Измерительная головка Советский патент 1992 года по МПК G01B7/02 

.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для координатных измерений на многоопераци- онных станках типа обрабатывающий центр.

Известна измерительная головка, содержащая наконечник, датчик касания,корпус узла индуктивного модуля датчика касания, стандартный хвостовик, кабель передачи сигналов, установочную шайбу, с помощью которой проверяют воздушный зазор между индуктивным модулем машины и индуктивным модулем датчика касания. Для передачи сигнала касания используется изменение частоты в диапазоне 5...10 кГц. Осциллятор и питающая его батарея находится в измерительной головке. Осциллятор включается автоматически при установке измерительной головки в шпиндель. Вторичная катушка, принимающая сигнал, может быть кольцеобразной.

Известна также измерительная головка, содержащая корпус с хвостовиком, размещенные в корпусе автономный блок питания и узел передачи информации, датчик касания, расположенный на противоположной от хвостовика стороне корпуса, и измерительный наконечник, установленный на датчике и предназначенный для контактирования с контролируемым объектом.

К недостаткам данной измерительной головки (ИГ) можно отнести следующее. АвXIЈь

.Ьи

. Ы

сь

тономный блок питания, выполненный в виде батареи из гальванических элементов, не обеспечивает надежной работы ИГ в целом. В процессе работы ИГ и ее хранения в инструментальном магазине многооперацион- ного станка происходит разрядка гальванических элементов, что может привести в определенный момент к отсутствию сигнала касания. Таким образом, в систему ЧПУ станка сигнала касания не поступает и может произойти излом наконечника, так как в этом случае будет отсутствовать и аварийный сигнал. Также при длительном хранении происходит окисление контактов гальванических элементов и схемы переда- ющего устройства, что приводит к отсутствию сигнала касания. Перечисленные недостатки требуют замены гальванических элементов питания значительно раньше их гарантированного срока службы и постоян- ного контроля состояния автономного блока питания, а на контроль состояния также необходима энергия тех же гальванических элементов. Если гальванический элемент способен подзаряжаться, тогда возможно установить зарядное устройство в инструментальный магазин многооперационного станка, однако это значительно усложняет конструкцию станка в целом, а значительного повышения надежности не дает.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности. Ожидаемый положительный эффект заключается в повышении эксплуатационной надежности автономного блока питания и снижении за- трат на его установку и эксплуатацию .

Это достигается тем, что измерительная головка, содержащая корпус с хвостовиком, размещенные в корпусе автономный блок питания и узел передачи информации, дат- чик касания, размещенный нз противоположной от хвостовика стороне корпуса, и измерительный наконечник, установленный на датчике и предназначенный для контактирования с контролируемым объектом, в которой согласно изобретению блок питания выполнен в виде электродвигателя постоянного тока, предназначенного для работы в режиме генератора, головка снабжена газовой турбинкой, установленной на валу электродвигателя, распределительным элементом, выполненным в виде стакана с пазами на наружной поверхности, наклоненными к образующей, и установленным в корпусе таким образом, что его пазы и стен- ки корпуса образуют тангенциальные каналы, обращенный своими выходами на лопасти турбинки, а в хвостовике корпуса выполнено центральное отверстие, предназначенное для подачи газа к распределительному элементу и сообщенное с тангенциальными каналами.

Используемые ИГ, которые хранятся в инструментальном магазине многооперационного станка и устанавливаются в шпин- дель по специальной команде должны иметь автономный источник энергии, которого было бы достаточно для роботы ИГ и передачи сигнала касания на приемное устройство, находящееся на определенном расстоянии от ИГ. Используемые в качестве автономных источников энергии различные гальванические элементы не обеспечивают надежной работы ИГ, так как они имеют ограниченный срок службы, малую мощность на единицу габаритных размеров, их мощность в процессе работы и хранения падает, контакты окисляются. Это приводит к необходимости их замены или подзарядки в обоих случаях, что связано с определенными затратами.

Небольшая мощность гальванических элементов при больших габаритах влечет за собой увеличение габаритов ИГ при создании мощных автономных источников энергии и не обеспечивает большой дальности передачи сигнала касания, а также не позволяет встраивать их в многооперационные станки небольших размеров. Использование в качестве энергоносителя сжатого воздуха, поступающего через шпиндель на лопасти газовой турбинки, установленной на двигателе постоянного тока, позволит повысить надежность питания передающего устройства, а неограниченная мощность автономного источника питания позволит увеличить дальность передачи сигнала касания.

Установка распределительного элемента, выполненного в виде стакана с тангенци- альными каналами, позволяет стабилизировать частоту вращения двигателя постоянного тока при значительном коле- бании давления питания. Все это- в конечном итоге значительно повышает надежность ИГ в целом. В данном случае используется сжатый воздух, подаваемый через шпиндель многооперационного станка, для обдува конуса инструментальной оправки (хвостовика).

На фиг. 1 показано поперечное сечение измерительной головки; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 ; на - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2.

Измерительная головка содержит последовательно соединенные наконечник 1, датчик 2 касания, корпус 3 и хвостовик 4. В корпусе 3 и хвостовике 4 выполнена междроссельная камера 5 и входным 6 и выходным 7 дросселями. В междроссельной

камере 5 размещены узел 8 передачи шТ- формации, использующий инфракрасное излучение для передачи сигнала касания, автономный блок 9 питания, выполненный в виде двигателя постоянного тока с установленной на валу газовой турбинкой 10 и расположенный соосно двигателю распределительный элемент 11, выполненный в виде стакана с тангенциальными каналами 12, 13, имеющими такое направление, что образуемые ими потоки сжатого воздуха движутся по касательным к внутренней конусной поверхности распределительного элемента 11 и направлены друг другу навстречу. В хвостовике 4 выполнен центральный канал 14 для подвода сжатого воздуха к распределительному элементу.

Измерительная головка работает следующим образом.

В начале цикла измерения ИГ, находящаяся в инструментальном магазине многооперационного станка в определенном для средств измерения гнезде, по специальной команде устанавливается в шпиндель и осуществляется ее зажим. Подача сжатого воздуха через шпиндель для обдува конуса инструментальной оправки (хвостовика 4) в момент зажима прекращается. Затем по специальной макропрограмме, занесенной в систему ЧПУ многооперационного станка, сжатый воздух вновь подается через внутреннюю полость шпинделя к ИГ. Сжатый воздух, поступая через входной дроссель 6 и центральный канал 14 в междроссельную камеру 5 к распределительному элементу 11, перераспределяется и через тангенциальные группы каналов 12, 13, подается на лопасти газовой турбинки 10, приводя ее во вращение. Определенное соотношение площадей сечений тангенциальных каналов позволяет стабилизировать вращение турбины, а следовательно и вырабатываемое автономным блоком питания 9 напряжение при колебании давления литания Р 0.4...0.6 МПа.

Вырабатываемое автономным блоком питания 9 напряжение U 20 + 1 В подается на вход узла 8 передачи информации и на внутренние электроконтакты датчика 2 касания. Сжатый воздух, поступающий через тангенциальные каналы 12, 13, проходя междроссельную камеру 5 и выходной дроссель 7, истекает в атмосферу. Уровень создаваемого шума ИГ значительно ниже уровня шума многооперационного станка. ИГ по специальной измерительной макропрограмме, занесенной в систему ЧПУ многооперационного станка, доставляется механизмами станка к измеряемой детали. В момент касания наконечника 1 контролируемой поверхности происходит размыкание одного из трех внутренних электроконтактов. Узел передачи информации &, использующий инфракрасное излучение 5 для передачи сигнала касания (в корпусе 3 ИГ установлен светодиод, на станке приемное устройство, имеющее фотодиод), вырабатывает сигнал, соответствующий касанию наконечником контролируемой поверхно0 сти детали. Сигнал касания принимается приемным устройством и передается в систему ЧПУ многооперационного станка. Механизмы станка останавливаются и по датчикам обратной связи осуществляется

5 отсчет перемещений и сравнение их с заданными по специальной макропрограмме, занесенной в системе ЧПУ многооперационного станка.

Использование предлагаемой ИГ, пред0 назначенной для координатных измерений на многооперационном станке, по сравнению с прототипом позволит за счет размещения в междроссельной камере автономного блока питания, выполненного

5 в виде двигателя с установленной на валу газовой турбинкой и размещения соосно ему распределительного элемента с двумя группами тангенциальных каналов, имеющих определенное соотношение площадей

0 в совокупности с определенным соотношением площадей входного и выходного дросселей междроссельной камеры, стабилизировать напряжение питания, подаваемого на схему узла передачи информа5 ции при значительном колебании давления питания.

Использование в-качестве автономного блока питания двигателя постоянного тока, работающего в режиме генератора и преоб0 разующего энергию сжатого воздуха в электрическую энергию, повысить надежность работы ИГ, а также увеличит дальность приема сигнала касания от ИГ до 2 м. Замена автономного блока, выполненного в виде

5 гальванических элементов, на двигатель постоянного тока, использующего в качестве энергоносителя сжатый воздух, позволит снизить затраты на источник энергии и обслуживание, так как срок службы га льва ни0 ческих элементов примерно 1 месяц, а срок службы электродвигателя 100000 ч. Формула изобретения Измерительная головка, содержащая корпус с хвостовиком, размещенные в кор5 пусе автономный блок питания и узел передачи информации, датчик касания, размещенный на противоположной от хвостовика стороне корпуса, и измерительный наконечник, установленный на датчике и предназначенный для контактирования с

контролируемым объектом, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, блок питания выполнен в виде электродвигателя постоянного тока, предназначенного для работы в режиме генератора, головка снабжена газовой турбинкой, установленной на валу электродвигателя, распределительным - элементом, выполненным в виде стакана с пазами на наружной поверхности, накло0

ненными к образующей, и установленными в корпусе таким образом, что его пазы и стенки корпуса образуют тангенциальные каналы, обращенные своими выходами на лопасти турбинки, а в хвостовике корпуса выполнено центральное отверстие, предназначенное для подачи газа к распределительному элементу и сообщенное с тангенциальными каналами.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для координатных измерений на многооперационных станках. Цель изобретения-повышение эксплуатационной надежности. Измерительная головка содержит наконечник 1, датчик 2 касания, корпус 3 и хвостовик;. В корпусе и хвостовике выполнена междроссельная камера 5, в которой размещены узел 8 передачи информации, автономный блок 9 питания с установленной на валу газовой турбинкой 10. и распределительный элемент 11, выполненный в виде стакана с тангенциальными каналами. Образуемые каналами потоки сжатого воздуха, движущиеся, п-о касательной к внутренней конусной поверхности 11, направлены друг другу навстречу. В хвостовике 4 выполнен центральный канал 14. Поступая через входной дроссель 6 и центральный канал 14 в междроссельную камеру 5 к распределительному элементу 11, потоки сжатого воздуха перераспределяются и через тангенциальные каналы подаются на лопасти газовой турбинки 10, приводят ее во вращение, и далее через выходной дроссель 7 - истекают в атмосферу. 4 ил. (Л С

Шиг.2

6-6

ФигМ