测量装置及其传感器组件的制作方法

测量装置及其传感器组件
1.本申请是申请号为2020104876405、申请日为2020年6月2日、名称为测量装置及其传感器组件的中国发明申请的分案申请。
技术领域
2.本申请涉及测量领域，更具体地说，涉及一种传感器组件以及包括该传感器组件的测量装置。


背景技术：

3.在检测测量领域，传感器组件是核心的关键部件。
4.目前常用有笔式传感器。但随着业内对测量操作要求的不断提高，笔式传感器由于必须沿纵向方向或长度方向进行测量作业，因此也逐渐暴露出自身的缺陷。例如，现有的笔式传感器通常长度较长，因此无法布局到测量空间狭小的内部空间(如狭小的内孔空间)的工作场合中；笔式传感器只能在纵向方向或长度方向进行测量作业，因此笔式传感器的移动方向要求测量点的方向和笔式传感器的方向必须是一致的，这严重限制了测量点的布局选择。
5.因此，如何能够克服笔式传感器上述技术缺陷中的至少一部分，提高传感器的兼容性成为本领域需要解决的技术问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本申请提出了一种测量装置及传感器组件，以提高传感器的兼容性，避免传统传感器在布局上的限制。
7.根据本申请，提出了一种传感器组件，该传感器组件包括：基础座，该基础座沿纵向方向延伸而具有第一端和第二端；弹性变形体，该弹性变形体沿纵向方向延伸且包括安装于所述基础座的安装端、用于接触待测零部件的测量点的测量部以及连接所述安装端和所述测量部的连接部，所述测量部的测量端在纵向方向延伸超过所述基础座的第二端，所述测量部能通过所述连接部的弹性变形而围绕所述安装端进行摆动；位移感测机构，该位移感测机构安装于所述基础座的第一端并具有延伸到所述基础座的第二端的纵向位移杆；转换机构，该转换机构设置在所述弹性变形体的测量部与所述位移感测机构的纵向位移杆端部之间，用于将所述测量部的摆动位移转换为所述纵向位移杆在纵向方向上的线性位移。
8.优选地，弹性变形体的安装端可拆卸地安装于所述基础座的第一端和第二端之间区域。
9.优选地，所述弹性变形体在所述连接部设置有如下缺口部中的至少一个：a)第一缺口部，该第一缺口部形成于所述弹性变形体的上表面且沿横向方向贯穿所述弹性变形体；b)第二缺口部，该第二缺口部形成于所述弹性变形体的下表面且沿横向方向贯穿所述弹性变形体；c)第三缺口部，该第三缺口部沿所述高度方向贯穿所述弹性变形体。
10.优选地，该传感器组件还包括如下特征中的至少一个：a)缓冲元件，该缓冲元件一端设置于所述基础座，另一端设置于所述弹性变形体；b)一对接近限位元件，一个接近限位元件设置于所述弹性变形体朝向所述基础件的表面上，另一个接近限位元件设置于所述基础座朝向所述弹性变形体的表面上并与所述一个接近限位元件彼此间隔地相对设置，用于限制所述弹性变形体接近所述基础座的摆动；c)远离限位元件，该远离限位元件从所述基础件和弹性变形体中的一者延伸穿过另一者且所述远离限位元件的末端设置有止挡部，用于限制所述弹性变形体远离所述基础座的摆动。
11.优选地，所述位移感测机构包括感测器，该感测器可拆卸地固定于所述基础座的第一端并具有沿纵向方向延伸的连接杆，该连接杆与所述纵向位移杆同轴地彼此对齐连接。
12.优选地，所述基础座包括：底板，该底板沿所述纵向方向在所述第一端和第二端之间延伸；和第一侧板和第二侧板，该第一侧板和第二侧板沿所述纵向方向延伸且彼此间隔地设立于所述底板在横向方向的两侧，其中：所述弹性变形体设置于所述基础座的顶部，所述纵向位移杆位于所述底板、弹性变形体、第一侧板和第二侧板之间的空间内。
13.优选地，所述转换机构包括：端板，该端板固定在所述基础座的第二端固定设置在所述底板、第一侧板和第二侧板，所述端板的内侧面设计有朝向所述纵向位移杆的倾斜面；和所述纵向位移杆的端部设置有如球的曲面结构，该曲面结构的最低处高于所述底板的上表面且最高处高于所述端板的上边缘，其中在所述测量部通过所述连接部的弹性变形而围绕所述安装端摆动的情况下，所述测量部的内表面能使所述曲面结构沿所述倾斜面移动，从而将上述摆动位移转换为所述纵向位移杆在纵向方向上的线性位移。
14.优选地，所述纵向位移杆承载有从所述基础座的第一端朝向第二端的偏压力。
15.优选地，所述倾斜面包括：第一倾斜面，该第一倾斜面从所述端板的中部延伸到所述第一侧板；第二倾斜面，该第二倾斜面从所述端板的中部延伸到所述第二侧板，所述纵向位移杆的曲面结构同时与所述第一倾斜面和第二倾斜面配合。
16.本申请还提供了一种测量装置，该测量装置设置有上述传感器组件。
17.根据本申请的技术方案，通过转换机构能够实现位移传递方向的转换，从而能够克服传统上笔式传感器的布局缺陷，进而提高了传感器的兼容性，实现了本申请的目的。
18.本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
19.构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：
20.图1为根据本申请优选实施方式的传感器组件的示意图；
21.图2为图1所示的传感器组件的剖视图；
22.图3为图1所示的传感器组件的分解状态图；
23.图4为根据本申请优选实施方式的传感器组件移除弹性变形体的部分结构示意图。
具体实施方式
24.下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。
25.如图1和图3所示，传感器组件，该传感器组件包括：基础座210，该基础座210沿纵向方向x延伸而具有第一端2101和第二端2102；弹性变形体220，该弹性变形体220沿纵向方向x延伸且包括安装于基础座210的安装端2201、用于接触待测零部件的测量点的测量部2202以及连接安装端2201和测量部2202的连接部2203，测量部2202的测量端在纵向方向x上延伸超过基础座210的第二端2102，测量部2202能通过连接部2203的弹性变形而围绕安装端2201进行摆动；位移感测机构230，该位移感测机构安装于基础座210的第一端2101并具有延伸到基础座210的第二端2102的纵向位移杆231；转换机构240，该转换机构240设置在弹性变形体220的测量部2202与位移感测机构230的纵向位移杆231端部之间，用于将测量部2202的摆动位移转换为纵向位移杆231在纵向方向x上的线性位移。
26.传统上的接触式传感器组件(如笔式传感器)，在进行测量作业时通常需要沿传感器组件自身纵向方向或长度方向进行设置，因此受限于传感器组件自身的尺寸，使其难以在空间狭小的工作场合中进行测量作业。
27.根据本申请的技术方案，通过转换机构240能够实现位移传递方向的转换，从而能够克服传统上笔式传感器的布局缺陷，进而提高了传感器的兼容性，实现了本申请的目的。
28.如图1所示，基础座210沿纵向方向x延伸，该基础座210设置有安装孔或安装槽，用于与机架固定或可移动地安装配合。弹性变形体220沿纵向方向x延伸，通过安装端2201与基础座210固定安装，该固定安装方式可以使卡扣或螺纹连接等。测量部2202能通过连接部2203的弹性变形而围绕安装端2201进行摆动，从而在测量过程中通过与待测零部件的接触使测量部2202围绕安装端2201进行摆动。该弹性变形体220可以为金属或塑料等弹性材质。位移感测机构230，用于在测量过程中感测纵向位移杆231的纵向位移量，从而获取测量值。该位移感测机构230可以为如笔式传感器的接触式位置传感器组件。
29.如图2所示，上述传感器组件还包括转换机构240，通过设置在弹性变形体220的测量部2202与位移感测机构230的纵向位移杆231端部之间的转换机构240，能够将测量部2202的摆动位移转换为纵向位移杆231在纵向方向x上的线性位移，从而实现在传感器组件测量过程中测量点到位移感测机构230之间的位移传递方向的转换。相比于传统的笔式传感器，本申请的技术方案摆脱了笔式传感器受自身长度尺寸的限制而无法设置在空间狭小的工况场合使用的缺陷。
30.如图1和图3所示，弹性变形体220的安装端2201优选为可拆卸地安装于基础座210的第一端2101和第二端2102之间区域，以通过更换不同尺寸形状的弹性变形体220满足不同工况环境下的测量需求。弹性变形体220整体可以为长方体形状，在一种优选的实施方式中，弹性变形体220在高度方向z上的厚度为1
‑
3mm，优选为2.5mm，在横向方向y上的宽度为10
‑
18mm，优选为15mm。其中，连接部2203的最薄厚度优选为安装端2201或测量部2202厚度的1/8
‑
1/2，在该厚度比例下，使弹性变形体220的弹性以及韧性呈现为较理想的效果。连接部2203的厚度大小需要满足弹性变形体220的弹性韧性，优选情况下连接部2203的最薄处的厚度为0.3
‑
1mm，优选为0.5
‑
0.8mm。
31.为了进一步减小弹性变形体220的连接部2203的结构对硬度的影响，弹性变形体220在连接部2203设置有如下缺口部中的至少一个：a)第一缺口部221，该第一缺口部221形
成于弹性变形体的上表面且沿横向方向y贯穿弹性变形体；b)第二缺口部222，该第二缺口部222形成于弹性变形体的下表面且沿横向方向y贯穿弹性变形体；c)第三缺口部223，该第三缺口部223沿高度方向z贯穿弹性变形体。如图3所示，优选情况下弹性变形体220在连接部2203同时设置有第一缺口部221、第二缺口部222和第三缺口部223，从而充分利用连接部2203结构上的改进提高弹性变形体220可摆动的灵活性。
32.如图2和图3所示，该传感器组件还可以包括如下特征中的至少一个：a)缓冲元件224，该缓冲元件224一端设置于基础座210，另一端设置于弹性变形体220；该缓冲元件224可以为弹簧或如橡胶等弹性材质制成的弹性件，在传感器组件工作过程中，缓冲元件224随弹性变形体220的摆动拉伸或压缩，从而起到缓冲以及复位的作用。b)一对接近限位元件，一个接近限位元件设置于弹性变形体220朝向基础座210的表面上，另一个接近限位元件设置于基础座210朝向弹性变形体220的表面上并与一个接近限位元件彼此间隔地相对设置，用于限制弹性变形体220接近基础座210的摆动；优选情况下，上述接近限位元件中至少一个与其所在的弹性变形体220或基础座210的位置为可调节的，接近限位元件优选为螺纹件，通过调节上述两个接近限位元件的间距，从而限制弹性变形体220接近基础座210的可摆动的距离。c)远离限位元件227，该远离限位元件从基础座210和弹性变形体220中的一者延伸穿过另一者且远离限位元件227的末端设置有止挡部2271，用于限制弹性变形体220远离基础座210的摆动。与上述接近限位元件相对的，远离限位元件227用于限制弹性变形体220远离基础座210的可摆动的距离。优选情况下，远离限位元件227为螺纹件，该远离限位元件227的一端为止挡部2271，另一端设置有螺纹，远离限位元件227穿过基础座210和弹性变形体220中的一者并与另一者螺纹连接，通过止挡部2271起到限制弹性变形体220远离基础座210的最大摆动的止挡作用，同时可通过螺纹连接的深度从而调整远离限位元件227限制弹性变形体220远离基础座210的最大距离的大小。
33.如图4所示，位移感测机构230包括感测器232，该感测器232可拆卸地固定于基础座210的第一端2101并具有沿纵向方向x延伸的连接杆233，该连接杆233与纵向位移杆231同轴地彼此对齐连接。所述感测器232用于将纵向位移杆231传递给连接杆233的位移转化为传感器组件输出的电信号。优选情况下，所述感测器232可以为市面上常见的lvdt位移传感器，例如感测器232可以为笔式位移传感器。所述连接杆233优选为弹性材质，以使纵向位移杆231能够相对于感测器232的中心轴线在径向方向上摆动。从而即使当纵向位移杆231相对于感测器232的中心轴线发生角度变化时，也能通过纵向位移杆231和连接杆233将力精确传导至感测器232。进一步地，由于连接杆233可径向弹性弯曲的设计，有效保护了纵向位移杆231和感测器232，从而提高了传感器组件的使用寿命。
34.根据上述任意实施方式的传感器组件，基础座210可以与弹性变形体220共同形成较为封闭的结构，从而避免其他工件或杂质对传感器组件内部造成不良影响。优选情况下如图3和图4所示，基础座210包括：底板211，该底板沿纵向方向x在第一端2101和第二端2102之间延伸；和第一侧板212和第二侧板213，该第一侧板212和第二侧板213沿纵向方向x延伸且彼此间隔地设立于底板211在横向方向y的两侧，其中：弹性变形体220设置于基础座210的顶部，纵向位移杆231位于底板211、弹性变形体220、第一侧板212和第二侧板213之间的空间内。设置于底板211、弹性变形体220、第一侧板212和第二侧板213之间的空间内的纵向位移杆231在工作过程中能够避免与外部接触，提高了传感器组件的可靠性，从而提高了
传感器组件的使用寿命和测量精度。
35.根据如上所述的传感器组件，将测量部2202的摆动位移转换为纵向位移杆231在纵向方向x上的线性位移的转换机构240可以为斜坡机构或齿轮机构。优选如图3和图4所示，转换机构240包括：端板214，该端板214固定在基础座210的第二端2102固定设置在底板211、第一侧板212和第二侧板213，端板214的内侧面设计有朝向纵向位移杆231的倾斜面241；和纵向位移杆231的端部设置有如球的曲面结构2311，该曲面结构2311的最低处高于底板211的上表面且最高处高于端板214的上边缘，其中在测量部2202通过连接部2203的弹性变形而围绕安装端2201摆动的情况下，测量部2202的内表面能使曲面结构2311沿倾斜面241移动，从而将上述摆动位移转换为纵向位移杆231在纵向方向x上的线性位移。所述曲面结构2311可以为球形结构或半球形结构，所述测量部2202的内表面压迫曲面结构2311在倾斜面241的位置靠近底板211，则纵向位移杆231在纵向方向x上朝感测器232线性位移，从而使感测器232获取测量值。通过该转换机构240，实现了将测量部2202的摆动转换为曲面结构2311在倾斜面241上的滑动，进而转换为纵向位移杆231在纵向方向x上的线性位移，实现了传感器组件测量过程中测量点与传感器组件的相对位移到纵向位移杆231在纵向方向x上的位移传递的转换。
36.为了使传感器组件在非工作状态下使曲面结构2311的最低处高于底板211的上表面且最高处高于端板214的上边缘，优选情况下，纵向位移杆231承载有从基础座210的第一端2101朝向第二端2102的偏压力。该片压力可以由弹簧等偏压件或由位移感测机构230的连接杆233提供，优选情况下，连接杆233为弹性材质或内部设有弹性结构，以始终对纵向位移杆231施加朝向第二端2102的偏压力。
37.如图4所示，优选情况下，倾斜面241包括：第一倾斜面2411，该第一倾斜面2411从端板214的中部延伸到第一侧板212；第二倾斜面2412，该第二倾斜面2412从端板214的中部延伸到第二侧板213，纵向位移杆231的曲面结构2311同时与第一倾斜面2411和第二倾斜面2412配合，从而使曲面结构2311在第一倾斜面2411和第二倾斜面2412同时作用下始终位于两个倾斜面的中间位置，从而使纵向位移杆231始终位于第一倾斜面2411和第二倾斜面2412之间的平面上，进而提高传感器组件的测量精度。
38.根据本申请的另一方面，还提供了一种测量装置，该测量装置设置有上述任意实施方式的传感器组件，从而使该测量装置能够对测量空间狭小的内部空间(如狭小的内孔空间)的工作场合中进行测量作业。
39.以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。
40.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。
41.此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。