具體實施例方式
本發(fā)明以傳統(tǒng)數(shù)顯指示表作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，根據(jù)所采用的驅(qū)動方式分電磁鐵驅(qū)動、 氣動、液動等多個實施例。共同的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是測桿2套裝于基座5兩端的導(dǎo)向孔，直線位 移式容柵傳感器的動?xùn)排c測桿2固連，定柵與基座5固連。拉簧6對測桿2的作用方向與傳統(tǒng)的作用方向相反，即在拉簧6的作用下，測頭2的初始狀態(tài)為回縮狀態(tài)(圖1向右邊為 回縮)。 實施例一 本發(fā)明一種帶阻尼脈沖式主動測量直線位移傳感器實施例一為測桿推拉動作由 電磁鐵驅(qū)動，如圖1所示，在基座5右邊的導(dǎo)向孔外，安裝驅(qū)動組件IO，驅(qū)動組件10包括殼 體17、電磁鐵線圈18、活塞12、端蓋11、密封圈15，活塞12的結(jié)構(gòu)還包括一體化的鑲嵌鐵套 14、頂桿16、動桿13，殼體17與基座5、殼體17與端蓋11之間為螺紋聯(lián)接，殼體17與頂桿 16之間、動桿13與端蓋11之間為微隙滑動配合。 本實施例的工作過程是外部控制器給出觸發(fā)信號，電磁鐵線圈18通電，活塞12 向左運動，頂桿16推動測桿2靠向被測工件l，與工件接觸后由位移信號采集裝置即直線 位移式容柵傳感器獲取測量值，稍做延時后外部控制器終止電磁鐵的通電狀態(tài)，測桿2在 拉簧6的作用下自動回退至初始狀態(tài)，完成一個測量周期。本測量周期內(nèi)所獲取的測量數(shù) 值，由程序分選其中的位移極限值，并將其保持在數(shù)顯屏及內(nèi)部存儲器，同時該測量結(jié)果也 可通過接口電路被外部控制器收集和記錄。
實施例二 如圖4為本發(fā)明實施例二驅(qū)動組件的結(jié)構(gòu)示意圖，采用氣動驅(qū)動，驅(qū)動組件包括 氣缸19、活塞12、有口端蓋20、密封圈15，活塞12的結(jié)構(gòu)還包括頂桿16、手動桿13，端蓋20 上設(shè)有進氣口 21，氣缸19與基座5、氣缸19與端蓋20之間為螺紋聯(lián)接，氣缸19與頂桿16 之間、手動桿13與端蓋20之間為微隙滑動配合，進氣口 21與氣源連通。
本實施例的工作過程是外部控制器給出觸發(fā)信號，接通氣源，活塞12向左運動， 頂桿16推動測桿2靠向被測工件1獲取測量值，外部控制器控制切斷氣源，測桿2在拉簧 6的作用下自動回退至初始狀態(tài)，完成一個測量周期。
實施例三 如圖4，采用液動驅(qū)動，驅(qū)動組件的構(gòu)成與氣動相似，只是密封性能要求更高，手動 桿13與油缸端蓋20、活塞19與頂桿16之間應(yīng)加密封圈。動力源為液壓泵?？刂婆c測量原 理與實施例一、例二相同。
權(quán)利要求
一種帶阻尼脈沖式主動測量直線位移傳感器，包括基座、測桿、控制電路、驅(qū)動組件，其特征在于基座尾部裝有驅(qū)動組件，測桿移動由驅(qū)動組件控制，測桿的初始狀態(tài)即零位狀態(tài)為回縮狀態(tài)，驅(qū)動組件在接收指令通電后，測桿前伸接觸被測工件獲得測量參數(shù)，測桿作短暫停留后自動回縮至初始狀態(tài)完成一個測量周期，測得值在內(nèi)部電路中保持直至下一個測量周期開始。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶阻尼脈沖式主動測量直線位移傳感器，其特征在于 所述驅(qū)動組件由電磁鐵提供動力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶阻尼脈沖式主動測量直線位移傳感器，其特征在于 所述驅(qū)動組件為可控的微型氣動機構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶阻尼脈沖式主動測量直線位移傳感器，其特征在于 所述驅(qū)動組件為可控的微型液壓機構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4所述的任何一種帶阻尼脈沖式主動測量直線位移傳感器，其特 征在于在驅(qū)動組件裝有阻尼裝置以減少測量過程中測桿的震蕩。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5所述的任何一種帶阻尼脈沖式主動測量直線位移傳感器，其特 征在于驅(qū)動組件由外部控制器發(fā)出指令來產(chǎn)生動作，測量數(shù)據(jù)由外部控制器完成采集和 存儲。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 5所述的任何一種帶阻尼脈沖式主動測量直線位移傳感器，其特征在于可以直接手動或通過外部機構(gòu)按壓驅(qū)動組件中的推桿推拉測桿進行測量和讀數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7所述的任何一種帶阻尼脈沖式主動測量直線位移傳感器，其特征在于控制電路可提供數(shù)字顯示、聲光報警、執(zhí)行元件電信號輸出等。
全文摘要
本發(fā)明公開一種帶阻尼脈沖式主動測量直線位移傳感器，包括基座、測桿、控制電路、驅(qū)動組件，其特征在于在對驅(qū)動組件發(fā)出指令后，測桿前伸接觸被測工件，控制電路通過測量測桿移動量獲得測點位置即位移值，測桿在完成前伸動作接觸被測物體并短暫停留后自動回縮至初始狀態(tài)完成一個測量周期，測得值在一個測量周期內(nèi)被保持以便顯示、讀取或上傳給外部電路作進一步處理。整個測量過程可由外部電路控制完成。驅(qū)動組件動力可以是電磁、氣動或液動等方式，傳感器內(nèi)部裝有阻尼裝置以減少測量震蕩。本發(fā)明具備主動伸出、自動測量、讀數(shù)保持等特點，可實現(xiàn)對被測物體的批量或在線自動快速測量，多個這種傳感器可搭建大型自動誤差測量系統(tǒng)。
文檔編號G01B7/02GK101750008SQ200810184279
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者涂成生 申請人:涂成生