专利名称：一种螺纹参数精密检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及到螺纹检测技术，通过采用测针与螺纹表面接触扫描实现螺纹参数检测，彻底改变了测量螺纹参数的慢、难、繁、粗的局面。
背景技术：
在机械零件中螺纹是一种非常重要而且普遍应用的结构件，特别是有不少螺纹构件应用于定量(即几何量)传递的场合；有不少构件应用于动力传递的环境。它们对螺纹制作精度有严格要求，因此，需要有良好的检测手段来验证其技术参数。对于螺纹外径等参数可以通过常规的计量器具进行检测，但是对于螺纹中径类参 数的检测已无法直接测量，只能采用借助工装组合进行测量，难度大；测量结果必须通过复杂计算，时至今日没有一种检测仪器可以对螺纹的全部参数一次进行快速精确测量。基于上述原因，开发一种能够对螺纹的全部参数进行快速测量的仪器成为必要。
发明内容
针对上述背景技术中的问题，本发明提出一种螺纹参数精密检测系统，目的是通过接触扫描实现一次检出各类螺纹参数。为了解决上述问题，本发明的技术方案是一种螺纹参数精密检测系统，其特征在于，包括一测量组件，对被测螺纹的参数进行精密检测，包括一用于检测触针与被测件接触扫描时水平方向的坐标变化和垂直方向坐标变化的驱动箱组件、一用于检测螺纹上下子午线时驱动箱整体上下垂直移动的坐标变化的立柱组件、一用于实现螺纹检测结果的传感器基板和电器箱；一被测件的定位系统组件，设置在所述测量组件的一侧，用于放置被测螺纹确保所述测量组件进行检测并能调节被测螺纹的前后位置、水平少量旋转和左右方向倾斜。所述立柱组件包括一立柱，所述立柱内装有精密滚珠丝杠和垂直向驱动电机，所述驱动电机和滚珠丝杠通过齿形带连接；一套设于立柱外部通过所述滚珠丝杠上下运动的外套；一对用于记录外套上下移动的坐标值变化的第三光栅尺组，分别设于立柱和外套上。所述驱动箱组件包括一驱动箱，所述驱动箱内设有一水平向驱动电机，所述驱动电机固定在所述驱动箱底板上，所述驱动箱底板与上述外套的前面用螺钉固定；一导轨组，包括导轨和导套，导套通过水平向齿型带与所述水平向驱动电机连接；一记录测针的左右移动位移量的水平向光栅尺组，其光栅尺组动、定光栅分别安装在所述导轨和导套上；一弹性支承组，固定在所述导套的下端，一端与测杆测针连接，另一端与轴向光栅尺组连接；一在工作时针尖与被测件直接接触的测针，所述测针两端都具有可以与被测件接触扫描的针尖；一固定所述测针的测杆，所述测针固定于所述测杆的一端，所述测杆的一端与所述弹性支承组连接；一记录测针横向移动时垂直方向位移量的轴向光栅尺组，置于所述弹性支承组另一端的圆弧的端面上。所述定位系统组件包括一多功能工作台、一专用工作台和相应圆柱型测棒，所述专用工作台置于所述多功能通用工作台上。 所述多功能工作台包括底座，台体和台面，底座上设有固定位置用的安装块；台体上设有调前后轮和调水平旋转轮可使台体前后移动和台面水平方向少量旋转，台体与台面之间一端铰接，另一端设有可使台面少量左右倾斜的调倾斜轮。所述专用工作台本体上设置有放置圆柱测棒或被测螺纹构件的“V”形槽，所述专用工作台本体内部装有用于吸附被测螺纹构件，确保其在测量时不发生移动的磁钢，右侧设有可以让测杆进出其中，保证触针的上端与螺纹的下端接触的开口。本发明的螺纹参数精密检测系统的传感器基板，安装在外套右侧面的基板盒内，并与三组采集坐标变化的光栅尺组连接。本发明的螺纹参数精密检测系统的专用电器箱内安装有提供能源的电源基板和控制基板。本发明的原理在于螺纹的轮廓虽然是一个螺旋型的曲面，但是从整体看，通过螺纹体的轴芯线的所有子午面与螺纹轮廓面的交线包含了螺纹所有需要检测的参数，因而只要对被测螺纹的子午轮廓线进行扫描记录，可以通过电脑按编制的程序运行计算获取各参数。为了检测被测零件轮廓的真实性和有效性采用子午面轮廓的两边进行扫描；为得到轮廓的真实轨迹采用了三组精密计量光栅实现三个坐标精确测量，各坐标获取的坐标值采用程序通过电脑合成三个坐标的具体功能是坐标一，记录测针在扫描时横向移动值；坐标二，测针在横向扫描时因接触的轮廓轨迹不是一根直线，因而在扫描过程中会有垂直于横向移动的方向上的坐标值变化需要记录；坐标三，由于测量螺纹的轮廓需要上下对称的两边测量，因而整个驱动箱必须有上下移动的功能并能实现变化时的坐标值记录。本发明运作过程如下首先根据被测螺纹的规格选择相应的专用工作台和相应的圆柱测棒，将用测针扫描方法使多功能工作台调至水平将多功能工作台置于平板上并使工作台底座下面的安装块插入平板上的槽中，再将相应的专用工作台置于多功能工作台上，让专用工作台的“V”形槽处于扫描测针横向移动方向的同一立面上，把相应的圆柱测棒放在专用工作台的“V”形槽中。启动扫描测针，使其移至圆柱测棒的右侧的圆柱面上并与圆柱面接触，来回旋转多功能通用工作台上的调前后轮，找到圆柱面的最高点；然后将测针移至圆柱测棒的左侧的圆柱面上并与圆柱面接触，来回旋转多功能通用工作台上的调水平旋转轮，找到圆柱面的最高点；再将测针移至圆柱测棒的右边的圆柱面上并与圆柱面接触，看测针是否处于圆柱面的最高点，如果不是，继续重复前面的调整，直至测针左右移动时扫描点均在圆柱面的最高点，如果左右最高点高低有明显差异，可适当旋转调倾斜轮。调整结束，将被测的螺纹构件取代圆柱测棒置于专用工作台的“V”形槽中，对螺纹构件上边的子午线进行扫描，结束后，测针移到右边离开被测件，启动垂直向驱动电机，使立柱外套向下移动至测针上针尖与螺纹下边接触并向左扫描，扫描结束，通过计算机输出显示有关参数和图形。通过采用上述技术方案，本发明可以实现对于各种螺纹零件各种技术参数的快速、有效、精密测量。
图I是本发明的测量组件结构示意图。 图2是本发明的定位系统组件的结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图和实施例，进一步阐述本发明。实施例如图1，图2所示，本发明的螺纹参数精密检测系统，包括一大理石立柱100，所述大理石立柱内装有精密滚珠丝杠110和垂直向驱动电机120，精密滚珠丝杠110和垂直向驱动电机120通过齿形带121连接，外部套有与之精密配合的外套130，可在滚珠丝杠110带动下做上下运动，在立柱与外套上配有一对用于记录外套上下移动的坐标值变化的第三光栅尺组140，大理石立柱的四个侧面必须有良好的平面性，两对面必须有良好的平行度；相邻面必须有良好的垂直度，外套的两相对内侧面必须有良好的平行度和尺寸精度，相邻面有良好的垂直度，外套与大理石立柱配合后既能自锁，又在移动时移动顺利舒适；立柱100下端面固定在大理石平板(图中未示出)上；一驱动箱200，驱动箱200内设有一水平向驱动电机300，驱动电机300固定在驱动箱的底板210上，驱动箱的底板210用螺钉固定在外套130前侧面上；一导轨组400，包括导轨410和导套420，导套420通过水平向齿型带430与水平向驱动电机300连接，其工作面具有极好的直线性，在移动过程中不产生任何微小的跳动，也不能发生呆滞或蠕动；一水平向光栅尺组500，其光栅尺组动、定光栅分别安装在导轨410和导套420上，记录测针的左右移动的位移量；一弹性支承组600，其固定在导套420的下端，其检测计量端设有记录测针因被测件表面高低变化产生测针横向移动的垂直方向位移量的轴向光栅尺组610 ；—在工作时针尖与被测件直接接触的测针710，所述测针两端都具有可以与被测件接触扫描的针尖；一固定所述测针的测杆720，测针710固定于测杆720的左端，测杆720的右端与弹性支承组600连接；一记录测针横向移动时垂直方向位移量的轴向光栅尺组610，置于弹性支承组600的右端的圆弧端面上；一传感器基板800，安装在外套右侧面的基板盒内，与所述三组光栅尺组相连，三组光栅移动的信号输入其中，经处理后送入计算机合成测针扫描的轨迹，反映螺纹真实轮廓；一专用电器箱(图中未示出)，箱内安装有提供能源的电源基板和控制基板；一被测件的定位系统组件，包括一多功能工作台900和一专用工作台1000和相应的圆柱型测棒，专用工作台1000置于多功能工作台900上。多功能工作台900包括底座910，台体920和台面930，底座上设有与大理石平板 上的凹槽相配对的安装块(图中未示出)，用于固定工作台；台体上设有调前后轮921和调水平旋转轮922可使台体前后移动和台面水平方向少量旋转，台体与台面之间一端铰接924，另一端设有可使台面少量左右倾斜的调倾斜轮923。专用工作台1000包括工作台本体1010，在工作台本体上设置有放置圆柱测棒或被测螺纹构件的“V”形槽1020，该工作台右侧设有可以让测杆进出其中，保证触针的上端与螺纹的下端接触的开口 1030，并通过多功能工作台的几何位置调整确保仪器的测针沿着螺纹的上下方向同一子午面的上下轮廓线扫描，所述专用工作台内部还装有用于吸附被测螺纹构件，确保其在测量时不发生移动的磁钢(图中未示出)。所述专用工作台和相应的圆柱测棒应具备多个规格以适应不同外径规格的螺纹。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求
1.一种螺纹参数精密检测系统，其特征在于，包括 一测量组件，对被测螺纹的参数进行精密检测，包括一用于检测触针与被测件接触扫描时水平方向的坐标变化和垂直方向坐标变化的驱动箱组件、一用于检测螺纹上下子午线时驱动箱整体上下垂直移动的坐标变化的立柱组件、一用于实现螺纹检测结果的传感器基板和电器箱；一被测件的定位系统组件，设置在所述测量组件底座平板的左侧上，用于放置被测螺纹，确保所述测量组件进行正确检测并能调节被测螺纹的前后位置、水平少量旋转和左右倾斜。
2.根据权利要求I所述的螺纹参数精密检测系统，其特征在于所述立柱组件包括 一立柱，所述立柱内装有精密滚珠丝杠和垂直向驱动电机，所述驱动电机和滚珠丝杠通过齿形带连接； 一套设于立柱外部通过所述滚珠丝杠上下运动的外套； 一对用于记录外套上下移动的坐标值变化的第三光栅尺组，分别设于立柱和外套上。
3.根据权利要求I所述的螺纹参数精密检测系统，其特征在于，所述驱动箱组件，它包括 一驱动箱，所述驱动箱内设有一水平向驱动电机，所述驱动电机固定在所述驱动箱底板上； 一导轨组，包括导轨和导套，导套通过水平向齿型带与所述水平向驱动电机连接；一记录测针的左右移动位移量的水平向光栅尺组，其光栅尺组定、动光栅分别安装在所述导轨和导套上； 一弹性支承组，固定在所述导套的下端，一端与测杆测针连接，另一端与轴向光栅尺组连接； 一在工作时针尖与被测件直接接触的测针，所述测针两端都具有可以与被测件接触扫描的针尖； 一固定所述测针的测杆，所述测针固定于所述测杆的一端，所述测杆的另一端与所述弹性支承组连接； 一记录测针横向移动时垂直方向位移量的轴向光栅尺组，置于所述弹性支承组的另一端的圆弧形端面上。
4.根据权利要求I所述的螺纹参数精密检测系统，其特征在于，所述定位系统组件包括一多功能工作台、一专用工作台和相应的圆柱型测棒，所述专用工作台置于所述多功能工作台上。
5.根据权利要求4所述的螺纹参数精密检测系统，其特征在于，所述多功能工作台包括 底座，台体和台面，底座上设有固定位置用的安装块；台体上设有调前后轮和调水平旋转轮可使台体前后移动和台面水平方向少量旋转，台体与台面之间一端设有铰链连接，另一端设有可使台面少量左右倾斜的调倾斜轮。
6.根据权利要求4所述的螺纹参数精密检测系统，其特征在于，所述专用工作台本体上设置有放置圆柱测棒或被测螺纹构件的“V”形槽，所述专用工作台本体内部装有用于吸附被测螺纹构件，确保其在测量时测针移动的微小力不发生移动的磁钢，右侧设有可以让测杆进出其中，保证触针的上端与螺纹的下端接触的开口。
全文摘要
本发明公开了一种螺纹参数精密检测系统，包括一测量组件，通过三组光栅对触针与被测件接触扫描过程水平和垂直方向的坐标变化的记录、通过电脑将上述三组记录合成、按螺纹参数的相关定义进行分析、计算获得螺纹的各种参数，它的结构包括立柱、驱动电机、三组光栅、弹性支承组件、测针测杆组件、导轨组件；一定位装置，它确保扫描触针的扫描轨迹与螺纹子午面的上下轮廓线吻合，包括多功能工作台、专用工作台及相应的圆柱型测棒。通过本发明的技术方案，可以通过对被测螺纹的子午轮廓线进行扫描记录而快速有效地得到被测螺纹的所有参数。
文档编号G01B11/24GK102645169SQ201110048649
公开日2012年8月22日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年2月17日
发明者孙宪政, 陈建敏 申请人:上海泰勒精密仪器制造有限公司
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