非接触式孔径测量装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种非接触式孔径测量装置。目前应用于微小孔孔径测量的电容式传感器测头局限于测量某一固定孔径，测量效率较低。本发明中滚珠丝杆与调节电机的输出轴固定，标尺光栅固定在滚珠丝杆上；丝杆螺母与滚珠丝杆连接，指示光栅与丝杆螺母固定；四根连杆的一端均与调节电机的电机座铰接，另一端分别与一根推杆铰接；四根推杆的一端均与丝杆螺母铰接，另一端分别与一个电极板衬座固定；四个电极板衬座的同一端端面分别固定有一块电极板；电极板衬座和电极板均呈横截面为扇环的柱体；四块电极板沿圆周均布。本发明的电极板沿径向方向可调，实现变孔径的精密测量，包括大长径比的微孔、阶梯孔的测量。
【专利说明】非接触式孔径测量装置
【技术领域】
[0001] 本发明属于精密测量仪器【技术领域】，涉及孔径测量装置，具体涉及一种非接触式 孔径测量装置。
【背景技术】
[0002] 随着现代科学技术在航空航天、模具、汽车等工业领域的迅速发展，微小孔径的加 工和测量技术是国内外学者研究的重要方向之一。非接触测量具有不受测量力的影响和测 量精度较高等优点，弥补接触式测量存在的不足，在微小孔径测量中得到广泛的应用。
[0003] 围绕微小尺寸高精度测量展开的研究，具有非常重要的意义。目前非接触式测量 微小孔径的方法主要有：光学测量法、电容传感测量法、小孔的夫琅和费衍射测量法以及气 动测量法。国外，有学者提出一种基于瞄准触发原理的测量方法，实现微孔直径、圆度、面积 的精确测量和计算；国内，天津大学孙长库等基于电容传感器原理，提出微孔测量的方法和 装置，其结构简单、操作方便、灵敏度高。电容式传感器在微小孔孔径测量中具有精度高、动 态特性好等优点，然而其测头局限于测量某一固定孔径，即测量不同的孔径需要不同规格 的传感器测头，从而导致测量效率降低，测量成本升高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的针对现有技术的不足，提供一种非接触式孔径测量装置，该装置可 以实现变孔径的精密测量，有效提高测量效率和测量精度；结构简单、紧凑，且成本较低。
[0005] 本发明包括调节电机、连杆、标尺光栅、指示光栅、丝杆螺母、电极板、推杆、滚珠丝 杆和电极板衬座。所述的滚珠丝杆与调节电机的输出轴固定，标尺光栅固定套置在滚珠丝 杆上；所述的丝杆螺母与滚珠丝杆连接，所述的指示光栅与丝杆螺母固定，并套置在标尺光 栅外；四根连杆的一端均与调节电机的电机座铰接，另一端分别与一根推杆铰接；四根推 杆的一端均与丝杆螺母铰接，另一端分别与一个电极板衬座固定；所述四个电极板衬座沿 圆周均布，且同一端端面分别固定有一块电极板；所述的电极板衬座和电极板均呈横截面 为扇环的柱体；所述电极板衬座的外侧壁所在圆周直径大于电极板的外侧壁所在圆周直 径；所述的电极板衬座采用绝缘材料；四块电极板沿圆周均布。
[0006] 所述的电极板衬座和电极板对应的圆心角相等。
[0007] 所述电极板衬座与电极板的内侧壁对齐设置。
[0008] 所述四块电极板的外侧壁所在圆周直径的可调范围为10?30mm。
[0009] 本发明的有益效果：
[0010] 1、本发明的电极板沿径向方向可调，从而实现变孔径的精密测量，包括大长径比 的微孔、阶梯孔的测量；
[0011] 2、本发明采用电容传感器测量原理，有效提高测量的效率，在较大量程内保证测 量的精度，结构简单，测量成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为本发明的整体结构立体图；
[0013] 图2为本发明的整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0014] 如图1和2所示，非接触式孔径测量装置，包括调节电机1、连杆2、标尺光栅3、指 示光栅4、丝杆螺母5、电极板6、推杆7、滚珠丝杆8和电极板衬座9。滚珠丝杆8与调节电 机1的输出轴固定，标尺光栅3固定套置在滚珠丝杆8上；丝杆螺母5与滚珠丝杆8连接， 指示光栅4与丝杆螺母5固定，并套置在标尺光栅3外；四根连杆2的一端均与调节电机1 的电机座铰接，另一端分别与一根推杆7铰接；四根推杆7的一端均与丝杆螺母5铰接，另 一端分别与一个电极板衬座9固定；四个电极板衬座9沿圆周均布，且同一端端面分别固 定有一块电极板6 ;电极板衬座9和电极板6均呈横截面为扇环的柱体；电极板衬座9和电 极板6对应的圆心角相等，且电极板衬座9与电极板6的内侧壁对齐设置，电极板衬座9的 外侧壁所在圆周直径比电极板6的外侧壁所在圆周直径大0. 2mm ;电极板衬座9采用绝缘 材料；四块电极板6沿圆周均布，且四块电极板的外侧壁所在圆周直径的可调范围为10? 30mm〇
[0015] 该非接触式孔径测量装置的工作原理：
[0016] 将电极板6伸入被测孔进行测量，调节电机1驱动滚珠丝杠8转动，从而带动丝杆 螺母5在轴线方向滑动（丝杆螺母受到连杆2传递给推杆7的作用力，圆周方向的运动受 限）；同时推杆7也随之运动，驱动连杆2摆动；四根推杆同时展开或收缩带动四块电极板 6及四个电极板衬座9调节所在圆周的直径。当电极板衬座9与被测孔的孔壁接触时，就可 以对被测孔的直径进行测量。
[0017] 标尺光栅3和指示光栅4组成光栅位移传感器，丝杆螺母5移动过程中，带动指示 光栅4移动，通过标尺光栅3与指示光栅4的距离变化实现丝杆螺母5的位移测量。
[0018] 如图2所示，设丝杆螺母5的铰接中心B至调节电机1对应的一个铰接中心A的 初始距离为L，连杆2与推杆7的铰接中心D至丝杆螺母5对应的一个铰接中心B的距离 为b，丝杆螺母5沿轴向移动位移为Λ 1，推杆7的长度为c，连杆2的长度为a，则电极板6 的外侧壁所在圆周的半径
[0019] r = csin Θ +r0 (1)
[0020] 式（1)中，rQ为丝杆螺母5的铰接中心B所在圆周的半径值；Θ为铰接中心A、B 连线与铰接中心B、D连线之间的夹角，由余弦定理得
[0021]
【权利要求】
1. 非接触式孔径测量装置，包括调节电机、连杆、标尺光栅、指示光栅、丝杆螺母、电极 板、推杆、滚珠丝杆和电极板衬座，其特征在于： 所述的滚珠丝杆与调节电机的输出轴固定，标尺光栅固定套置在滚珠丝杆上；所述的 丝杆螺母与滚珠丝杆连接，所述的指示光栅与丝杆螺母固定，并套置在标尺光栅外；四根连 杆的一端均与调节电机的电机座铰接，另一端分别与一根推杆铰接；四根推杆的一端均与 丝杆螺母铰接，另一端分别与一个电极板衬座固定；所述四个电极板衬座沿圆周均布，且同 一端端面分别固定有一块电极板；所述的电极板衬座和电极板均呈横截面为扇环的柱体； 所述电极板衬座的外侧壁所在圆周直径大于电极板的外侧壁所在圆周直径；所述的电极板 衬座采用绝缘材料；四块电极板沿圆周均布。
2. 根据权利要求1所述的非接触式孔径测量装置，其特征在于：所述的电极板衬座和 电极板对应的圆心角相等。
3. 根据权利要求1所述的非接触式孔径测量装置，其特征在于：所述电极板衬座与电 极板的内侧壁对齐设置。
4. 根据权利要求1所述的非接触式孔径测量装置，其特征在于：所述四块电极板的外 侧壁所在圆周直径的可调范围为10?30mm。
【文档编号】G01B11/12GK104121863SQ201410360197
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】王文, 王盛, 张敏, 诸丽燕, 袁科杰, 朱凌俊, 任亚琳, 许晓娇, 叶佳翔 申请人:杭州电子科技大学