Трехкоординатная измерительная головка Советский патент 1993 года по МПК G01B5/03 

фиг.1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения координат базовых точек инструмента, приспособлений или деталей на станках с ЧПУ, а также в координатных измерительных машинах,

Известны измерительные головки, позволяющие получить измерительные сигна- лы, пропорциональные величине отклонения измерительного наконечника от номинального положения по нескольким координатам. Такие головки содержат корпус, связанные между собой и с корпусом с возможностью относительного перемещения координатные измерительные каретки, снабженные измерительными преобразователями перемещения и узлами создания измерительного усилия. Одна из кареток несет измерительный наконечник, воспринимающий перемещения контролируемой поверхности.

Основным недостатком известных измерительных головок отклонения является сложность узлов созданий измерительного усилия, что не позволяет использовать их на станках с ЧПУ.

Известна также трехкоординатная измерительная головка/содержащая корпус, связанные между собой и с корпусом с возможностью относительного перемещения координатные каретки, одна из которых несет измерительный наконечник, настроечные узлы для установки кареток головки в нулевую геометрическую точку, каждый из которых включает встроенный в соответствующую каретку измерительный преобра- зователь перемещения каретки, прецизионный механизм с электроприводом для создания измерительного усилия и стопорения кареток, а соответствующую каретку и выполненный в виде цилиндрических пружин, установленных соосно в направлении перемещения каретки и скрепленных противоположными концами с кареткой, а общими концами между собой и через управляемую муфту - с валом электропривода, электропривод выполнен шаговым и связан с кулачком, воздействующим на пружину, причем профиль кулачка имеет участок, выполненный по дуге постоянного радиуса.

Недостатком известной трехкоординат- ной измерительной головки является сложность ее конструкции, обусловленная сложностью механизма создания измерительного усилия и стопорения кареток и необходимостью внешнего управления этим механизмом в процессе измерений, что ограничивает возможности использования головки. Так, такую головку невозможно

использовать для измерений на станке с ЧПУ, например, в случае контроля положения базовых точек инструмента или детали. Целью изобретения является упрощение измерительной головки отклонения путем совмещения в одном узле функции стопорения в нулевой геометрической точке и создания измерительного усилия, причем устройство этого узла исключает необходиQ мость внешнего управления реверсом измерительного усилия и стопорением.

Поставленная цель достигается тем, что в трехкоординатной измерительной головке, содержащей корпус, связанные между

5 собой и с корпусом с возможностью относительного перемещения координатные ка- . ретки, встроенные в соответствующие каретки преобразователи линейных перемещений, стопоры по числу кареток, каж0 дый из которых выполнен в виде призмы и рычага с упором на одном конце, предназначенным для взаимодействия с призмой, и механизмы создания измерительного усилия соответствующих кареток, причем приз5 мы размещены на соответствующих

каретках, вторые концы рычагов щарнирно

; закреплены на корпусе, а каждый механизм

создания измерительного усилия выполнен

а виде размещенной вдоль оси призмы пру0 жины, один конец которой предназначен для взаимодействия с подвижным элементом преобразователя линейных перемеще- ний, а другой - для поджатия упоров. . соответствующего рычага к соответствую5 щей призме,

На фиг. 1 изображена схема трехкоординатной измерительной головки; на фиг.2 - .конструкция координатной каретки головки.

0 Трехкоординатная измерительная головка содержит координатные каретки 1,2 и 3, которые соединяются между собой таким образом, чтобы измерительное перемещение каждой из них было бы перпендикуляр5 ным измерительным перемещением двух других кареток. При этом координатная каретка 1 снабжается измерительным наконечником 4 и воспринимает отклонение наконечника вдоль оси X, каретка 2 измеря0 ет перемещения наконечника А вместе с кареткой 1 вдоль оси Y и каретка 3 воспринимает перемещения измерительного наконечника 4 вместе с каретками 1 и 2 вдоль оси Z. Каретки 1 и2 крепятся к каретке

5 3 с помощью промежуточного угольника 5, а вся измерительная головка может быть закреплена на измерительной позиции с помощью планки S. Пружина 7 служит для компенсации силы веса измерительных головок 1,2.

Координатная каретка имеет неподвижную планку 8, к которой с помощью плоских пружин 9 прикреплена подвижная планка 10, что дает возможность перемещения планки 10 относительно планки 8. Кроме этого на планке 8 закреплен преобразователь линейных перемещений планки 10, который может быть выполнен, например, в виде корпуса 11с помещенной в нем дифференциальной катушкой индуктивности 12, внутри которой перемещается сердечник 13, состоящий из ферромагнитных и неферромагнитных участков и с помощью стоек 14 скрепленный с подвижной планкой 10.

Для создания измерительного усилия и фиксации подвижной планки 10 в нулевой геометрической точке с планкой 8 соединен стопор, снабженный точными направляющими для перемещения в направлении. перпендикулярном направлению движения планки 10, который может быть выполнен, например, в виде рычага 15, прикрепленного к планке 8 с помощью пружинного шарнира и несущего цилиндрической или сферический упор 16, прижимаемый измерительной пружиной 17 к рабочим поверхностям призмы 18, в свою очередь, жестко соединенной с подвижной планкой 10.

При отсутствии усилия, действующего на планку 10, измерительная пружина 17 прижимает упор 16 к призме 18 и обеспечивает фиксацию планки 10 в нулевой геометрической точке. При этом путем настроечного перемещения сердечника 13 в осевом нгпраалении относительно стоек 14 устанавливается нуль измерительного сигнала преобразователя линейных перемещений. При смещении планки 10 из нулевой геометрической точки упор 16, взаимодействуя с рабочей поверхностью призмы 18, создает измерительное усилие, стремящееся вернуть планку 10 в нулевую точку. При этом измеряемые отклонения

Формулаизобретения Трехкоординатная измерительная головка, содержащая корпус, связанные между собой и с корпусом с возможностью относи- тельного перемещения координатные каретки, встроенные в соответствующие каретки преобразователи линейных перемещений, стопоры по числу кареток,, каждый из .которых выполнен в виде призмы и рычага с упором на одном конце, предназначенным для взаимодействия с призмой, и механизмы создания измерительного усипланки 10 возможны в обе стороны от нулевой геометрической точки, т.е. реверс измерительного усилия осуществляется автоматически. Рабочие поверхности призмы 18 могут быть выполнены по криволинейному профилю, например, для обеспечения постоянной величины измерительного усилия координатной каретки.

Описанная головка не требует внешнего управления реверсом измерительного усилия и стопорением, как это необходимо в известных измерительных головках отклонения. При этом она воспринимает перемещения измерительного наконечника в любом направлении по каждой из координатных осей, что позволяет использовать головку не только в составе координатных измерительных машин, но и на станках с ЧПУдля контроля, например, обрабатывающего инструмента. Поскольку такая головка не требует внешнего управления, то она может быть применена на станке с любой системой ЧПУ.

Конструкция механизма создания измерительного усилия головки в отличие от известной головки обеспечивает осевую растягивающую нагрузку на плоские пружины подвески, что уменьшает их продольную и поперечную деформацию и тем самым ведет к повышению точности головки.

Поскольку из состава координатной каретки исключен электропривод, то общая масса подвижных частей в предлагаемой конструкции измерительной головки уменьшается, что улучшает динамические характеристики процесса измерения.

Использование изобретения позволяет упростить конструкцию измерительной головки без снижения ее метрологических характеристик и расширить возможности ее применения, например, путем использования на станках с ЧПУ для контроля инструмента, приспособления или детали.

лия соответствующих кареток, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, призмы размещены на соответствующих каретках, вторые концы рычагов шарнирно закреплены на корпусе, а каждый механизм создания измерительного усилия выполнен в виде размещенной вдоль оси призмы пружины, один конец которой предназначен для взаимодействия с подвижным элементом преобразователя линейных перемещений, а Другой - для поджатия упора соответствующего рычага к соответствующей призме.

Фиг.1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения координат базовых точек инструмента, приспособлений и деталей на станках с ЧПУ, а также в координатных измерительных машинах. Трехкоординатная измерительная головка образуется соединением последовательно трех координатных кареток путем присоединения неподвижной планки очередной каретки к подвижной планке предыдущей каретки. При этом координатные каретки занимают относительно друг друга такое положение, чтобы направления перемещения подвижных планок этих кареток были бы взаимно перпендикулярными. Первая измерительная каретка снабжается измерительным наконечником, а последняя имеет планку для крепления головки на измерительной позиции. Каждая координатная каретка имеет неподвижную планку 8, к которой с помощью направляющих для поступательного перемещения крепится подвижная планка 10. На планке 8 закреплен измерительный преобразователь перемещений планки 10. С планкой 8 соединен также механизм создания измерительного усилия для подвижной планки 10 и для стопорения последней в нулевой геометрической точке, отличительно особенностью которого является наличие упора 16, прижимаемого измерительной пружиной 17 к призме 18, жестко соединенной с подвижной планкой 10. В свою очередь, упор 16 соединен с неподвижной планкой 8 с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном направлению движения планки 10.2 ил. (Л ю о