圆柱外螺纹中径直接测量仪的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种圆柱外螺纹中径直接测量仪，属于螺纹中径测量装置【技术领域】，所要解决的技术问题是提供了一种结构简单、操作方便、采用直接测量方法、测量精度高的圆柱外螺纹中径直接测量仪，所采用的技术方案为底座横向上安装有轴承座，轴承座之间安装有左旋丝杠和右旋丝杠，两个丝杠两侧分别设置有横向圆导轨，丝杠螺母座的两端滑动安装在横向圆导轨上，连接体上分别安装螺纹沟槽探针组件和螺纹凸起探针组件，左旋丝杠的端部安装有沟槽步进电机，底座上还设置有可纵向移动的被测螺柱固定装置，螺纹沟槽探针组件和螺纹凸起探针组件分别与被测螺柱的螺纹沟槽、螺纹凸起相对应；本发明实现了自动测量、直接测量，测量精度高，广泛用于各种螺纹的中径测量。
【专利说明】圆柱外螺纹中径直接测量仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种圆柱外螺纹中径直接测量仪，属于螺纹中径测量装置【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着科技的不断发展，螺纹连接、螺纹传动应用到各行各业当中，但是由于螺纹加工质量差，螺纹的各单项参数没有达到技术要求，导致带螺纹的零部件连接强度、密封性及传动精度不好，满足不了使用要求。
[0003]目前，螺纹中径的测量主要采用三针法，根据被测螺纹件的螺距选用特定直径的测量针，采用千分尺或测长仪测量，并经计算得到中径。三针法主要存在以下不足:1、三针法属于间接测量，是通过中间量的测量，代入特定公式计算后才能得到螺纹中径，既繁琐又引入计算误差；2、三针法测量操作不便，要求操作者有较高的操作技能，若操作不当或不熟练，则易造成较大的测量误差；3、三针法是手动测量，测量效率低，不适应批量、高效、自动化检测的要求。
【发明内容】
[0004]本发明克服了现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供了一种结构简单、操作方便、采用直接测量方法、测量精度高的圆柱外螺纹中径直接测量仪。
[0005]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为:圆柱外螺纹中径直接测量仪，包括底座，所述底座横向上安装有轴承座，所述轴承座之间安装有左旋丝杠和右旋丝杠，所述左旋丝杠和右旋丝杠通过丝杠联轴器相连接，左旋丝杠和右旋丝杠的两侧分别设置有横向圆导轨，横向圆导轨的两端安装在轴承座上，所述左旋丝杠和右旋丝杠均安装有一个丝杠螺母座，所述丝杠螺母座的两端滑动安装在横向圆导轨上，左旋丝杠和右旋丝杠上的丝杠螺母座上分别固定有连接体，所述连接体上分别安装螺纹沟槽探针组件和螺纹凸起探针组件，左旋丝杠的端部安装有步进电机，所述螺纹沟槽探针组件和螺纹凸起探针组件相对于被测螺柱对称布置，所述底座上还设置有可纵向移动的被测螺柱固定装置，所述被测螺柱固定装置上安装有被测螺柱，所述螺纹沟槽探针组件和螺纹凸起探针组件分别与被测螺柱的螺纹沟槽、螺纹凸起相对应；
所述螺纹沟槽探针组件和螺纹凸起探针组件均包括滑动安装在圆柱导轨上的两个滑块和控制两个滑块之间距离的弹簧以及固定在滑块上用于测量两个滑块之间间距的位移传感器，所述两个滑块的一侧均设置有探针；
所述位移传感器经A/D转换模块与主控制器相连接，步进电机经步进驱动器与主控制器相连接，所述主控制器上设置有用于控制步进电机的控制按键。
[0006]优选地，所述被测螺柱固定装置主要由支承座、纵向调整丝杠、纵向圆导轨、纵向调整丝母座、导向板、夹紧体及顶尖构成，所述支承座安装在底座上，两个支承座之间安装有纵向调整丝杠，纵向调整丝杠的两侧设置有纵向圆导轨，纵向调整丝母座安装在纵向调整丝杠上，纵向调整丝母座的两端滑动安装在纵向圆导轨上，纵向调整丝母座上安装有导向板，导向板上设置有两个用于夹紧被测螺柱的夹紧体及顶尖，纵向调整丝杠的端部安装有操作手轮。
[0007]优选地，所述导向板上设置有活动槽，两个夹紧体及顶尖中其中一个固定在导向板上，另一个滑动安装在活动槽上，活动安装在活动槽上的夹紧体及顶尖上设置有螺纹孔，所述螺纹孔内安装有紧固调整丝杠，所述紧固调整丝杠的一端固定在固定的夹紧体及顶尖上，紧固调整丝杠的另一端安装有控制手轮。
[0008]本发明采用螺纹沟槽探针组件和螺纹凸起探针组件，由步进电机驱动，分别沿螺纹沟槽和螺纹凸起相向移动，当计算得到螺纹沟槽宽度和螺纹凸起宽度相等时，探针自动停止移动，此时，螺纹沟槽探针和螺纹凸起探针之间的距离即为螺纹中径。测量过程的运动、传感器数据采集与计算，均由主控制器完成，操作简单，使用方便，测量精度高，测量的自动化程度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明的结构示意图。
[0010]图2为图1中的A-A剖视图。
[0011]图3为本发明中螺纹沟槽探针组件和螺纹凸起探针组件的结构示意图。
[0012]图4为图3中B处的局部放大图。
[0013]图中:1为底座，2为螺纹沟槽探针组件，3为螺纹凸起探针组件，4为被测螺柱固定装置，5为被测螺柱，6为圆柱导轨，7为滑块，8为弹簧，9为位移传感器，10为探针，11为轴承座，12为左旋丝杠，13为右旋丝杠，14为丝杠联轴器，15为横向圆导轨，16为丝杠螺母座，17为连接体，18为步进电机，19为支承座，20为纵向调整丝杠，21为纵向圆导轨，22为纵向调整丝母座，23为导向板,24为夹紧体及顶尖,25为操作手轮,26为活动槽,27为螺纹孔，28为紧固调整丝杠，29为控制手轮。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步说明。
[0015]如图1至图4所示，圆柱外螺纹中径直接测量仪，包括底座1，所述底座I横向上安装有两个轴承座11，两个轴承座11之间安装有左旋丝杠12和右旋丝杠13，左旋丝杠12和右旋丝杠13通过丝杠联轴器14相连接，左旋丝杠12和右旋丝杠13能够驱动螺纹沟槽探针组件2和螺纹凸起探针组件3进行相向运动，左旋丝杠12和右旋丝杠13的两侧分别设置有横向圆导轨15，横向圆导轨15的两端安装在轴承座11上，左旋丝杠12和右旋丝杠13均安装有一个丝杠螺母座16，丝杠螺母座16的两端滑动安装在横向圆导轨15上，丝杠螺母座16在左旋丝杠12和右旋丝杠13的驱动下，能够在横向圆导轨15上横向滑动，并且左右不摇摆。左旋丝杠12和右旋丝杠13上的丝杠螺母座16上分别固定有连接体17，连接体17上分别安装螺纹沟槽探针组件2和螺纹凸起探针组件3，左旋丝杠12的端部安装有步进电机18，螺纹沟槽探针组件2和螺纹凸起探针组件3相对于被测螺柱对称布置，底座I上还设置有可纵向移动的被测螺柱固定装置4，被测螺柱固定装置4上安装有被测螺柱5，螺纹沟槽探针组件2和螺纹凸起探针组件3分别与被测螺柱5的螺纹沟槽、螺纹凸起相对应；即，螺纹沟槽探针组件2的两个探针10插入螺纹沟槽内，对应的，螺纹凸起探针组件3的两个探针10夹持螺纹凸起。
[0016]其中，螺纹沟槽探针组件2和螺纹凸起探针组件3的结构基本相同，均包括滑动安装在圆柱导轨6上的两个滑块7和控制两个滑块7之间距离的弹簧8以及固定在滑块7上用于测量两个滑块7之间间距的位移传感器9，两个滑块7的一侧均设置有探针10。
[0017]采用位移传感器9测量滑块之间的距离，进而得到探针球形头部球心之间的距离L1和L2，将距离数据经A/D转换模块传递给主控制器，同时主控制器采集或计数步进电机18的旋转步数，其中主控制器为单片机，型号为STC89C51。然后通过L1和L2可以得出螺纹凸起宽度为L1Ircos α，螺纹沟槽宽度为L2+2rcos α，当螺纹凸起宽度与螺纹沟槽宽度相等时，可以得出L1-L2=^c0s α，其中2 α为牙型角，r为探针球形头部的半径。然后即可得出螺纹中径d2=M-2rsin α，其中M为螺纹沟槽上的探针球心与螺纹凸起上的探针球心之间的距离。在此测量过程中，步进电机接收到个脉冲信号，驱动螺纹沟槽上的探针和螺纹凸起上的探针各自前进了步，此时，探针刚好切于螺纹中径处，则两侧探针的距离M为M=y-2nx，其中I为测量前螺纹沟槽探针和螺纹凸起探针之间的距离，X为步进电机每收到一个脉冲探针移动的距离，即X= QAeoxp1，这里，Θ为步进电机的步距角，P1为左旋、右旋丝杠的螺距，通过上述公式即可计算出螺纹中径的准确值。
[0018]为了更好的方便测量、调整，被测螺柱固定装置4采用两个可纵向移动的夹紧体及顶尖24进行夹紧，被测螺柱固定装置4的具体结构为底座I的纵向上安装有支承座19，支承座19之间安装有纵向调整丝杠20，纵向调整丝杠20的两侧设置有纵向圆导轨21，纵向调整丝母座22安装在纵向调整丝杠20上，纵向调整丝母座22的两端滑动安装在纵向圆导轨21上，纵向调整丝母座22上安装有导向板23，导向板23上设置有两个用于夹紧被测螺柱5的夹紧体及顶尖24，纵向调整丝杠20的端部安装有操作手轮25，通过操作手轮25能够控制导向板23纵向移动，从而控制被测螺柱5进行移动。
[0019]其中，上述夹紧体及顶尖24采用改变两个夹紧体及顶尖24之间的距离进行夹紧，导向板23上设置有活动槽26，两个夹紧体及顶尖24中其中一个固定在导向板23上，另一个滑动安装在活动槽26上，活动安装在活动槽26上的夹紧体及顶尖24上设置有螺纹孔27，所述螺纹孔27内安装有紧固调整丝杠28，所述紧固调整丝杠28的一端固定在固定的夹紧体及顶尖24上，紧固调整丝杠28的另一端安装有控制手轮29，操作控制手轮29能够控制两个夹紧体及顶尖24之间的距离，从而实现被测螺柱的夹紧。
[0020]本发明利用位移传感器、步进电机和主控制器进行螺纹中径的直接测量，为全自动测量，使用方便，测量精度高，广泛适用于米制螺纹、英制螺纹、梯形螺纹的中径测量。
[0021]上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出的各种变化，也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.圆柱外螺纹中径直接测量仪，其特征在于:包括底座(I)，所述底座(I)横向上安装有轴承座(11)，所述轴承座(11)之间安装有左旋丝杠(12)和右旋丝杠(13)，所述左旋丝杠(12)和右旋丝杠(13)通过丝杠联轴器(14)相连接，左旋丝杠(12)和右旋丝杠(13)的两侧分别设置有横向圆导轨(15)，横向圆导轨(15)的两端安装在轴承座(11)上，所述左旋丝杠(12)和右旋丝杠(13)均安装有一个丝杠螺母座(16)，所述丝杠螺母座(16)的两端滑动安装在横向圆导轨(15)上，左旋丝杠(12)和右旋丝杠(13)上的丝杠螺母座(16)上分别固定有连接体(17)，所述连接体(17)上分别安装螺纹沟槽探针组件(2)和螺纹凸起探针组件(3)，左旋丝杠(12)的端部安装有步进电机(18)，所述螺纹沟槽探针组件(2)和螺纹凸起探针组件(3)相对于被测螺柱(5)对称布置，所述底座(I)上还设置有可纵向移动的被测螺柱固定装置(4)，所述被测螺柱固定装置(4)上安装有被测螺柱(5)，所述螺纹沟槽探针组件(2)和螺纹凸起探针组件(3)分别与被测螺柱(5)的螺纹沟槽、螺纹凸起相对应； 所述螺纹沟槽探针组件(2)和螺纹凸起探针组件(3)均包括滑动安装在圆柱导轨(6)上的两个滑块(7)和控制两个滑块(7)之间距离的弹簧(8)以及固定在滑块(7)上用于测量两个滑块(7)之间间距的位移传感器(9)，所述两个滑块(7)的一侧均设置有探针(10)； 所述位移传感器(9 )经A/D转换模块与主控制器相连接，步进电机(18 )经步进驱动器与主控制器相连接，所述主控制器上设置有用于控制步进电机的控制按键。
2.根据权利要求1所述的圆柱外螺纹中径直接测量仪，其特征在于:所述被测螺柱固定装置(4)主要由支承座(19)、纵向调整丝杠(20)、纵向圆导轨(21 )、纵向调整丝母座(22)、导向板(23)、夹紧体及顶尖(24)构成，所述支承座(19)安装在底座(I)上，两个支承座(19 )之间安装有纵向调整丝杠(20 )，纵向调整丝杠(20 )的两侧设置有纵向圆导轨(21)，纵向调整丝母座(22)安装在纵向调整丝杠(20)上，纵向调整丝母座(22)的两端滑动安装在纵向圆导轨(21)上，纵向调整丝母座(22)上安装有导向板(23)，导向板(23)上设置有两个用于夹紧被测螺柱(5)的夹紧体及顶尖(24)，纵向调整丝杠(20)的端部安装有操作手轮(25)。
3.根据权利要求2所述的圆柱外螺纹中径直接测量仪，其特征在于:所述导向板(23)上设置有活动槽(26)，两个夹紧体及顶尖(24)中其中一个固定在导向板(23)上，另一个滑动安装在活动槽(26)上，活动安装在活动槽(26)上的夹紧体及顶尖(24)上设置有螺纹孔(27)，所述螺纹孔(27)内安装有紧固调整丝杠(28)，所述紧固调整丝杠(28)的一端固定在固定的夹紧体及顶尖(24)上，紧固调整丝杠(28)的另一端安装有控制手轮(29)。
【文档编号】G01B21/10GK104197881SQ201410430091
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】庞学慧, 张晓艳, 刘宏越, 张晓斌, 王朋, 郭晓东 申请人:中北大学