专利名称：可调弦长的圆弧半径智能测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于仪器仪表技术领域，涉及一种半径测量仪器，特别是涉及一种可调弦长的圆弧半径智能测量仪，可应用于大圆半径和小于180°的外圆弧半径的数字化测量。
背景技术：
在机械零件的制造和检验中，经常会碰到无法用直接法测量的半径测量问题，如大圆、圆心角小于180度的非完整圆、扇形齿轮等。在生产现场要准确、方便、快捷地测出这类零件的圆弧半径，是非常困难的。目前已有的测量方法主要有圆弧样板测量法、卡尺法和弓弦法，基于这几种测量方法所设计出来的测量装置都不能实现弦长可调与智能仪器技术有机结合起来，至此都存在测量范围小、误差大、无法在线测量的局限性。为此，本实用新型技术将传感器技术、单片机技术、机械传动技术有机结合起来，设计一种可调弦长的圆弧半径智能测量仪，很好的解决了上述问题。
发明内容本实用新型的目的是提供一种可调弦长的圆弧半径智能测量仪，以解决现有测量仪不能满足工业现场半径的在线测量、测量范围小、精度低的问题。本实用新型所采用的技术方案是，可调弦长的圆弧半径智能测量仪，包括机体、螺杆、两个移动螺母、两个外测杆、一个中测杆和两路容栅传感器；机体由顶壁、与顶壁相对的底壁及位于顶壁与底壁之间的两个相对的第一侧壁和第二侧壁组成；所述螺杆的两端支撑在机体的两个侧壁上，螺杆的中部位于机体的空腔内；两个移动螺母套在螺杆的中部上，两个移动螺母通过两段旋向相反的螺纹与螺杆相联；机体底壁的内表面上固定有导轨条，导轨条与螺杆平行，两个移动螺母的外径上设有与导轨条对应的滑槽，两个移动螺母的滑槽嵌在导轨条上；每个外测杆的一端固连在一个移动螺母上，另一端连接有圆形触轮，触轮位于机体外部；中测杆穿过机体的顶壁和底壁，中测杆的下端设置有中触头，中触头位于机体的外部；中测杆的中轴线与两个外测杆的中轴线相互平行且位于同一平面上，中测杆位于两个外测杆之间，且中测杆的中轴线到两个外测杆中轴线之间的距离相等，中测杆及两个外测杆的中轴线与螺杆的中轴线垂直；中测杆上固定有与其相垂直的支撑杆，机体的内壁上固连有支撑架，支撑架上设置有长条形与中测杆平行的卡槽，支撑杆的端头位于卡槽内； 机体内还设置有复位弹簧，复位弹簧的一端固定在机体的内壁上，另一端固定在支撑杆上； 两个圆形触轮的最低点与中触头的最低点位于同一条水平线上；机体的两个开口端上分别设置有面板；两路容栅传感器的定栅分别固装在两个移动螺母及中测杆上，其动栅设置在面板上。其特征还在于，螺杆的一端穿过机体的第一侧壁，且该螺杆端部位于机体外部的部分上固定有手轮；螺杆的另一端位于机体的第二侧壁里，该螺杆的端部设置有轴向定位
直ο
4[0006]其中，螺杆的一端与第一侧壁之间设置有螺杆轴套，位于机体外部的螺杆端部上套有手轮内套，手轮套在手轮内套上，手轮内套与第一侧壁通过螺钉联接，手轮通过联接螺母与螺杆联接。其中，机体的第二侧壁里设置有限位孔和定位砧；定位砧由端盖和固定在端盖一侧的定位凸台组成，定位凸台固定在限位孔内；螺杆的另一端位于限位孔内，限位孔内还设置有轴向定位装置，轴向定位装置由定位弹簧、滚珠、第一挡圈和第二挡圈组成；定位弹簧、 第一挡圈和第二挡圈套在螺杆上，定位弹簧位于第一挡圈和第二挡圈之间；第一挡圈空套在螺杆上，且第一挡圈一端的端面压在限位孔内壁凸起部上，第一挡圈的外径与限位孔的内壁配合；第二挡圈与螺杆固定连接；滚珠的一部分内嵌在螺杆的端面里，另一部分位于螺杆的端面外，位于螺杆端面外部的滚珠顶在定位凸台的内壁上，与定位凸台内壁接触；滚珠的中轴线与螺杆的中轴线位于同一条直线上。其特征进一步在于，中测杆穿过机体的顶壁和底壁，中测杆的上部与顶壁之间设置有限位导套，限位导套与顶壁固连；中测杆下部与底壁之间设置有钢套和铜导套，钢套与底壁固连，铜导套固连在钢套内。其中，位于机体空腔内的中测杆上设置有长条通孔，螺杆横穿长条通孔。另外，两路容栅传感器的输出端与处理电路的输入端连接，处理电路的输出端与 AT89C51单片机的输入端连接，AT89C51单片机的输出端与串行通信接口和液晶显示器的输入端连接，按键的输出端与AT89C51单片机的输入端连接。其中，处理电路、按键、AT89C51单片机、液晶显示屏设置在面板上。本实用新型的有益效果是，通过将差动螺旋传动与智能仪器技术有机结合起来， 实现了针对不同大小的被测圆弧合理调整弦长的半径数字化测量；具有方便可靠、测量范围大，测量精度高、磨损小的特点，为生产现场或检测机构提供了一种方便可靠、精度高、测量范围大的智能测量装置。
图1是本实用新型可调弦长的圆弧半径智能测量仪的结构图；图2是图1的B-B剖视图；图3是图1的A-A剖视图；图4是本实用新型可调弦长的圆弧半径智能测量仪的测量电路原理框图；图5是本实用新型可调弦长的圆弧半径智能测量仪的测量原理图。图中，1.机体，2.螺杆，3.移动螺母，4.螺杆轴套，5.联接螺母，6.手轮，7.手轮内套，8.限位导套，9.限位螺钉，10.第一挡圈，11.定位弹簧，12.滚珠，13.定位砧，13-1.端盖，13-2.定位凸台，14.外测杆，15.触轮，16.销，17.钢套，18.铜导套，19.中测杆，20.中触头，21.导轨条，22.支撑杆，23.复位弹簧，24.支撑架，25.第二挡圈，26.面板，27.液晶显示器，28.两路容栅传感器，29.处理电路，30.按键，31.AT89C51单片机，32.串行通信接口，33.卡槽，34.长条通孔，35.顶壁，36.底壁，37.第一侧壁，38.第二侧壁，39.限位孔， 40.限位孔内壁凸起部，41.凸缘。
具体实施方式
[0019]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。如图1所示，本实用新型提供一种可调弦长的圆弧半径智能测量仪，包括机体1、 螺杆2、两个移动螺母3、两个外测杆14、一个中测杆19和两路容栅传感器28 ；机体1由顶壁35、与顶壁35相对的底壁36及位于顶壁35与底壁36之间的两个相对的第一侧壁37和第二侧壁38组成。螺杆2的两端支撑在机体1的两个侧壁上螺杆2的一端穿过机体1的第一侧壁37，且与第一侧壁37之间设置有螺杆轴套4，位于机体1外部的螺杆2端部上套有手轮内套7，手轮6套在手轮内套7上，手轮内套7与第一侧壁37通过螺钉联接，手轮6 通过联接螺母5与螺杆2联接。机体1的第二侧壁38里设置有限位孔39和定位砧13 ；定位砧13由端盖13-1和固定在端盖13-1 —侧的定位凸台13-2组成，定位凸台13_2通过螺纹固定在限位孔39内；螺杆2的另一端位于限位孔39内，限位孔39内还设置有轴向定位装置，轴向定位装置由定位弹簧11、滚珠12、第一挡圈10和第二挡圈25组成；定位弹簧11、 第一挡圈10和第二挡圈25套在螺杆2上，定位弹簧11位于第一挡圈10和第二挡圈25之间；第一挡圈10空套在螺杆2上，且第一挡圈10—端的端面压在限位孔内壁凸起部40上， 第一挡圈10的外径与限位孔39的内壁配合；第二挡圈25与通过螺纹固定在螺杆2上；滚珠12的一部分内嵌在螺杆2的端面锥孔里，另一部分位于螺杆2的端面外，位于螺杆2端面外部的滚珠12顶在定位凸台13-2的内壁上，与定位凸台13-2内壁接触；滚珠12的中轴线与螺杆2的中轴线位于同一条直线上。如图2所示，螺杆2的中部位于机体1的空腔内，两个移动螺母3套在螺杆2的中部上，两个移动螺母3通过两段旋向相反的螺纹与螺杆2相联；机体1底壁36的内表面上固定有导轨条21，导轨条21与螺杆2平行，两个移动螺母3的外径上设有与导轨条21对应的滑槽，两个移动螺母3的滑槽嵌在导轨条21上；每个外测杆14的一端固连在一个移动螺母3上，另一端通过销16与圆形触轮15相联，触轮15位于机体1外部。如图3所示，中测杆19穿过机体1的顶壁35和底壁36，中测杆19的上部与顶壁35之间设置有限位导套 8，限位导套8与顶壁35固连，中测杆19下部与底壁36之间设置有钢套17和铜导套18， 钢套17与底壁36固连，铜导套18固连在钢套17内；中测杆19上固定有与其相垂直的支撑杆22，机体1的内壁上固连有支撑架对，支撑架M上设置有长条形与中测杆19平行的卡槽33，支撑杆22的端头位于卡槽33内；机体1内还设置有复位弹簧23，复位弹簧23的一端固定在机体1的内壁上，另一端固定在支撑杆22上；机体1空腔内的中测杆19上设置有长条通孔34，螺杆2横穿长条孔34 ；中测杆19的下端设置有中触头20，两者通过螺纹相联，中触头20位于机体1的外部。中测杆19的中轴线与两个外测杆14的中轴线相互平行且位于同一平面上，中测杆19位于两个外测杆14之间，且中测杆19的中轴线到两个外测杆14中轴线之间的距离相等，中测杆19及两个外测杆14的中轴线与螺杆2的中轴线垂直；两个圆形触轮15的最低点与中触头20的最低点位于同一条水平线上。如图4所示，本实用新型提供能测量仪还包括两路容栅传感器观、处理电路四、 AT89C51单片机31、串行通信接口 32、液晶显示器27和按键30 ；AT89C51单片机31留有串行通信接口 32 ；两路容栅传感器观的输出端与处理电路四的输入端连接，处理电路四的输出端与AT89C51单片机31的输入端连接，AT89C51单片机31的输出端与串行通信接口 32和液晶显示器27的输入端连接；AT89C51单片机31的输入端还与按键30的输出端连接。按键30的作用是开关机、清零和单位转换。机体1的两个开口端上分别设置有面板 26 ；两路容栅传感器观的定栅分别固装在两个移动螺母3表面及中测杆19的表面，其动栅设置在面板26上；处理电路四、按键30、AT89C51单片机31、液晶显示屏27也设置在面板 26上。本实用新型的工作原理是，在测量时，旋转手轮6，螺杆2做旋转运动，由于左、右两个移动螺母3与螺杆2通过两段旋向相反的螺纹相联，组成差动螺旋传动机构，同时螺母 3底面上的滑槽与机体1底壁36上的直线凸形导轨21组成直线导轨副，因此当螺杆2转动时，左、右两移动螺母3带动两个外测杆14在螺杆2和导轨21上只能做相向或相离的直线运动；螺杆2上设置有轴向定位装置，限制了螺杆2的轴向移动，且此轴向定位装置可消除螺杆轴向窜动误差，提高螺旋传动的精度；螺母3移动的同时也带动两路容栅传感器观的定栅相对于固定在面板26上的动栅做直线位移运动，测出外测杆14的移动位移，达到调整弦长、测量弦长L的目的；当左、右两个外测杆14通过触轮15沿着被测圆弧表面直线移动的同时，中测杆19通过中触头20由被测圆弧表面推动向上移动，复位弹簧23伸长，由于支撑杆22镶在支撑架M的长条形卡槽33内，因此中测杆19只能沿着铜导套18和限位导套 8做直线位移运动；此时中测杆19也带动固定其上两路容栅传感器观的定栅相对于固定在面板沈上的动栅做直线位移运动，测量出弦高H ；两路位移信号通过处理电路29(处理电路四的作用是将容栅尺发生相对位移时引起的输出信号相位的变化转换为位移值)分别被采集到AT89C51单片机31内部，AT89C51单片机31经过运算得到被测圆弧的半径值。如图5所示，设触轮15的半径为r，两个触轮15的中心距为L，中测杆19向上的位移为H，根据几何关系可求得被测圆弧的半径R，
权利要求1.可调弦长的圆弧半径智能测量仪，其特征在于包括机体(1)、螺杆O)、两个移动螺母(3)、两个外测杆(14)、一个中测杆(19)和两路容栅传感器08)；所述机体(1)由顶壁 (35)、与顶壁(3 相对的底壁(36)及位于顶壁(3 与底壁(36)之间的两个相对的第一侧壁(37)和第二侧壁(38)组成；所述螺杆(2)的两端支撑在机体(1)的两个侧壁上，螺杆 (2)的中部位于机体(1)的空腔内；两个移动螺母C3)套在螺杆O)的中部上，两个移动螺母(3)通过两段旋向相反的螺纹与螺杆( 相联；机体(1)底壁(36)的内表面上固定有导轨条(21)，导轨条与螺杆( 平行，两个移动螺母C3)的外径上设有与导轨条对应的滑槽，两个移动螺母C3)的滑槽嵌在导轨条上；每个外测杆(14)的一端固连在一个移动螺母C3)上，另一端连接有圆形触轮(15)，触轮(1 位于机体(1)外部；所述中测杆(19)穿过机体(1)的顶壁(3 和底壁(36)，中测杆(19)的下端设置有中触头(20)，中触头00)位于机体(1)的外部；中测杆(19)的中轴线与两个外测杆(14)的中轴线相互平行且位于同一平面上，中测杆(19)位于两个外测杆(14)之间，且中测杆(19)的中轴线到两个外测杆(14)中轴线之间的距离相等，中测杆(19)及两个外测杆(14)的中轴线与螺杆 (2)的中轴线垂直；中测杆(19)上固定有与其相垂直的支撑杆(22)，机体(1)的内壁上固连有支撑架(M)，支撑架04)上设置有长条形与中测杆(19)平行的卡槽(33)，所述支撑杆0 的端头位于卡槽(3 内；机体(1)内还设置有复位弹簧(23)，复位弹簧的一端固定在机体(1)的内壁上，另一端固定在支撑杆0 上；所述两个圆形触轮(1 的最低点与中触头00)的最低点位于同一条水平线上；所述机体(1)的两个开口端上分别设置有面板06)；两路容栅传感器08)的定栅分别固装在两个移动螺母(3)及中测杆(19)上， 其动栅设置在面板06)上。
2.根据权利要求1所述的测量仪，其特征在于所述螺杆的一端穿过机体(1)的第一侧壁(37)，且该螺杆( 端部位于机体(1)外部的部分上固定有手轮(6)；螺杆(2)的另一端位于机体(1)的第二侧壁(38)里，该螺杆的端部设置有轴向定位装置。
3.根据权利要求2所述的测量仪，其特征在于所述螺杆的一端与第一侧壁(37) 之间设置有螺杆轴套，位于机体(1)外部的螺杆( 端部上套有手轮内套(7)，手轮(6) 套在手轮内套⑵上，手轮内套(7)与第一侧壁(37)通过螺钉联接，手轮(6)通过联接螺母(5)与螺杆(2)联接。
4.根据权利要求2所述的测量仪，其特征在于所述机体(1)的第二侧壁(38)里设置有限位孔(39)和定位砧(13)；所述定位砧(13)由端盖(13-1)和固定在端盖(13-1) 一侧的定位凸台(13-2)组成，定位凸台(13-2)固定在限位孔(39)内；螺杆(2)的另一端位于限位孔(39)内，限位孔(39)内还设置有轴向定位装置，所述轴向定位装置由定位弹簧(11)、 滚珠(12)、第一挡圈(10)和第二挡圈0 组成；定位弹簧(11)、第一挡圈(10)和第二挡圈0 套在螺杆( 上，定位弹簧(11)位于第一挡圈(10)和第二挡圈0 之间；所述第一挡圈(10)空套在螺杆( 上，且第一挡圈(10) —端的端面压在限位孔内壁凸起部GO) 上，第一挡圈(10)的外径与限位孔(39)的内壁配合；所述第二挡圈05)与螺杆O)固定连接；所述滚珠(1 的一部分内嵌在螺杆( 的端面里，另一部分位于螺杆( 的端面外， 位于螺杆(2)端面外部的滚珠(12)顶在定位凸台(13- 的内壁上，与定位凸台(13-2)内壁接触；所述滚珠(12)的中轴线与螺杆O)的中轴线位于同一条直线上。
5.根据权利要求1所述的测量仪，其特征在于所述中测杆(19)穿过机体(1)的顶壁(35)和底壁(36)，中测杆(19)的上部与顶壁(35)之间设置有限位导套(8)，限位导套(8) 与顶壁(35)固连；中测杆(19)下部与底壁(36)之间设置有钢套(17)和铜导套(18)，钢套(17)与底壁(36)固连，铜导套(18)固连在钢套(17)内。
6.根据权利要求1所述的测量仪，其特征在于所述位于机体(1)空腔内的中测杆 (19)上设置有长条通孔(34)，螺杆(2)横穿长条通孔(34)。
7.根据权利要求1所述的测量仪，其特征在于所述两路容栅传感器08)的输出端与处理电路09)的输入端连接，处理电路09)的输出端与AT89C51单片机(31)的输入端连接，AT89C51单片机(31)的输出端与串行通信接口(32)和液晶显示器(JT)的输入端连接， 按键(30)的输出端与AT89C51单片机(31)的输入端连接。
8.根据权利要求7所述的测量仪，其特征在于所述处理电路( )、按键(30)、 AT89C51单片机(31)、液晶显示屏Q7)设置在面板06)上。
专利摘要本实用新型提供一种可调弦长的圆弧半径智能测量仪，螺杆的两端支撑在机体的两个侧壁上，两个移动螺母套在螺杆上，两个移动螺母通过两段旋向相反的螺纹与螺杆相联；机体底壁上固定有导轨条，两个移动螺母的外径上设有与导轨条对应的滑槽，两个移动螺母的滑槽嵌在导轨条上；每个外测杆的一端固连在一个移动螺母上，另一端连接有圆形触轮，中测杆穿过机体的顶壁和底壁，中测杆的下端设置有中触头，中触头位于机体的外部；中测杆位于两个外测杆之间，且中测杆的中轴线到两个外测杆中轴线之间的距离相等。本实用新型方便可靠、测量范围大，测量精度高、磨损小的特点，为生产现场或检测机构提供了一种方便可靠、精度高、测量范围大的智能测量装置。
文档编号G01B7/12GK202171441SQ20112030972
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者刘春荣 申请人:陕西理工学院