CN103822590A - 一种可调标准间隙装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调标准间隙装置，包括刀口尺、工作台、夹具、立轴、轴套、杠杆机构和螺旋副，所述刀口尺通过夹具安装在立轴上，并位于所述工作台的工作面上，所述立轴与轴套垂直安装，所述立轴与所述杠杆的一端相连接，所述杠杆的另一端与螺旋副机构相连接，所述杠杆通过支座与所述轴套接触连接。本发明提供了一种简单实用的可调标准间隙装置，通过螺旋副机构和杠杆来驱动立轴的轴向移动，可以产生连续可调的标准间隙，应用于刀口形直尺的计量检定工作中，方便日常检定工作，提高工作效率。

Description

一种可调标准间隙装置

技术领域

本发明属于标准间隙领域，特别涉及一种可调标准间隙装置，可以产生连续可调的标准间隙，应用于刀口形直尺的计量检定工作中。

背景技术

标准间隙主要用途是在光隙法测量中，利用其产生的标准间隙和被测对象进行比较。光隙法是凭观察通过实际间隙的可见光隙量的多少来判断间隙大小的一种方法。凡是小于0.03mm的间隙，只要能产生可见光隙，都可以用光隙法检验。光隙法简单直观，具有较高的测量精度，这种方法在计量检测机构和生产实践中应用很广。光隙法可以运用于刀口尺和刀口型直角尺的计量检定中，也可以用于工件表面形位偏差测量中，如利用刀口尺检验工件工作面的平面度和直线度，用直角尺检验工件垂直度等。

在JJG63-2007《刀口形直尺检定规程》中对于标准间隙的描述如下：包括二级平晶4、三等量块1和30mm内直线度不大于0.3μm的刀口尺2组成，标准间隙3形成在量块1和刀口尺之间，其示意如图1所示，该装置需要：（1）准备（1.006～1.009）mm的小量块，作为两头的基准量块，1.01mm量块需要两块。而检测机构的标准一般一个尺寸只有一块，通常需要额外配置专用的量块；（2）形成的间隙只有量块工作面的大小，而中间量块旁边的空隙要明显大于标准缝隙，通光量比也缝隙要大，亮度不均匀，影响对标准间隙的观察。（3）该套装置产生的间隙是相对固定的，不能连续变化，在更大范围使用时候，需准备更多的量块。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：原方法产生的间隙是相对固定的，不能连续变化，在更大范围使用时候，需准备更多的量块。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种可调标准间隙装置，包括刀口尺、量块、立轴、轴套、杠杆和螺旋副机构，所述立轴贯穿所述轴套，所述刀口尺设置在立轴的一端，并位于所述量块的工作面上，所述立轴的另一端与所述杠杆的一端相连接，所述杠杆的另一端与螺旋副机构相连接，所述杠杆通过支座与所述轴套接触连接。

优选地，所述量块上连接有调整支座。

优选地，所述螺旋副机构包括千分尺。

优选地，所述杠杆分别与立轴、螺旋副机构之间采用点面接触连接。

优选地，所述支座包括固定支座和弹性支座。

优选地，所述立轴上端安装有指示仪表。

优选地，还包括光源和设置在标准间隙两侧的盖板，所述标准间隙位于刀口尺和量块之间，所述盖板上开设有与标准间隙相平行的通光孔。

（三）有益效果

上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种简单实用的可调标准间隙装置，通过杠杆和螺旋副机构来调整立轴的轴向移动，通过螺旋副机构驱动杠杆，进行运动缩放，控制立轴升降，在刀口尺与工作台面间产生连续可调的标准间隙，应用于刀口形直尺，刀口形直角尺的计量检定工作以及工件的形位公差测量中，方便日常检定、检测工作，提高工作效率。

附图说明

图1为现有的标准间隙的结构示意图；

图2为本发明的一种标准间隙的结构示意图；

图3为本发明的一种的光路的示意图。

在图中，1量块、2刀口尺、3标准间隙、4平晶、5立轴、6轴套、7杠杆、8调整支座、9夹具、10杠杆支座、11弹性支座、12螺旋副机构、13指示仪表、14底座、15第一盖板、16第二盖板、17光源、18入射光、19出射光、20人眼。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图2所示，为本发明的一种实施例的结构示意图，该可调标准间隙装置包括：刀口尺2、量块1、立轴5、轴套6、杠杆7和螺旋副机构12，所述立轴5贯穿所述轴套6，所述刀口尺2通过夹具9安装在立轴5的一端，并位于所述量块3的工作面上，所述立轴5的另一端与所述杠杆7的一端相连接，所述杠杆7的另一端与螺旋副机构12相连接，所述杠杆7通过支座与所述轴套6接触连接，所述螺旋副机构12在杠杆的一端施加作用力，使得杠杆的另一端带动立轴运动，通过螺旋副机构驱动杠杆，进行运动缩放，控制立轴升降，在刀口尺与量块的工作面间产生标准间隙，从而实现了标准间隙的可调。在轴套6的下部还设有一底座14，用于支撑轴套。

本发明提供了一种简单实用的可调标准间隙装置，通过杠杆和螺旋副机构来调整立轴的轴向移动，可以产生连续可调的标准间隙，应用于刀口形直尺，刀口形直角尺的计量检定工作以及工件的形位公差测量中，方便日常检定、检测工作，提高工作效率。

本发明的标准间隙装置包含以下几个部分：间隙的生成装置；间隙大小的控制机构；间隙大小的指示机构；光源/光路控制部分，以下对每个部分进行详细说明。

其中，间隙的生成装置包括刀口尺2和量块1，通过刀口尺和量块之间的距离来产生一间隙。为了使标准间隙装置所产生光隙的观测效果与被测对象保持一致，标准间隙的应由短的刀口尺和小平面构成，为使可见光隙量满足量程下限1μm的要求，这里小平面应为研磨加工面，其表面粗糙度Ra值≤0.16μm。量块工作面为研磨加工面，由量块检定规程可知，3等量块的表面粗糙度为Ra0.016μm,因此可以利用3等量块工作面来作为构成标准间隙的小平面。为了调节量块工作面与刀口尺的平行度，在量块下部安装一个微倾调整支座8，依靠锥度很小的销钉和顶丝来控制支座的横向微小的扭转，从而调整量块工作面与刀口尺的平行度。

刀口尺安装时，先将刀口尺安装到夹具卡槽中，用螺纹件紧固，紧固后给结合部上胶，防止出现松动。调整杠杆处于水平位置，使立轴上支点与杠杆接触，并处于自由下落状态，然后将刀口尺和夹具整体卡到立轴上，使刀口与小平面轻轻的接触；在紧固时，将夹具两个螺钉孔内的螺钉前后同时缓慢上紧，这样螺钉的扭矩大小基本相等方向相反，基本相互抵消，可以较好的消除装夹当中的内应力，较好的保持装夹的稳定性。

微动装置在本装置当中的作用就是能带动刀口尺在小范围内沿垂直于小平面的方向作稳定可控的往复运动，包括立轴5、轴套6、杠杆7和螺旋副机构12，杠杆7的一端立轴相连接，另一端与螺旋副机构12相连接，杠杆12通过杠杆支座10与轴套6接触连接。立轴5和轴套6之间的配合保证刀口尺仅有沿垂直于小平面的方向运动的自由度，而限制其余5个方向的自由度。本发明的立轴可以是圆轴或者方轴，轴套上开设有与立轴的形状相配合的孔洞。本发明的轴套上开设方形孔和方轴的配合可以完全满足自由度控制的要求，但是方孔和方轴的加工难度较大，因此考虑用圆孔和立轴配以导向槽来解决。圆孔和立轴间相互研磨配合，配合间隙控制在5μm以下。一般粘度较低的润滑油油膜厚度在3μm左右。加入润滑油后，轴在润滑油膜的表面张力作用下，在轴孔中处于“油浮”状态，可以自由滑动而不会留有更多的径向间隙，从而可以较好的控制径向窜动以及扭摆。

本发明的螺旋副机构提供平稳的线位移。可以选择设计加工一套专用的螺旋副机构或者从获取的便利性考虑，可以选用实验室中很常见的千分尺来代替。千分尺的主要结构就是精密丝杆，其螺距为0.5mm，运动平稳可靠，完全可以满足这里的应用。用一个简单夹具装夹，使测杆轴线垂直于杠杆臂即可。杠杆在这里主要起到改变传递系数的作用，将螺旋副机构的线位移缩小后形成一个近似线性的微小位移量。经反复操作千分尺，比较发现，当旋进量达到0.01mm或0.02mm以上时，手感才比较好控制，对应于0.001mm的运动量来说，对应的杠杆比为1:10，或1:20。为了更便于操作，同时仪器的结构尺寸又不至过于庞大，取杠杆比为1:20。同时，要求立轴必须有导向槽来控制立轴沿XY平面的回转的自由度。这里可以将杠杆设计成矩形截面的，利用其侧面来作为与立轴的槽配合作为导向面，限制其回转自由度。杠杆机构应注意其工作位置在平衡位置附近，采用点面接触连接，保证连接稳定可靠，触点应分别在立轴和千分尺测杆轴心上。所述杠杆安装位置保持水平状态，减少杠杆传动机构引入的余弦误差。同时，为了保证杠杆臂与立轴、千分尺的稳定可靠的接触，消除机械间隙和空回间隙，使微动机构运行平稳可靠，必须在微动***中加入测量力。立轴端依靠立轴自身的重力就可以保证其与杠杆短臂端的稳定接触；而为了克服杠杆长臂端自身的重力保证其与千分尺工作面有效接触，必须有一个向上的弹力或拉力。这里设计一个弹性支座11，使杠杆长臂端与千分尺工作面保持（1-2）N的接触力。所述弹性支座提供测量力保证测量链接触稳定可靠，没有空程回程误差。

本发明的标准间隙装置还包括指示仪表13，指示仪表13安装在立轴5的端部，指示仪表安装位置符合阿贝原则和最短测量链原则。指示仪表13在仪器中所起的作用是指示标准间隙的大小。依据测量仪器设计的两大基本原则：测量链最短原则和阿贝原则，指示机构应该设置在立轴的轴线上，与立轴直接接触，测量方向与立轴运动方向平行。指示仪表可以选择电感比较仪和扭簧比较仪，这些都是实验室的常规仪器。

如图3所示，为本发明的一种实施例的光路的示意图，还包括光源17和设置在刀口尺两侧的第一盖板15和第二盖板16，所述盖板上开设有与刀口尺与工作台之间的标准间隙相平行的通光孔，第一盖板15和第二盖板16设置在标准间隙的两侧。光源17发出的入射光18经过通光孔之后形成出射光19，并进入人眼20。这里光源的控制主要就是控制通光孔径，使标准间隙处于一个暗的背景下，与被测件通常观察条件一致。可以在标准间隙的前后加上盖板，在间隙位置前后开设与间隙平行的通光孔。用平行光源照亮后孔位置，人眼通过前孔观察标准间隙。对于入射光和出射光夹角的计算：通光孔的设计高度为3mm，通光孔到刀口尺中心的水平距离为20mm，因此光线的最大入射（出射）角：

由光隙法的知识可知，当光源与被测工件的夹角介于2°到12°之间，而观察角度介于3°到10°之间时间隙较易观察。这里的最大入射（出射）角仍处于最佳观测的区间范围内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可调标准间隙装置，其特征在于，包括刀口尺、量块、立轴、轴套、杠杆和螺旋副机构，所述立轴贯穿所述轴套，所述刀口尺设置在立轴的一端，并位于所述量块的工作面上，所述立轴的另一端与所述杠杆的一端相连接，所述杠杆的另一端与螺旋副机构相连接，所述杠杆通过支座与所述轴套接触连接。

2.根据权利要求1所述的可调标准间隙装置，其特征在于，所述量块上连接有调整支座。

3.根据权利要求1所述的可调标准间隙装置，其特征在于，所述螺旋副机构包括千分尺。

4.根据权利要求1所述的可调标准间隙装置，其特征在于，所述杠杆分别与立轴、螺旋副机构之间采用点面接触连接。

5.根据权利要求1所述的可调标准间隙装置，其特征在于，所述支座包括固定支座和弹性支座。

6.根据权利要求1所述的可调标准间隙装置，其特征在于，所述立轴上端安装有指示仪表。

7.根据权利要求1所述的可调标准间隙装置，其特征在于，还包括光源和设置在标准间隙两侧的盖板，所述标准间隙位于刀口尺和量块之间，所述盖板上开设有与标准间隙相平行的通光孔。

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