垂向浮動式光學定位器的製作方法

2023-05-24 04:16:21

專利名稱：垂向浮動式光學定位器的製作方法
技術領域：
本發明涉及光學計量儀器的螺紋測量裝置，特別是一種垂向浮動式光 學定位器。
背景技術：
工具顯微鏡是國家標準GB/T3719《工具顯微鏡》規定的標準光學計量 儀器，它可以用影像法測量外螺紋中徑，但由於受螺紋影像清晰度的限制，測量精度不能滿 足精密螺紋的要求，只適於低精度螺紋測量，而且不能測量內螺紋。光學定位器是工具顯微 鏡的附件，用於測量中的探測定位和精密孔徑測量。它利用探針上的球形探頭實現接觸式 探測定位，因此定位精度不受影像清晰度影響，探測精度大大優於影像測量，但由於其結構 原因，只限於光滑表面探測定位，而對於螺紋表面，由於探針上的球形探頭在伸入螺紋牙槽 時，不能保證球形探頭在螺紋牙槽兩側同時可靠定位，因此工具顯微鏡無法實現對螺紋中 徑的接觸測量。

發明內容
本發明的目的在於提供一種垂向浮動式光學定位器，在傳統的光學定 位器上增加了垂向浮動定位機構。該機構由兩片水平安置的平行片簧組成。當球形探頭伸 入螺紋牙槽，開始時球形探頭只與牙槽的一側相接觸，該牙側斜面對球形探頭產生向上或 向下的分力，由於平行片簧的彈性，該分力使探針產生向上或向下位移，直至牙槽兩側同時 與球形探頭可靠接觸。本發明的構成由靈敏轉軸機構、平行片簧機構、照明光源、分劃板、反射鏡、測力 彈簧、平衡鋼絲、固定銷、測力換向環、浮動架、探針、轉動架、平衡調節軸和殼體組成，照明 光源和分劃板固定在殼體上，靈敏轉軸的兩端插入殼體的靈敏軸承內，轉動架固定在靈敏 轉軸中部，反射鏡固定在轉動架上，浮動架通過兩片平行片簧與轉動架連接，探針固定在浮 動架上，測力換向環套在殼體前端圓柱面上，測力彈簧一端與測力換向環連接，另一端與轉 動架上的樁子連接，平衡鋼絲的一端插在轉動架可轉動的平衡調節軸上，另一端挑在浮動 架上的固定銷上。平行片簧機構所形成的平行四邊形當中的空擋正好被用於容納靈敏轉軸機構，形 成嵌套式設計。裝上探針，整套裝置裝在工具顯微鏡上，轉動測力換向環，使測力彈簧軸線水平， 並使探針處於不受任何外力的自由狀態；轉動平衡調節軸，使平衡鋼絲上揚或下傾挑動固 定銷，使浮動架上升或下降，直至轉動架和浮動架之間的刻線對齊，此時探針處於自由狀 態，兩平行片簧處於水平，利用平衡鋼絲平衡浮動架和探針的自重。當探針插入螺槽，開始時球形探頭只與牙槽的一側相接觸，該牙側斜面對球形探 頭產生向上或向下的分力，由於平行片簧的彈性，該分力使探針產生向上或向下位移，直至 牙槽兩側同時與球形探頭可靠接觸，升降工具顯微鏡，使轉動架和浮動架之間的刻線對齊， 使平行片簧在平衡點探測定位。轉動測力換向環，可改變測力彈簧的方位，能產生兩種相反方向的測量力。與現有技術比較，本發明在結構上的特點是採用平行片簧機構包裹靈敏轉軸機構的嵌套式設計，兩機構的運動互不幹擾，在不增大傳統光學定位器外形的前提下，以簡潔 的結構，實現了光學定位器探頭垂向浮動和繞水平軸擺動的二維探測功能。
垂向浮動式光學定位器作為附件裝在工具顯微鏡上，可以實現精密內、外螺紋中徑的接觸測量，使工具顯微鏡的測量功能得到擴展。


附圖是本發明結構示意圖。圖中1.照明光源，2.分劃板，3.反射鏡，4.靈敏轉軸，5.平行片簧，6.測力彈簧， 7.平衡鋼絲，8.固定銷，9.測力換向環，10.浮動架，11.探針，12.轉動架，13.平衡調節軸， 14.殼體，15.被測件，16.刻線。
具體實施例方式如圖所示，由靈敏轉軸機構、平行片簧機構、照明光源、分劃板、反 射鏡、測力彈簧、平衡鋼絲、固定銷、測力換向環、浮動架、探針、轉動架、平衡調節軸和殼體 組成，照明光源1和分劃板2固定在殼體14上，靈敏轉軸4的兩端插入殼體14的靈敏軸承 內，轉動架12固定在靈敏轉軸4中部，反射鏡3固定在轉動架12上，浮動架10通過兩片平 行片簧5與轉動架12連接，探針11固定在浮動架10上，測力換向環9套在殼體14前端圓 柱面上，測力彈簧6 —端與測力換向環9連接，另一端與轉動架12上的樁子連接，平衡鋼絲 7的一端插在轉動架12可轉動的平衡調節軸13上，另一端挑在浮動架10上的固定銷8上。垂向浮動式光學定位器中央設有靈敏轉軸4 ；轉動架12和固定在其上的反射鏡3 可繞靈敏轉軸轉動；裝有探針11的浮動架10通過兩片水平布置平行片簧5與轉動架12連 接。由於平行片簧的彈性，浮動架和探針在垂向力的作用下，沿垂向浮動。照明光源1照亮分劃板2上的刻線；刻線像經反射鏡3反射，進入工具顯微鏡的物 鏡，作為工具顯微鏡瞄準定位的目標。探針11下端的球形探頭與被測面接觸。當被測面水 平位移時，探針11、浮動架10、平行片簧5、轉動架12 —同繞靈敏轉軸4轉動，轉動架12上 的反射鏡3隨之轉動，瞄準目標位置隨之改變。升降工具顯微鏡，使轉動架12和浮動架10之間的刻線16對齊，可保證平行片簧 5始終在平衡點探測定位；平衡鋼絲7的作用是平衡浮動架10和探針11的自重；測力彈簧 6用於產生測量力F，圖中測量力F方向向左，當測力彈簧繞水平軸轉朝下方時，測量力F向
右ο
權利要求
一種垂向浮動式光學定位器，由靈敏轉軸機構、平行片簧機構、照明光源、分劃板、反射鏡、測力彈簧、平衡鋼絲、固定銷、測力換向環、浮動架、探針、轉動架、平衡調節軸和殼體組成，其特徵在於照明光源(1)和分劃板(2)固定在殼體(14)上，靈敏轉軸(4)的兩端插入殼體(14)的靈敏軸承內，轉動架(12)固定在靈敏轉軸(4)中部，反射鏡(3)固定在轉動架(12)上，浮動架(10)通過兩片平行片簧(5)與轉動架(12)連接，探針(11)固定在浮動架(10)上，測力換向環(9)套在殼體(14)前端圓柱面上，測力彈簧(6)一端與測力換向環(9)連接，另一端與轉動架(12)上的樁子連接，平衡鋼絲(7)的一端插在轉動架(12)可轉動的平衡調節軸(13)上，另一端挑在浮動架(10)上的固定銷(8)上。
2.根據權利要求1所述的垂向浮動式光學定位器，其特徵在於平行片簧機構所形成 的平行四邊形當中的空擋正好被用於容納靈敏轉軸機構，形成嵌套式設計。
3.根據權利要求1所述的垂向浮動式光學定位器，其特徵在於裝上探針(11)，整套裝 置裝在工具顯微鏡上，轉動測力換向環(9)，使測力彈簧(6)軸線水平，並使探針(11)處於 不受任何外力的自由狀態；轉動平衡調節軸(13)，使平衡鋼絲(7)上揚或下傾挑動固定銷 (8)，使浮動架(10)上升或下降，直至轉動架(12)和浮動架(10)之間的刻線(16)對齊，此 時探針處於自由狀態，兩平行片簧(5)處於水平，利用平衡鋼絲(7)平衡浮動架(10)和探 針(11)的自重。
4.根據權利要求1或3所述的垂向浮動式光學定位器，其特徵在於當探針(11)插入 螺槽，開始時球形探頭只與牙槽的一側相接觸，該牙側斜面對球形探頭產生向上或向下的 分力，由於平行片簧(5)的彈性，該分力使探針產生向上或向下位移，直至牙槽兩側同時與 球形探頭可靠接觸，升降工具顯微鏡，使轉動架(12)和浮動架(10)之間的刻線(16)對齊， 使平行片簧(5)在平衡點探測定位。
5.根據權利要求1所述的垂向浮動式光學定位器，其特徵在於轉動測力換向環(9)， 可改變測力彈簧(6)的方位，能產生兩種相反方向的測量力F。
全文摘要
本發明公開了一種垂向浮動式光學定位器，屬於光學計量儀器的螺紋測量裝置，基於一套靈敏轉軸機構和一套平行片簧機構的探測定位裝置，由於該裝置的探針能夠上下浮動，可使其球形探頭在螺紋牙槽內準確定位，使工具顯微鏡以接觸測量方式測量精密內、外螺紋中徑，由於該裝置採用平行片簧機構包裹靈敏轉軸機構的嵌套式設計，兩機構的運動互不幹擾，結構簡潔、體積小巧，實現了光學定位器探頭垂向浮動和繞水平軸擺動的二維探測功能，垂向浮動式光學定位器作為附件裝在工具顯微鏡上，使工具顯微鏡的測量功能得到擴展。
文檔編號G01B11/08GK101813457SQ20101010808
公開日2010年8月25日 申請日期2010年2月10日 優先權日2010年2月10日
發明者王殿民, 盛梅, 胡清, 陳堅 申請人:貴陽新天光電科技有限公司