螺纹轮廓扫描装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种螺纹测量设备，具体涉及一种螺纹轮廓扫描装置。
【背景技术】
[0002]螺纹测量设备用于对螺纹的几何参数进行检测和分析，并判断螺纹是否合格。螺纹参数例如可以是螺距、大径、中径、小径、牙型角和锥度等。螺纹测量设备测量螺纹的一种方案是通过测针接触并扫描被测件的螺纹表面实现测量。为了使测针可靠地接触被测件的螺纹表面，通常对测针施加一定的压力。
[0003]在传统接触式螺纹扫描测量中，对于坡度较大的被测件，扫描测量时测针被强行拉上被测件，测针沿被测件斜坡法相的受力在爬坡的过程中不断增大，导致测针变形和磨损严重，甚至容易出现测针崩断等问题，测针无法顺利的爬坡到被测件螺纹的最高点，因此传统接触式扫描方法难以实现大坡度被测件的测量。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供一种能够实现被测件螺纹大坡度扫描测量的螺纹轮廓扫描装置。
[0005]一种实施例中提供一种螺纹轮廓扫描装置，包括:
[0006]测针，用于接触并扫描被测件的螺纹表面；
[0007]摆杆，测针固定在摆杆的一端并与摆杆的轴向垂直；
[0008]转轴机构，摆杆固定在转轴机构上，并可绕转轴机构在与测针平行的方向上摆动；
[0009]压力驱动机构，压力驱动机构与摆杆的另一端联接，并可驱动所述摆杆绕转轴机构轴向转动，以通过所述摆杆给所述测针施加在被测件上的压力；
[0010]测力机构，测力机构与转轴机构固定在一起，用于实时测量用于反映测针施加在被测件上的力的物理量；
[0011]拉力驱动机构，所述拉力驱动机构与所述测力机构连接，通过所述测力机构给测针施加沿被测件扫描方向的拉力；
[0012]以及控制器，控制器分别与测力机构、压力驱动机构和拉力和驱动机构电连接，用于实时获取测力机构的测量结果，并根据测量结果控制驱动机构调节测针施加在被测件上的压力。
[0013]进一步地，测力机构用于实时测量用于反映测针施加在被测件上的沿扫描方向的拉力值的物理量。
[0014]进一步地，控制器根据测力机构的测量结果，控制驱动机构调节测针施加在被测件上的压力值，以使拉力值和压力值的合力值在预设范围内。
[0015]进一步地，转轴机构包括固定座、轴承、转轴和转动块，固定座固定在测力机构上，轴承固定在固定座上，转轴穿插在轴承上，转动块固定在转轴上，摆杆固定在转动块上。
[0016]进一步地，转轴机构还包括2个顶球，顶球固定在固定座上，且2个顶球分别顶压在转轴的两端。
[0017]进一步地，轴承为密珠轴承，密珠轴承包括滚珠滑套与套筒。
[0018]进一步地，驱动机构为音圈电机。
[0019]进一步地，测力机构包括第一滑动组件、第二滑动组件和位移传感器，第二滑动组件与转轴机构固定连接，第一滑动组件和第二滑动组件之间通过弹性件固定在一起，且第一滑动组件和第二滑动组件构成滑动副，位移传感器沿第一滑动组件和第二滑动组件的滑动路径设置，用于检测第一滑动组件和第二滑动组件之间的相对位移；第一滑动组件与拉力驱动机构连接。
[0020]进一步地，第一滑动组件包括第一导轨和滑台，滑台可滑动地安装在第一导轨上；第二滑动组件包括第二导轨、滑块和弹簧，第二导轨和弹簧固定在滑台上，第二导轨和弹簧与第一导轨平行设置，滑块可滑动地安装在第二导轨上，第二导轨固定在第一滑台上，并且滑块至少一端通过弹簧与滑台弹性连接；滑台与拉力驱动机构连接，拉力驱动机构驱动滑台在第一导轨上滑动。
[0021]进一步地，滑块两端分别通过弹簧与滑台弹性连接。
[0022]进一步地，位移传感器包括第一位移传感器和第二位移传感器，第一位移传感器沿第一滑动组件的滑动路径设置，用于检测第一滑动组件的位移，第二位移传感器沿第二滑动组的滑动路径设置，用于检测第二滑动组件的位移。
[0023]进一步地，第一导轨为气浮导轨和第二导轨为交叉滚柱导轨或滚珠导轨。
[0024]在其他实施例中，本装置还包括第三位移传感器，第三位移传感器固定在所述的滑块上，并与控制器电连接，用于监测摆杆在与测针平行的方向上的位移，生成相应的Z轴位移信号并传给控制器，控制器根据获取的Z轴位移信号控制拉力驱动机构调节摆杆的轴向转动。
[0025]进一步地，第一位移传感器和第二位移传感器为直线光栅，第三位移传感器为圆弧光栅。
[0026]依据上述实施例的一种螺纹轮廓扫描装置，由于设有测力机构实时对测针所受的拉力进行测量，并把测量的拉力值信息传给控制器，控制器根据获取的拉力值计算出需要施加给测针的压力值，通过控制压力驱动机构实现压力值的实时调节。使得测针所受拉力和压力的合力值一直保持在预设的范围内，测针扫描大角度坡度被测件受力和扫描缓坡一样，测针就能够完成大角度的爬坡，实现大角度或者偏T坡度螺纹轮廓的扫描。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型一种螺纹轮廓扫描装置一种实施例的结构示意图；
[0028]图2为本实用新型一种螺纹轮廓扫描装置另一种实施例的结构示意图；
[0029]图3为本实用新型一种螺纹轮廓扫描装置另一种实施例的结构示意图；
[0030]图4为本实用新型一种螺纹轮廓扫描装置中转轴机构的结构示意图；
[0031]图5为本实用新型一种螺纹轮廓扫描装置的测针受力示意图；
[0032]图6为本实用新型一种螺纹轮廓扫描装置另一种实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面通过【具体实施方式】结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0034]实施例一:
[0035]如图1所示，本实施例提供一种螺纹轮廓扫描装置，其包括测针1、摆杆2、转轴机构3、压力驱动机构4、测力机构5、拉力驱动机构(图中未示出)、控制器6和机架8。
[0036]测针I为针状物，用于接触并扫描被测件的螺纹表面，固定在摆杆2的一端并与摆杆的轴向垂直。摆杆2固定在转轴机构3上，并可绕转轴机构在与测针I平行的方向上摆动。压力驱动机构4固定在滑台512上，可驱动摆杆2沿绕轴向转动，通过摆杆2提供测针I施加在被测件上的压力G，拉力驱动机构与测力机构5联接，通过测力机构5给测针I施加沿被测件扫描方向的拉力F。扫描方向是指从测针I在被测件的扫描起始端指向扫描终止端的方向。测力机构5与转轴机构3固定在一起，用于实时测量用于反映测针I施加在被测件上的力的物理量。控制器分别与测力机构5、压力驱动机构4和拉力驱动机构电连接，用于实时获取测力机构5的测量结果，并根据测量结果控制压力驱动机构4调节测针I施加在被测件上的压力。测力机构5和控制器6固定在机架8上。
[0037]本实施例中，测力机构5包括第一滑动组件51、第二滑动组件52和位移传感器53。第二滑动组件52与转轴机构3固定连接，第一滑动组件51和第二滑动组件52之间通过弹性件固定在一起，且第一滑动组件51和第二滑动组件52构成滑动副，位移传感器53沿第一滑动组件51和第二滑动组件52的滑动路径设置，用于检测第一滑动组件51和第二滑动组件52之间的相对位移。
[0038]当拉力驱动机构驱动摆杆2沿扫描方向移动时，对摆杆2施加拉力F，由于摆杆2固定在转轴机构3上，且沿摆杆2的轴向不可移动，因此转轴机构3也受到了拉力F的作用，并将拉力F传递给第二滑动组件52。而第二滑动组件通过弹性件将拉力F的部分又传递给了第一滑动组件，当第一滑动组件和第二滑动组件构成滑动副时，通过测量第一滑动组件和第二滑动组件之间的相对位移这个物理量，即可反映测针4施加在被测件上的力。
[0039]在一种具体实施例中，第一滑动组件51包括第一导轨511、滑台512。滑台512可滑动地安装在第一导轨511上，第一导轨511固定在机架8上，并平行X轴设置，本实施例中，X轴与扫描方向同向。第一导轨511为高精度位移的气浮导轨。滑台512与拉力驱动机构连接，拉力驱动机构驱动所述滑台512在第一导轨511上滑动。
[0040]第二滑动组件包括第二导轨521、滑块522、和弹簧523。第二导轨521和弹簧523固定在滑台512上，第二导轨521和弹簧523与第一导轨51平行设置，滑块522可滑动地安装在第二导轨521上。第二导轨521为低摩擦阻力、低转动惯量的滚珠导轨，在其他实施例中也可为交叉滚柱导轨。优选的，滑块522两端通过弹簧523与滑台512弹性连接。如图1所示，在滑台512上设置有两个凸出的挡板，两个挡板分别位于滑块522的两端，滑块522的两端通过弹簧523分别固定在两个挡板上，两个弹簧523把滑块522挤压或者拉紧在第二导轨521上，从而将第一滑动组件和第二滑动组件弹性连接。两端均设置弹簧523，使得滑块522测力的灵敏度提高，并且弹簧523起了缓冲的作用，测针I有足够的时间进行调整受力和移动速度。
[0041 ] 如图2所示，在其他实施例中，滑块522 —端设有突出的挡板，挡板沿滑块522的径向设置，挡板两面分别通过一个弹簧523连接，两个弹簧523分别与竖立设置在滑台512上的安装块连接，两弹簧523将挡板预紧在滑台512上，即将滑块522预紧在滑台512上，能够实现拉力测量及安全缓冲。
[0042]如图3所示，在另外一种实施例中，滑块522 —端设有突出的挡板，挡板沿滑块522的径向设置，挡板中间设有通孔，滑台512上设有平行滑块522移动方向的销轴，销轴穿在挡板中间通孔中，销轴被挡板分隔成两段，销轴的两段上分别套着弹簧523，并且销轴的端部设有固定弹簧的挡片，使得挡板被两段弹簧523预紧在销轴上。即将滑块522预紧在滑台512上，能够实现拉力测量及安全缓冲。
[0043]优选的，位移传感器53包括第一位移传感器531和第二位移传感器532，第一位移传感器531和第二位移传感器532均为直线光栅，第一位移传感器531沿第一滑动组件51的滑动路径设置，用于检测第一滑动组件51的位移，第二位移传感器532沿第二滑动组件52的滑动路径设置，用于检测第二滑动组件52的位移。即第二位移传感器532用于监测滑块522相对于机架8在X轴向的位移，第一位移传感器531用于监测滑台512相对于机架8在X轴向的位移，两者的位移差即为滑块522相对于滑台512在X轴向的位移，该位移差信息传给控制器6。
[0044]压力驱动机构4为连续可调的音圈电机，音圈电机可提供直线的驱动，可施加Z轴向的压力。音圈电机灵敏度高，能够快速进行调整