Координатная измерительная головка

Координатная измерительная головка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к координатным измерительным машинам, предназначенным для измерения различных линейных и угловых размеров, а также отклонений формы и расположения поверхностей изделий с простой и сложной пространственной формой . Цель изобретения - повышение точности измерения путем снижения контактных деформаций контролируемого изделия измерительным наконечником. Головка содержит корпус, последовательно связанные между собой и с корпусом с возможностью относительного перемещения координатные каретки, одна из которых несет по крайней мере один измерительный наконечник, причем каждая kapetKa состоит из двух частей , установленных с возможностью относительного перемещения,, измерительного преобразователя перемещения каретки и узла установки каретки в геометрическую нулевую точку и создания измерительного усилия, который включает в себя упругий стержень с шариком, на одном конце, жестко соединенный вторым концом с одной частью каретки, и фиксатор, связанный со второй частью каретки и взаимодействующий с шариком. Новым в головке является выполнение фиксатора в виде призмы с продольным двухгранным пазом и установка его с возможностью перемещения вдоль оси упругого стержня. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (й)5 0 01 В 5/03

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

«4

Cd

«4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4832976/28 (22) 31.05.90 (46) 23.12,92,. Бюл. )ч 47 (71) Ленинградское оптико-механическое объединение им, В.И,Ленина (72). B.À,Ñîéòó, Ю,С.Скворцов, А.Н.Понкра тов и Б.П.Волков (56) Авторское свидетельство СССР

В 750252, кл. 6 01 В 5/00, 1980.

Патент Ф РГ М 2356030, кл, 6 01 В 3/22, 1977. (54) КООРДИНАТНАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ .ГОЛОВКА. (57) Изобретение относится к измеритель- ной технике, в частности к координатным измерительным машинам, предназначенным для измерения различных линейных и угловых размеров, а также отклонений формы и расположения поверхностей изделий с простой и сложной пространственной формой. Цель изобретения — повышение точности измерения путем снижения контактных

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к координатным измерительным машинам, и может быть использовано для контроля простых и сложных пространственных изделий по нескольким координатам, Известна координатная иэмерительйая головка (1), содержащая корпус, связанные между собой и с корпусом с возможностью относительйого перемещения координатные каретки, одна из которых несет по крайней мере один измерительный наконечник, „„ДЦ„„1783273 А1 деформаций контролируемого изделия измерительным наконечником. Головка содержит корпус, последовательно связанные между собой и с"корпусом с воэможностыю относительного перемещения координатные каретки, одна из которых несет по крайней мере одйн измерительный. наконечник, причем каждая каретка состоит из двух частей, установленных с возможностью относительного перемещения, измерительного, преобразователя перемещения каретки и узла установки каретки в геометрическую нулевую точку и создания измерительного усилия, K0TopblA включает в себя упругий стержень с шариком, на одном конце; жестко соединенный вторым концом с одной частью каретки, и фиксатор, связанный со второй частью каретки и взаимодействующий с шариком. Новым в головке является выполнение фиксатора в виде призмы с про,дольным двухгранным пазом и установка его с возможностью перемещения вдоль оси упругого стержня. 2 ил. причем каждая каретка состоит из двух частей, установленных с возможностью относительного перемещения, измерительного преобразователя перемещения каретки и узла установки каретки в геометрическую нулевую точку и создания измерительного уСилия.

Недостатком известной головки является конструктивная сложность устройства для установки каретки в геометрическую нулевую точку и создания измерительного усилия и, как следствие. этого, невысокая

1783273

i надежность измерительной головки в целом, Указанная конструктивная сложность заключается в том, что в отноСительйо малом обьеме на каждой координатной каретке необходимо закрепить и:расположить большое количество деталей и узлов, таких как кронштейн,; шаговый электродвигатель, зле)<тромагнит, специальный кулачок, рычаг с роликом, рычат с упругой перемычкой и шариком, три спиральные пружины, призму и т.д. Кроме того, управление тремя шаговыми двигателями и тремя электромагнитами необходимо постоянно осуществлять с помощью измерительного преобразователя соответствующей каретки через центральную ЭВМ.

На"иболее близким к пр едл агаемому изобретенйю по "технической сущности я вляе-тся к oop äèíàòíàÿ измерительн:ая головка (2), содержащая корпус, последовэтел ьно связанные между собой и с-k"îðïó ñî с возможностью относительн6го йеремещения коордийатные каретки, одна из которых несет по крайней мере один измерительный наконечник; прйчем каждая каретка состоит из двух частей, установленйых С возможностью относйтельного перемещения, измерительного преобразователя перемещения каретки и узла установки каретки""в-геомет= рйческую нулевую точку и создания измери- тельного усилия, который включает в себя упругий стержень с шариком на одном конце, жестко соединенный вторым концом с одной частью каретки, и фиксатором, связанным со второй частью каретки и взаимодей с гвующйм с шари ком.

Известная головка имеет невысокую точность измерения из-за больших контактных деформаций контролируемого изделия измерительным наконечником в процессе измерения, которое приблизительно в три раза превышает максимальное измерительное усилие (0,5), Зто обусловлено тем, что в известной измерительной головке после создания мэксймФльного измерительного усилия, которое обеспечивается изгибом стержня с, шариком на конце, при дальнейшем отклонении измерительного йаконечника, которое неизбежно возникает при торможении карегок измерительной машины, в действие вступает одна иэ двух противоположйо"напр авленных спира льных пружин с предварительным натягом, равным максимальйому измерительному усилию. Так как усилие любой спиральной пружины пропорционально величине сжатия (растяжения); то измерительный наконечник в известной головке после достижения максимального

4 измерительного усилия при дальнейшем отклонении измерительного наконечника получает от соответствующей спиральной пружинй дополнительное усилие, которое

5 увеличивает обьем контактной деформации на контролируемом иэделии, а следовательно, снижает точйость измерейия.

Цель изобретения — повйшение точности измерения за счет снижения контактных

10 деформаций контролируемого изделия измерительным наконечником .

Указайная цель достигается тем, что в известной координатной измерительной головке фиксатор выполнен в виде призмы с

15 продольным двухграйным пазом и установлен с возможностью перемещения вдоль оси упругого стержня.

На фиг.1 приведена конструктивная схема координатной измерительной голо20 вки в продольном разрезе без узлов, встроенных в координатные каретки. На фиг.2одна из координатйых кареток со встроенными в нее измерительной системой и узлом установки каретки в-геометрическую

25 нулевую точку и создания измерительного усилия rio соответствующей координате.

Измерительная головка (фиг.1) содержит корпус 1, связанную с"корпусом 1 карет ку 2, имеющую воэможность перемещения, 30 вдоль координатной оси Z, связанную с кареткой 2 каретку 3, имеющую возможность перемещения вдоль координатной оси Х, связанную с кареткой 3 каретку 4; имеющую возможность перемещения вдоль коорди35 натной оси. У, и связанный с кареткой 4 измерительйый наконечник 5. Каретки 2, 3, 4 выполнены, например, в виде пружинных параллелограммов.

Таким образом обеспечивается возмож40 ность перемещения измерительного наконечника 5 в пространственной системе координат Х, У, Z.

Величина перемещения кареток по всем координатным осям определяется при

45 помощи самостоятельной измерительной системы, выполненной, например, в виде индуктивного датчика 6 (см.фиг,2), Узел установки каретки в геометрическую нулевую точку и создания изме50 рительного усилия по соответствующей координате содержит упругий стержень 7 с шариком 8 на одном конце, жестко соединенный вторым концом, например, с подвижной частью каретки 4, фиксатор 9, 55 выполненный в виде кривизны с продольным двухгранным пазом и установленный с возможностью перемещения вдоль оси упругого стержня 7 благодаря, например, плоской пружине 10. Наиболее оптимальным является взаимодействие фиксатора 9 с ша1783273

5 риком 8 под действием собственного веса. ного"наконечника", которая затем постоячДля каретки 2 допускается использование но хранйтся в памяти ЭВМ координатной для этих: цепей пружины..: ..:. измерительной машины.

Координатная измерительная головка Процесс измерения координат контрора от аботает следующим образом, . 5 лируемой точки с помощью измерительной

-"-.В исходном состоянии измерительной головки заключается в следующем. головки, когда измерительное усилие рэвйо: При контактировании шарика иэмеринулю, шарик 8 находится в фиксаторе 9, тельного наконечника 5 с поверхностью э упругий стержень .7 выпрямлен, т.к. контролируемого изделия в зависимости от не испытывает бокового усилия. В 10 прострэнствейного раСположения поверхэтом состоя нии измерительная система 6 ности контролируемого изделия каретки 2, устанавливается на нулевой отсчет и такое 3 и 4 начинают смещаться таким образом, положение каретки 4 называется гебметри- что составляющая их направления перемеческой нулевойточкой. Одновременйо ана-: щения нэйрэвленэ по нормали к поверхнологичным образом устанавливается 15 сти контролируемого изделия. Величина геометрическая:нулевая точка и по другим смещения кареток 2, 3 и 4 определяется координатам измерительной головки.:: ..: соответствующей измерительной системой При касании шарика измерительного кареток. При смещении одной из кареток наконечника 5 с контролируемым изделием на определенную величину (обычно более каретка 4 смещается в противоположном 20 100 мкм), которая гарантирует нахождение направлении, а упругий стержень 7 начина-: наконечника 5 в контакте с поверхностью ет работать на изгиб, что позволяет обеспе- контролируемого изделия, производится чить крутую характеристику усилия — автоматически сьем показаний"всех измеперемещения измерительного наконечника рительных систем кареток 2, 3, 4, необходипри незначительном (несколько десятков 25 мый для определения нормали к микрометров) ето отклонении,: —:,:. поверхности контролируемого изделия и

Вес и угол призмы фиксатора 9, а также-, знака коррекции"на радиус шарика наконеч. коэффициент трения-между шариком 8 и нйка 5. Одновременно при .этом выдается призмой подобраны таким образом, что при команда на торможение приводов коорди- достижении измерительным наконечником 30 натной измерительной машины. После

5 максимального измерительного усилйя окойчания торможения йривода вновь (несколько десяток Ньютона) шарик 8 начи- . включается, но в противоположном на нает смещаться в направлении перемеще- правлении, и обеспечивают отработку нения каретки 4. При этом фиксатор 9 . обходимого положения измерйтельного благодаря плоской пружийе 10 начинает под 35 наконечника 5 относительно координатной действием усилия, передаваемого через уп- . измерительной машины путем установки нэ . ругий стержень 7 шариком 8, подниматься:: - измерительных сйстемэх кареток головки вверх в направлении, перпендикулярном необходимого (рассчитанного ЭВМ) значеперемещению каретки 4, Усилие, приложен- ния, которое обеспечивает заданное иэменое к наконечнику 5, в этом случае остается 40. рительное усилие. Проиэводйтся съем неизменным и равно максимальному изме-;. -. :показаний с измерительных систем головки рительному усилию. .... :: ""и координатной измерительной машины, При снятии усилия с наконечника 5, т е. которые поступают в 3ВМ, а затем, в зави- . при отсутствии контакта с контролируемым . симостй от режима измерения, осуществляизделием, каретка 4 под действием веса 46 ется либо. сканирование поверхности фиксатора 9 и обратного изгиба упругого контролируемого изделия, либо отьеэд от стержня 7, благодаря упругой деформации, нее, возвращается в исходное состояние и таким, В предлагаемом техническом решении образомнаканечйик5устанавливаетсявге- - в процессе измерения максимальное уси- . ометрическую нулевую точку, . 50 лие, оказываемое шариком наконечника на

Аналогичным образом работают карет- контролируемый объект, не превышает мак- ки 2 и-3.: -:: симального измерительйого усилия и буПеред сдачей в эксплуатацию коорди- дет составлять 0,5 Н, в то время как в натной измерительной машины с измери- . прототипе ономожетдостигать1,5Н, Естельной головкой производят при помощи 55 ли контролируемое изделие выполнено динамометра и измерительных систем голо- из наиболее .распространенного материа-. вки тарировку усилйя измерительной голо- ла Д1 (дюрэлюминий). а шарик иэмерительвки. Тарировка заключается в определении ного наконечника — из рубина и диаметр его:, np каждой координате зависимости "изме- равен 1мм,тоглубинаконтактнойдеформарительноеусилие — смещение измеритель- ции при измерении измерительной голо-.

1783273

QKQI7I может достигать до О, 82 мкм, в то вре- из двух частей, установленных с возможномя как при использовании предлагаемого стью относительно перемещения, измеритехнического решения она не будет превы- тельного преобразователя перемещения шать 0,39 мкм.. ...... каретки и узла установки каретки в геометТаким образом, по сравнению с про- 5 рйческуюнулевуюточкуисозданияизмеритотипом, точность предлагаемой коорди- тельного усилия, который включает в,себя натной измерительной головки прибли- упругий стержень с шариком на одном конзительно в 2 раза выше; . - .:, . це, жестко соединенный вторым концом с

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я" . одной частью каретки; и фиксатор, связанКоординатная измерительная: головка. 10 ный со второй частью каретки и взаимодейсодержащая корпус, последовательно свя- ствующий с шариком, отличающаяся занные между собой и с корпусом C âáçìîæ- . тем, что, с целью повышения точности изменостью относительного йеремещения рения, фиксатор выполнен в виде призмы с координатные каретки, одна из которых не- продольным двухграйныМ пазом и установсет по крайнем мере один измерительный 15 лен с возможностью перемещения вдоль наконечник, причем каждая каретка состоит . оси упругого стержня, 1783273. Составитель В. Сайту

Техред М.Моргентал

Корректор О. Юрковецкая"

Редактор Т. Куркова

Заказ 4504 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101