接触指示表头.pdf

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摘要
申请专利号:

CN88102093.1

申请日:

1988.04.13

公开号:

CN1037032A

公开日:

1989.11.08

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

|||公开

IPC分类号:

G01D13/00

主分类号:

G01D13/00

申请人:

全苏机械制造测量工具科研设计所

发明人:

伊果尔·鲍里苏维奇·卡洛波维奇

地址:

苏联莫斯科

优先权:

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利代理部

代理人:

李强

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内容摘要

在接触指示表头的外壳(1)中装有圆盘(2),圆盘与测量杆(3)刚性连接,测量杆上带有接触端头(4),还装有三个呈带状或杆状的弹性元件(5),均匀地沿圆周配置,圆周的中心位于测量杆(3)的轴线(6)上。各弹性元件(5)的一端固定在圆盘(2)上。另一端固定在外壳(1)上,并与能发出电信号的端头位移变换器(8)相连接。在外壳(1)中还装有与弹性元件(5)的数量相等的挡销(9)相对于对应的弹性元件(5)这样配置,即当端头(4)处于起始位置时,挡销与弹性元件相接触产生的作用力使各弹性元件(5)弯曲的曲率相同。

权利要求书

1: 接触指示表头的外壳(1),外壳中装有圆盘(2),圆盘与测量杆(3)刚性连接,测量杆上附带装有用于接触的端头(4),三个弹性元件(5)用来将端头的位移传给能发出电信号的位移变换器,弹性元件呈带状或杆状,均匀地沿圆周布分,圆周的中心位于测量杆(3)的轴线(6)上,每一个弹性元件的一端刚性地固定在圆盘(2)上,另外一端则固定在外壳(1)上,并且与能发出电信号的端头位移变换器(8)相连接,其特征是:含有与弹性元件(5)的数量相同的挡销(9、13),每一个挡销相对于对应的弹性元件(5)是这样配置的,吹倍送?4)处于起始位置时,弹性元件与挡销相接触,所产生的作用力使弹性元件(5)弯曲的曲率相同。
2: 根据权利要求第1项所述,接触指示表头有如下特征:当端头(4)处于起始位置时,弹性元件(5)的曲率是这样的,即过每一个弹性元件(5)的一端的固定点和过该弹性元件与对应的挡销(9、13)的接触点所作的两条切线之间的夹角(a)的取值范围为:0°<a<30°。
3: 根据权利要求第1项或第2项所述,接触指示表头有如下特征:当端头(4)处于起始位置时,每一个挡销(9、13)和对应的弹性元件(5)之间的接触点在弹性元件(5)全长的中间部位。
4: 根据权利要求第1项或第2项所述,接触指示表头有如下特征:挡销(13)刚性地固定在外壳(1)上。
5: 根据权利要求第1项或第2项所述,接触指示表头有如下特征:挡销(9)被安装得可以延测量钢(3)的轴线(6)径向移动,以便调节弹性元件(5)的曲率。
6: 根据权利要求第1项或第2项所述,接触指示表头有如下特征:含有三个附加的弹性元件(14),它们与基本的弹性元件(5)一起,将一端固定在圆盘(2)上,另一端固定在外壳(1)上,组成对,同时挡销(15)被置于各对弹性元件(5、14)之间,使各对中的两个弹性元件向相反的方向弯曲,且挡销被固定在其中的一个弹性元件上。
7: 根据权利要求第1项或第2项所述,接触指示表头有如下特征:每一个能发出电信号的端头位移变换器(8)被做成电接触对的形式,各对中的一个触头(16)位于弹性元件(5)上,而另一个触头(17)位于对应的挡销(13、15)上。
8: 根据权利要求第3项所述,接触指示表头有如下特征:挡销(13)刚性地固定在外壳(1)上。 9、根据权利要求第3项所述,接触指示表头有如下特征:挡销(9)设置得可以沿测量钢(3)的轴(6)的径向移动,以便调整弹性元件(5)的曲率。 10、根据权利要求第3项所述,接触指示表头有如下特征:含有三个附加的弹性元件(14),它们与基本的弹性元件(5)一起,将一端固定在圆盘(2)上,另一端固定在外壳(1)上,组成对,同时挡销(15)被置于各对弹性元件(5、14)之间,使各对中的两个弹性元件向相反的方向弯曲,且挡销被固定在其中的一个弹性元件上。 11、根据权利要求第3项所述,接触指示表头有如下特征:每一个能发出电信号的端头位移变换器(8)被做成电接触对的形式,各对中的一个触头(16)位于弹性元件(5)上,而另一个触头(17)位于对应的挡销(13、15)上。 12、根据权利要求第4项所述,接触指示表头有如下特征:每一个能发出电信号的端头位移变换器(8)被做成电接触对的形式,各对中的一个触头(16)位于弹性元件(5)上,而另一个触头(17)位于对应的挡销(13、15)上。 13、根据权利要求第5项所述,接触指示表头有如下特征:每一个能发出电信号的端头位移变换器(8)被做成电接触对的形式,各对中的一个触头(16)位于弹性元件(5)上,而另一个触头(17)位于对应的挡销(13、15)上。 14、根据权利要求第6项所述,接触指示表头有如下特征:每一个能发出电信号的端头位移变换器(8)被做成电接触对的形式,各对中的一个触头?6)位于弹性元件(5)上,而另一个触头(17)位于对应的挡销(13、15)上。
9: 13),每一个挡销相对于对应的弹性元件(5)是这样配置的,吹倍送?4)处于起始位置时,弹性元件与挡销相接触,所产生的作用力使弹性元件(5)弯曲的曲率相同。 2、根据权利要求第1项所述,接触指示表头有如下特征:当端头(4)处于起始位置时,弹性元件(5)的曲率是这样的,即过每一个弹性元件(5)的一端的固定点和过该弹性元件与对应的挡销(9、13)的接触点所作的两条切线之间的夹角(a)的取值范围为:0°<a<30°。 3、根据权利要求第1项或第2项所述,接触指示表头有如下特征:当端头(4)处于起始位置时,每一个挡销(9、13)和对应的弹性元件(5)之间的接触点在弹性元件(5)全长的中间部位。 4、根据权利要求第1项或第2项所述,接触指示表头有如下特征:挡销(13)刚性地固定在外壳(1)上。 5、根据权利要求第1项或第2项所述,接触指示表头有如下特征:挡销(9)被安装得可以延测量钢(3)的轴线(6)径向移动,以便调节弹性元件(5)的曲率。 6、根据权利要求第1项或第2项所述,接触指示表头有如下特征:含有三个附加的弹性元件(14),它们与基本的弹性元件(5)一起,将一端固定在圆盘(2)上,另一端固定在外壳(1)上,组成对,同时挡销(15)被置于各对弹性元件(5、14)之间,使各对中的两个弹性元件向相反的方向弯曲,且挡销被固定在其中的一个弹性元件上。 7、根据权利要求第1项或第2项所述,接触指示表头有如下特征:每一个能发出电信号的端头位移变换器(8)被做成电接触对的形式,各对中的一个触头(16)位于弹性元件(5)上,而另一个触头(17)位于对应的挡销(13、15)上。 8、根据权利要求第3项所述,接触指示表头有如下特征:挡销(13)刚性地固定在外壳(1)上。 9、根据权利要求第3项所述,接触指示表头有如下特征:挡销(9)设置得可以沿测量钢(3)的轴(6)的径向移动,以便调整弹性元件(5)的曲率。
10: 根据权利要求第3项所述,接触指示表头有如下特征:含有三个附加的弹性元件(14),它们与基本的弹性元件(5)一起,将一端固定在圆盘(2)上,另一端固定在外壳(1)上,组成对,同时挡销(15)被置于各对弹性元件(5、14)之间,使各对中的两个弹性元件向相反的方向弯曲,且挡销被固定在其中的一个弹性元件上。
11: 根据权利要求第3项所述,接触指示表头有如下特征:每一个能发出电信号的端头位移变换器(8)被做成电接触对的形式,各对中的一个触头(16)位于弹性元件(5)上,而另一个触头(17)位于对应的挡销(13、15)上。
12: 根据权利要求第4项所述,接触指示表头有如下特征:每一个能发出电信号的端头位移变换器(8)被做成电接触对的形式,各对中的一个触头(16)位于弹性元件(5)上,而另一个触头(17)位于对应的挡销(13、15)上。 13、根据权利要求第5项所述,接触指示表头有如下特征:每一个能发出电信号的端头位移变换器(8)被做成电接触对的形式,各对中的一个触头(16)位于弹性元件(5)上,而另一个触头(17)位于对应的挡销(13、15)上。 14、根据权利要求第6项所述,接触指示表头有如下特征:每一个能发出电信号的端头位移变换器(8)被做成电接触对的形式,各对中的一个触头?6)位于弹性元件(5)上,而另一个触头(17)位于对应的挡销(13、15)上。
13: 15)上。 8、根据权利要求第3项所述,接触指示表头有如下特征:挡销(13)刚性地固定在外壳(1)上。 9、根据权利要求第3项所述,接触指示表头有如下特征:挡销(9)设置得可以沿测量钢(3)的轴(6)的径向移动,以便调整弹性元件(5)的曲率。 10、根据权利要求第3项所述,接触指示表头有如下特征:含有三个附加的弹性元件(14),它们与基本的弹性元件(5)一起,将一端固定在圆盘(2)上,另一端固定在外壳(1)上,组成对,同时挡销(15)被置于各对弹性元件(5、14)之间,使各对中的两个弹性元件向相反的方向弯曲,且挡销被固定在其中的一个弹性元件上。 11、根据权利要求第3项所述,接触指示表头有如下特征:每一个能发出电信号的端头位移变换器(8)被做成电接触对的形式,各对中的一个触头(16)位于弹性元件(5)上,而另一个触头(17)位于对应的挡销(13、15)上。 12、根据权利要求第4项所述,接触指示表头有如下特征:每一个能发出电信号的端头位移变换器(8)被做成电接触对的形式,各对中的一个触头(16)位于弹性元件(5)上,而另一个触头(17)位于对应的挡销(13、15)上。 13、根据权利要求第5项所述,接触指示表头有如下特征:每一个能发出电信号的端头位移变换器(8)被做成电接触对的形式,各对中的一个触头(16)位于弹性元件(5)上,而另一个触头(17)位于对应的挡销(13、15)上。
14: 根据权利要求第6项所述,接触指示表头有如下特征:每一个能发出电信号的端头位移变换器(8)被做成电接触对的形式,各对中的一个触头?6)位于弹性元件(5)上,而另一个触头(17)位于对应的挡销(13、15)上。

说明书


本发明涉及测量技术,更确切地说,它涉及接触指示表头。

    本发明可以卓有成效地应用于机械制造业和其它与要求控制产品尺寸的机械加工相关的工业部门,其中包括坐标测量装置,以及带数字程序控制的车床和钻-铣-镗床。

    目前,广浮建设了采用有限维护容液的机加工自动综合体。其中最重要的问题是在没操作人员参与的情况下保持规定的加工精确度。这个任务可以借助于接触指示表头来解决,有了这些接触指示表头,可以在加工机床上直接监测产品尺寸,也可以在与加工过程有反馈联系的测量装置上监测产品尺寸。因此可以说,接触指示表头是决定被加工产品的控制精确度的重要环节。

    利用接触指示表头进行测量的精确度取决于下述一些因素的总合,如表头结构中地传动环节上存在的摩擦,这些环节中总传动比、表头构件的刚度、以及它们与温度应变的相关性,而在电接触式表头中,则取决于触头对的数量,等等。其中最重要的因素,则是总传动比和摩擦。

    已知有已知接触指示表头包括与外壳刚性连接着的带有轴向通孔的薄板。在薄板上装有三对电导电材料制成的球,执行球相对于通过装有接触末端的测量杆的轴线呈对称分布。测量杆与圆盘刚性连接,在圆盘上固定着三个由导电材料制成的接合销,且彼此成120°的角度分布。在起始位置,这些接合销各有六个点与球接触,并由六对触头构成电路。由位于外壳与圆盘之间的平螺旋弹簧来确保力锁合。当足以引起位移的轴向力或侧向力作用到端头时,接合销与球的接触即被破坏,同时电路也被断开。当作用力被解除后,圆盘便返回起始位置。

    上述的表头的特征是,端头的位移对接合销一球接触对的传动比小于1,以及在接触对的接触处有摩擦,而且接触对的数量多。这就降低了表头的可靠性和测量的精确度。

    再一种已知的接触指示表头的结构呈整体的S形吊架形式,当吊架发生弹性形变时,决定吊架部分的转轴的截面被缩小。每一个垂标都要求有一个S形结构,三维坐标式的表头含有三个S形结构。

    带有接触端头的杆通过吊架的中心部分,并固定在吊架的周边部分。在吊架的周边部分之间装有两对触头,在平螺旋弹簧的作用下,各对触头都呈闭合状态,形成电路。

    在上述的表头结构中接触处没有摩擦,但是结构本身复杂,而且端头的位移对接触对的传动比小于1。六个接触对的存在降低了表头的可靠性和测量的精确度。

    还有一种已知的接触指示表头,它包括外壳,在外壳中装有一个与测量杆刚性连接着的圆盘,测量杆上装有一个接触端头,还有三个弹性元件,用来将端头位移传送给能发出电信号的位移变换器,这些弹性元件被做成带状或杆状,均匀地沿圆周配置,圆周的中心位于测量杆的轴线上,每一个弹性元件的一端刚性地固定在圆盘上,另外一端则固定在外壳上,且与能发出电信号的端头位移变换器相连接。

    在上述的接触指示表头中,每一个弹性元件的能发出电信号的位移变换器被做成压电式变换器的形式,并与外壳和对应的弹性元件的一部分末端刚性地连接着。

    在所制造的这种结构中,弹性元件充当着形成从圆盘到压电式变换器的传动比的环节。因为从测量杆的端头到圆盘的传动比小于1,则由测量杆到压电式变换器的总的传动比也小于1,如上所述,这就降低了测量的精确度。此外,为了在起始位置使测量杆和端头定位,需在表头中预先配置附加的弹性元件,并使其垂直于基本的弹性元件;或者在外壳上做一些小槽,并在小槽中配置一些小球;或者将膜盒的一端固定在外壳上,将另一端固定在圆盘上。这些附加元件的存在,使表头的结构复杂化了。

    本发明的任务是提供这样一种接触指示表头,该表头能保证端头位移对能发出电信号的端头位移变换器的传动比大于1,从而可提高测量的精确度,同时使结构简化。

    通过下述方法解决所提出的任务,即接触指示表头含有外壳,在外壳中装有圆盘,圆盘与测量杆刚性地连接,处理杆上装有一个接触端头,外壳中还有三个弹性元件,用来将端头位移传递给位移变换器,变换成电信号。这些弹性元件被做成带状或杆状,且沿圆周均匀配置,圆周的中心位于测量杆的轴线上,每一个他弹性元件的一端刚性地固定在圆盘上,而另一端则固定在外壳上,并与能发出电信号的端头位移变换器相连接。根据本发明,还含有与弹性元件的数量相同的挡销,每一个挡销相对于对应的弹性元件这样配置,即当末端处于起始位置时,挡销与弹性元件相接触,所产生的作用力使各弹性元件弯曲的曲率相同。

    下述的作法是适宜的,即在接触指示表头中,当端头处于起始位置时,弹性元件的曲率应该这样,即过每一个弹性元件的一端的固定点和过高弹性元件与对应的挡销的接触点所作的两条该弹性元件的切线之间的夹角,应大于0°,而小于30°。

    下述的做法是有益的,即在接触指示表头中,当端头处于起始位置时,每一个挡销与对应的弹性元件之间的接触点应位于弹性圆件总长的中间部位。

    下述的做法是有利的,即在接触指示表头中,各挡销应刚性地固定在外壳中。

    下述的做法是有效的,即在接触指示表头中,各挡销被设置得可以沿测量杆轴的径向移动,以便调节弹性元件的曲率。

    下述的做法是合理的,即接触指示表头含有三个附加的弹性元件,它们的一端与基本的弹性元件一起固定在圆盘上,而另一端固定在外壳上,形成对,而且各挡销位于每一对弹性元件之间,使各对中的弹性元件彼此向相反的方向弯曲,并将挡销固定在其中的一个弹性元件上。

    下述的做法也是适宜的,即在接触指示表头中,能发出电信号的各个端头位移变换器做成电接触对的形式,各对中的一个触头位于弹性元件上,而另一个触头则位于对应的挡销上。

    所推荐的接触指示表头可以在简化结构的同时,提高测量的精确度。

    下面通过具体的实施方案和附图来说明本发明。

    图1所示为符合本发明的接触指示表头的全视图(纵剖面);

    图2所示为沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线方向的剖面;

    图3所示为符合本发明的带有挡销的外壳和圆盘的一部分,挡销刚性地固定在外壳中;

    图4所示为符合本发明的装有弹性元件对的接触指示表头的全视略图(纵剖面);

    图5所示为符合本发明的接触指示表头电接触对的触头电气接线图。

    接触指示表头包括外壳1(图1),在外壳中设有圆盘2,圆盘与测量杆3刚性连接,在测量杆上装有接触端头4。在外壳1中还有三个呈带状或杆状的弹性元件,在所述的方案中,弹性元件5呈带状,且圆周均匀分布,如图2所示,圆周的中心位于杆3的轴线6上,每一个弹性元件的一端刚性地固定在圆盘2上,另一端固定在安装座7上,安装座与外壳1刚性连接。

    每一个弹性元件5与对应的能发出电信号的端头位移变换器8相连接。在所述的方案中,变换器8采用压电式变换器。

    表头中有与弹性元件数量相等的挡销9,每一个挡销相对于对应的弹性元件5这样配置,即当端头4处于起始位置时,挡销和弹性元件互相接触,所产生的作用力使弹性元件5弯曲的曲率相同。在所述的方案中,沿着与杆3的轴线6相垂直的方向弯曲,而挡销9被设置得可以沿杆3的轴6的径向移动,以便调节弹性元件5的曲率,并做成螺旋浆的形状,设置在安装座7上。同时压电式变换器被固定在这些螺旋浆上,而在各弹性元件5上补充安装了挡板10,用来与压电变换器接触。

    在外壳1中装有保护罩11,用来密封表头,它可以用橡胶制成,另外还补偿充安装了盖12,用来防止被监测产品在机床上进行加工过程中产生的金粜嫉穆淙搿?

    下述的做法是适宜的,即在端头4处于1起始位置时,弹性元件5的曲率应保证过每一个弹性元件5一端的固定点和过该弹性元件与对应的挡销9的接触点所作的两条切线之间的夹角a应在:0°<a<30°的范围内。在此范围内,由端头4传给变换器8的位移传动比为最大。当角a逐渐增大到45°时,传动比逐渐减小,而当a≥45。时,则变成小于1的值。

    如图1及图2所示,当末端4处于起始位置时,每一个挡销9与对应的弹性元件5接触点位于该弹性元件5的总长的中间部位,这样可以保证各队弹性元件5和挡销9之间的接触力都相等,从而使得在与挡销9轴线相重合的三个方向上的测量精确度相等。

    接触指示表头的实施方案还可以这样,即其中的各挡销13(图3)刚性地固定在安装座7上,预先将给定的角度a限定在上述的范围内。

    为了使传动比与图1所示的方案相比增大一倍,测量表头中安装了三个附加的弹性元件14(图4),这些弹性元件也是被做成带状或杆状。每一个弹性元件14的一端与各基本的弹性元件5一起固定在圆盘2上,而另外一端固定在安装座7上,构成对。同时每一个挡销15被安装在相应的一对弹性元件5和14之间,使它们的弯曲方向相反,并将挡销15固定在其中的一个弹性元件上。

    为了简化接触指示表头的结构,将能发出电信号的各弹性元件的位移变换器8做成电接触对的形式,各对中的一个触头16(图3、图4)位于对应的弹性元件5上,其中包括位于它的挡板10上,而另外一个触头17位于对应的挡销13上(图3)或挡销15上(图4)。

    为了增大端头4(图4)和产品的被测表面之间的作用力,在外壳1中的安装座7和圆盘2之间设置了圆柱形螺旋弹簧18。所有的由触头16(图5)和17构成的电接触对,在上述的如图3和图4所示的表头的各种方案中,都被依次串联起来构成电路,并且与机床的数字程序控制系统(图中未示出)相接通。

    接触指示表头的工作原理如下。

    当端头4(图1)与被测表面(图中未示出)相接触时,圆盘2便从起始位置移开。同时至少有一个弹性元件5沿纵向产生附加的弯曲,从而改变了其曲率和初始角a。在上述的附加弯曲的影响下,弹性元件5和挡销9之间的接触状态被破坏,同时由附加弯曲所产生的作用被传递给对应的压电式变换器,后者便向机床的数字程序控制系统发出控制指令。当端头4继续移动时,各弹性元件5都可以沿纵向产生附加的弯曲,确保端头4有一个相当大的自由行程。

    由传动比决定的测量精度大于1,当挡销9安装得可以沿处理杆3的轴线6径向移动,并且被做成螺旋浆的形式时,测量的精确度可随各次测量而发生变化。而当挡销13(图3)刚性地固定在外壳1的安装座7上时,测量精确度不会改变。

    按照如图4所示的方案实施的接触指示表头的动作与上述的情况相似。

    当端头4的能发出电信号的位移变换器被做成带触头16(图5)和17(构成常闭式触头)的电接触对的形式时,只要其中有一对触头断开,电路中便会产生电信号,并将电信号传送给机床的数字程序控制系统。

    当端头4(图1、图4)与被测表面脱离接触时,测量即告结束,弹性元件5(图1)和14(图4)便回到起始位置,同时它们与挡销9(图1)、15(图4)重新接触。

    因此,所推荐的接触指示表头靠利用提高端头位移对压电式变换器或对电接触对的传动比来提高测量的精确度。当采用弹性元件对时,与采用单一的弹性元件相比,测量的精确度提高一倍。

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在接触指示表头的外壳(1)中装有圆盘(2),圆盘与测量杆(3)刚性连接,测量杆上带有接触端头(4),还装有三个呈带状或杆状的弹性元件(5),均匀地沿圆周配置,圆周的中心位于测量杆(3)的轴线(6)上。各弹性元件(5)的一端固定在圆盘(2)上。另一端固定在外壳(1)上,并与能发出电信号的端头位移变换器(8)相连接。在外壳(1)中还装有与弹性元件(5)的数量相等的挡销(9)相对于对应的弹性元件(5)这。

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