本实用新型专利技术公开了一种基于多极板电容传感器的变孔径测量装置。目前生产和科研中多采用固定电极的电容传感器结构，其测头只可应用于固定孔径的测量，且不能进行大量程测量。本实用新型专利技术包括电极板、滑块、主动轴、壳体、从动锥齿轮和主动锥齿轮；壳体的顶部开设有多个滑槽；壳体的内部中心设有从动轴；从动锥齿轮支承在从动轴上；主动锥齿轮与主动轴固定；主动轴通过轴承支承在壳体上，一端伸出壳体外；从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合；壳体的每个滑槽内均设有滑块，每块滑块底部的螺纹均与从动锥齿轮顶部的平面螺纹啮合；每块滑块的内侧壁固定有一块电极板；所有电极板沿圆周均布。本实用新型专利技术可以实现变孔径的精密测量，在较大量程内保证测量精度。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种基于多极板电容传感器的变孔径测量装置。目前生产和科研中多采用固定电极的电容传感器结构，其测头只可应用于固定孔径的测量，且不能进行大量程测量。本技术包括电极板、滑块、主动轴、壳体、从动锥齿轮和主动锥齿轮；壳体的顶部开设有多个滑槽；壳体的内部中心设有从动轴；从动锥齿轮支承在从动轴上；主动锥齿轮与主动轴固定；主动轴通过轴承支承在壳体上，一端伸出壳体外；从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合；壳体的每个滑槽内均设有滑块，每块滑块底部的螺纹均与从动锥齿轮顶部的平面螺纹啮合；每块滑块的内侧壁固定有一块电极板；所有电极板沿圆周均布。本技术可以实现变孔径的精密测量，在较大量程内保证测量精度。【专利说明】 一种基于多极板电容传感器的变孔径测量装置
本技术属于精密测量仪器
，涉及孔径测量装置，具体涉及一种基于多极板电容传感器的变孔径测量装置。
技术介绍
随着机械、航空航天、军事等领域的迅猛发展，对微小尺寸的加工及测量提出越来越高的要求，高精度与微型化是当前科技与工业发展的主要趋势。 孔径测量是孔几何量测量技术的重要内容之一，用于孔径测量的方法有很多，但由于受到空间尺寸的限制以及测量接触力的影响，均存在一些缺陷。电容式传感器广泛应用于小孔内径的测量，其优点主要有:(1)不仅可以测量微小的通孔和盲孔，而且可以测出小孔内任意截面的尺寸和形状误差；(2)配合不同的转接头后，可以测量各个方向的微小孔；(3)测量系统精度高，成本低廉，操作简单方便。然而目前生产应用和科研领域中多采用固定电极的电容传感器结构，其测头只可应用于某一固定孔径的测量，且不能进行大量程测量孔径，从而导致电容传感器的应用范围受到限制，测量不同的孔径就需要不同规格的传感器测头。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于多极板电容传感器的变孔径测量装置，该装置可以实现变孔径的精密测量，有效提高测量的效率，在较大量程内保证测量精度，同时降低测量仪器的投入成本。 本技术包括电极板、滑块、主动轴、壳体、从动锥齿轮和主动锥齿轮；所述壳体的顶部开设有沿圆周径向设置的多个滑槽；所述滑槽的底部开口于壳体的顶部内壁；所述壳体的内部中心设有一体成型的从动轴；所述的从动锥齿轮通过轴承支承在从动轴上；所述的主动锥齿轮与主动轴固定；所述的主动轴通过轴承支承在壳体上，一端伸出壳体外；所述的从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合。所述壳体的每个滑槽内均设有滑块，每块滑块底部的螺纹均与从动锥齿轮顶部的平面螺纹啮合；每块滑块的内侧壁固定有一块电极板；所述的电极板为柱形，且横截面呈扇环状；所有电极板沿圆周均布。 所述壳体的底部与端盖可拆卸连接。 所述的从动锥齿轮与主动锥齿轮轴线间的夹角为90°。 所述电极板对应的圆心角为30?70°。 所述的电极板所在圆周直径可调范围为10?25mm。 本技术的有益效果: 1、检测电极在径向方向上可调，从而实现多种孔径的精密测量，包括通孔、盲孔、微小孔和孔径相差不大的阶梯孔。 2、采用电容传感器测量原理，有效提高测量的效率，在较大量程内保证测量的精度，同时降低测量成本。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术的整体结构立体图； 图2为本技术的剖视图； 图3为本技术的工作原理示意图。 【具体实施方式】 如图1和2所示，一种基于多极板电容传感器的变孔径测量装置，包括电极板1、滑块2、端盖3、主动轴4、壳体5、从动锥齿轮6和主动锥齿轮7 ;壳体5的顶部开设有沿圆周径向设置的四个滑槽5-1，底部与端盖3通过螺钉连接；滑槽5-1的底部开口于壳体5的顶部内壁；壳体5的内部中心设有一体成型的从动轴5-2 ;从动锥齿轮6通过轴承支承在从动轴5-2上；主动锥齿轮7与主动轴4固定；主动轴4通过轴承支承在壳体5上，一端伸出壳体5外；从动锥齿轮6与主动锥齿轮7啮合，且从动锥齿轮6与主动锥齿轮7轴线间的夹角为90。。四块滑块2分别设置在壳体5的一个滑槽5-1内，且四块滑块2底部的螺纹均与从动锥齿轮6顶部的平面螺纹啮合；每块滑块2的内侧壁固定有一块电极板I ;电极板I为柱形，且横截面呈扇环状；电极板I对应的圆心角为60° ;四块电极板I沿圆周均布，且四块电极板I所在圆周直径可调范围为10?25mm。 如图3所示，四块电极板I与待测孔8的孔壁构成四个电容器，忽略边缘效应的影响，各个电极板I与待测孔8之间的电容值计算公式为: /^r/1 \ ?, =- 11/ , RW In r 公式(I)中，ε为空气的介电常数山为电极板I的轴向长度洱为待测孔8的半径为电极板I的外侧壁半径，ζ为电极板I对应的圆心角。 将公式⑴中的In!采用泰勒公式展开，且令R-r= Ar ; Ar为电极板I与待测 r 孔8的径向间隙，取r = 1000 Ar，可得: _ _ , R , /r +Jr.Ar/Q\ In = 1ιι(.................................■) =\Δβ rr r 将公式⑵代入公式⑴中可得: C = ^-(3) Jr 将四块电极板I测量得到的四个电容器的电容量C，分别代入公式(3)，求得四块电极板I与待测孔8的径向间隙Ar的四个值，然后取平均值i?计算待测孔8的孔径值 D = 2r+ 2Jr e 该基于多极板电容传感器的变孔径测量装置的工作原理: 将该基于多极板电容传感器的变孔径测量装置作为测头，壳体5装夹在三维运动机构(如数控机床、坐标测量机)上，被测工件固定在工作台上。预估待测孔8的孔径大小，通过转动主动轴4带动主动锥齿轮7转动，主动锥齿轮7与从动锥齿轮6啮合传动，从动锥齿轮6带动四块滑块2沿圆周径向滑动，从而调节四块电极板I所在圆周的直径，使之适应待测孔8的孔径大小。将四块电极板I伸入待测孔8内，且四块电极板I均加载5V电压，即可进行测量。三维运动机构带动该基于多极板电容传感器的变孔径测量装置沿待测孔8的轴向移动，结合主动轴4调整四块电极板I的径向距离，可实现多种待测孔的精密测量，包括通孔、盲孔、微小孔和孔径相差不大的阶梯孔；特别是孔径为10?25mm的待测孔测量，保证测量精度，同时降低测量成本。【权利要求】1.一种基于多极板电容传感器的变孔径测量装置，包括电极板、滑块、主动轴、壳体、从动锥齿轮和主动锥齿轮，其特征在于: 所述壳体的顶部开设有沿圆周径向设置的多个滑槽；所述滑槽的底部开口于壳体的顶部内壁；所述壳体的内部中心设有一体成型的从动轴；所述的从动锥齿轮通过轴承支承在从动轴上；所述的主动锥齿轮与主动轴固定；所述的主动轴通过轴承支承在壳体上，一端伸出壳体外；所述的从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合；所述壳体的每个滑槽内均设有滑块，每块滑块底部的螺纹均与从动锥齿轮顶部的平面螺纹啮合；每块滑块的内侧壁固定有一块电极板；所述的电极板为柱形，且横截面呈扇环状；所有电极板沿圆周均布。2.根据权利要求1所述的一种基于多极板电容传感器的变孔径测量装置，其特征在于:所述壳体的底部与端盖可拆卸连接。3.根据权利要求1所述的一种基于多极板电容传感器的变孔径测量装置，其特征在于:所述的从动锥齿轮与主动本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于多极板电容传感器的变孔径测量装置，包括电极板、滑块、主动轴、壳体、从动锥齿轮和主动锥齿轮，其特征在于：所述壳体的顶部开设有沿圆周径向设置的多个滑槽；所述滑槽的底部开口于壳体的顶部内壁；所述壳体的内部中心设有一体成型的从动轴；所述的从动锥齿轮通过轴承支承在从动轴上；所述的主动锥齿轮与主动轴固定；所述的主动轴通过轴承支承在壳体上，一端伸出壳体外；所述的从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合；所述壳体的每个滑槽内均设有滑块，每块滑块底部的螺纹均与从动锥齿轮顶部的平面螺纹啮合；每块滑块的内侧壁固定有一块电极板；所述的电极板为柱形，且横截面呈扇环状；所有电极板沿圆周均布。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：诸丽燕，王文，张敏，袁科杰，卢科青，范宗尉，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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