一种接触式圆珠笔球珠尺寸形状测量装置的制作方法

本实用新型涉及圆珠笔球珠测量领域，具体地说是一种接触式圆珠笔球珠尺寸形状测量装置。

背景技术：

圆珠笔球珠是指圆珠笔头上的“圆珠”，笔头是圆珠笔的关键，而笔头又分为笔尖上的球珠和球座体。目前圆珠笔球珠和球座体的生产，无论是设备还是原材料，长期以来都掌握在瑞士、日本等国家手中。圆珠笔珠球的生产对加工的精度、材料的选择上都有很高的要求。

圆珠笔球珠的生产对加工的精度有很高的要求。球珠的尺寸和形状(主要包括直径、圆度、表面粗糙度)作为圆珠笔球珠生产中的最重要的工作参数，其与球珠的硬度、显微组织、缺陷率等共同构成一个圆珠笔球珠是否合格的重要检验参数。

我国是世界上最大的圆珠笔生产大国。中国每年生产400多亿支圆珠笔。可是在圆珠笔笔珠和球座体生产上，我国目前仍存在着核心技术的缺失。虽然在李克强总理提出“圆珠笔之问”后，这一现象得到了改善，并且太钢已经研制出2.3毫米的不锈钢丝，并投入到圆珠笔头的生产中。但在圆珠笔头的生产上，中国和一些发达国家还是存在着差距。其主要原因之一便是国内目前还没有对圆珠笔球珠尺寸和形状测量的超精密测量系统，导致无法了解进口圆珠笔球珠的一些具体参数，无法实现对进口圆珠笔球珠的进一步研究，从而阻碍了对圆珠笔笔头的深入探索。

就目前状而言，国内虽然已经对圆珠笔球珠进行了研制与生产，但是现有非接触式光学测量装置仅能实现对其尺寸参数测量的功能，并未对其形状参数进行数据采集与分析，而接触式测量因圆珠笔球珠体积太小，其固定问题尚未解决，无法进行圆珠笔球珠的形状数据采集与分析，极大地影响了圆珠笔球珠的技术发展。因此，有必要实用新型一种接触式圆珠笔球珠尺寸形状测量装置。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种接触式圆珠笔球珠尺寸形状测量装置，解决了圆珠笔球珠难以进行接触式测量及固定的问题。

本实用新型包括包括竖直位移导轨、水平位移导轨、悬臂梁、精密电感测头、三爪卡盘、专用固定装置、气浮转台、测量仪、大理石台面、调节按钮、启动开关、电脑终端；专用固定装置又包括针尖、软管、塑胶盒、气囊、塑料吸盘、针尖底座、单向阀。

本实用新型中的测量仪置于大理石台面上，气浮转台位于测量仪上面，竖直位移导轨垂直安装在测量仪上，水平位移导轨在水平方向和竖直位移

导轨接触安装，精密电感测头通过悬臂梁和水平位移导轨连接，三爪卡盘与气浮转台进行螺纹连接，专用固定装置位于气浮转台上面，打开启动开关、操控调节按钮使精密电感测头对专用固定装置上的圆珠笔球珠进行数据采集，精密电感测头将采集的数据传输给电脑终端，进行数据处理、图形绘制，计算圆珠笔球珠的直径、圆度及表面粗糙度，并判断被测球珠是否为合格品及表面粗糙度等级。

圆珠笔球珠与专用固定装置中的针尖通过吸附连接，精密电感测头与圆珠笔球珠进行接触，针尖底座与单向阀通过螺纹配合连接，针尖底座与三爪卡盘进行夹紧固定，单向阀的出气端与软管进行连接，软管从三爪卡盘上方穿过与塑胶盒进行连接，气囊与塑胶盒插入连接，塑胶盒与塑料吸盘进行固定连接，塑料吸盘与气浮转台通过吸附连接。

本实用新型中的针尖底座外径大于单向阀外径，便于三爪卡盘在固定针尖底座时更好的在同一轴心，便于精密电感测头更好找到圆珠笔球珠球心所在的直径。

本实用新型中的针尖的顶端内部设计为下锥面构造，增加了与球面的密封性，针尖的顶端外侧采用上锥面结构，避免了精密电感测头与针尖的接触，便于精密电感测头更好的接触圆珠笔球珠。

本实用新型中的专用固定装置固定圆珠笔球珠时，圆珠笔球珠、针尖、单向阀、软管、塑胶盒以及塑料吸盘进行连接固定后，将圆珠笔球珠置于针尖顶端下锥面处，气囊在处于吸气状态时与塑胶盒进行连接，当专用固定装置内部的空气被吸走之后，针尖内部和外界大气所形成的压力差可以使圆珠笔球珠稳定的固定在针尖顶端下锥面结构部位，由于单向阀不会产生回流现象，在测量时气囊可以从专用固定装置上取下，同时圆珠笔球珠不会掉落。

本实用新型在测量时，打开启动开关，气浮转台及专用固定装置一起进行转动，操控调节按钮使得气浮转台进行上下微倾调整，保证圆珠笔球珠、针尖在同一竖直中心轴上，同时精密电感测头转动，并不断接触圆珠笔球珠判断接触点是否为过球心的最大水平直径，若为过球心的最大直径接触点时，气浮转台停止转动，精密电感测头沿着圆珠笔球珠表面转动，进行数据采集，由于圆珠笔球珠表面的不平滑，使得精密电感测头会有不同的信号输出，将采集到的信号传至电脑终端，进行数据的处理及形状绘制，计算圆珠笔球珠的直径、圆度及表面粗糙度，并判断被测球珠是否为合格品及表面粗糙度等级。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的专用固定装置，包括针尖、软管、塑胶盒、气囊、塑料吸盘、针尖底座、单向阀，气囊在处于吸气状态时与塑胶盒进行连接，当专用固定装置内部的空气被吸走之后，针尖内部和外界大气所形成的压力差可以使圆珠笔球珠稳定的固定在针尖顶端下锥面结构部位，由于单向阀不会产生回流现象，在测量时气囊可以从专用固定装置上取下，同时圆珠笔球珠不会掉落，填补了接触式圆珠笔球珠尺寸形状测量的空白，解决了其固定及接触式测量的问题；

本实用新型对圆珠笔球珠直径、圆度及表面粗糙度精确计算，提高了接触式圆珠笔球珠尺寸形状测量的准确性，一定程度上促进了圆珠笔产业的发展。

附图说明

图1是本实用新型装置总图。

图2是本实用新型中的专用固定装置机构图。

图3是本实用新型中的针尖、单向阀的结构图。

图4是本实用新型中的精密电感测头接触测量时的结构图。

图5是本实用新型中的针尖顶端局部放大图。

图6是本实用新型完成一次测量的工作流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术手段、创作特征、达成的目的与功效易于明白了解，以下结合附图对本实用新型做进一步描述。

如图1所示，本实用新型包括竖直位移导轨1、水平位移导轨2、悬臂梁3、精密电感测头4、三爪卡盘5、专用固定装置6、气浮转台7、测量仪8、大理石台面9、调节按钮10、启动开关11、电脑终端12。测量仪8置于大理石台面9 上，气浮转台7位于测量仪8上面，竖直位移导轨1垂直安装在测量仪8上，水平位移导轨2在水平方向和竖直位移导轨1接触安装，精密电感测头4通过悬臂梁3和水平位移导轨2连接，三爪卡盘5与气浮转台7进行螺纹连接，专用固定装置6位于气浮转台7上面，打开启动开关11、操控调节按钮10使精密电感测头4对专用固定装置6上的圆珠笔球珠13进行数据采集，精密电感测头 4将采集的数据传输给电脑终端12，进行数据处理、图形绘制，计算圆珠笔球珠的直径、圆度及表面粗糙度，并判断被测球珠是否为合格品及表面粗糙度等级。

如图2至如图4所示，本实用新型中的专用固定装置6又包括针尖6-1、软管6-2、塑胶盒6-3、气囊6-4、塑料吸盘6-5、针尖底座6-6、单向阀6-7。圆珠笔球珠13与所述的的针尖6-1通过吸附连接，精密电感测头4与圆珠笔球珠13进行接触，针尖底座6-6与单向阀6-7通过螺纹配合连接，针尖底座6-6 与三爪卡盘5进行夹紧固定，单向阀6-7的出气端与软管6-2进行连接，软管 6-2从三爪卡盘5上方穿过与塑胶盒6-3进行连接，气囊6-4与塑胶盒6-3插入连接，塑胶盒6-3与塑料吸盘6-5进行固定连接，塑料吸盘6-5与气浮转台7 通过吸附连接。

如图3所示，本实用新型中的针尖底座6-6外径大于单向阀6-7外径，便于三爪卡盘5在固定针尖底座6-6时更好的在同一轴心，便于精密电感测头4 更好找到圆珠笔球珠13球心所在的直径。

如图5所示，本实用新型中的针尖6-1的顶端内部设计为下锥面构造6-8，增加了与球面的密封性，针尖6-1的顶端外侧采用上锥面结构6-9，避免了精密电感测头4与针尖6-1的接触，便于精密电感测头4更好的接触圆珠笔球珠13。

专用固定装置固定圆珠笔球珠时：圆珠笔球珠13、针尖6-1、单向阀6-7、软管6-2、塑胶盒6-3以及塑料吸盘6-5进行连接固定后，将圆珠笔球珠13置于针尖6-1顶端下锥面6-8处，气囊6-4在处于吸气状态时与塑胶盒6-3进行连接，当专用固定装置内部的空气被吸走之后，针尖6-1内部和外界大气所形成的压力差可以使圆珠笔球珠13稳定的固定在针尖顶端下锥面结构部位6-8，由于单向阀6-7不会产生回流现象，在测量时气囊6-4可以从专用固定装置上取下，同时圆珠笔球珠13不会掉落。

测量时：打开启动开关11，气浮转台7及专用固定装置6一起进行转动，操控调节按钮10使得气浮转台7进行上下微倾调整，保证圆珠笔球珠13、针尖6-1在同一竖直中心轴上，同时精密电感测头4转动，并不断接触圆珠笔球珠13 判断接触点是否为过球心的最大水平直径，若为过球心的最大直径接触点时，气浮转台7停止转动，精密电感测头4沿着圆珠笔球珠13表面转动，进行数据采集，由于圆珠笔球珠13表面的不平滑，使得精密电感测头4会有不同的信号输出，将采集到的信号传至电脑终端12，进行数据的处理及形状绘制，计算得出圆珠笔球珠的直径、圆度及表面粗糙度，并判断被测圆珠笔球珠13是否为合格品及表面粗糙度等级。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。