非接觸式孔徑測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非接觸式孔徑測量裝置。目前應(yīng)用于微小孔孔徑測量的電容式傳感器測頭局限于測量某一固定孔徑，測量效率較低。本發(fā)明中滾珠絲桿與調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出軸固定，標(biāo)尺光柵固定在滾珠絲桿上；絲桿螺母與滾珠絲桿連接，指示光柵與絲桿螺母固定；四根連桿的一端均與調(diào)節(jié)電機(jī)的電機(jī)座鉸接，另一端分別與一根推桿鉸接；四根推桿的一端均與絲桿螺母鉸接，另一端分別與一個(gè)電極板襯座固定；四個(gè)電極板襯座的同一端端面分別固定有一塊電極板；電極板襯座和電極板均呈橫截面為扇環(huán)的柱體；四塊電極板沿圓周均布。本發(fā)明的電極板沿徑向方向可調(diào)，實(shí)現(xiàn)變孔徑的精密測量，包括大長徑比的微孔、階梯孔的測量。
【專利說明】非接觸式孔徑測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于精密測量儀器【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及孔徑測量裝置，具體涉及一種非接觸式 孔徑測量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在航空航天、模具、汽車等工業(yè)領(lǐng)域的迅速發(fā)展，微小孔徑的加 工和測量技術(shù)是國內(nèi)外學(xué)者研究的重要方向之一。非接觸測量具有不受測量力的影響和測 量精度較高等優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)接觸式測量存在的不足，在微小孔徑測量中得到廣泛的應(yīng)用。
[0003] 圍繞微小尺寸高精度測量展開的研究，具有非常重要的意義。目前非接觸式測量 微小孔徑的方法主要有：光學(xué)測量法、電容傳感測量法、小孔的夫瑯和費(fèi)衍射測量法以及氣 動測量法。國外，有學(xué)者提出一種基于瞄準(zhǔn)觸發(fā)原理的測量方法，實(shí)現(xiàn)微孔直徑、圓度、面積 的精確測量和計(jì)算；國內(nèi)，天津大學(xué)孫長庫等基于電容傳感器原理，提出微孔測量的方法和 裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、靈敏度高。電容式傳感器在微小孔孔徑測量中具有精度高、動 態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)，然而其測頭局限于測量某一固定孔徑，即測量不同的孔徑需要不同規(guī)格 的傳感器測頭，從而導(dǎo)致測量效率降低，測量成本升高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種非接觸式孔徑測量裝置，該裝置可 以實(shí)現(xiàn)變孔徑的精密測量，有效提高測量效率和測量精度；結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，且成本較低。
[0005] 本發(fā)明包括調(diào)節(jié)電機(jī)、連桿、標(biāo)尺光柵、指示光柵、絲桿螺母、電極板、推桿、滾珠絲 桿和電極板襯座。所述的滾珠絲桿與調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出軸固定，標(biāo)尺光柵固定套置在滾珠絲 桿上；所述的絲桿螺母與滾珠絲桿連接，所述的指示光柵與絲桿螺母固定，并套置在標(biāo)尺光 柵外；四根連桿的一端均與調(diào)節(jié)電機(jī)的電機(jī)座鉸接，另一端分別與一根推桿鉸接；四根推 桿的一端均與絲桿螺母鉸接，另一端分別與一個(gè)電極板襯座固定；所述四個(gè)電極板襯座沿 圓周均布，且同一端端面分別固定有一塊電極板；所述的電極板襯座和電極板均呈橫截面 為扇環(huán)的柱體；所述電極板襯座的外側(cè)壁所在圓周直徑大于電極板的外側(cè)壁所在圓周直 徑；所述的電極板襯座采用絕緣材料；四塊電極板沿圓周均布。
[0006] 所述的電極板襯座和電極板對應(yīng)的圓心角相等。
[0007] 所述電極板襯座與電極板的內(nèi)側(cè)壁對齊設(shè)置。
[0008] 所述四塊電極板的外側(cè)壁所在圓周直徑的可調(diào)范圍為10?30mm。
[0009] 本發(fā)明的有益效果：
[0010] 1、本發(fā)明的電極板沿徑向方向可調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)變孔徑的精密測量，包括大長徑比 的微孔、階梯孔的測量；
[0011] 2、本發(fā)明采用電容傳感器測量原理，有效提高測量的效率，在較大量程內(nèi)保證測 量的精度，結(jié)構(gòu)簡單，測量成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)立體圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 如圖1和2所示，非接觸式孔徑測量裝置，包括調(diào)節(jié)電機(jī)1、連桿2、標(biāo)尺光柵3、指 示光柵4、絲桿螺母5、電極板6、推桿7、滾珠絲桿8和電極板襯座9。滾珠絲桿8與調(diào)節(jié)電 機(jī)1的輸出軸固定，標(biāo)尺光柵3固定套置在滾珠絲桿8上；絲桿螺母5與滾珠絲桿8連接， 指示光柵4與絲桿螺母5固定，并套置在標(biāo)尺光柵3外；四根連桿2的一端均與調(diào)節(jié)電機(jī)1 的電機(jī)座鉸接，另一端分別與一根推桿7鉸接；四根推桿7的一端均與絲桿螺母5鉸接，另 一端分別與一個(gè)電極板襯座9固定；四個(gè)電極板襯座9沿圓周均布，且同一端端面分別固 定有一塊電極板6 ;電極板襯座9和電極板6均呈橫截面為扇環(huán)的柱體；電極板襯座9和電 極板6對應(yīng)的圓心角相等，且電極板襯座9與電極板6的內(nèi)側(cè)壁對齊設(shè)置，電極板襯座9的 外側(cè)壁所在圓周直徑比電極板6的外側(cè)壁所在圓周直徑大0. 2mm ;電極板襯座9采用絕緣 材料；四塊電極板6沿圓周均布，且四塊電極板的外側(cè)壁所在圓周直徑的可調(diào)范圍為10? 30mm〇
[0015] 該非接觸式孔徑測量裝置的工作原理：
[0016] 將電極板6伸入被測孔進(jìn)行測量，調(diào)節(jié)電機(jī)1驅(qū)動滾珠絲杠8轉(zhuǎn)動，從而帶動絲桿 螺母5在軸線方向滑動（絲桿螺母受到連桿2傳遞給推桿7的作用力，圓周方向的運(yùn)動受 限）；同時(shí)推桿7也隨之運(yùn)動，驅(qū)動連桿2擺動；四根推桿同時(shí)展開或收縮帶動四塊電極板 6及四個(gè)電極板襯座9調(diào)節(jié)所在圓周的直徑。當(dāng)電極板襯座9與被測孔的孔壁接觸時(shí)，就可 以對被測孔的直徑進(jìn)行測量。
[0017] 標(biāo)尺光柵3和指示光柵4組成光柵位移傳感器，絲桿螺母5移動過程中，帶動指示 光柵4移動，通過標(biāo)尺光柵3與指示光柵4的距離變化實(shí)現(xiàn)絲桿螺母5的位移測量。
[0018] 如圖2所示，設(shè)絲桿螺母5的鉸接中心B至調(diào)節(jié)電機(jī)1對應(yīng)的一個(gè)鉸接中心A的 初始距離為L，連桿2與推桿7的鉸接中心D至絲桿螺母5對應(yīng)的一個(gè)鉸接中心B的距離 為b，絲桿螺母5沿軸向移動位移為Λ 1，推桿7的長度為c，連桿2的長度為a，則電極板6 的外側(cè)壁所在圓周的半徑
[0019] r = csin Θ +r0 (1)
[0020] 式（1)中，rQ為絲桿螺母5的鉸接中心B所在圓周的半徑值；Θ為鉸接中心A、B 連線與鉸接中心B、D連線之間的夾角，由余弦定理得
[0021]

【權(quán)利要求】
1. 非接觸式孔徑測量裝置，包括調(diào)節(jié)電機(jī)、連桿、標(biāo)尺光柵、指示光柵、絲桿螺母、電極 板、推桿、滾珠絲桿和電極板襯座，其特征在于： 所述的滾珠絲桿與調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出軸固定，標(biāo)尺光柵固定套置在滾珠絲桿上；所述的 絲桿螺母與滾珠絲桿連接，所述的指示光柵與絲桿螺母固定，并套置在標(biāo)尺光柵外；四根連 桿的一端均與調(diào)節(jié)電機(jī)的電機(jī)座鉸接，另一端分別與一根推桿鉸接；四根推桿的一端均與 絲桿螺母鉸接，另一端分別與一個(gè)電極板襯座固定；所述四個(gè)電極板襯座沿圓周均布，且同 一端端面分別固定有一塊電極板；所述的電極板襯座和電極板均呈橫截面為扇環(huán)的柱體； 所述電極板襯座的外側(cè)壁所在圓周直徑大于電極板的外側(cè)壁所在圓周直徑；所述的電極板 襯座采用絕緣材料；四塊電極板沿圓周均布。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式孔徑測量裝置，其特征在于：所述的電極板襯座和 電極板對應(yīng)的圓心角相等。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式孔徑測量裝置，其特征在于：所述電極板襯座與電 極板的內(nèi)側(cè)壁對齊設(shè)置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式孔徑測量裝置，其特征在于：所述四塊電極板的外 側(cè)壁所在圓周直徑的可調(diào)范圍為10?30mm。
【文檔編號】G01B11/12GK104121863SQ201410360197
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】王文, 王盛, 張敏, 諸麗燕, 袁科杰, 朱凌俊, 任亞琳, 許曉嬌, 葉佳翔 申請人:杭州電子科技大學(xué)