專利名稱：容柵直移式數(shù)顯千分尺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種計量位移儀器千分尺，具體為一種容柵直移式數(shù)顯千分尺。
(二)技術(shù)背景千分尺是使用廣泛的測量工具。機械式的千分尺因使用不便和誤差大，正逐步被數(shù)顯千分尺取代。目前國內(nèi)市場上的數(shù)顯千分尺基本上是采用精密加工的螺紋副旋轉(zhuǎn)給進實現(xiàn)位移測量，顯示測量值的是相對運動的兩片圓形電容極片組成的容柵傳感器數(shù)顯單元。產(chǎn)品的測量精度取決于螺紋副的加工精度，其機械加工工藝難度大，成本高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用不便。特別是測量時量桿是以旋轉(zhuǎn)方式行進，量桿的量面在觸及被測工件端面的瞬間是轉(zhuǎn)動狀態(tài)，從而也增大了測量誤差。
國內(nèi)現(xiàn)有的直移式容柵數(shù)顯千分尺專利申請尚未能解決量桿位移和提高測量精度的問題。如中國實用新型專利98212013“直動式容柵數(shù)顯千分尺”，雖采用了直線容柵位移傳感器，但其測桿的移動，還是通過推進螺母轉(zhuǎn)動而使推進螺桿直線移動，從而帶動測桿。測量時的操作方式與機械式千分尺相似，仍要轉(zhuǎn)動推動螺母，測量速度慢、且不便。此外螺桿螺母等零部件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對加工精度要求高。難以實用。
本公司的實用新型專利01214035“直移式容柵數(shù)顯千分尺”，采用直線式容柵數(shù)顯單元，測量時只要將被測工件置于二測頭之間，拉簧即將活動測頭自動推向工件夾緊，液晶顯示屏立即顯示測量結(jié)果。此方案的缺點為測量時還要提起提帽，另外在測量不同大小的工件時拉簧的拉力不同，影響測量精度。
(三)實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是設(shè)計一種容柵直移式數(shù)顯千分尺，測量時其量桿自動位移完成測量。
本實用新型設(shè)計的容柵直移式數(shù)顯千分尺包括機座、顯示屏、主柵尺、副柵尺、量桿，顯示屏固定于機座上，固定測頭固裝于機座。副柵尺固裝于機座上。量桿頂端為活動測頭。主柵尺固裝于量桿。機座內(nèi)有通孔，量桿安裝于機座的通孔上，二者為動配合。量桿頂端的活動測頭與固定測頭相對。主柵尺與副柵尺相互靠近平行但不接觸，二者間電容變化的感應(yīng)信號經(jīng)集成電路處理，送入顯示屏顯示位移測量結(jié)果。機座上安裝有微電機，微電機上的傳動輪通過機械傳動與量桿連接。微電機的轉(zhuǎn)動帶動量桿左右直線平移，主柵尺相對于副柵尺位移。
微電機帶動量桿平移，只要按下開關(guān)，量桿自動右移，當(dāng)活動測頭和固定測頭之間的距離可以容納待測工件時，放松開關(guān)，量桿自動左移，當(dāng)活動測頭與被測工件接觸后，控制電路又自動切斷電源，量桿停止左移，顯示屏顯示測量結(jié)果，完成一個測量周期。
本實用新型的容柵直移式數(shù)顯千分尺的優(yōu)點是1 只需按動開關(guān)即可自動完成測量操作，方便快捷；2 微電機帶動量桿移動，拉力均勻，運動平穩(wěn)，保證了測量精度；3 配裝高精度的容柵傳感器，如實用新型專利03233564.4“高精度容柵傳感器”或03233565.2“玻璃容柵傳感器”，其精度可達到量程30mm時示值誤差≤4μm；4 無需螺紋螺桿副作為位移測量的必備零件，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，大大降低了加工工藝難度。


圖1為本容柵直移式數(shù)顯千分尺外觀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本容柵直移式數(shù)顯千分尺實施例1內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本容柵直移式數(shù)顯千分尺實施例2內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本容柵直移式數(shù)顯千分尺量桿控制電路實施例1電路圖；圖5為本容柵直移式數(shù)顯千分尺量桿控制電路實施例2框圖；圖6為本容柵直移式數(shù)顯千分尺量桿控制電路實施例3框圖。
具體實施方式
實施例1本容柵直移式數(shù)顯千分尺實施例1外部結(jié)構(gòu)如圖1所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。顯示屏5、功能鍵6固定于機座1表面，電池8安裝于機座1內(nèi)，固定測頭2固裝于機座1，副柵尺固裝于機座1內(nèi)。量桿4頂端為活動測頭3。主柵尺11固裝于量桿4。機座1內(nèi)有通孔，量桿4安裝于機座1的通孔上，二者為動配合。量桿4頂端的活動測頭3與固定測頭2相對。主柵尺11與副柵尺相互靠近平行但不接觸。機座1內(nèi)安裝有微電機9，微電機9上的傳動輪10通過機械傳動與量桿4連接。
實施例1使用傳動帶傳動，微電機9的傳動輪10通過傳動帶13與量桿4的尾端連接，量桿4上裝有回位彈簧12。當(dāng)微電機9帶動傳動輪10正轉(zhuǎn)時，收回傳動帶13拉動量桿4右移。微電機9帶動傳動輪10反轉(zhuǎn)時，放出傳動帶13，回位彈簧12使量桿4左移。
實施例2實施例2的外部結(jié)構(gòu)與實施例1相同，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示，使用齒輪傳動，量桿4上有齒條4-1，微電機9的傳動輪10與齒輪傳動機構(gòu)18連接，齒輪傳動機構(gòu)18末端與量桿4上的齒條4-1嚙合。
本容柵直移式數(shù)顯千分尺機座內(nèi)有控制電路17，與按鍵開關(guān)7及微電機9相連接，控制微電機9的運行。
控制電路實施例1控制電路實施例1適用于如實施例1的、以傳動帶帶動量桿移動結(jié)構(gòu)的、容柵直移式數(shù)顯千分尺。其控制電路圖如圖4所示，包括可控硅，按鍵開關(guān)7，張力感應(yīng)開關(guān)16、極限位置限位感應(yīng)開關(guān)14，換向繼電器19。
按鍵開關(guān)7有三個觸點，初始狀態(tài)，即按鍵7未按下時，觸點①、③閉合，按鍵7按下時觸點①、②閉合。
如圖2所示，張力感應(yīng)開關(guān)16安裝于傳送帶13附近，用于檢測傳送帶13的張力，檢測到張力時，張力感應(yīng)開關(guān)16閉合。初始狀態(tài)下微電機9未運行，傳動帶13松弛，張力感應(yīng)開關(guān)16斷開。
極限位置限位感應(yīng)開關(guān)14安裝于量桿4尾端相對的機座1內(nèi)，當(dāng)量桿4右移至極限位置接觸到限位感應(yīng)開關(guān)14，該限位開關(guān)14閉合。初始狀態(tài)，量桿4位于最左位置，二測頭2、3距離最近，該限位開關(guān)14斷開。
如圖4所示，微電機9經(jīng)按鍵開關(guān)7的觸點①、②與換向繼電器19、及電源構(gòu)成回路。張力感應(yīng)開關(guān)16、限位感應(yīng)開關(guān)14與按鍵開關(guān)7并聯(lián)?？煽毓?0的基極與電源連接，控制極、發(fā)射極經(jīng)按鍵開關(guān)7的觸點①、③與換向繼電器19相連接成回路。
當(dāng)按下按鍵開關(guān)7時，其觸點①、②閉合，電流通過觸點①、②、換向繼電器19流向微電機9正極，電機9正轉(zhuǎn)，同時帶動傳動輪10收緊傳動帶13，使量桿4右移。此時張力感應(yīng)開關(guān)16檢測到傳動帶13的張力，該開關(guān)16閉合，使微電機9電路閉合自鎖。在量桿4右移到一定程度、可以測量時，松開按鍵開關(guān)7，其觸點①、③閉合，可控硅20的控制極、發(fā)射極通過按鍵開關(guān)7觸點①、③觸發(fā)導(dǎo)通，換向繼電器19通電動作換向，電流經(jīng)張力感應(yīng)開關(guān)16、換向繼電器19流向電機9負極，電機9反轉(zhuǎn)，帶動傳動輪10放出傳動帶13，此時傳動帶13仍有一定張力，故張力感應(yīng)開關(guān)16仍處于閉合狀態(tài)，微電機9反轉(zhuǎn)，彈簧12作用下量桿4左移至接觸到被測工件或固定測頭2時，傳動帶13張力消失，張力感應(yīng)開關(guān)16斷開，切斷微電機9電路，微電機9停，量桿4停止左移。完成量桿4的一個移動周期。
按下按鍵開關(guān)7后，當(dāng)量桿4右移到極限位置，即接觸到限位感應(yīng)開關(guān)14，該限位開關(guān)14閉合，可控硅20通過限位感應(yīng)開關(guān)14觸發(fā)導(dǎo)通，換向繼電器19通電動作換向，電流經(jīng)限位感應(yīng)開關(guān)14、換向繼電器19流向電機9負極，電機9反轉(zhuǎn)，帶動傳動輪10放出傳動帶13，在彈簧12作用下量桿4左移。
按鍵開關(guān)7的觸點①后串聯(lián)感應(yīng)開關(guān)15，按鍵開關(guān)7的觸點①、②及感應(yīng)開關(guān)15與張力感應(yīng)開關(guān)16并聯(lián)。電容21與感應(yīng)開關(guān)15并聯(lián)。按鍵開關(guān)7和感應(yīng)開關(guān)15聯(lián)動。即當(dāng)按下按鍵開關(guān)7觸點①、②閉合，按鍵開關(guān)7下行行程超過2/3時，感應(yīng)開關(guān)15由閉合變?yōu)閿嚅_。松開按鍵開關(guān)7觸點①、③閉合，開關(guān)7上行行程超過1/3時，感應(yīng)開關(guān)15由斷開變?yōu)殚]合。
當(dāng)按下按鍵開關(guān)7時，電流通過按鍵開關(guān)7的觸點①、②、電容、換向繼電器流向電機9。松開按鍵開關(guān)7時，可控硅通過觸點①、③、感應(yīng)開關(guān)15導(dǎo)通。
當(dāng)感應(yīng)開關(guān)15由閉合變?yōu)閿嚅_的情況下，若出現(xiàn)了張力感應(yīng)開關(guān)16未檢測到張力而沒有閉合的情況，電容21起到延長微電機9通電時間的作用，防止微電機9失電即刻停止的現(xiàn)象發(fā)生。
控制電路實施例2控制電路實施例2的電路框圖如圖5所示。此控制電路17包括單片機、鍵盤輸入電路、限位感應(yīng)開關(guān)14、微電機9的檢測電路和轉(zhuǎn)換電路，以及驅(qū)動電路。
單片機分別與鍵盤輸入電路、感應(yīng)開關(guān)14及微電機9的檢測電路相連接。單片機的輸出端經(jīng)驅(qū)動電路與微電機9相連接。
微電機的檢測電路經(jīng)轉(zhuǎn)換電路與單片機連接。檢測電路檢測微電機9工作電流、端電壓，檢測電路輸出的模擬信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，提供給單片機。
通過鍵盤輸入電路將參數(shù)存儲于單片機內(nèi)。
單片機根據(jù)預(yù)存參數(shù)，對限位感應(yīng)開關(guān)14、檢測電路采集的微電機9工作電流、端電壓信號進行分析、判斷，處理后，經(jīng)驅(qū)動電路向微電機9輸出控制信號，對微電機9進行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止的驅(qū)動。
按下按鍵開關(guān)7，接通電路，單片機開始工作。單片機通過微電機9驅(qū)動電路控制微電機9正轉(zhuǎn)，帶動量桿4右移，右移到一定程度、可以測量時，松開按鍵開關(guān)7，單片機通過驅(qū)動電路控制電機9反轉(zhuǎn)，帶動量桿4左移，左移至接觸到被測工件或固定測頭2時，量桿4停止左移，微電機9的工作狀態(tài)由正常負載變?yōu)檫^載，微電機9的工作電流、端電壓也隨之改變，檢測電路檢測得到微電機9的工作電流、端電壓變化量并輸出相應(yīng)的模擬信號，轉(zhuǎn)換電路又將檢測電路輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，提供給單片機進行分析、處理。單片機在通過驅(qū)動電路輸出控制信號使微電機9停轉(zhuǎn)。再次按下按鍵開關(guān)7，單片機通過驅(qū)動電路控制微電機9正轉(zhuǎn)，帶動量桿4右移，松開被測工件。放開按鍵開關(guān)7，單片機通過驅(qū)動電路控制微電機9反轉(zhuǎn)，帶動量桿4左移，進行下一次測量或回零位完成這次測量。當(dāng)按鍵開關(guān)7沒有松開，量桿4右移到右側(cè)極限位置時，限位感應(yīng)開關(guān)14閉合，單片機接受限位感應(yīng)開關(guān)14的信號，通過驅(qū)動電路控制微電機9反轉(zhuǎn)，帶動量桿4左移，保證量桿4不會被卡死。
控制電路實施例3控制電路實施例3的電路框圖如圖6所示?？刂齐娐?7包括單片機、鍵盤輸入電路、限位感應(yīng)開關(guān)14、與微電機9聯(lián)動的編碼盤，以及驅(qū)動電路。
單片機分別與鍵盤輸入電路、限位感應(yīng)開關(guān)14及與微電機9聯(lián)動的編碼盤相連接。單片機的輸出端經(jīng)驅(qū)動電路與微電機9相連接。
通過編碼盤檢測微電機9工作時的轉(zhuǎn)速變化，獲得微電機9的工作狀態(tài)。
按下按鍵開關(guān)7，單片機通過驅(qū)動電路控制微電機9正轉(zhuǎn)，帶動量桿4右移，右移到一定程度，可以放入工件測量時，松開按鍵開關(guān)7，單片機通過驅(qū)動電路控制電機9反轉(zhuǎn)，帶動量桿4左移，左移至接觸到被測工件或固定測頭2時，量桿4停止左移，微電機9轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，與微電機聯(lián)動的編碼盤將轉(zhuǎn)速信號送給單片機，單片機對編碼的速率進行分析、處理，通過驅(qū)動電路控制微電機9停轉(zhuǎn)。再次按下按鍵開關(guān)7，單片機通過驅(qū)動電路控制微電機9正轉(zhuǎn)，帶動量桿4右移，松開被測工件。放開按鍵開關(guān)7，單片機通過驅(qū)動電路控制微電機9反轉(zhuǎn)，帶動量桿4左移，進行下一次測量或回零位完成這次測量。限位感應(yīng)開關(guān)14的作用與控制電路
權(quán)利要求1 一種容柵直移式數(shù)顯千分尺，包括機座(1)、顯示屏(5)、主柵尺(11)、副柵尺、量桿(4)，顯示屏(5)、功能鍵(6)固定于機座(1)表面，固定測頭(2)固裝于機座(1)；副柵尺固裝于機座(1)內(nèi)，量桿(4)頂端為活動測頭(3)，主柵尺(11)固裝于量桿(4)，量桿(4)頂端的活動測頭(3)與固定測頭(2)相對，主柵尺(11)與副柵尺相互靠近平行但不接觸，其特征為機座(1)內(nèi)有通孔，量桿(4)安裝于機座(1)的通孔上，二者為動配合；機座(1)內(nèi)安裝有微電機(9)，微電機(9)的傳動輪(10)通過機械傳動與量桿(4)連接。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的容柵直移式數(shù)顯千分尺，其特征為微電機(9)的傳動輪(10)通過傳動帶(13)與量桿(4)的尾端連接，量桿(4)上裝有回位彈簧(12)。
3 根據(jù)權(quán)利要求1所述的容柵直移式數(shù)顯千分尺，其特征為量桿(4)上有齒條(4-1)，微電機(9)與齒輪傳動機構(gòu)(18)連接，齒輪傳動機構(gòu)(18)末端與量桿(4)上的齒條(4-1)嚙合。
4 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的容柵直移式數(shù)顯千分尺，其特征為機座(1)內(nèi)有控制電路(17)，與按鍵開關(guān)(7)及微電機(9)相連接，控制微電機(9)的運行。
5 根據(jù)權(quán)利要求2所述的容柵直移式數(shù)顯千分尺，其特征為機座(1)內(nèi)有控制電路(17)，與按鍵開關(guān)(7)及微電機(9)相連接，控制微電機(9)的運行；控制電路包括可控硅(20)，按鍵開關(guān)(7)，張力感應(yīng)開關(guān)(16)、限位感應(yīng)開關(guān)(14)，換向繼電器(19)；按鍵開關(guān)(7)有三個觸點，初始狀態(tài)，即按鍵未按下時，觸點①、③閉合，按鍵按下時觸點①、②閉合；張力感應(yīng)開關(guān)(16)安裝于傳送帶(13)附近，檢測到張力時，張力感應(yīng)開關(guān)(16)閉合；限位感應(yīng)開關(guān)(14)安裝于量桿(4)尾端相對的機座(1)內(nèi)，當(dāng)量桿(4)右移至極限位置接觸到限位感應(yīng)開關(guān)(14)，該限位開關(guān)(14)閉合；微電機(9)經(jīng)按鍵開關(guān)(7)的觸點①、②與換向繼電器(19)、及電源構(gòu)成回路；張力感應(yīng)開關(guān)(16)、限位感應(yīng)開關(guān)(14)與按鍵開關(guān)(7)并聯(lián)，可控硅(20)的基極與電源連接，控制極、發(fā)射極經(jīng)按鍵開關(guān)(7)的觸點①、③與換向繼電器(19)相連接成回路。
6 根據(jù)權(quán)利要求5所述的容柵直移式數(shù)顯千分尺，其特征為控制電路(17)中按鍵開關(guān)(7)的觸點①后串聯(lián)感應(yīng)開關(guān)(15)，按鍵開關(guān)(7)的觸點①、②及感應(yīng)開關(guān)(15)與張力感應(yīng)開關(guān)(16)并聯(lián)，電容(21)與感應(yīng)開關(guān)(15)并聯(lián)；按鍵開關(guān)(7)和感應(yīng)開關(guān)(15)聯(lián)動，即當(dāng)按下按鍵開關(guān)(7)觸點①、②閉合，按鍵開關(guān)(7)下行行程超過2/3時，感應(yīng)開關(guān)(15)由閉合變?yōu)閿嚅_，松開按鍵開關(guān)(7)觸點①、③閉合，開關(guān)(7)上行行程超過1/3時，感應(yīng)開關(guān)(15)由斷開變?yōu)殚]合。
7根據(jù)權(quán)利要求4所述的容柵直移式數(shù)顯千分尺，其特征為控制電路(17)包括單片機、鍵盤輸入電路、限位感應(yīng)開關(guān)(14)、微電機(9)的檢測電路和轉(zhuǎn)換電路，以及驅(qū)動電路；單片機分別與鍵盤輸入電路、限位感應(yīng)開關(guān)(14)及微電機(9)的檢測電路相連接，單片機的輸出端經(jīng)驅(qū)動電路與微電機(9)相連接；限位感應(yīng)開關(guān)(14)安裝于量桿(4)尾端相對的機座(1)內(nèi)，當(dāng)量桿(4)右移至極限位置接觸到感應(yīng)開關(guān)(14)，感應(yīng)開關(guān)(14)閉合，初始狀態(tài)，量桿(4)位于最左位置，感應(yīng)開關(guān)(14)斷開；微電機(9)的檢測電路經(jīng)轉(zhuǎn)換電路與單片機連接。
8根據(jù)權(quán)利要求4所述的容柵直移式數(shù)顯千分尺，其特征為控制電路(17)包括單片機、鍵盤輸入電路、感應(yīng)開關(guān)、與微電機聯(lián)動的編碼盤，以及驅(qū)動電路；單片機分別與鍵盤輸入電路、限位感應(yīng)開關(guān)(14)及與微電機(9)聯(lián)動的編碼盤相連接，單片機的輸出端經(jīng)驅(qū)動電路與微電機(9)相連接；限位感應(yīng)開關(guān)(14)安裝于量桿(4)尾端相對的機座(1)內(nèi)，當(dāng)量桿(4)右移至極限位置接觸到感應(yīng)開關(guān)(14)，感應(yīng)開關(guān)(14)閉合，初始狀態(tài)，量桿(4)位于最左位置，感應(yīng)開關(guān)(14)斷開。
專利摘要本容柵直移式數(shù)顯千分尺機座的微電機通過傳送帶傳送輪或齒輪齒條等機械傳動與量桿連接。微電機帶動量桿左右直線平移，量桿上的主柵尺和機座上的副柵尺相對位移。檢測電路和限位感應(yīng)開關(guān)與微電機連接，只要按下開關(guān)，量桿自動右移，當(dāng)活動測頭和固定測頭之間的距離可以容納待測工件時，放松開關(guān)，量桿自動左移，當(dāng)測頭與被測工件接觸后，控制電路又自動切斷電源，量桿停止左移，顯示屏顯示測量結(jié)果，完成一個測量周期。只需按動開關(guān)即可自動完成測量操作，方便快捷；微電機帶動量桿移動，拉力均勻，運動平穩(wěn)，保證了測量精度；配裝高精度的容柵傳感器，其精度可達到量程30mm時示值誤差≤4μm；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，降低了工藝難度。
文檔編號G01B3/18GK2662196SQ20032011457
公開日2004年12月8日 申請日期2003年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月8日
發(fā)明者馬黎明, 黃彩萍, 黃華鳳, 黎貞煒 申請人:桂林廣陸數(shù)字測控股份有限公司