专利名称：垂向浮动式光学定位器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学计量仪器的螺纹测量装置，特别是一种垂向浮动式光 学定位器。
背景技术：
工具显微镜是国家标准GB/T3719《工具显微镜》规定的标准光学计量 仪器，它可以用影像法测量外螺纹中径，但由于受螺纹影像清晰度的限制，测量精度不能满 足精密螺纹的要求，只适于低精度螺纹测量，而且不能测量内螺纹。光学定位器是工具显微 镜的附件，用于测量中的探测定位和精密孔径测量。它利用探针上的球形探头实现接触式 探测定位，因此定位精度不受影像清晰度影响，探测精度大大优于影像测量，但由于其结构 原因，只限于光滑表面探测定位，而对于螺纹表面，由于探针上的球形探头在伸入螺纹牙槽 时，不能保证球形探头在螺纹牙槽两侧同时可靠定位，因此工具显微镜无法实现对螺纹中 径的接触测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种垂向浮动式光学定位器，在传统的光学定 位器上增加了垂向浮动定位机构。该机构由两片水平安置的平行片簧组成。当球形探头伸 入螺纹牙槽，开始时球形探头只与牙槽的一侧相接触，该牙侧斜面对球形探头产生向上或 向下的分力，由于平行片簧的弹性，该分力使探针产生向上或向下位移，直至牙槽两侧同时 与球形探头可靠接触。本发明的构成由灵敏转轴机构、平行片簧机构、照明光源、分划板、反射镜、测力 弹簧、平衡钢丝、固定销、测力换向环、浮动架、探针、转动架、平衡调节轴和壳体组成，照明 光源和分划板固定在壳体上，灵敏转轴的两端插入壳体的灵敏轴承内，转动架固定在灵敏 转轴中部，反射镜固定在转动架上，浮动架通过两片平行片簧与转动架连接，探针固定在浮 动架上，测力换向环套在壳体前端圆柱面上，测力弹簧一端与测力换向环连接，另一端与转 动架上的桩子连接，平衡钢丝的一端插在转动架可转动的平衡调节轴上，另一端挑在浮动 架上的固定销上。平行片簧机构所形成的平行四边形当中的空挡正好被用于容纳灵敏转轴机构，形 成嵌套式设计。装上探针，整套装置装在工具显微镜上，转动测力换向环，使测力弹簧轴线水平， 并使探针处于不受任何外力的自由状态；转动平衡调节轴，使平衡钢丝上扬或下倾挑动固 定销，使浮动架上升或下降，直至转动架和浮动架之间的刻线对齐，此时探针处于自由状 态，两平行片簧处于水平，利用平衡钢丝平衡浮动架和探针的自重。当探针插入螺槽，开始时球形探头只与牙槽的一侧相接触，该牙侧斜面对球形探 头产生向上或向下的分力，由于平行片簧的弹性，该分力使探针产生向上或向下位移，直至 牙槽两侧同时与球形探头可靠接触，升降工具显微镜，使转动架和浮动架之间的刻线对齐， 使平行片簧在平衡点探测定位。转动测力换向环，可改变测力弹簧的方位，能产生两种相反方向的测量力。与现有技术比较，本发明在结构上的特点是采用平行片簧机构包裹灵敏转轴机构的嵌套式设计，两机构的运动互不干扰，在不增大传统光学定位器外形的前提下，以简洁 的结构，实现了光学定位器探头垂向浮动和绕水平轴摆动的二维探测功能。
垂向浮动式光学定位器作为附件装在工具显微镜上，可以实现精密内、外螺纹中径的接触测量，使工具显微镜的测量功能得到扩展。
附图是本发明结构示意图。图中1.照明光源，2.分划板，3.反射镜，4.灵敏转轴，5.平行片簧，6.测力弹簧， 7.平衡钢丝，8.固定销，9.测力换向环，10.浮动架，11.探针，12.转动架，13.平衡调节轴， 14.壳体，15.被测件，16.刻线。
具体实施例方式如图所示，由灵敏转轴机构、平行片簧机构、照明光源、分划板、反 射镜、测力弹簧、平衡钢丝、固定销、测力换向环、浮动架、探针、转动架、平衡调节轴和壳体 组成，照明光源1和分划板2固定在壳体14上，灵敏转轴4的两端插入壳体14的灵敏轴承 内，转动架12固定在灵敏转轴4中部，反射镜3固定在转动架12上，浮动架10通过两片平 行片簧5与转动架12连接，探针11固定在浮动架10上，测力换向环9套在壳体14前端圆 柱面上，测力弹簧6 —端与测力换向环9连接，另一端与转动架12上的桩子连接，平衡钢丝 7的一端插在转动架12可转动的平衡调节轴13上，另一端挑在浮动架10上的固定销8上。垂向浮动式光学定位器中央设有灵敏转轴4 ；转动架12和固定在其上的反射镜3 可绕灵敏转轴转动；装有探针11的浮动架10通过两片水平布置平行片簧5与转动架12连 接。由于平行片簧的弹性，浮动架和探针在垂向力的作用下，沿垂向浮动。照明光源1照亮分划板2上的刻线；刻线像经反射镜3反射，进入工具显微镜的物 镜，作为工具显微镜瞄准定位的目标。探针11下端的球形探头与被测面接触。当被测面水 平位移时，探针11、浮动架10、平行片簧5、转动架12 —同绕灵敏转轴4转动，转动架12上 的反射镜3随之转动，瞄准目标位置随之改变。升降工具显微镜，使转动架12和浮动架10之间的刻线16对齐，可保证平行片簧 5始终在平衡点探测定位；平衡钢丝7的作用是平衡浮动架10和探针11的自重；测力弹簧 6用于产生测量力F，图中测量力F方向向左，当测力弹簧绕水平轴转朝下方时，测量力F向
右ο
权利要求
一种垂向浮动式光学定位器，由灵敏转轴机构、平行片簧机构、照明光源、分划板、反射镜、测力弹簧、平衡钢丝、固定销、测力换向环、浮动架、探针、转动架、平衡调节轴和壳体组成，其特征在于照明光源(1)和分划板(2)固定在壳体(14)上，灵敏转轴(4)的两端插入壳体(14)的灵敏轴承内，转动架(12)固定在灵敏转轴(4)中部，反射镜(3)固定在转动架(12)上，浮动架(10)通过两片平行片簧(5)与转动架(12)连接，探针(11)固定在浮动架(10)上，测力换向环(9)套在壳体(14)前端圆柱面上，测力弹簧(6)一端与测力换向环(9)连接，另一端与转动架(12)上的桩子连接，平衡钢丝(7)的一端插在转动架(12)可转动的平衡调节轴(13)上，另一端挑在浮动架(10)上的固定销(8)上。
2.根据权利要求1所述的垂向浮动式光学定位器，其特征在于平行片簧机构所形成 的平行四边形当中的空挡正好被用于容纳灵敏转轴机构，形成嵌套式设计。
3.根据权利要求1所述的垂向浮动式光学定位器，其特征在于装上探针(11)，整套装 置装在工具显微镜上，转动测力换向环(9)，使测力弹簧(6)轴线水平，并使探针(11)处于 不受任何外力的自由状态；转动平衡调节轴(13)，使平衡钢丝(7)上扬或下倾挑动固定销 (8)，使浮动架(10)上升或下降，直至转动架(12)和浮动架(10)之间的刻线(16)对齐，此 时探针处于自由状态，两平行片簧(5)处于水平，利用平衡钢丝(7)平衡浮动架(10)和探 针(11)的自重。
4.根据权利要求1或3所述的垂向浮动式光学定位器，其特征在于当探针(11)插入 螺槽，开始时球形探头只与牙槽的一侧相接触，该牙侧斜面对球形探头产生向上或向下的 分力，由于平行片簧(5)的弹性，该分力使探针产生向上或向下位移，直至牙槽两侧同时与 球形探头可靠接触，升降工具显微镜，使转动架(12)和浮动架(10)之间的刻线(16)对齐， 使平行片簧(5)在平衡点探测定位。
5.根据权利要求1所述的垂向浮动式光学定位器，其特征在于转动测力换向环(9)， 可改变测力弹簧(6)的方位，能产生两种相反方向的测量力F。
全文摘要
本发明公开了一种垂向浮动式光学定位器，属于光学计量仪器的螺纹测量装置，基于一套灵敏转轴机构和一套平行片簧机构的探测定位装置，由于该装置的探针能够上下浮动，可使其球形探头在螺纹牙槽内准确定位，使工具显微镜以接触测量方式测量精密内、外螺纹中径，由于该装置采用平行片簧机构包裹灵敏转轴机构的嵌套式设计，两机构的运动互不干扰，结构简洁、体积小巧，实现了光学定位器探头垂向浮动和绕水平轴摆动的二维探测功能，垂向浮动式光学定位器作为附件装在工具显微镜上，使工具显微镜的测量功能得到扩展。
文档编号G01B11/08GK101813457SQ20101010808
公开日2010年8月25日 申请日期2010年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者王殿民, 盛梅, 胡清, 陈坚 申请人:贵阳新天光电科技有限公司