专利名称：双杠杆式数字测头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种齿轮测量时使用的扫描测头。
背景技术：
齿轮测量行业中同类产品国内大多采用瑞士 TESA公司的GT31电感式扫描测头， 或自制的双片簧式数字扫描测头。TESA公司GT31结构小巧但要求加工精度较高特别是其摆动杠杆上采用的仪表轴承不仅要求尺寸小且精度也要高，另外它采用电感作为数据采集装置，其本身的抗干扰能力较差。由于电感本身的特性决定了其存在盲区，不具备回零的特性。双片簧式数字测头同样可以实现左，右齿面测力自动换向且测力相等并且回零较好(不存在盲区)，但是其不确定因素多，稳定性差。主要包括其片簧的厚度，双片簧框架的大小，长宽比，片簧缝隙的一致性等都会对测量结果产生一定的影响。另外双片簧是测头还有一个致命的缺点就是会产生共振现象。可能同一测头在不同仪器上使用其测量结果也会发生变化。
发明内容
针对现在的齿轮测量使用的扫描测头存在抗干扰能力较差、不具备回零的特性、 稳定性差及易产生共振现象的问题，本发明提供一种双杠杆式数字测头，可较好地解决上述问题。所述目的是通过如下方案实现的
一种双杠杆式数字测头，包括主杠杆和副杠杆，所述主杠杆的一端安装测球，另一端安装光栅尺，主杠杆杆身与一号转轴铰接实现主杠杆高度的固定；在一号转轴与光栅尺之间的主杠杆上固定安装摆动支点；所述副杠杆与主杠杆处于大致平行的位置，所述副杠杆一端与二号转轴铰接，另一端与弹簧连接，弹簧的另一端连接主杠杆上处于摆动支点与光栅尺之间的位置；所述副杠杆的杆身通过零位支点实现副杠杆高度的固定；所述零位支点的水平位置处于摆动支点与弹簧之间。不工作时，所述摆动支点及零位支点的上端都与副杠杆自然碰触。所述一号转轴通过转轴支架实现位置的相对固定，具体结构为，所述一号转轴的两端为圆锥面，圆锥面部分置于转轴支架中，所述转轴支架的端头固定有盖板，在圆锥面、 转轴支架及盖板之间装有滚珠，所述滚珠与一号转轴圆锥面、盖板及转轴支架有三点接触。所述转轴支架固定在防护罩内。所述滚珠与盖板和转轴支架的内孔接触点的延长线须和转轴锥面素线延长线相交于主轴轴线上的同一点。所述盖板与转轴支架通过螺钉连接。所述光栅尺固定在光栅尺支架上，所述光栅尺支架通过螺钉固定在主杠杆上。
“一号转轴到摆动支点”之间的水平投影距离，与“摆动支点到弹簧”之间的水平投影距离相等，都为“二号转轴到摆动支点”之间水平投影距离的3倍。本发明所述测头具备了双片簧式测头左、右齿面测力自动换向且测力相等和左， 右位置机械回零误差接近零的特性的同时又具备TESA测头的杠杆式的结构去除了双片簧测头的不稳定性和共振现象。同时由于采用数字光栅作为数据采集装置，可实现全程扫描无盲区。抗干扰能力大大加强。
图I是本发明的原理示意图。图2是本发明用于测量齿轮左尺面时的工作原理示意图。图3是本发明用于测量齿轮右尺面时的工作原理示意图。图4是本发明的结构示意图。图5是图4的B-B剖视图。图6是图4的M向视图。图7是图5的N向视图。图8是图4的A-A剖视图。图9是图4的C-C剖视图。图10是图4的D-D剖视图。图11是图4的E-E剖视图。其中，I一测球，2—一号转轴，3—主杠杆，4一副杠杆，5—摆动支点，6—零位支点， 7—弹簧，8—光栅尺，9 一数字光栅读数头，10—盖板，11 一滚珠，12—转轴支架，13—副杠杆支架，14 一测头支架，15—光栅尺支架，16—光栅头之架，17—防护罩，18—支撑钉，19 一弹簧支架，20—二号转轴，21—工件。BI, B2, B3, B4, B5, B6，为螺钉。
具体实施例方式
下面结合附图详细阐述本发明优选的实施方式。参照图I、图2和图3，本发明双杠杆式数字测头，包括主杠杆和副杠杆，所述主杠杆的一端安装测球，另一端安装光栅尺，主杠杆杆身与一号转轴铰接实现主杠杆高度的固定；在一号转轴与光栅尺之间的主杠杆上固定安装摆动支点；所述副杠杆与主杠杆处于大致平行的位置，所述副杠杆一端与二号转轴铰接，另一端与弹簧连接，弹簧的另一端连接主杠杆上处于摆动支点与光栅尺之间的位置；所述副杠杆的杆身通过零位支点实现副杠杆高度的固定；所述零位支点的水平位置处于摆动支点与弹簧之间。同时，所述“一号转轴2到摆动支点5”之间的水平投影距离，与“摆动支点5到弹簧7”之间的水平投影距离相等，都为“二号转轴20到摆动支点5”之间水平投影距离的3倍，即，参照图1，若“二号转轴20到摆动支点5”之间水平投影距离为L，则“一号转轴2到摆动支点5”之间的水平投影距离为 3L, “摆动支点5到弹簧7”之间的水平投影距离也为3L。图I中一号转轴2与测球I之间的距离S可以根据需要进行调整。参照图4，首先，高精密微型转轴(即一号转轴2)、盖板10、钢球滚珠11、转轴支架 12及螺钉BI组成了微型单列式滚珠轴系，一号转轴2的上下圆锥部分各有一列钢球滚珠 11，每个滚珠与一号转轴2圆锥面和盖板10及转轴支架12的内孔有三点接触。为使滚珠左纯滚动(摆动灵活)，滚珠11与盖板10和转轴支架12的内孔接触点的延长线须和转轴2 锥面素线延长线相交于主轴轴线上的同一点。该轴系采用O级钢球精选，是同列钢球滚珠的尺寸差和形状误差均小于 O. 0001mm,轴系回转精度为径向晃动优于O. 0003mm,轴向窜动小于O. 0005mm。盖板10与转轴支架12通过螺钉BI连接便于调整压紧的预压力从而整个轴系可以达到理想的回转精度和灵敏度。主杠杆3通过螺钉B7可以和转轴2进行稳定连接，增加系统的稳定性。另外和光栅尺支架14通过螺钉B3连接。光栅尺8贴在光栅尺支架14上。副杠杆4通过二号转轴20与副杠杆支架13连接，从而使得副杠杆轴向的摆动量非常微小。副杠杆座与测头支架14通过螺钉B6连接。弹簧7连接主副杠杆，产生使测头回零的恢复力。光栅头9通过螺钉B4与光栅头支架连接，之后再由螺钉B5与测头支架14 连接。加工时，可将零位支点、一号转轴支架、二号转轴支架、副杠杆支架、光栅头支架、 测头支架及弹簧支架都制成一体结构，以方便使用。当然也可以根据需要进行分别制作各零件，使用时再进行固定连接。工作时工件带动主杠杆3发生偏摆带动副杠杆4及光栅尺发生摆动，由于光栅尺和主杠杆是固定连接，所以可以直接反应出测量过程中的误差。副杠杆则是维护整个过程中的左，右测力的相等。参照图1，不工作时，所述摆动支点及零位支点的上端都与副杠杆自然碰触，S卩，在自由状态下，由于零位支点6作用，摆动支点5和弹簧7同时作用使得主，副杠杆处于图示状态，即机械回零。参照图2，由于工件压动测球I使主杠杆3发生偏摆，如图所示，从而使得弹簧7被拉伸。贝IJ测球I与工件间的压力大小计算如下
假定弹簧的劲度系数为K，主杠杆3在工件与测球接触点的偏摆量为ΛΧ (方向向上)。则弹簧的伸长量T= Δ X*6L/S。所以工件对测球I的压力N=K*AX*6L/S，方向向下。参照图3，由于工件压动测球I使主杠杆3发生偏摆，同时摆动支点5带动副杠杆 4发生偏摆，则测球I与工件间的压力大小计算如下
假定弹簧的劲度系数为K，主杠杆3在工件与测球接触点的偏摆量为ΛΧ (方向向下)。则摆动支点的偏摆量Λ Y= Λ X3L/S (方向向上)
副杠杆4与弹簧接触点的偏摆量AW=AX*12L/S (方向向上)
主杠杆和弹簧接触点的偏摆量AU=AW=AX*6L/S (方向向上)
所以弹簧的伸长量Λ V= Λ W-Λ U= Λ X*6L/S
工件对测球I的压力N=K*AX*6L/S，方向向上
另外读数装置采用海德汉或雷尼绍圆光栅作数据采集，光栅尺8是粘贴在以主杠杆4 支点为圆心半径为R的一段圆弧上，可直接放映误差大小，并保证在工作时读数装置的稳定性和精确性。本实施方式只是对本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对其进行局部改变，只要没有超出本专利的精神实质，都视为对本专利的等同替换，都在本专利的保护范围之内。
权利要求
1.一种双杠杆式数字测头，其特征在于包括主杠杆和副杠杆，所述主杠杆的一端安装测球，另一端安装光栅尺，主杠杆杆身与一号转轴铰接实现主杠杆高度的固定；在一号转轴与光栅尺之间的主杠杆上固定安装摆动支点；所述副杠杆与主杠杆处于大致平行的位置，所述副杠杆一端与二号转轴铰接，另一端与弹簧连接，弹簧的另一端连接主杠杆上处于摆动支点与光栅尺之间的位置；所述副杠杆的杆身通过零位支点实现副杠杆高度的固定；所述零位支点的水平位置处于摆动支点与弹簧之间。
2.根据权利要求I所述的双杠杆式数字测头，其特征在于不工作时，所述摆动支点及零位支点的上端都与副杠杆自然碰触。
3.根据权利要求I或2所述的双杠杆式数字测头，其特征在于所述一号转轴通过转轴支架实现位置的相对固定，具体结构为，所述一号转轴的两端为圆锥面，圆锥面部分置于转轴支架中，所述转轴支架的端头固定有盖板，在圆锥面、转轴支架及盖板之间装有滚珠，所述滚珠与一号转轴圆锥面、盖板及转轴支架有三点接触。
4.根据权利要求3所述的双杠杆式数字测头，其特征在于所述转轴支架固定在防护罩内。
5.根据权利要求3所述的双杠杆式数字测头，其特征在于所述滚珠与盖板和转轴支架的内孔接触点的延长线须和转轴锥面素线延长线相交于主轴轴线上的同一点。
6.根据权利要求3所述的双杠杆式数字测头，其特征在于所述盖板与转轴支架通过螺钉连接。
7.根据权利要求I或2所述的双杠杆式数字测头，其特征在于所述光栅尺固定在光栅尺支架上，所述光栅尺支架通过螺钉固定在主杠杆上。
8.根据权利要求I或2所述的双杠杆式数字测头，其特征在于，“一号转轴到摆动支点” 之间的水平投影距离，与“摆动支点到弹簧”之间的水平投影距离相等，都为“二号转轴到摆动支点”之间水平投影距离的3倍。
全文摘要
针对现在的齿轮测量使用的扫描测头存在抗干扰能力较差、不具备回零的特性、稳定性差及易产生共振现象的问题，本发明提供一种双杠杆式数字测头，包括主杠杆和副杠杆，所述主杠杆的一端安装测球，另一端安装光栅尺，主杠杆杆身与一号转轴铰接实现主杠杆高度的固定；在一号转轴与光栅尺之间的主杠杆上固定安装摆动支点；所述副杠杆与主杠杆处于大致平行的位置，所述副杠杆一端与二号转轴铰接，另一端与弹簧连接，弹簧的另一端连接主杠杆上处于摆动支点与光栅尺之间的位置；所述副杠杆的杆身通过零位支点实现副杠杆高度的固定；所述零位支点的水平位置处于摆动支点与弹簧之间。本发明稳定性好，不会产生共振，可实现全程扫描无盲区，抗干扰能力大大加强。
文档编号G01B11/00GK102589436SQ201210055638
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月6日 优先权日2012年3月6日
发明者周广才 申请人:哈尔滨精达测量仪器有限公司