新型杠桿式電子卡規

惠兆文， 周欣， 劉清義

（1.長春汽車工業高等專科學校，長春130011；2.一汽-大眾汽車有限公司，長春130011）

1 引 言

在大批量機械加工生產線（如汽車零件生產線）上，廣泛使用卡規、塞規等專用量具，而測量直徑、厚度等被包容尺寸時，電子卡規一直被大量應用著。電子卡規有容柵式和電感式兩種。容柵式電子卡規測量精度為6μm，很多情況下已經不能滿足需求；電感式電子卡規的精度為2μm，精度稍高，缺點是功能單一，裝配調試難度大，對環境的要求較高。為了克服上述兩種電子卡規的不足，我們開發了一種高精度杠桿式電子卡規，通過彈性杠桿變形元件的放大作用，使電子傳感器的分辨率相對測頭端位移量提高10 倍，因而大大提高了它的測量精度。

2 結構原理

2.1 結構

如圖1 所示為本杠桿式電子卡規的主視圖和側視圖（局部）：彈性杠桿變形元件的下端裝有金屬陶瓷定點測頭，變形元件上還裝有精確微調螺釘(通過改變墊片厚度進行調整）。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定。殼體與手柄連接，手柄與卡規本體用緊固螺釘連接，卡規本體和彈性杠桿變形元件通過螺釘連接。殼體內裝有液晶控制器、傳感器、發光二極管和發聲器；其中液晶控制器具有控制英制和公制尺寸轉換、相對和絕對尺寸測量、任意位置清零、正負值顯示、數據保持（包括最大值和最小值保持及極限尺寸判斷）、電池耗盡報警等功能。

圖1 結構原理圖

2.2 原理

圖2 變形量的放大

將球形或圓柱形工件置于測頭2、輔助測頭3 和微調螺釘4之間即可測得直徑尺寸。原理如下：由圖1 和圖2 可知，被測工件直徑變化時，定點測頭測量點的位置相應變化，彈性杠桿變形元件以A-A 為變形中心面、B-B 為法平面，將工件直徑變化量按1:10 的比例（這個比例可根據需要來設計)傳到另一端容柵電子傳感器上，并通過發光二極管將尺寸顯示在液晶顯示屏上，發聲器會發出提示音。

測量誤差：若定點測頭位移量為0.1，工件直徑為φ30，位移所對應的弧長誤差：sinα=0.1/15，α=0.381974692°，弧長L=2πd×15/360=0.10000074，誤差δ=L-0.1=0.00000074，所以用位移變動量代替弧長變動量的誤差可以忽略不計。

3 結 論

大批量生產中精度與效率都很重要。本卡規用簡單的杠桿原理將工件誤差放大10 倍以上進行測量，不僅大大提高了測量精度，而且操作方便快捷、不需要太高的環境條件，很適合在線檢測。稍加改動還可以設計出杠桿式電子塞規，進而可以測量孔、槽等包容尺寸。