Устройство для измерения размеров деталей Советский патент 1988 года по МПК G01B17/02 

Изобретение относится к устройствам для измерения в машиностроении и может быть использовано в координа т- но-измерительных станках.

Цель изобретения - повышение точ- йости измерений за счет определения момента касания измеряемой детали контактно-чувствительной головкой с невозбуждаемым наконечником.

На фиг. 1 показано устройство для измерения размеров деталей, общий вид{ на фиг.2 - разрез на фиг.1 и электрические схемы питания и измерения.

Устройство содержит жестко прикрепленную в процессе контроля, например, к координатно-измерительно- му станку (не показан) контактно-чувствительную головку, выполненную в виде полого цилиндрического корпуса 1 с фланцш и 2, установленного внутри корпуса 1 подпружиненного диска 3 жестко прикрепленного к последнему измерительного штока 4 с наконечником 5, установленных между диском 3 и фланцем 2 шаровых опор 6, пьезоэлектрического преобразователя 7 механических колебаний с электродом, соединенного с ним блока управления пьезоэлектрическим преобразователем 7 и последовательно соединенные пьезоэлектрический приемник 8 механи- . ческих колебаний и блок приема и регистрации, пьезоэлектрический преобразователь 7 механических колебаний выполнен в виде пьезоэлектрического кольца, жестко закрепленного на фланце 2, электрод пьезоэлектрического кольца выполнен в виде шести изолированных один от другого чередующихся мезкду собой трех приемных секторов 9 и трех возбуждающих секторов 10, на приемных секторах 9 расположены шаровые опоры 6, блок управления пьезоэлектрическим преобразователем выполнен в виде трех каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных между собой усилителей 11 - 13, компараторов 14-16 и ключей 17-19, последовательно соединенных формирователя 20 импульсов и коммутатора 21, последовательно соединенных генератора 22 и фазовращателя 23, вход каждого усилителя 11-13 соединен с соответствующим приемным сектором 9 электрода выходы всех трех ключей 17-19 подсоединены к формирователю 20 импуль

0

5

0

5

0

5

0

5

сов, второй выход которого соединен с ключами 17-19, входы коммутатора 21 соединены с выходами фазовращателя 23, а выходы - с тремя возбуждающими секторами 10 электрода, блок приема и регистрации выполнен в виде последовательно соединенных резонансного усилителя 24, компаратора 25, регистра 26 и регистратора 27, последовательно соединенных фотоэлектрического датчика 28 и счетчика 29, вход резонансного усилителя 24 соединен с приемником 8 механических колебаний, второй вход регистра 26 - с выходом счетчика 29, а приемник 8 механических колебаний акустически соединен с контактно-чувствительной головкой.

Кроме того, устройство для измерения размеров деталей содержит отверстие 30 фланца 2 для свободного прохода штока 4, пружину 31 и регулировочный винт 32.

Контактно-чувствительная головка имеет концевик 33 для соединения в процессе контроля с координатно-из- мерительным станком (не показан).

Устройство для измерения размеров деталей работает следуюш;им образом.

Перед началом контроля воздействием через регулировочный винт 32 на пружину устанавливают требуемое усилие прижатия шаровых опор 6 к приемным секторам 9 электрода, установленным между шаровыми опорами 6 и пьезоэлектрическим преобразователем 7 через 120° один от другого. После этого контактно-чувствительная головка своим концевиком 33 крепится к устройству координатного перемещения по трем осям, например к коор- динатно-измерительному станку (не показан),

При взаимодействии наконечника 5 и измеряемой детали (не показана) в любом радиальном направлении контактное усилие через измерительный шток 4, диск 3, шаровые опоры 6 и приемные секторы 9 электрода воздействует на пьезоэлектрический преобт разователь 7,и из-за прямого пьезо- эффекта на секторах 9 электрода воз- .никает электрический сигнал, который через усилители 11-13 подается к входам компараторов 14-16, где сравнивается с определенным заданным напряжением, при превьшгении которого формируются сигналы, которые через

ключи 17-19 запускают формирователь 20 импульса. Последний формирует сигналы, закрывающие ключи 17-19, и воздействует на коммутатор 21 так, что к каждому возбуждающему сектору 10 электрода подается соответствующий сигнал фазовращателя 23, подключенного к генератору 22 высокочастотных колебаний. Число фаз фазовращателя 23 равно количеству секторов 10 (з указанном случае три), а фазовое рассогласование между сигналами 120°.

При подключении высокочастотного напряжения с выходов коммутатора 21 к секторам 10 пьезоэлектрического преобразователя 7 из-за обратного пьезозффекта в нем возбуждаются бегущие волны деформации в радиальном направлении. Так как пьезоэлектрический преобразователь 7 жестко установлен на фланце 2, последний совер- щает изгибные колебания вместе со стенками цилиндрического корпуса 1. Таким образом, корпус 1 измерительной головки становится излучателем ультразвуковых колебаний, которые принимаются при помощи пьезоэлектрического приемника 8 механических колебаний, установленного на определенном расстоянии от измерительной головки.

Сигнал с пьезоэлектрического приемника 8 через резонансный усилитель 24 подается на компаратор 25, в котором при достижении входного сигнала определенной амплитуды формируется импульс для записи в регистр 26 значения счетчика 29, соединенного с фотоэлектрическим датчиком 28 линейных перемещений, например, коор- динатно-измерительного станка или обрабатъшающего центра (не показан). Значения регистра 26 используются для обработки результатов регистрации и индикации в регистраторе 27. Размер отверстия 30 во фланце 2 при этом подобран с расчетом исключения касания последнего штоком.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения размеров деталей, содержащее контактно- чувствительную головку в виде полого цилиндрического корпуса с фланцем, установленного внутри корпуса подпру0

0

5

жиненного диска, жестко прикрепленного к диску измерительного штока с наконечником, установленных между диском и фланцем шаровых опор, пьезо-- электрического преобразователя механических колебаний с электродом, соединенного с ним блоком управления пьезоэлектрическим преобразователем и последовательно соединенные пьезоэлектрический приемник механических колебаний н блок приема и регистрации, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности изме- 5 рений, пьезоэлектрический преобразователь механических колебаний выполнен в виде пьезоэлектрического кольца, жестко закрепленного на фланце, электрод пьезоэлектрического кольца выполнен в виде шести изолированных друг от друга чередующихся между собой трех возбуждающих и трех приемных секторов, на приемных секторах расположены шаровые опоры.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления пьезоэлектрическим преобразователем выполнен в виде трех каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных между собой усилителя, компаратора и ключа, последовательно соединенных формиро- вателя импульсов и .коммутатора, последовательно соединенных генератора и фазовращателя, вход каждого усилителя соединен с соответствующим приемным сектором электрода, выходы всех трех ключей подсоединены к формирователю импульсов, второй выход которого соединен с ключами, входы коммутатора соединены с выходами фазовращателя, а выходы - с тремя возбуждающими секторами электрода.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т- личающееся тем, что блок- приема и регистрации выполнен в виде последовательно соединенных резонансного усилителя, компаратора, регистра и регистратора, последовательно соединенных фотоэлектрического датчика и счетчика, вход резонансного усилителя соединен с приемником механических колебаний, второй вход .регистра - с выходом счетчика, а приемник механических колебаний акустически соединен с контактно-чувствительной головкой.

0

5

0

5

0

5

А А

Я

Изобретение относится к устройствам для измерения в машиностроении и может быть использовано, например, в координатно-измерительных станках. Цель изобретения - повьшение точности измерений за счет определения момента касания измеряемой детали не возбужденным вибрацией наконечником. Устройство содержит закрепляемую в процессе контроля, например, на ко- ординатно-измерительном станке контактно-чувствительную головку, содержащую пьезоэлектрический преобразователь, жестко закрепленный на фланце головки, к пьезоэлектрическому преобразователю присоединен электрод, разделенный на шесть секторов, три из которых, установленные по окружности через 120 , взаимодействуют через шаровые опоры с измерительным штоком головки. В качестве приемника момента начала касания используется пьезоэлектрический приемник ультразвуковых механических колебаний, акустически связанный с контак-г- но-чувствительной головкой. При контакте штока головки с контролируемым изделием шаровые опоры воздействуют на три сектора электрода и через них на пьезоэлектрический преобразователь, снимаемый с секторов ток усиливается и открывает ток генератора для подачи возбуждения на другие три сектора электрода, создавая более сильные колебания пьезоэлектрического преобразователя, которые принимаются пьезоэлектрическим приемником и регистрируют координатное положение места касания. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л L оо со

Фгл)

Фаг г