高精度容柵式電子卡規(guī)

趙忠興 王 燕 唐大春

（中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司教育培訓(xùn)中心，吉林長(zhǎng)春 130011）

1 背景技術(shù)

在大批量機(jī)械加工生產(chǎn)線（如:汽車(chē)零件生產(chǎn)線）上廣泛使用卡規(guī)、塞規(guī)等專(zhuān)用量具，而測(cè)量直徑、厚度等被包容尺寸時(shí)，電子卡規(guī)一直被大量應(yīng)用著。電子卡規(guī)有容柵式和電感式兩種。容柵式電子卡規(guī)測(cè)量分辨率為6 μm，很多情況下已經(jīng)不能滿(mǎn)足需求;電感式電子卡規(guī)的分辨率為2 μm，分辨率稍高，缺點(diǎn)是功能單一，裝配調(diào)試難度大，對(duì)環(huán)境的要求較高。

為了克服上述兩種電子卡規(guī)的不足，我們開(kāi)發(fā)了一種高精度容柵式電子卡規(guī)，通過(guò)彈性杠桿變形元件的放大作用，使容柵電子傳感器的分辨率相對(duì)測(cè)頭端位移量提高10倍，因而大大提高了它的測(cè)量精度。

2 結(jié)構(gòu)與原理

2．1 結(jié)構(gòu)

如圖1所示為高分辨率容柵式電子卡規(guī)的主視圖和側(cè)視圖（局部）:彈性杠桿變形元件的下端裝有金屬陶瓷定點(diǎn)測(cè)頭，變形元件上還裝有精確微調(diào)螺釘（通過(guò)改變墊片厚度進(jìn)行調(diào)整）。左、右托架用螺釘固定于彈性杠桿變形元件的上部，其位置用彈性限位螺釘和鎖緊螺母調(diào)定。殼體與手柄連接，手柄與卡規(guī)本體用緊固螺釘連接，卡規(guī)本體和彈性杠桿變形元件通過(guò)連接螺釘連接。殼體內(nèi)裝有液晶顯示屏、傳感器、發(fā)光二極管和發(fā)聲器。

2．2 原理

將球形或圓柱形工件置于測(cè)頭2、輔助測(cè)頭3和微調(diào)螺釘4之間即可測(cè)得直徑尺寸。原理如圖1和圖2所示，被測(cè)工件直徑變化時(shí)，定點(diǎn)測(cè)頭測(cè)量點(diǎn)的位置相應(yīng)變化，彈性杠桿變形元件以A－A為變形中心面、B－B法平面將工件直徑變化量按1∶10的比例（這個(gè)比例可根據(jù)需要來(lái)設(shè)計(jì)）傳到另一端容柵電子傳感器上，并通過(guò)發(fā)光二極管將尺寸顯示在液晶顯示屏上，發(fā)聲器會(huì)發(fā)出提示音。

本卡規(guī)影響測(cè)量誤差的因素主要是用測(cè)頭的直線位移代替弧長(zhǎng)變量引起的誤差及工件半徑誤差引起測(cè)量點(diǎn)到杠桿支點(diǎn)（A－A與B－B的交點(diǎn)）距離的微小變化，進(jìn)而引起杠桿比例1∶10的變化，但這兩項(xiàng)誤差對(duì)測(cè)量精度的影響經(jīng)計(jì)算都小于1 μm。經(jīng)省級(jí)計(jì)量院鑒定本卡規(guī)綜合測(cè)量誤差穩(wěn)定在±0.000 1 mm。

3 結(jié)語(yǔ)

大批量生產(chǎn)中精度與效率都很重要。本卡規(guī)用簡(jiǎn)單的杠桿原理將工件誤差放大10倍以上進(jìn)行測(cè)量，不僅大大提高了量具的分辨率，而且測(cè)量精度高、操作方便快捷、不需要太高的環(huán)境條件，很適合在線檢測(cè)。稍加改動(dòng)還可以設(shè)計(jì)出高精度容柵式電子塞規(guī)，進(jìn)而可以測(cè)量孔、槽等包容尺寸。在線測(cè)量過(guò)程中獲得了很高的評(píng)價(jià)。

［1］楊正瑛，趙忠興，唐大春，等．一種新開(kāi)發(fā)的位置誤差檢驗(yàn)夾具［J］．機(jī)械制造，2012（2）．

［2］楊正瑛，趙忠興，陳婷，等．套管或空心軸類(lèi)零件同軸度誤差檢驗(yàn)夾具［J］．汽車(chē)工藝與材料，2012（2）．