1
Изобретение относится к измерительной технике и может .быть использовано, например в координатно-измерительных машинах.
По основному авт. св. № 460426 известна измерительная головка, содержащая корпус с фланцем, измерительный щул с измерительным kaкoнeчниkoм и фланцем, измеритель линейжштх перемещений, вьшолнение которого не оговорено через передаточный узел, взаимодействующий с измерительным стержнем, расположенным в центре фланца измерительного стержня, элементы базирования измерительного щупа с измерительным наконечником, вьшопненные в биде соосного с измерительным стержнем конического борта, примыкающего к рабочей плоскости фланца корпуса Под тупым уг лом, и тороидальной поверхности фланца измерительного стержня, вписанной в тупой угол, образованный рабочей поверх- .
ностью и коническим бортом фланца корпуса l
Цель изобретения - повышение т очности измерений и уменьшение габаритов устройства.
Эта цель достигается тем, что в яэмерительной головке, содержащей корпус с фланцем, измерительный щуп с измерительным наконечником и фланцем, изtoмеритель линейных перемещений, через передаточный узел взаимодействующий с измерительным стержнем, расположенным в центре фланца измерительного стерншя, элементы базирования измериtsтельного щупа с измерительным наконечником, вьшолненные в виде соосного с измерительным стержнем конического борта, примыкающего к рабочей плоскости фланца корпуса под тупым углом, и
20 . тороидальной поверхности фланца измерительного стержня, вписанной в тупой угол, образованный рабочей поверхностью и коническим бортом фланца корпуса. 393 измеритель линейных перемещений выполиен в виде фотоэлектрической измерительной растровой систецы, содержащий соосно расположенные и оптически связанные источник коллимированного излучения, кольцевую диафрагму, пару конических зеркал, одно из которых связано с фланцем измерительного щупа, а другое - с корпусом, растровое сопряжение, образованное парой цилиндрических коль- to цевых растров, один из которых связан с фла1щем измерительного щупа, а друхЧзй - с корпусом, фотоприемник, а также систему зеркал, расположенных между растровым сопряжением и фотоприемни-15 Кроме того, первое из зеркал, распо ложенных между растровым сопряжением и фотоприемником вьшолнено параболическим, а остальные - коническими. На фиг. 1 представлена головка в осевом сечении, общий вид; на фиг. 2 вид на измерительные цилиндрические кольцевые растры в направлении, перпен дикулярном юс оси; на фиг, 3 - схема распространения световых лучей при многократном отражении между подвижным и неподвижным коническими зеркалами; на фиг. 4 - схема распространени световых лучей в растровом сопряжении В корпусе 1 с фланцем 2 установлен фланец 3, к которому прикреплен измери тельный щуп 4 со сферическим измерительным наконечником 5. Базирование измерительного стержня осуществляется при помощи конического бурта 6, примыкающего под тупым углом к рабочей плоскости на фланце 2 корпуса 1, и тороидальной поверхности, 7, выполненной на фпанце 3 измерительного щупа 4. Соосно с измерительным щупом 4 на ег фланце 3 установлены коническое наруж ное зеркало 8 и полый прозрачный цилиндр с нанесенным на нем кольцевым растром 10, с которым сопряжен кольцевой растр 11, нанесенный на шотиндричес&ой поверхности, связанной с корпусом пластины 12 с коническим внутренним зеркалом 13. В корпусе 1 неподвижно установлены коллимационная осветительная система, состоящая из источника 14 света и коллимационного объектива 15, и фотоприемник 16. Неподвижно внутри корпуса 1 смонт.ирюван кольцо 17 с параболическим зеркалом 18. В козтъце 17 установлена пластина 19с коническим зеркалом 2О, На плас тине 19 со стороны осветительной сис24темы прикреплена кольцевая даафрагма 21, а с противоположной стороны пласттш 12, направляющие цилиндрический пучок параллельных лучей на растровое сопряжение, и модулированный в нем световой поток - на фотоприемник 16. Прижатие фланца 3 измерительного стержня 4 к фланцу 2 корпуса 1 осуществляется пружинами 22 сжатия, установленными в выемках фланца корпуса, и кольцом 23, прикрепленным к фланцу 3 измерительного щупа 4. Коллимационная осветительная система и фотоприемник могут быть установлены за пределами корпуса головки. Источник 14 света, коллимационный объектив 15, кольцевая диафрагма 21, конические зеркала 8 и 13, кольцевые растры 10 и 11, зеркала 18, 20 й- фотоприемник 16 образуют измеритель линейнык перемещений. Измерительная -головка работает следующим образом. В процессе измерения на кoopдинaтнof измерительной машине головка вьтодит- ся на расчетные координаты и, контактируя с измеряемой поверхностью, измерительный наконечник 5 смещается по нормали к измеряемой поверхности на величину, равную модулю измеряемого отклонения. При измерении вдоль оси .щупа подвижный измерительный растр 10 смещается в этом направлена. Вследствие этого меняется пропускание растрового сопряжения, определяющее изменение лучистого потока, прощедщего растровое сопряжение, и величину выходного электрического сигнала фотоприемника 16. Световые лучи, направляемые на растровое сопряжение, при этом не меняют первоначального направления, остаются перпендйкулярньшси оси измерительного щупа 4. На выходе головки получается электрический сигнал, находящийся в прямой зависзамостя от смещения измерительного наконечника. При измерении перпендикулярно оси измерительного щупа фланец 3 с установленными на нем зеркалом 8 и измерительным растром 10 поворачивается перпендикулярно оси /измерительного .щупа 4 на небольщой угол cL , опираясь периферийной точкой о фланец 2. Светопропускание по окружности меняется пропорционально расстоянию до точки опоры между фланцами корпуса 1 и измерительного щупа 4. Вследствие этого, а также из-за того, что в реальной головке длина измерительно щупа 4, как правило, больше диаметра измерительных растров 10 и 11, обшее раскрытие растрового сопряжения npi одной и той же величине смешения измеритель ного наконечника 5 меньше при измерен в направлениях, перпендикулярных оси измерительного щупа 4, чем при измерении вдоль оси щупа 4. Однако при этом светопропускание увеличивается за счет значительного изменения направления на угол (5 световых лучей при нх многократном отражения между коническими зеркалами 8 и 13. Вследствие изменеьгая направления световых лучей на угол f световое пропускание Д/2., опре деляемое расстоянием между крайними лучами а 2. и Ьа, значительно больше, чем раскрытие растрового сопряжения, определяемое расстоянием Д между крайними лучами Q к Ьн, перпендикулярными оси растров. Сочитанием числа отражений между коническими зеркалами шага растров и зазора в растровом сопряжении обеспечивается одинаковая чувствительность головки при измерении вдоль и перпендикулярно оси измерительного щупа. Для этсяго плошади пучка лучей Д 5 , проходящие через растровое сопряжение и попадающие на фотоприемник 16, должны быть равны при измерениях как вдоль, так и перпендикулярно оси шупа.Обеспечение одинаковой высокой чувствительности головки вдоль И перпендикулярно оси измерительного щупа, а также отсутствие передаточных звеньев и подвижных кинематических связей между измерительным шупом и чувствительным элементом измерителя перемещений измерительного наконечника, на которые
действуют силы трения и другие отринательные, с метрологической точки зрения, факторы, обеспечение изменения светового пропускания по всему шшиндрическому растровому сопряжению значительно увеличивают точность и чувствительность измерительной головки.
Формула изобретения
1.Измерительная модульная головка по авт. св. № 460426, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерений и уменьшения габаритов устройства, измеритель линейных перемещений вьшолнен в виде фотоэлектрической измерительной растровой системы, содержащей соосно расположенны и оптически связанные источник коплимированного излучения, кольцевую диафрагму, пару конических зеркал, одноиз которых связано с фланцем измерительного щупа, а другое - с корпусом, растровое сопряжение, образованное парой цюшндрических кольцевых растров, один из которых связан с фланцами измерительного щупа, а другой - с корпусом, фотоприемник и систему зеркал, расположенных между растровым сопряжением и фотоприемником.
2.Головка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что первое из зеркал, раслопоже Шых между растровым сопряжением и фотоприемником, вьшолнено параболическим, а остальные - коническими.Источники инфорлации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 460426. кл. GOI В 5/20, 1979.Фи&.1
Фие.3
Фu&.Z
Фиг.
