高精度容栅式电子卡规

赵忠兴 王 燕 唐大春

（中国第一汽车集团公司教育培训中心，吉林长春 130011）

1 背景技术

在大批量机械加工生产线（如:汽车零件生产线）上广泛使用卡规、塞规等专用量具，而测量直径、厚度等被包容尺寸时，电子卡规一直被大量应用着。电子卡规有容栅式和电感式两种。容栅式电子卡规测量分辨率为6 μm，很多情况下已经不能满足需求;电感式电子卡规的分辨率为2 μm，分辨率稍高，缺点是功能单一，装配调试难度大，对环境的要求较高。

为了克服上述两种电子卡规的不足，我们开发了一种高精度容栅式电子卡规，通过弹性杠杆变形元件的放大作用，使容栅电子传感器的分辨率相对测头端位移量提高10倍，因而大大提高了它的测量精度。

2 结构与原理

2．1 结构

如图1所示为高分辨率容栅式电子卡规的主视图和侧视图（局部）:弹性杠杆变形元件的下端装有金属陶瓷定点测头，变形元件上还装有精确微调螺钉（通过改变垫片厚度进行调整）。左、右托架用螺钉固定于弹性杠杆变形元件的上部，其位置用弹性限位螺钉和锁紧螺母调定。壳体与手柄连接，手柄与卡规本体用紧固螺钉连接，卡规本体和弹性杠杆变形元件通过连接螺钉连接。壳体内装有液晶显示屏、传感器、发光二极管和发声器。

2．2 原理

将球形或圆柱形工件置于测头2、辅助测头3和微调螺钉4之间即可测得直径尺寸。原理如图1和图2所示，被测工件直径变化时，定点测头测量点的位置相应变化，弹性杠杆变形元件以A－A为变形中心面、B－B法平面将工件直径变化量按1∶10的比例（这个比例可根据需要来设计）传到另一端容栅电子传感器上，并通过发光二极管将尺寸显示在液晶显示屏上，发声器会发出提示音。

本卡规影响测量误差的因素主要是用测头的直线位移代替弧长变量引起的误差及工件半径误差引起测量点到杠杆支点（A－A与B－B的交点）距离的微小变化，进而引起杠杆比例1∶10的变化，但这两项误差对测量精度的影响经计算都小于1 μm。经省级计量院鉴定本卡规综合测量误差稳定在±0.000 1 mm。

3 结语

大批量生产中精度与效率都很重要。本卡规用简单的杠杆原理将工件误差放大10倍以上进行测量，不仅大大提高了量具的分辨率，而且测量精度高、操作方便快捷、不需要太高的环境条件，很适合在线检测。稍加改动还可以设计出高精度容栅式电子塞规，进而可以测量孔、槽等包容尺寸。在线测量过程中获得了很高的评价。

［1］杨正瑛，赵忠兴，唐大春，等．一种新开发的位置误差检验夹具［J］．机械制造，2012（2）．

［2］杨正瑛，赵忠兴，陈婷，等．套管或空心轴类零件同轴度误差检验夹具［J］．汽车工艺与材料，2012（2）．