Шпиндельный щуп Советский патент 1980 года по МПК B23Q15/14 

(54) ШПИНДЕЛЬНЫЙ ЩУП Изобретение относится к машиностроению, в частности к станкостроению для использования щупов в станjcax с программным управлением. Известны щупй, применяемые в сило вых электромеханических следящих сис темах копировально-фрезерных станков и содержащие механическую и электрическую части |1 . Недостатком указанных щупов является их слабая помехозащищенность за счет того, что механическая л электрическая части расположены в разных узлс1Х станка и это влияет как при передаче сигнала на окружающие устройства, так и при приеме на приемный сигнал щупа. Целью изобретения является повышение помехозащищенности. Поставленная цель достигается тем что схема формирования управляющего сигнала установлена в резцедержателе а блок-схема управляющего сигнала выполнена в виде двух катушек, одна из которых - первичная, установлена на кронштейне резцедержателя, а вторичная выполнена в виде кольца и установлена соосно с шпинделем. Генератор выполнен в виде трех и .вертирукздих усилителей, соединенных в кольцевую схему посредством резисторов и конденсаторов. На фиг. 1 изображен щуп продольный разрез на фиг. 2 - электрическая схема щупа. Резцедержатель 1 своим внутрен- ним концом зажат в патроне бабки 2 (средства крепления не показаны). Резцедержатель 1 имеет корпус 3 с центргшьной полостью 4 в которой расположена батарея 5.Внутренний конец 6 резцедержателя 1 прикреплен к корпусу 3 при помощи болтов 7 и имеет пружину 8, упирающуюся в отрицательный вывод батареи 5 и являющуюся для нее заземлением. К положительному выводу батареи 5 прижат электрический контакт 9. К внешнему концу корпуса 3 крепежными винтами 10, один из которых показан на фиг. 1, прикреплен наконечник 11. К наконечнику 11 прикреплен элемент 12 щупа, выступающий из него. С элементом 12 щупа связан блок переключателей (не показан), расположенный в наконечнике 11, который замыкает контакты переключателя, когда элемент 12 щупа легко смещается по осям X, у или I станка. Эта часть .осуществления конструкции является традиционной и здесь подробно не описывается, Электрические провода (не показаны) от блока переключателе связаны через электрическую штепсет.1Ь ную вилку 13 и штепсельную розетку 14 со схемой 15 на печатной плате, содержащей схему генератора, сигнал: с выхода которого поступает на первичную обмотку 16 по проводам 17. Пе вичная рбмотка 16 установлена на : кронштейне 18, который выступает в сторону от наконечника 11 и также содержит переключатель 19, имеющий плунжер 20, который срабатывает при контактировании с наконечником 21 шпинделя 22, когда в шпинделе за-жат резцедержатель 1. Переключатешь 19 соединяет батарею 5 с печатной схемой 15, когда резцедержатель 1 вбтавлен в шпиндель 22, и отсоединяет батарею 5, когда резцедержател 1 вынут из шпинделя 22. С этой целью пружина переключателя 19 сжата при нормсшьно разомкнутом положении и размыкается сразу, как плунжер 20 переключателя теряет контакт с нако:нечником 21 шпинделя. Источник питания генератора вклю чает батарею 5, связанную с проводом 23 источника питания через нормально разомкнутые контакты переключателя 19,и диод 24,защищающий сх му от обратного напряжения в случае если батарея 5 будет вставлена обра ной полярностью. Между проводом 23 и землей стоит фильтровый конденсатор 25 для отфильтровывания шумов и колебаний, идущих от источника питания. (Подробности соединения проводом 23, источником питания и активными элементами не показаны) . Генератор построен на трех инвер тирующих усилителях 26, 27, 28, сое диненных кольцом через резисторы 29 30 и 31 и конденсатор 32. Частота генерации определяется задержкой в распространении по кольцу, которая частично определяется постоянной вр мени RC в цепи обратной связи. Пост янная времени RC изменяется при пом щи переключателей 33, 34 и 35, кото рые размыкаются элементом 12 щупа,, когда он слегка касается заготовки при перемещении по осям X, У, и Z . Переключатель 33 соответств ет рэ си X, переключатель 34 соответствует оси У, а переключатель 35 cooTBe:jcTByeT оси Z. Когда любой из переключателей 33, 34 или 35 размыкается, резистор 30 отсоединяется о схемы, вследствие чего изменяется постоянная времени RC цепи обратной связи, а значит, частота генератора Следовательно, изменение частоты ге нератора является указанием того, что элемент 12 щупа соприкоснулся с заготовкой. Сигнал с выхода схемы генератора усиливается схемой усилителя пуш-пульного типа, построенной на трех инвертирующих усилителях 36, 37, 38, соединенных последовательно с первичной высокочастотной обмоткой 16 и резистором 39 лагрузки, как показано на фиг. 2, с усилителем 36 на одной стороне обмотки 16 и усилителями 37 и 38 на другой стороне этой обмотки. Выходной сигнал первичной обмотки 16 передается магнитной индукцией на вторичную обмотку 40, выполненную в виде кольца и укрепленную на шпиндельной бабке 2 (см. фиг, 1) соосной с осью шпинделя 22 вблизи первичной обмотки 16. Поскольку вторичная обмотка 40 соосна с осью шпинделя 22, первичная обмотка 16 будет вблизи вторичной обмотки 40 вне зависимости от углового положения резцедержателя 3. Обмотки 16 и 40 расположены по возможности максимально близко одна к другой для обеспечения сравнительно большого коэффициента связи. Первичная обмотка 16 предпочтительно экранирована электропроводным материалом на поверхностях, не расположенных вблизи вторичной обмотки 40, с целью сведения до минимума электромагнитного излучения. Связь между обмотками трансформатора 16 и 40 осуществляется при помощи магнитной индукции, для которой не требуется электромагнитного излучения. Вторичная обмотка 40 связана с традиционной схемой детектора 41 (см. фиг. 2), которая, в свою очередь, связана со схемами числового управления (не показаны) станка,. Сравнительно высокий коэффициент связи между обмотками 16 и 40 трансформатора позволяет поднять порог чувствительности схемы детектора 41 достаточно высоко, чтобы исключить возможность неправильного срабатывания вследствие случайного излучения от других передатчиков. Формула изобретения 1. Шпиндельный щуп для станка, содержащего шпиндельную бабку со шпинделем, предназначенным для крепления резцедержателя с щупом, и схему формирования управляющего сигнала, содержащую генератор, блоки питания и управления с блоком съема управляющего сигнсша, отличающийс я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, схема формирования управляющего сигнала установлена в резцедержателе, а блок-схема управляю ющего сигнала выполнена в виде двух катушек, одна из. которых - первичная установлена на кронштейне резцедержателя, а вторичная выполнена в ви де кольца и установлена соосно со шпинделем.

2. Щуп по п. 1, отличающий с я тем, что генератор выполнен в виде трех инвертирующих усилителей.

соединенных в кольцевую схему посредством резисторов и конденсаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Вавилов А. А. и др. Силовые электромеханические следящие систеNw копировально-фрезерных станков. Машиностроение, 1964, с. 43-47.