專利名稱：一種帶阻尼脈沖式主動(dòng)測量直線位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可以用于自動(dòng)或手動(dòng)測量的機(jī)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(dòng)測量直線位移傳感器。
(二)
背景技術(shù)：
目前，機(jī)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(shí)，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(dòng)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(duì)位移值。由于在整個(gè)測量過程中測桿頭部必 須^直接觸被測工件，所以測量前測桿在其軸向即測桿伸縮方向上必須保證測量時(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)測量。尤其是在測量大型復(fù)雜工件時(shí)，測點(diǎn)數(shù)目多達(dá)幾十上百 個(gè)，傳統(tǒng)方式的效率更是明顯低下而無法勝任。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型公開的是"一種帶阻尼脈沖式主動(dòng)測量直線位移傳感器"，發(fā)明的目的 是要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、半自動(dòng)快速測量。為了實(shí)現(xiàn)此目的，本實(shí)用新型采取了如下的技術(shù)方 案
本實(shí)用新型所述的一種帶阻尼脈沖式主動(dòng)測量直線位移傳感器，包括基座、測桿、 控制電路、驅(qū)動(dòng)組件，其不同之處是基座尾部裝有驅(qū)動(dòng)組件，測桿移動(dòng)由驅(qū)動(dòng)組件控 制，測桿的初始狀態(tài)即零位狀態(tài)為回縮狀態(tài)，測桿頂端與被測工件有距離；測桿的測量 狀態(tài)為前伸狀態(tài)，測桿頂端與被測工件相接觸。上述帶阻尼脈沖式主動(dòng)測量直線位移傳 感器的位移信號(hào)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(dòng)?xùn)拧⒍?、及可選數(shù)顯組件。與傳統(tǒng)數(shù)顯 量表不同的是，本實(shí)用新型傳感器在傳統(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(gè)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)最大值，而
不是傳統(tǒng)量表的動(dòng)態(tài)位移數(shù)值。開始測量時(shí),驅(qū)動(dòng)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(jì)算獲得位移值。為保證測得數(shù)據(jù)穩(wěn)定，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在完成伸出動(dòng)作后、回縮之前，作適當(dāng)延時(shí)。驅(qū)動(dòng)組件撤銷外力后測桿自動(dòng)回退至零位置，完成一個(gè)測量周期，測桿推拉動(dòng)作類似一個(gè)脈沖信號(hào)。在一個(gè)測量周期中，測量值被保持供人工讀數(shù)或由上位控制計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)采集，直至下一個(gè)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(gè)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(dòng)完成，即整個(gè)測量過程可以是全自動(dòng)的。該傳感器使用時(shí)的一個(gè)特例是人工將測桿壓入，這時(shí)驅(qū)動(dòng)組件簡化成測桿末端保護(hù)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(dòng)組件的設(shè)計(jì)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(shí)間，以及測桿頭在測量時(shí)與工件之間有一定的壓力又不產(chǎn)生劇烈碰撞或震蕩，所以本實(shí)用新型在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)組件時(shí)加裝了阻尼機(jī)構(gòu)，如阻尼環(huán)、阻尼彈簧等。
驅(qū)動(dòng)組件可以有多種形式，包括電磁鐵、微型氣動(dòng)或液動(dòng)裝置、微電機(jī)、外部推拉機(jī)構(gòu)等。 一種經(jīng)濟(jì)可靠的驅(qū)動(dòng)組件是電磁鐵，通過可控的電磁力完成對(duì)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(dòng)組件采用微型氣動(dòng)裝置時(shí)，其主要結(jié)構(gòu)就是氣缸活塞結(jié)構(gòu)，外接氣泵為動(dòng)力源，通過控制氣源的接通和氣的流動(dòng)方向，氣缸活塞在壓縮空氣的作用下產(chǎn)生動(dòng)作，推動(dòng)測桿完成測量動(dòng)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(dòng)作。液動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與氣動(dòng)裝置基本相同，只是密封性能要求更高，其優(yōu)點(diǎn)是緩沖性能和可控性好。采用微電機(jī)做驅(qū)動(dòng)組件時(shí)，與測桿連接的微電機(jī)推桿必須帶壓力傳感或微電機(jī)本身必須有過載保護(hù)，以便在測桿推出觸碰被測物體后，微電機(jī)可以自動(dòng)反轉(zhuǎn)回縮或停轉(zhuǎn)后再反轉(zhuǎn)回縮。驅(qū)動(dòng)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?dòng)作。人工推壓是驅(qū)動(dòng)組件的一個(gè)特例。
本實(shí)用新型的有益效果
由于本實(shí)用新型采用現(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(hào)采集裝置，因此擁有傳統(tǒng)產(chǎn)品的所有優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)成熟、可靠。本實(shí)用新型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(dòng)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(dòng)組件可作為一個(gè)獨(dú)立部件進(jìn)行制造，裝配簡易，易于大量生產(chǎn)。本實(shí)用新型所述的帶阻尼脈沖式主動(dòng)測量直線位移傳感器的整個(gè)測量動(dòng)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(dòng)誤差檢測系統(tǒng)，大幅度提高產(chǎn)品的檢測效率并可實(shí)現(xiàn)在線檢測。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)與工作初始狀態(tài)示意圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一的測桿伸出并碰觸工件狀態(tài)示意圖圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一的總體立體圖圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例二、例三的驅(qū)動(dòng)組件結(jié)構(gòu)示意圖圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例二、例三的驅(qū)動(dòng)組件立體圖
圖號(hào)標(biāo)識(shí)1待測工件6拉簧14鐵套
19氣/液缸
2測桿10驅(qū)動(dòng)組件15密封圈20有口端蓋
3數(shù)顯組件
16頂桿21進(jìn)氣/液口
4數(shù)顯屏12活塞17殼體
5基座
13動(dòng)桿
18電磁鐵線圈
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型以傳統(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(dòng)方式分電磁鐵驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)等多個(gè)實(shí)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(dòng)?xùn)排c測桿2固連，定柵與基座5固連。拉簧6對(duì)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(shí)施例一
本實(shí)用新型一種帶阻尼脈沖式主動(dòng)測量直線位移傳感器實(shí)施例一為測桿推拉動(dòng)作由電磁鐵驅(qū)動(dòng)，如圖1所示，在基座5右邊的導(dǎo)向孔外，安裝驅(qū)動(dòng)組件IO，驅(qū)動(dòng)組件10包括殼體17、電磁鐵線圈18、活塞12、端蓋ll、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(dòng)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(dòng)桿13與端蓋11之間為微隙滑動(dòng)配合。
本實(shí)施例的工作過程是外部控制器給出觸發(fā)信號(hào)，電磁鐵線圈18通電，活塞12向左運(yùn)動(dòng)，頂桿16推動(dòng)測桿2靠向被測工件1，與工件接觸后由位移信號(hào)采集裝置即直線位移式容柵傳感器獲取測量值，稍做延時(shí)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(dòng)回退至初始狀態(tài)，完成一個(gè)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(chǔ)器，同時(shí)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(shí)施例二
如圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例二驅(qū)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)示意圖，采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)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(dòng)桿13，端蓋20上設(shè)有進(jìn)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(dòng)桿13與端蓋20之間為微隙滑動(dòng)配合，進(jìn)氣口21與氣源連通。
本實(shí)施例的工作過程是外部控制器給出觸發(fā)信號(hào)，接通氣源，.活塞12向左運(yùn)動(dòng)，頂桿16推動(dòng)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(dòng)回退至初始狀態(tài)，完成一個(gè)測量周期。
實(shí)施例三
如圖4，采用液動(dòng)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)組件的構(gòu)成與氣動(dòng)相似，只是密封性能要求更高，手動(dòng)桿13與油缸端蓋20、活塞19與頂桿16之間應(yīng)加密封圈。動(dòng)力源為液壓泵?？刂婆c測量原理與實(shí)施例一、例二相同。
權(quán)利要求1.一種帶阻尼脈沖式主動(dòng)測量直線位移傳感器，包括基座、測桿、控制電路、驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于基座尾部裝有驅(qū)動(dòng)組件，測桿移動(dòng)由驅(qū)動(dòng)組件控制，測桿的初始狀態(tài)即零位狀態(tài)為回縮狀態(tài)，測桿頂端與被測工件有距離；測桿的測量狀態(tài)為前伸狀態(tài)，測桿頂端與被測工件相接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶阻尼脈沖式主動(dòng)測量直線位移傳感器，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)組件由電磁鐵提供動(dòng)力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶阻尼脈沖式主動(dòng)測量直線位移傳感器，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)組件為可控的微型氣動(dòng)機(jī)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(dòng)測量直線位移傳感器，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)組件為可控的微型液壓機(jī)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的任何一種帶阻尼脈沖式主動(dòng)測量直線位移傳感器，其特征在于在驅(qū)動(dòng)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(dòng)測量直線位移傳感器，其特征在于驅(qū)動(dòng)組件由外部控制器發(fā)出指令來產(chǎn)生動(dòng)作，測量數(shù)據(jù)由外部控制器完成采集和存儲(chǔ)。
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(dòng)測量直線位移傳感器，其特征在于可以直接手動(dòng)或通過外部機(jī)構(gòu)按壓驅(qū)動(dòng)組件中的推桿推拉測桿進(jìn)行測量和讀數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的任何一種帶阻尼脈沖式主動(dòng)測量直線位移傳感器，其特征在于控制電路為可提供數(shù)字顯示、聲光報(bào)警、執(zhí)行元件電信號(hào)輸出的控制電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種帶阻尼脈沖式主動(dòng)測量直線位移傳感器，包括基座、測桿、控制電路、驅(qū)動(dòng)組件，其特征在于在對(duì)驅(qū)動(dòng)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(dòng)量獲得測點(diǎn)位置即位移值，測桿在完成前伸動(dòng)作接觸被測物體并短暫停留后自動(dòng)回縮至初始狀態(tài)完成一個(gè)測量周期，測得值在一個(gè)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(jìn)一步處理。整個(gè)測量過程可由外部電路控制完成。驅(qū)動(dòng)組件動(dòng)力可以是電磁、氣動(dòng)或液動(dòng)等方式，傳感器內(nèi)部裝有阻尼裝置以減少測量震蕩。本實(shí)用新型具備主動(dòng)伸出、自動(dòng)測量、讀數(shù)保持等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測物體的批量或在線自動(dòng)快速測量，多個(gè)這種傳感器可搭建大型自動(dòng)誤差測量系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01B7/02GK201402121SQ20082018238
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)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(qǐng)人:涂成生