高灵敏度容栅式电子塞规

High sensitivity capacitive electronic plug gaugeHUI Zhaowen①，ZHAO Zhongxing①，TANG Dachun②， LIU Qingyi(###Education and Training Center，China First Automobile Group Co.，Ltd.，Changchun 142720，CHN；Changchun Chunqiu Science and Technology Development Co.，Ltd.，Changchun 130000，CHN；###The Faw-Volksqagen Automobile Co.，Ltd.，Changchun 13001 1，CHN)Abstract：This paper introduces the structure and principle of the gauge，for online detection provides a newchoice。

Keywords：Capacitive；Inductive；Light-emitting Diode；LCD Controller1 背景技术机械加工生产线(如大批量汽车零件生产线)上广泛使用卡规、塞规等专用量具，在测量内径、键槽等包容尺寸时，-直大量使用电子塞规。通常电子塞规有容栅式和电感式两种。容栅式电子塞规测量精度为6 txm，有些情况下已经不能满足需求；电感式电子塞规的精度为2 m，精度稍高，缺点是功能单-，装配调试难度大，对环境的要求较高。

为了克服上述两种电子塞规的不足，笔者开发了- 种高分辨率容栅式电子塞规，通过弹性杠杆变形元件的放大作用，使容栅电子传感器的分辨率提高了 10倍，因而大大提高了它的测量精度。

2 结构与原理2.1 结构如图 1所示为高精度容栅式电子塞规的主视图和侧视图：弹性杠杆变形元件的下端装有 2个球面定心测头。变形元件用定位销轴和锁紧螺母与本体相联。

又通过螺钉将左、右托架固定于弹性杠杆变形元件的上部。左右托架之间装有容栅式电子传感器。弹性杠杆变形元件有-狭长的间隙，其中部装有弹性限位螺闭环回路；同时，为了保证内侧的导流槽能形成慢坡，能使灰尘和杂质顺利地通过，而不至于堆积，造成蜗轮副的研死，我们经过两次试验验证，最终将内侧的径向导流槽铣削成深 1 mm、宽 5 mil的环形槽。这样就保证了当有微小的粉尘颗柳入导轨面时，润滑油能够形成封闭的油液循环，能够把粉尘颗粒从润滑油槽中冲出，使它们不能滞留在润滑油槽内，避免了污物堆积在导轨面上，防止了蜗轮和本体之间发生研磨的现象发生。另-方面，通过开槽，也保证蜗轮和本体间的油膜厚度4 结语经过这次改进，该设备半年内再也没出现过蜗轮研死故障。此次故障的维修，使我们深刻体会到润滑在机床运行中的重要性。据此，我们对另外两台同型号设备的环形导轨也改造了，效果也十分理想。

(编辑 孙德茂)(收稿日期：2012-12-17)文章缩号 1 ◇如暴您想发表辩本文的餐菠，请将 平 帚 ， 卅 I钉和螺母，起保护变形元件的作用。

1- 弹性杠杆变形兀件 ；2-球 面定心测头 (2个) ；3-定位销轴；4-锁紧螺母；5-螺钉；6-左托架；7-右托架；8-容栅电子传感器；9-限位螺钉；10-螺母；11m中心定位盘；12～导向罩；13-端盖；14-本体 ；15-液晶控制器；l6-发光二极管；17-发生器；18-盖板。

图1 结构原理图测头中心定位盘位于本体下方，其结构 (如图 2所示)是-个台阶形圆片，中心有-通槽，通槽中心与外圆中心对称重合，弹性杠杆变形元件与其滑动配合确保两侧头测量的尺寸是直径尺寸。导向罩呈台阶形正好与中心定位盘相配合，其下端用端盖封闭。

本体-侧装有液晶控制器、发光二极管和发声器，另-侧装有盖板，用于内部元件的拆装和调整。

、- - / 图2 中心定位盘的结构塞规电子部分采用分体设计，容栅电子传感器主副栅是扇形结构。液晶控制器具有控制英制和公制尺寸转换、相对和绝对尺寸测量、任意位置清零、正负值显示、数据保持(包括最大值和最小值保持及极限尺寸判断)、电池耗尽报警等诸多功能。

2.2 原理将电子塞规插入被测工件孔中慢慢移动并转动即可测得直径尺寸。原理如下：由图 1和图3可以看到：球心点的位置在对称中心面A- 上，被测工件直径变化时，测头测量点的位置相应变化，弹性杠杆变形元件以 A- 为变形 中心，. ： 矿 zuld 年 幕 ，朋FunclIo Unils功能郜件面，以B-B为法平面将工件直径变化量按 1：10的比例(这个比例可根据需要来设计)传到另-端容栅电子传感器上，并通过发光二极管将尺寸显示出来，发声器会发出提示音。

本塞规影响测量误差的因素除了量具本身的制造误差以外，主要是用测头的直线位移代替弧长变量引起的误差：若杠杆比例为 1：10，测量孔径公差为0.2 mm(即每个 测 头 位 移 量 为 0.1mm)，球心点到 B-B面的距离为 15 mm，则位移所对应的弧长计算如下：B1-弹性杠杆变形元件；2-球面定心测头。

图3 球面定心测头测量孔径示意图sina0.1/15(n为对称中心面4- 的摆角)Ot0.381 974 692。

所对应 弧长 L × ×2 X 15/3600.100 000 74m m 误差值为 6 -0.10.000 000 74 mm可见这里用位移变动量代替圆弧变动量所造成的误差可以忽略不计。经识计量院鉴定本卡规综合测量误差稳定在±0.000 1 turn。

3 结语机械加工过程中精度与效率都很重要。本塞规用简单的杠杆原理将工件误差放大 10倍以上进行测量，不仅大大提高了量具的分辨率，而且测量精度高、操作方便快捷、不需要太高的环境条件，特别适合在线检测。在生产过程中获得了很高的评价，本结构已经获得国家专利(专利号：01207196X)。