Измерительная головка Советский патент 1984 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к измерителной технике, а именно к измерительньм головкам для координатных измерительных машин.

По основному авт.св. № 918778 известна измерительная головка, содержащая измерительный рычаг с измерительным наконечником, регистрирующую яасть и сигнализатор касания, выполненный в виде высокочастотного генератора электрических колебаний, пьезоэлектрического возбудителя механических колебаний, измерительного рычага с обкладками, а также измерителя параметров механических колебаний.

В известной измерительной головке возбудитель механических колебаний размещен на торце измерительного рычага, а измеритель параметровмеханических колебаний вьшолнен в виде измерителя фазового сдвига, включенного между возбуждающей и измерительной обкладками. В момент касания измерительного наконечника с объектом измерения резко снижается добротность колебательной системы и увеличивается сдвиг по фазе между питающим напряжением и напряжением, поступающим от пьезоэлектрического резонатора, что фиксируется измерителем фазового сдвига 1 .

Недостатком известного устройства являются низкие точность и производительность при измерении деталей слож ной формы, так как в этом случае требуется многократная пространственная перестановка измерительной головки. Эти перестановки вызывают дополнительные погрешности и увеличивают время измерения.

Целью измерения является повьгаение точности и производительности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что измерительная головка снабжена дополнительными измерительными наконечниками, а пьезоэлектрический возбудитель механических колебаний выполнен в виде полого цилиндра и размещен соосно с измерительным рычагом внутри ero-i

На фиг. 1 изображена измерительная головка, общий вид, и эпюры основных форм колебаний измерительного рычага; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. , . на фиг. 3 - эпюра колебаний пьезоэлектрического возбудителя механических колебаний в плоскости,перпендикулярной оси цилиндра.

Измерительная головка представляет собой измерительный рычаг, выполненньй в виде полого тела вращения, например цилиндра 1, с четырьмя радиальными 2 и осевыми 3 измерительными стержнями с измерительными наконечниками 4 и 5.

В полости цилиндра 1 размещен с обеспечением акустического конт.акта цилиндрический пьезоэлектрический возбудитель 6 механических колебаний. На внутренней полости возбудителя 6

размещены, например, по две обкладки - возбуждающие 7 и измерительные 8. Возбуждающие обкладки 7 соединены между собой (фиг. 2) и подключены к генератору высокочастотных электрических колебаний, входящему в состав сигнализатора касания (не показаны). В качестве ответной обкладки используется измерительный рычаг, образованный измерительным стержнем 3 и цилиндром 1 и соединенный с массой измерительной машины (не показана). Соединенные между собой измерительные обкладки 8 подсоединены к одному из входов амплитудно-фазового детектора (не показан), к другому входу которого присоединен генератор электрических колебаний. Измерительная головка к координатно-измерительной машине крепится посредством держателя 9.

Измерительная головка работает следующим образом.

. На возбуждающие обкладки 7 от генератора подают высокочастотное переменное напряжение, под действием которого пьезоэлектрический возбудитель 6 совершает резонансные изгибные колебания на основной частоте перпендикулярно оси цилиндра.

Высокочастотное изменение линейных размеров возбудителя 6 перпендикулярно оси цилиндра 1 возбуждает в измерительном рычаге радиальные высокочастотные колебания, эпюра которых представлена на фиг. 1 а . В осевом направлении также возникают связанные торцовые колебания возбудителя 6, при этом фазы противолежащих торцов от55 личаются на ЗГ . Так как обеспечен акустический контакт между двумя противолежащими секторами торца возбудителя 6 и цилиндром 1 измерительного

рычага, в нем также возбуждаются колебания вдоль оси цилиндра, передаваемые в осевой измерительный стержень 3 и наконечник 5. Эпюра данных колебаний идентична эпюре колебаний в радиальном направлении (фиг. S ). Частоту генератора выбирают близкой частоте собственных колебаний измерительного рычага. Добротность колебательной системы измерительного рычага очень высока. В момент касания любого измерительного наконечника с измеряемой деталью (не показана) резко снижается добротность колебательной системы, возникает резкий сдвиг фаз между питающим напряжением и напряжением, поступающим от пьезоэлектрического возбудителя 6 колебаний, а также амплитуда последнего напряжения. Это фиксируется амплитудно-фазовым детектором и регистрирующей частью (не показана).

Для исключения паразитных колебаний радиальных измерительных стержней 2 вдоль оси цилиндра 1 плоскость их расположения совмещается с узловой плоскостью продольных колебаний возбудителя 6. С целью сохранения высокой добротности колебательной системы измерительный рьиаг к держателю 9 крепится в точках пересечения узловых.плоскостей осевых и радиальных колебаний на наружной поверхности цилиндра 1. Для предотвращения поломки головки при аварийных больших перемещениях измерительных наконечников она к измерительной машине крепится посредством известных-узлов пространственных перемещений головок КИМ.

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА по авт.св. № 918778, отличающаяся тем, что, с целью повьшения точности и производительности, она снабжена дополнительными измерительными наконечниками, а пьезоэлектрический возбудитель механических колебаний выполнен в виде полого цилиндра и размещен соосно с измерительным рычагом внутри-его. (Л с со 01 о СХ) ел