带阻尼脉冲式主动测量直线位移传感器

发布时间:2019-06-23浏览次数:6

目前,机械制造领域所使用的长度测量工具主要是以容栅直线位移传感器为基础 的数显指示表或尺。其中广泛应用在检具和现场测量的量表如数显百分表、千分表的 测杆都是外推式的,即:测量时,量表的测杆头部持续接触工件,量表指示表显示测量所得位移测得值,测得数据是动态的。测杆受内部拉簧作用,测杆状态总是伸出状态,测杆必须持续接触被测工件确定相对位移值。由于在整个测量过程中测杆头部必须直接触被测工件,所以测量前测杆在其轴向即测杆伸缩方向上必须保证测量时测 杆头能接触到被测工件。为保证能完成测量,被测工件或量表只能沿测杆轴向靠近, 而不能横向靠近。实践中,常常需要横向安装工件,所以,采用现有的数显量表式传感器很难实现快速自动测量。尤其是在测量大型复杂工件时,测点数目多达几十上百个,传统方式的效率更是明显低下而无法胜任。

  实用新型内容

  本实用新型公开的是"一种带阻尼脉冲式主动测量直线位移传感器",发明的目的是要实现自动、半自动快速测量。为了实现此目的,本实用新型采取了如下的技术方案:

  本实用新型所述的一种带阻尼脉冲式主动测量直线位移传感器,包括基座、测杆、 控制电路、驱动组件,其不同之处是基座尾部装有驱动组件,测杆移动由驱动组件控 制,测杆的初始状态即零位状态为回縮状态,测杆顶端与被测工件有距离;测杆的测量状态为前伸状态,测杆顶端与被测工件相接触。上述带阻尼脉冲式主动测量直线位移传 感器的位移信号采集装置仍采用如目前普遍使用的容栅量表式直线位移传感器,其主体结构与传统数显指示表类似,包括基座、测杆、动栅、定栅、及可选数显组件。与传统数显量表不同的是,本实用新型传感器在传统数显量表基础上去除内部拉簧或反装内部拉簧,并在测杆尾端加装一个驱动组件,使得测杆的初始状态为回縮状态即零位置,也是驱动组件的初始状态,修改传统量表内部软件以便保持传感器读数为测杆移动最大值,而不是传统量表的动态位移数值。开始测量时,驱动组件的电磁力,或气压力、油压力、人工 手推力等受控将量表测杆推出至接触被测工件,内部位移传感器电路通过计算获得位移值。为保证测得数据稳定,驱动系统在完成伸出动作后、回縮之前,作适当延时。驱动组件撤销外力后测杆自动回退至零位置,完成一个测量周期,测杆推拉动作类似一个脉冲信号。在一个测量周期中,测量值被保持供人工读数或由上位控制计算机完成数据采集,直至下一个测量周期即测杆被再次推出为止。也就是,测量值是本测量周期中测杆前伸的一个最大位移值。

  由于测杆在测量前是回縮状态,不占有工件安装空间,上述测量过程和数据采集可以通过接口电路由外部控制器自动完成,即整个测量过程可以是全自动的。该传感器使用时的一个特例是人工将测杆压入,这时驱动组件简化成测杆末端保护套、由内部拉簧或外装拉簧将测杆拉至零位即回縮状态。

  所述驱动组件的设计要求适于内部所用位移传感器,如内部采用容栅位移传感器,考虑到容栅位移传感器的反应时间,以及测杆头在测量时与工件之间有一定的压力又不产生剧烈碰撞或震荡,所以本实用新型在设计驱动组件时加装了阻尼机构,如阻尼环、阻尼弹簧等。

  驱动组件可以有多种形式,包括电磁铁、微型气动或液动装置、微电机、外部推拉机构等。 一种经济可靠的驱动组件是电磁铁,通过可控的电磁力完成对测杆的推拉。需要注意的是,电磁铁推拉杆通常要加装阻尼装置以减少测杆伸縮速度过快或震荡。驱动组件采用微型气动装置时,其主要结构就是气缸活塞结构,外接气泵为动力源,通过控制气源的接通和气的流动方向,气缸活塞在压縮空气的作用下产生动作,推动测杆完成测量动作。气缸活塞杆与气缸通过微隙和密封圈形成阻尼缓冲避免激烈推拉动作。液动装置的结构设计与气动装置基本相同,只是密封性能要求更高,其优点是缓冲性能和可控性好。采用微电机做驱动组件时,与测杆连接的微电机推杆必须带压力传感或微电机本身必须有过载保护,以便在测杆推出触碰被测物体后,微电机可以自动反转回縮或停转后再反转回縮。驱动组件还可以是与外部其它推拉结构相连接的转接器,通过该转接器把外部推拉力传递给测杆,产生适当的推拉动作。人工推压是驱动组件的一个特例。

  本实用新型的有益效果:

  由于本实用新型采用现有成熟直线位移传感器如容栅位移传感器或类似传感器等作为位移信号采集装置,因此拥有传统产品的所有优点,技术成熟、可靠。本实用新型的位移传感器主体结构与传统的数显指示表相比,仅需改变测杆拉簧的作用方向,或省略内部拉簧改由驱动组件将测杆拉回,使其初始状态即零位由伸出状改为回縮状。驱动组件可作为一个独立部件进行制造,装配简易,易于大量生产。本实用新型所述的带阻尼脉冲式主动测量直线位移传感器的整个测量动作全部可由程序控制,测杆不影响工件放置,可以构建成大型的快速自动误差检测系统,大幅度提高产品的检测效率并可实现在线检测。

  附图说明

  图1为本实用新型实施例一的结构与工作初始状态示意图。

一种带阻尼脉冲式主动测量直线位移传感器

  图2为本实用新型实施例一的测杆伸出并碰触工件状态示意图

一种带阻尼脉冲式主动测量直线位移传感器

  图3为本实用新型实施例一的总体立体图

一种带阻尼脉冲式主动测量直线位移传感器

  图4为本实用新型实施例二、例三的驱动组件结构示意图

一种带阻尼脉冲式主动测量直线位移传感器

  图5为本实用新型实施例二、例三的驱动组件立体图

一种带阻尼脉冲式主动测量直线位移传感器

  图号标识:1待测工件;6拉簧;14铁套;19气/液缸;2测杆;10驱动组件;15密封圈;20有口端盖;3数显组件;16顶杆;21进气/液口;4数显屏;12活塞;17壳体;5基座;13动杆;18电磁铁线圈;

  具体实施方式

  本实用新型以传统数显指示表作为基础结构,根据所采用的驱动方式分电磁铁驱动、气动、液动等多个实施例。共同的基础结构是:测杆2套装于基座5两端的导向孔,直线位移式容栅传感器的动栅与测杆2固连,定栅与基座5固连。拉簧6对测杆2的作用方向与传统的作用方向相反,即在拉簧6的作用下,测头2的初始状态为回縮状态(图1向右边为回縮)。

  实施例一

  本实用新型一种带阻尼脉冲式主动测量直线位移传感器实施例一为测杆推拉动作由电磁铁驱动,如图1所示,在基座5右边的导向孔外,安装驱动组件IO,驱动组件10包括壳体17、电磁铁线圈18、活塞12、端盖ll、密封圈15,活塞12的结构还包括一体化的镶嵌铁套14、顶杆16、动杆13,壳体17与基座5、壳体17与端盖11之间为螺纹联接,壳体17与顶杆16之间、动杆13与端盖11之间为微隙滑动配合。

  本实施例的工作过程是:外部控制器给出触发信号,电磁铁线圈18通电,活塞12向左运动,顶杆16推动测杆2靠向被测工件1,与工件接触后由位移信号采集装置即直线位移式容栅传感器获取测量值,稍做延时后外部控制器终止电磁铁的通电状态,测杆2在拉簧6的作用下自动回退至初始状态,完成一个测量周期。本测量周期内所获取的测量数值,由程序分选其中的位移极限值,并将其保持在数显屏及内部存储器,同时该测量结果也可通过接口电路被外部控制器收集和记录。

  实施例二

  如图4为本实用新型实施例二驱动组件的结构示意图,采用气动驱动,驱动组件包括气缸19、活塞12、有口端盖20、密封圈15,活塞12的结构还包括顶杆16、手动杆13,端盖20上设有进气口 21,气缸19与基座5、气缸19与端盖20之间为螺纹联接,气缸19与顶杆16之间、手动杆13与端盖20之间为微隙滑动配合,进气口21与气源连通。

  本实施例的工作过程是:外部控制器给出触发信号,接通气源,.活塞12向左运动,顶杆16推动测杆2靠向被测工件1获取测量值,外部控制器控制切断气源,测杆2在拉簧6的作用下自动回退至初始状态,完成一个测量周期。

  实施例三

  如图4,采用液动驱动,驱动组件的构成与气动相似,只是密封性能要求更高,手动杆13与油缸端盖20、活塞19与顶杆16之间应加密封圈。动力源为液压泵。控制与测量原理与实施例一、例二相同。


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