本发明专利技术公开一种气动式高精度电感位移传感器，属于几何量校准领域。本发明专利技术包括测头组件、导向组件、复位组件、线圈组件、气动组件；测头组件安装在导向组件的底部，与被测件进行球面接触；导向组件实现导向以及气密的功能；复位组件产生的弹簧力使导杆不发生旋转的沿轴向运动，保证标准测头与被测面充分接触，并实现高精度复位；线圈组件将位移量转化成电感量，实现位移量的输出和转化；气动组件形成气腔，在外部供气时导杆向上运动，外部供气断开后在复位组件的作用下导杆向下运动。本发明专利技术是一种自动往复运动、高精度、适用于自动化测量的电感位移传感器，在0～100μm微位移量的高精度测量中，测量重复性达到10nm。测量重复性达到10nm。测量重复性达到10nm。
【技术实现步骤摘要】
一种气动式高精度电感位移传感器
[0001]本专利技术涉及一种气动式高精度电感位移传感器，属于几何量校准领域。
技术介绍
[0002]电感位移传感器是一种基于电磁感应原理，通过线圈电感变化来检测位移量的装置，其结构简单可靠、测量精度高，在微位移测量等领域应用广泛，尤其是在量块检定中，当采用比较法检定量块时，通常使用电感位移传感器测量被测量块与标准量块的长度差值。
[0003]在进行量块比较测量过程中，高精度的电感位移传感器垂直方向安装在量块比较仪上，传统电感位移传感器需要在测头部位安装拨叉等提升机构，通过手动拨动拔叉的方式实现传感器导杆的上下运动，进而与被测件接触获取被测量值。例如在放置量块或改变量块位置时，需要手动压下拨叉使测头抬起；将量块放置在待检测位置后，还需要手动反复拨动拔叉使测头与被测量块充分接触，读数稳定后可采集当前示值；当量块检定完成后，需要再次压下拔叉抬起传感器测头取出被测量块。传统高精度电感位移传感器采用手动拨动拨叉使得测杆往复运动进行测量的方式主要存在以下缺点：一是拨动拨叉的力度大小难以控制，力度一致性难以保证，力度过大会造成传感器测头安装位置发生微小不可恢复的变动，进而影响比较测量的结果；力度过小，尘土及其他异物可能使测头无法与被测对象充分接触，影响测量结果，因此对操作人员的要求很高，需要进行长时间的专业训练才可进行操作；二是传统手动拨叉方式无法适用于自动化的测量，效率难以提升。
[0004]目前市面上出现的由商业化公司瑞士TESA、德国海德汉、深圳申思均等厂家的气动式位移传感器，重复性达到了100nm，但是该类传感器的精度不足以满足二等量块量传三等量块的比较测量需求。如公开号为CN105953717B的中国专利公开了一种气动式位移传感器结构，包括外管和小型气缸组件，外管的外径小于或等于20mm，小型气缸的进气端和圆测头分别位于外管的两端，小型气缸组件还包括定位组件、铁芯、轴芯、长轴和轨道，进气端与轨道接通，长轴的一端固定有圆测头，另一端固定有铁芯，长轴在轨道中做往复伸缩运动，轴芯自由容置在轨道内，并与铁芯活动性接触，长轴通过定位组件的定位销固定方向；工作时对轨道提供一个0.15MPa 0.7MPa的工作气压，即可带动长轴进行往复运动，从而通过测量位移的变化来测量物体表面的平整性；该装置通过设置定位组件来固定长轴，避免其产生偏移。又如，公开号为CN210603168U的中国专利公开了一种气动位移传感器，包括：外管；设置在外管后端连接输气设备后端盖，所述后端盖上设有出气孔；安装在外管内的骨架，骨架的一端设有与出气孔密封插接的进气管，骨架上绕有线圈组件；可沿外管轴向来回移动的探测组件，探测组件的一端伸出外管外用于检测待测物体的位移，另一端插入骨架内线圈组件配合在沿轴向移动时产生感应电动势。该装置实现导向的方式是在前端盖套筒增加一个条形槽作为轴定位销的导向，防止轴连杆铁芯组成运动件的转动。现有气动式位移传感器实现定位和导向的基本原理为销孔定位，能够在一定程度上提高测量精度，但定位精度难以提高，能够达到的测量精度为微米量级，无法满足更高精度的测量需求。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种自动往复运动、高精度、适用于自动化测量的气动式高精度电感位移传感器。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术的一种气动式高精度电感位移传感器，包括：测头组件、导向组件、复位组件、线圈组件、气动组件；
[0008]所述测头组件包括：标准测头、测头锁紧螺母和标准测头转接帽；
[0009]所述导向组件包括：导杆、下密珠轴承、下密珠轴承卡盘、上密珠轴承、上密珠轴承卡盘和外筒；
[0010]所述复位组件包括：下圆弹片、下圆弹片外卡盘、下圆弹片内卡盘、上圆弹片、上圆弹片外卡盘、上圆弹片内卡盘、复位弹簧、复位弹簧调整螺帽安装座和复位弹簧调整螺帽；
[0011]所述线圈组件包括：磁罐安装座、磁罐连接导杆、下磁罐、线圈和上磁罐；
[0012]所述气动组件包括：微型气管接头、气腔密封盖、下圆弹片外卡盘和下圆弹片内卡盘；
[0013]所述测头组件中所述标准测头的连接尺寸符合GB/T 26094
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2010《电感测微仪》规定，通过所述标准测头转接帽将所述标准测头连接到所述导杆上，便于根据被测面类型更换所述标准测头；再通过所述测头锁紧螺母紧固，防止所述标准测头松动；
[0014]所述导杆为一体式结构，所述导杆的底部设计有一体活塞柱，与所述气动组件中的所述下圆弹片内卡盘的内柱面进行配合形成气腔，在所述外筒的上下端分别安装所述上密珠轴承、所述下密珠轴承进行导向，所述上密珠轴承、所述下密珠轴承采用精密球作为导向件，通过内嵌球保持架保持精密球均匀分布，所述上密珠轴承、所述下密珠轴承分别通过所述上密珠轴承卡盘以及所述下密珠轴承卡盘进行安装卡紧，所述外筒的内孔采用精密研磨工艺，用于保证所述上密珠轴承和所述下密珠轴承安装位置的同轴度；
[0015]所述复位组件采用双圆弹片增加回弹刚度，采用间隙反向调整螺纹盘调整导杆的行程及运输过程中的反向锁紧；所述上圆弹片和所述下圆弹片采用回形结构，所述上圆弹片的内圈弹簧通过所述上圆弹片内卡盘与所述导杆连接，所述上圆弹片的外圈弹簧通过所述上圆弹片外卡盘与所述外筒连接，所述下圆弹片的内圈弹簧通过所述下圆弹片内卡盘与所述导杆上的台阶面连接，所述下圆弹片的外圈弹簧通过所述下圆弹片外卡盘与所述外筒上的台阶面接触连接，所述上圆弹片和所述下圆弹片的材料为弹性材料；所述的反向间隙调整盘通过螺纹安装在气腔密封盖中，通过旋转调整推动导杆前端的台阶使得导杆上下移动，进而调整导杆的行程，反向调整可使得上下磁罐贴合，进而保证运输过程中的反向锁紧；
[0016]所述线圈组件中的所述上磁罐与所述磁罐安装座连接，所述磁罐安装座与所述外筒相连接，所述线圈粘接于所述上磁罐上，所述下磁罐与所述磁罐连接导杆相连接，所述磁罐连接导杆安装于所述导杆上，所述导杆上下移动带动所述磁罐连接导杆上的所述下磁罐移动，使所述下磁罐与所述上瓷罐之间的间隙产生变化，产生电感量的变化，所述上磁罐与所述下磁罐的装配同轴度优于20μm，以提高电感变化量的线性度，线圈盖安装在磁罐安装座外侧采用一体结构及金属材料防止外界磁性干扰，优选硬铝材料，所述下磁罐与所述磁罐连接导杆的安装采用销孔固定并涂胶的方式保证安装的刚度；
[0017]所述气动组件中，所述气腔密封盖和所述下圆弹片外卡盘共同组成气腔，所述下圆弹片内卡盘与所述导杆连接构成活塞，当所述导杆上下移动时，带动所述下圆弹片内卡盘上下移动使气腔内的气压变化；
[0018]所述测头组件安装在所述导向组件的底部，与被测件进行球面接触，所述导向组件采用密珠轴承对所述导杆进行导向，增加导向精度和结构稳定性，确保所述导杆与所述气动组件中的所述下圆弹片内卡盘的内柱面的配合满足气密性要求，所述复位组件产生使所述导杆沿轴向运动的复位力的同时保证所述导杆不发生旋转，保证所述标准测头与被测面充分接触，且本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气动式高精度电感位移传感器，其特征在于：包括：测头组件、导向组件、复位组件、线圈组件、气动组件；测头组件包括：标准测头(1)、测头锁紧螺母(2)以及标准测头转接帽(3)；导向组件包括：导杆(12)、下密珠轴承(11)、下密珠轴承卡盘(10)、上密珠轴承(14)、上密珠轴承卡盘(15)以及外筒(13)；复位组件包括：下圆弹片(9)、下圆弹片外卡盘(7)、下圆弹片内卡盘(8)、上圆弹片(16)、上圆弹片外卡盘(17)、上圆弹片内卡盘(17
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1)、复位弹簧(19)、复位弹簧调整螺帽安装座(20)以及复位弹簧调整螺帽(21)；线圈组件包括：磁罐安装座(18)、磁罐连接导杆(22)、下磁罐(23)、线圈(24)以及上磁罐(25)；气动组件包括：微型气管接头(5)、气腔密封盖(6)、下圆弹片外卡盘(7)以及下圆弹片内卡盘(8)；测头组件安装在导向组件的底部，与被测件进行球面接触，导向组件采用密珠轴承对导杆(12)进行导向，有效增加导向精度和结构稳定性，确保导杆(12)与气动组件中的下圆弹片内卡盘(8)内柱面的配合满足气密性要求，复位组件产生使导杆(12)沿轴向运动的复位力的同时保证导杆(12)不发生旋转，保证标准测头(1)与被测面充分接触，且具有较高的复位精度，线圈组件用于将导杆(12)往复运动的位移量转化成电感量，进而实现位移量的输出和转化，气动组件与导杆(12)上的活塞柱形成气腔，在外部供气时在气压作用下导杆(12)向上运动，断气后在复位组件的作用下导杆(12)向下运动。2.如权利要求1所述的一种气动式高精度电感位移传感器，其特征在于：测头组件中标准测头(1)的连接尺寸符合GB/T 26094
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2010《电感测微仪》规定，通过标准测头转接帽(3)将标准测头(1)连接到导杆(12)上，便于根据被测面类型更换标准测头(1)；再通过测头锁紧螺母(2)紧固，防止标准测头(1)松动。3.如权利要求1所述的一种气动式高精度电感位移传感器，其特征在于：导杆(12)为一体式结构，导杆(12)底部为活塞柱形式，导杆(12)与外筒(13)组成活塞，导杆(12)与气动组件中的下圆弹片内卡盘(8)的内柱面进行配合形成气腔，外筒(13)内孔采用精密研磨工艺，导杆(12)通过上...
【专利技术属性】
技术研发人员：李艳，孙安斌，张子辰，乔磊，王鲁涛，谷玉海，张志权，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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