專(zhuān)利名稱(chēng)：雙杠桿式數(shù)字測(cè)頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種齒輪測(cè)量時(shí)使用的掃描測(cè)頭。
背景技術(shù)：
齒輪測(cè)量行業(yè)中同類(lèi)產(chǎn)品國(guó)內(nèi)大多采用瑞士 TESA公司的GT31電感式掃描測(cè)頭，或自制的雙片簧式數(shù)字掃描測(cè)頭。TESA公司GT31結(jié)構(gòu)小巧但要求加工精度較高特別是其擺動(dòng)杠桿上采用的儀表軸承不僅要求尺寸小且精度也要高，另外它采用電感作為數(shù)據(jù)采集裝置，其本身的抗干擾能力較差。由于電感本身的特性決定了其存在盲區(qū)，不具備回零的特性。雙片簧式數(shù)字測(cè)頭同樣可以實(shí)現(xiàn)左，右齒面測(cè)力自動(dòng)換向且測(cè)力相等并且回零較·好(不存在盲區(qū))，但是其不確定因素多，穩(wěn)定性差。主要包括其片簧的厚度，雙片簧框架的大小，長(zhǎng)寬比，片簧縫隙的一致性等都會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。另外雙片簧是測(cè)頭還有一個(gè)致命的缺點(diǎn)就是會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象?？赡芡粶y(cè)頭在不同儀器上使用其測(cè)量結(jié)果也會(huì)發(fā)生變化。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)在的齒輪測(cè)量使用的掃描測(cè)頭存在抗干擾能力較差、不具備回零的特性、穩(wěn)定性差及易產(chǎn)生共振現(xiàn)象的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種雙杠桿式數(shù)字測(cè)頭，可較好地解決上述問(wèn)題。所述目的是通過(guò)如下方案實(shí)現(xiàn)的一種雙杠桿式數(shù)字測(cè)頭，包括主杠桿和副杠桿，所述主杠桿的一端安裝測(cè)球，另一端安裝光柵尺，主杠桿桿身與一號(hào)轉(zhuǎn)軸鉸接實(shí)現(xiàn)主杠桿高度的固定；在一號(hào)轉(zhuǎn)軸與光柵尺之間的主杠桿上固定安裝擺動(dòng)支點(diǎn)；所述副杠桿與主杠桿處于大致平行的位置，所述副杠桿一端與二號(hào)轉(zhuǎn)軸鉸接，另一端與彈簧連接，彈簧的另一端連接主杠桿上處于擺動(dòng)支點(diǎn)與光柵尺之間的位置；所述副杠桿的桿身通過(guò)零位支點(diǎn)實(shí)現(xiàn)副杠桿高度的固定；所述零位支點(diǎn)的水平位置處于擺動(dòng)支點(diǎn)與彈簧之間。不工作時(shí)，所述擺動(dòng)支點(diǎn)及零位支點(diǎn)的上端都與副杠桿自然碰觸。所述一號(hào)轉(zhuǎn)軸通過(guò)轉(zhuǎn)軸支架實(shí)現(xiàn)位置的相對(duì)固定，具體結(jié)構(gòu)為，所述一號(hào)轉(zhuǎn)軸的兩端為圓錐面，圓錐面部分置于轉(zhuǎn)軸支架中，所述轉(zhuǎn)軸支架的端頭固定有蓋板，在圓錐面、轉(zhuǎn)軸支架及蓋板之間裝有滾珠，所述滾珠與一號(hào)轉(zhuǎn)軸圓錐面、蓋板及轉(zhuǎn)軸支架有三點(diǎn)接觸。所述轉(zhuǎn)軸支架固定在防護(hù)罩內(nèi)。所述滾珠與蓋板和轉(zhuǎn)軸支架的內(nèi)孔接觸點(diǎn)的延長(zhǎng)線(xiàn)須和轉(zhuǎn)軸錐面素線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)相交于主軸軸線(xiàn)上的同一點(diǎn)。所述蓋板與轉(zhuǎn)軸支架通過(guò)螺釘連接。所述光柵尺固定在光柵尺支架上，所述光柵尺支架通過(guò)螺釘固定在主杠桿上?！耙惶?hào)轉(zhuǎn)軸到擺動(dòng)支點(diǎn)”之間的水平投影距離，與“擺動(dòng)支點(diǎn)到彈簧”之間的水平投影距離相等，都為“二號(hào)轉(zhuǎn)軸到擺動(dòng)支點(diǎn)”之間水平投影距離的3倍。本實(shí)用新型所述測(cè)頭具備了雙片簧式測(cè)頭左、右齒面測(cè)力自動(dòng)換向且測(cè)力相等和左，右位置機(jī)械回零誤差接近零的特性的同時(shí)又具備TESA測(cè)頭的杠桿式的結(jié)構(gòu)去除了雙片簧測(cè)頭的不穩(wěn)定性和共振現(xiàn)象。同時(shí)由于采用數(shù)字光柵作為數(shù)據(jù)采集裝置，可實(shí)現(xiàn)全程掃描無(wú)盲區(qū)?？垢蓴_能力大大加強(qiáng)。


圖I是本實(shí)用新型的原理示意圖。圖2是本實(shí)用新型用于測(cè)量齒輪左尺面時(shí)的工作原理示意圖。圖3是本實(shí)用新型用于測(cè)量齒輪右尺面時(shí)的工作原理示意圖。圖4是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4的B-B剖視圖。圖6是圖4的M向視圖。圖7是圖5的N向視圖。圖8是圖4的A-A剖視圖。圖9是圖4的C-C剖視圖。圖10是圖4的D-D剖視圖。圖11是圖4的E-E剖視圖。其中，I一測(cè)球，2—一號(hào)轉(zhuǎn)軸，3—主杠桿，4一副杠桿，5—擺動(dòng)支點(diǎn)，6—零位支點(diǎn)，7—彈簧，8—光柵尺，9 一數(shù)字光柵讀數(shù)頭，10—蓋板，11 一滾珠，12—轉(zhuǎn)軸支架，13—副杠桿支架，14 一測(cè)頭支架，15—光柵尺支架，16—光柵頭之架，17—防護(hù)罩，18—支撐釘，19 一彈簧支架，20—二號(hào)轉(zhuǎn)軸，21—工件。BI, B2, B3, B4, B5, B6，為螺釘。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖詳細(xì)闡述本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施方式。參照?qǐng)DI、圖2和圖3，本實(shí)用新型雙杠桿式數(shù)字測(cè)頭，包括主杠桿和副杠桿，所述主杠桿的一端安裝測(cè)球，另一端安裝光柵尺，主杠桿桿身與一號(hào)轉(zhuǎn)軸鉸接實(shí)現(xiàn)主杠桿高度的固定；在一號(hào)轉(zhuǎn)軸與光柵尺之間的主杠桿上固定安裝擺動(dòng)支點(diǎn)；所述副杠桿與主杠桿處于大致平行的位置，所述副杠桿一端與二號(hào)轉(zhuǎn)軸鉸接，另一端與彈簧連接，彈簧的另一端連接主杠桿上處于擺動(dòng)支點(diǎn)與光柵尺之間的位置；所述副杠桿的桿身通過(guò)零位支點(diǎn)實(shí)現(xiàn)副杠桿高度的固定；所述零位支點(diǎn)的水平位置處于擺動(dòng)支點(diǎn)與彈簧之間。同時(shí)，所述“一號(hào)轉(zhuǎn)軸2到擺動(dòng)支點(diǎn)5”之間的水平投影距離，與“擺動(dòng)支點(diǎn)5到彈簧7”之間的水平投影距離相等，都為“二號(hào)轉(zhuǎn)軸20到擺動(dòng)支點(diǎn)5”之間水平投影距離的3倍，即，參照?qǐng)D1，若“二號(hào)轉(zhuǎn)軸20到擺動(dòng)支點(diǎn)5”之間水平投影距離為L(zhǎng)，則“一號(hào)轉(zhuǎn)軸2到擺動(dòng)支點(diǎn)5”之間的水平投影距離為3L，“擺動(dòng)支點(diǎn)5到彈簧7”之間的水平投影距離也為3L。圖I中一號(hào)轉(zhuǎn)軸2與測(cè)球I之間的距離S可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。參照?qǐng)D4，首先，高精密微型轉(zhuǎn)軸(即一號(hào)轉(zhuǎn)軸2)、蓋板10、鋼球滾珠11、轉(zhuǎn)軸支架12及螺釘BI組成了微型單列式滾珠軸系，一號(hào)轉(zhuǎn)軸2的上下圓錐部分各有一列鋼球滾珠11，每個(gè)滾珠與一號(hào)轉(zhuǎn)軸2圓錐面和蓋板10及轉(zhuǎn)軸支架12的內(nèi)孔有三點(diǎn)接觸。為使?jié)L珠左純滾動(dòng)(擺動(dòng)靈活)，滾珠11與蓋板10和轉(zhuǎn)軸支架12的內(nèi)孔接觸點(diǎn)的延長(zhǎng)線(xiàn)須和轉(zhuǎn)軸2錐面素線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)相交于主軸軸線(xiàn)上的同一點(diǎn)。該軸系采用O級(jí)鋼球精選，是同列鋼球滾珠的尺寸差和形狀誤差均小于
O.0001mm,軸系回轉(zhuǎn)精度為徑向晃動(dòng)優(yōu)于O. 0003mm,軸向竄動(dòng)小于O. 0005mm。蓋板10與轉(zhuǎn)軸支架12通過(guò)螺釘BI連接便于調(diào)整壓緊的預(yù)壓力從而整個(gè)軸系可以達(dá)到理想的回轉(zhuǎn)精度和靈敏度。主杠桿3通過(guò)螺釘B7可以和轉(zhuǎn)軸2進(jìn)行穩(wěn)定連接，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外和光柵尺支架14通過(guò)螺釘B3連接。光柵尺8貼在光柵尺支架14上。副杠桿4通過(guò)二號(hào)轉(zhuǎn)軸20與副杠桿支架13連接，從而使得副杠桿軸向的擺動(dòng)量非常微小。副杠桿座與測(cè)頭支架14通過(guò)螺釘B6連接。彈簧7連接主副杠桿，產(chǎn)生使測(cè)頭 回零的恢復(fù)力。光柵頭9通過(guò)螺釘B4與光柵頭支架連接，之后再由螺釘B5與測(cè)頭支架14連接。加工時(shí)，可將零位支點(diǎn)、一號(hào)轉(zhuǎn)軸支架、二號(hào)轉(zhuǎn)軸支架、副杠桿支架、光柵頭支架、測(cè)頭支架及彈簧支架都制成一體結(jié)構(gòu)，以方便使用。當(dāng)然也可以根據(jù)需要進(jìn)行分別制作各零件，使用時(shí)再進(jìn)行固定連接。工作時(shí)工件帶動(dòng)主杠桿3發(fā)生偏擺帶動(dòng)副杠桿4及光柵尺發(fā)生擺動(dòng)，由于光柵尺和主杠桿是固定連接，所以可以直接反應(yīng)出測(cè)量過(guò)程中的誤差。副杠桿則是維護(hù)整個(gè)過(guò)程中的左，右測(cè)力的相等。參照?qǐng)D1，不工作時(shí)，所述擺動(dòng)支點(diǎn)及零位支點(diǎn)的上端都與副杠桿自然碰觸，S卩，在自由狀態(tài)下，由于零位支點(diǎn)6作用，擺動(dòng)支點(diǎn)5和彈簧7同時(shí)作用使得主，副杠桿處于圖示狀態(tài)，即機(jī)械回零。參照?qǐng)D2，由于工件壓動(dòng)測(cè)球I使主杠桿3發(fā)生偏擺，如圖所示，從而使得彈簧7被拉伸。貝IJ測(cè)球I與工件間的壓力大小計(jì)算如下假定彈簧的勁度系數(shù)為K，主杠桿3在工件與測(cè)球接觸點(diǎn)的偏擺量為Λ X (方向向上)。則彈簧的伸長(zhǎng)量T= Δ X*6L/S。所以工件對(duì)測(cè)球I的壓力N=K* Δ X*6L/S，方向向下。參照?qǐng)D3，由于工件壓動(dòng)測(cè)球I使主杠桿3發(fā)生偏擺，同時(shí)擺動(dòng)支點(diǎn)5帶動(dòng)副杠桿4發(fā)生偏擺，則測(cè)球I與工件間的壓力大小計(jì)算如下假定彈簧的勁度系數(shù)為K，主杠桿3在工件與測(cè)球接觸點(diǎn)的偏擺量為Λ X (方向向下)。則擺動(dòng)支點(diǎn)的偏擺量Λ Y= Λ X3L/S (方向向上)副杠桿4與彈簧接觸點(diǎn)的偏擺量AW=AX*12L/S (方向向上)主杠桿和彈簧接觸點(diǎn)的偏擺量Λ U= Λ W= Λ X*6L/S (方向向上)所以彈簧的伸長(zhǎng)量Λ V= Λ W-Λ U= Λ X*6L/S工件對(duì)測(cè)球I的壓力N=K* Δ X*6L/S，方向向上另外讀數(shù)裝置采用海德漢或雷尼紹圓光柵作數(shù)據(jù)采集，光柵尺8是粘貼在以主杠桿4支點(diǎn)為圓心半徑為R的一段圓弧上，可直接放映誤差大小，并保證在工作時(shí)讀數(shù)裝置的穩(wěn)定性和精確性。本實(shí)施方式只是對(duì)本專(zhuān)利的示例性說(shuō)明而并不限定它的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域人員還可以對(duì)其進(jìn)行局部改變，只要沒(méi)有超出本專(zhuān)利的精神實(shí)質(zhì)，都視 為對(duì)本專(zhuān)利的等同替換，都在本專(zhuān)利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種雙杠桿式數(shù)字測(cè)頭，其特征在于包括主杠桿和副杠桿， 所述主杠桿的一端安裝測(cè)球，另一端安裝光柵尺，主杠桿桿身與一號(hào)轉(zhuǎn)軸鉸接實(shí)現(xiàn)主杠桿高度的固定； 在一號(hào)轉(zhuǎn)軸與光柵尺之間的主杠桿上固定安裝擺動(dòng)支點(diǎn)； 所述副杠桿與主杠桿處于大致平行的位置，所述副杠桿一端與二號(hào)轉(zhuǎn)軸鉸接，另一端與彈簧連接，彈簧的另一端連接主杠桿上處于擺動(dòng)支點(diǎn)與光柵尺之間的位置； 所述副杠桿的桿身通過(guò)零位支點(diǎn)實(shí)現(xiàn)副杠桿高度的固定；所述零位支點(diǎn)的水平位置處于擺動(dòng)支點(diǎn)與彈簧之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙杠桿式數(shù)字測(cè)頭，其特征在于不工作時(shí)，所述擺動(dòng)支點(diǎn)及零位支點(diǎn)的上端都與副杠桿自然碰觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙杠桿式數(shù)字測(cè)頭，其特征在于所述一號(hào)轉(zhuǎn)軸通過(guò)轉(zhuǎn)軸支架實(shí)現(xiàn)位置的相對(duì)固定，具體結(jié)構(gòu)為，所述一號(hào)轉(zhuǎn)軸的兩端為圓錐面，圓錐面部分置于轉(zhuǎn)軸支架中，所述轉(zhuǎn)軸支架的端頭固定有蓋板，在圓錐面、轉(zhuǎn)軸支架及蓋板之間裝有滾珠，所述滾珠與一號(hào)轉(zhuǎn)軸圓錐面、蓋板及轉(zhuǎn)軸支架有三點(diǎn)接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙杠桿式數(shù)字測(cè)頭，其特征在于所述轉(zhuǎn)軸支架固定在防護(hù)罩內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙杠桿式數(shù)字測(cè)頭，其特征在于所述滾珠與蓋板和轉(zhuǎn)軸支架的內(nèi)孔接觸點(diǎn)的延長(zhǎng)線(xiàn)須和轉(zhuǎn)軸錐面素線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)相交于主軸軸線(xiàn)上的同一點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙杠桿式數(shù)字測(cè)頭，其特征在于所述蓋板與轉(zhuǎn)軸支架通過(guò)螺釘連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙杠桿式數(shù)字測(cè)頭，其特征在于所述光柵尺固定在光柵尺支架上，所述光柵尺支架通過(guò)螺釘固定在主杠桿上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的雙杠桿式數(shù)字測(cè)頭，其特征在于，“一號(hào)轉(zhuǎn)軸到擺動(dòng)支點(diǎn)”之間的水平投影距離，與“擺動(dòng)支點(diǎn)到彈簧”之間的水平投影距離相等，都為“二號(hào)轉(zhuǎn)軸到擺動(dòng)支點(diǎn)”之間水平投影距離的3倍。
專(zhuān)利摘要針對(duì)現(xiàn)在的齒輪測(cè)量使用的掃描測(cè)頭存在抗干擾能力較差、不具備回零的特性、穩(wěn)定性差及易產(chǎn)生共振現(xiàn)象的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種雙杠桿式數(shù)字測(cè)頭，包括主杠桿和副杠桿，所述主杠桿的一端安裝測(cè)球，另一端安裝光柵尺，主杠桿桿身與一號(hào)轉(zhuǎn)軸鉸接實(shí)現(xiàn)主杠桿高度的固定；在一號(hào)轉(zhuǎn)軸與光柵尺之間的主杠桿上固定安裝擺動(dòng)支點(diǎn)；所述副杠桿與主杠桿處于大致平行的位置，所述副杠桿一端與二號(hào)轉(zhuǎn)軸鉸接，另一端與彈簧連接，彈簧的另一端連接主杠桿上處于擺動(dòng)支點(diǎn)與光柵尺之間的位置；所述副杠桿的桿身通過(guò)零位支點(diǎn)實(shí)現(xiàn)副杠桿高度的固定；所述零位支點(diǎn)的水平位置處于擺動(dòng)支點(diǎn)與彈簧之間。本實(shí)用新型穩(wěn)定性好，不會(huì)產(chǎn)生共振，可實(shí)現(xiàn)全程掃描無(wú)盲區(qū)，抗干擾能力大大加強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01B11/00GK202630901SQ20122007975
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者周廣才 申請(qǐng)人:哈爾濱精達(dá)測(cè)量?jī)x器有限公司