专利名称：电容式传感器的微调装置的制作方法
技术领域：
本发明属于机械测量技术领域，涉及一种电容式传感器的微调装置。
背景技术：
电容传感器由两个极板组成，能够测量微小位移的变化。测量过程中通常把金属的被测对象作为一个极板，电容探头作为另外一个极板。电容传感器配上测量台架能够进行各种精密测量，如工件的厚度、内径、外径、椭圆度、平行度、直线度、径向跳动等，被广泛应用于机械制造业中的长度和位移测量。电容传感器在测量时需要微调极板间的距离，现有的差动螺纹微调装置，由于螺距限制，调节精度不高，而且调节过程中螺纹存在反向间隙，对于差动螺纹，调整量越小，调整量的准确性越容易受螺距精度的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种电容式传感器的微调装置，解决了现有的差动螺纹微调装置，由于螺距限制，调节精度不高，而且调节过程中螺纹存在反向间隙的问题。本发明所采用的技术方案是，一种电容式传感器的微调装置，在电容探头上，从前到后依次套装有固定套筒、弹簧A、挡圈、弹簧B、单向推力球轴承、微调套筒；挡圈与电容探头固定连接，固定套筒和微调套筒与电容探头之间滑动套接，固定套筒与微调套筒之间采用螺纹联接；单向推力球轴承的一侧与弹簧B接触，单向推力球轴承的另一侧与微调套筒的底面接触。本发明的有益效果是，采用双弹簧微调结构，能够实现更小的微调量，而且没有反向间隙，使电容传感器的探头与被测工件之间距离的微调量更小，调整更方便。与灵敏度固定的差动螺纹的微调结构比较，能够更好地适应传感器不同灵敏度的需求。本发明装置由于微调套筒轴向并不直接接触传感器，螺距误差不直接反应到传感器位移上，相反，通过两个弹簧还可以减小螺距误差对传感器位移的影响。
图I是本发明的电容式传感器的微调装置的结构示意图。图中，I.固定套筒，2.弹簧Α，3·挡圈，4.弹簧Β，5·单向推力球轴承，6.微调套筒，
7.电容探头，8.紧定螺钉。
具体实施例方式参照图1，本发明的电容式传感器的微调装置结构是，在电容探头7上，从前到后依次套装有固定套筒I、弹簧Α2、挡圈3、弹簧Β4、单向推力球轴承5、微调套筒6，其中的弹簧Β4的刚度(弹性)小于弹簧Α2的刚度(弹性)；挡圈3通过紧定螺钉8与电容探头7固定连接，固定套筒I和微调套筒6与电容探头7之间滑动套接，固定套筒I与微调套筒6之间采用螺纹联接；单向推力球轴承5的一侧与弹簧B4接触，单向推力球轴承5的另一侧与微调套筒6的底面接触。传感器的电容探头7同时与两个弹簧联接，两个弹簧串联设置，构成弹簧-探头-弹簧结构；通过转动微调套筒6，改变两个弹簧的压缩量；传感器电容探头7的微调量在微调套筒6转角相同条件下，只与两个弹簧的刚度比有关。当微调套筒6转过Irad时，电容探头7的位移称为微调装置的灵敏度。装置的灵敏度取决于两个弹簧的刚度比，通过改变两个弹簧的刚度比，能够改变微调装置的灵敏度。本发明装置采用两个不同刚度的弹簧与电容传感器的电容探头7串联套接，通过微调套筒6调节电容探头7的位移。由于前端的弹簧A2的刚度比后端的弹簧B4的刚度大，微调套筒6旋转产生的轴向移动量比电容探头7移动量大，从而实现电容传感器的(向前) 微调。由于微调套筒6—直承受两个弹簧的作用力，反向调节微调套筒6的位移时没有反向间隙。第一，本发明电容式传感器的微调装置的工作原理是本发明的微调装置在使用时，固定套筒固定不动，调节微调套筒转过一个角度，相应的轴向位移为Λ，弹簧A的变形量为Ay，弹簧B的变形量为Λρ由于两个弹簧串联，有
々k
如下关系△,、= Λ，两个串联弹簧的等效弹簧刚度为4 =·^·，其中ky为弹簧A的刚度，匕为弹簧B的刚度。
kvkrk Δν每个弹簧所受的力与等效弹簧的受力相等，为即A = f，由于kr
<ky+kr，必有Ay < Λ，弹簧A的变形量，即传感器探头的微调量小于微调套筒的轴向位移量。在微调套筒的轴向位移量相同条件下，探头的微调量取决于两个弹簧的刚度比为
A,=、A=~~Δ(I)
'ky+kr kjkr+l如果Θ为微调套筒转过的弧度，P是套筒螺纹的螺距，套筒的轴向位移量与转角
之间关系是'K 二^，
2π
, "V P、则式(I)变换为Δν=' —6 (2)改变两个弹簧的刚度比，在转角相同的条件下，能够获得不同的探头微调量Ay。与微调量不可调的差动螺纹相比，具有较好的适应性。通过改变弹簧刚度关系，能够满足不同灵敏度的传感器的微调需要。微调装置的灵敏度为微调套筒转过Irad时探头的位移量，用P表不。此外，由图I可知，由于微调套筒一直承受弹簧外推力的作用，微调套筒无论正转还是反转，螺纹间隙都不会影响电容探头7的位移。第二、本发明装置中的微调套筒螺距误差对传感器位移的影响分析假定微调套筒转过lrad，由于螺距误差带来的套筒轴向位移误差为δ，导致的传感器位移误差则为Sy，弹簧B的变形量为δ P则三者之间关系是δ,δ^= δ，由于两个Ji Jc
弹簧之间存在串联关系，两个弹簧的等效刚度为
权利要求
1.一种电容式传感器的微调装置，其特征在于在电容探头(7)上，从前到后依次套装有固定套筒(I)、弹簧A (2)、挡圈(3)、弹簧B (4)、单向推力球轴承(5)、微调套筒(6);挡圈(3)与电容探头(7)固定连接，固定套筒(I)和微调套筒(6)与电容探头(7)之间滑动套接，固定套筒(I)与微调套筒(6)之间采用螺纹联接；单向推力球轴承(5)的一侧与弹簧B (4)接触，单向推力球轴承(5)的另一侧与微调套筒(6)的底面接触。
2.根据权利要求I所述的电容式传感器的微调装置，其特征在于所述的弹簧B(4)的刚度小于弹簧A (2)的刚度。
3.根据权利要求I所述的电容式传感器的微调装置，其特征在于所述的挡圈(3)与电容探头(7 )通过紧定螺钉(8 )固定连接。
全文摘要
本发明公开了一种电容式传感器的微调装置，在电容探头上，从前到后依次套装有固定套筒、弹簧A、挡圈、弹簧B、单向推力球轴承、微调套筒；挡圈与电容探头固定连接，固定套筒和微调套筒与电容探头之间滑动套接，固定套筒与微调套筒之间采用螺纹联接；单向推力球轴承的一侧与弹簧B接触，单向推力球轴承的另一侧与微调套筒的底面接触；所述的弹簧B的刚度小于弹簧A的刚度。本发明的装置，采用双弹簧微调结构，能够实现更小的微调量，而且没有反向间隙，使电容传感器的探头与被测工件之间距离的微调量更小，调整更方便。
文档编号G01B7/02GK102840820SQ201210311368
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者王世军, 何花兰, 苏夏思, 赵金娟 申请人:西安理工大学