Измерительная головка

 

Изобретение относится к области измерительной техники. Цель изобретения - повьпнение точности и производительности измерений за счет компенсации инерционности нагрузки, а также за счет обеспечения возможности автоматической замены измерительного наконечника. Отклонение измерительного наконечника от номинального положения вызывает смещение якорей злектромагнитных опор относительно осей фотодиодньгх матриц и появление на выходах фотоусилителей сигналов, пропорциональных этим смещения. Блок преобразования координат вычисляет компоненты вектора отклонения измерительного наконечника. В системе автоматического регулирования полученные сигналы сравниваются с заданными координатами и корректируются. Сигналы рассогласования усиливаются усилителями и регулируют положение измерительного наконечника путем воздействия на электромагнитные опоры. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН др 4 G 01 В 21/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 408 1382/24-28 (22} 04.07.86 (46) 15.07.88. Бкл. У 26 (72) И.И. Лысенко (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1272111, кл. G 01 В 21/02, 1986. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА (57} Изобретение относится к области измерительной техники. Цель изобретения — повышение точности и производительности измерений за счет компенсации инерционности нагрузки, а также за счет обеспечения возможности автоматической замены измерительного наконечника. Отклонение измерительноЮ

„„SU, 1409866 А 1 го наконечника от номинального положения вызывает смещение якорей электромагнитных опор относительно осей фотодиодных матриц и появление на выходах фотоусилителей сигналов, пропорциональных этим смещениям. Блок преобразования координат вычисляет компоненты вектора отклонения измерительного наконечника. В системе автоматического регулирования полученные сигналы сравниваются с заданными координатами и корректируются. Сигналы рассогласования усиливаются усилителями и регулируют положение измерительного наконечника путем воздействия на электромагнитные опоры. 2 э.п. Я ф-лы, 4 ил.

1409866

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерительным головкам для координатноизмерительных машин.

Цель изобретения — повышение точности и производительности измере,ний за счет компенсации инерционнос:ти нагрузки, а также за счет обеспечения возможности автоматической замены и поворота измерительного наконечника.

На фиг. 1 представлена конструк— ция измерительной головки, на фиг. 2— функциональная схема измерительной ! головки на фиг. 3 — конструкция

Ф измерительного стержня с измерительным наконечником на одном конце и грибком на другом и компоненты вектора его отклонения с тремя электромагнитными опорами, на фиг. 4 — то же, с четырьмя электромагнитными опорами.

Измерительная головка содержит корпус 1, фланец 2, измерительный стержень 3 с грибком 4 и измерительным наконечником 5, три электромагные опоры, каждая из которых содержит: полый якорь 6, ярмо 7 с обмотками 8 с полюсными наконечниками 9, светодиод 10, фотодиодную матрицу 11, 30 .диафрагму 12, фотоусилитель 13, уси литель 14 мощности, первый блок 16 ! преобразования координат шестикоорt ! динатную систему 16 автоматического регулирования и второй блок 17 преоб- 3 разования координат.

К корпусу 1 (фиг. 1) прикреплен фланец 2. Измерительный стержень 3 с грибком 4 на одном конце и измерительным наконечником 5 на другом базируется относительно фланца 2 при помощи трех электромагнитных опор, каждая из которых содержит расположенный на грибке 4 полый якорь 4 и расположенные на фланце 2 ярмо 7 с . обмотками 8 и полюсными наконечниками 9, расположенный по оси якоря 6 двухкоординатный оптронный датчик линейного перемещения в виде установленных на фланце 2 светодиода 10 и 50 диодной матрицы 11, и закрепленной внутри полого якоря 6 диафрагмы 12, а также показанные на фиг. 2 фотоусилитель 13 и усилитель 14 мощности.

Входы фотоусилителя 13 подключены к 55 элементам фотодиодной матрицы 11, а выходы усилителя 14 мощности — к обмоткам 8, Ф

Выходы фотоусилителей 13, входящих в каждую электромагнитную опору, подключены к первому блоку 15 преобразования координат, выходы которого подключены к одной группе входов шестикосрдинатной системы 16 автоматического регулирования, включенной последовательно с вторым блоком 17 преобразования координат, выходы которого r.îäêëþ÷åíû к входам усилите лей 14 мощности. Вторая группа входов шестикоординатной системы 16 автоматического регулирования является координатными входами измерительной головки, Измерительная головка на примере одной координаты работает следующим образом.

Положение грибка 4, с которым одним концом жестко связан измерительный стержень 3 с измерительным наконечником 5 на другом конце, стабилизируется относительно фланца 2 при помощи трех электромагнитных опор, которые управляются шестикоординатной системой 16 автоматического регулирования. Сигналы на выходах фотоусилителей 13, пропорциональные компонентам х; и z соответствующего якоря 6 относительно осей фотодиодной матрицы 11 (фиг. 3), поступают на входы. первого блока 15 преобразования координат, который преобразует их в сигналы, пропорциональные координатам Х, Y, Z, Ы, P, измерительного наконечника 5 относительно общего центра электромагнитных опор. Эти сигналы поступают на одну группу входов шестикоординатной системы 16 автоматического регулирования, где сравнивается с сигналами, пропорциональными заданным координатам

x, z0,Р поступающим на вторую группу ее входов, являющихся координатными входами измерительной головки от внешнего устройства.

Три канала этой системы 16 автоматического регулирования регулируют лик нейные координаты Х, Y,,Е измерительного наконечника 5 и содержат корректирующие звенья, настройка которых зависит от массы измерительного наконечника 5. Другие три канала регулируют угловые координаты измерительного наконечника

5 и содержат корректирующие звенья, настройка которых зависит от соответствующих моментов инерции измери1409866

О,г„ =-z к

0 z =,-- re

OO z = == raa

3 3

02х =-о Х

Озхз =О Х

4 и появление на выходах фотоусилителей 13 сигналов, пропорциональных этим смещениям. Эти сигналы поступают на вход первого блока 15 преобразователя координат, который преобразует их в сигналы, пропорциональные смещению центра грибка вдоль оси и его повороту вокруг оси в соответствии с уравнениями:

0 Х вЂ” (О х -О х ), тельного наконечника 5 относительно

I I осей Х, Y,,Z, проходящих через центр грибка 4, совпадающий с общим центром электромагнитных опор 0

С выхода системы 16 автоматическо5 го регулирования сигналы регулирования хр, у, гр, о, Pp поступают на вход второго блока 17 преобразования координат, в котором преобразуются в пары сигналов регулирования х ., z>. для каждой электромагнитной опоры и с его выходов поступают на входы усилителей 14 мощности, 15

Обмотки 8 преобразуют выходные токи усилителей 14 мощности в магнитные потоки, протекающие в каждой электромагнитной опоре по якорю 6, ярмам 7, полюсным наконечникам 9 с силой, пропорциональной магнитному потоку в этом зазоре. Таким образом, осуществляется регулирование положения якоря 6 по двум координатам в каждой электромагнитной опоре, при этом шестикоординатная система

16 автоматического регулирования, управляющая электромагнитными опорами, однозначно определяет положение грибка 4, а значит, и закрепленного на нем через измерительный стержень

3 измерительного наконечника 5.

При отклонении измерительного наконечника 5 по оси Х на величину ОХ происходит смещение грибка 4 относи-! / тельно 0 по оси Х на величину 0 Х, 35 поворот относительно оси Y на угол 6 и соответственно смещение якорей

6 электромагнитных опор относительно осей фотодиодных матриц 11 на величины: 40

Ох =0 (1

1 (О г +О г )-О,г, М—

Аналогично происходит вычисление сигналов, пропорциональных смещению центра грибка по осям Y и Z и его повороту Р и, Эти сигналы являются одновременно выходными сигналами измерительной головки и однозначно определяют компоненты вектора отклонения измерительного наконечника. Например, компонента вектора отклонения измерительного наконечника по оси Х равна ОХ = О Х + rg.

Эти сигналы поступают также на одну группу входов шестикоординатной системы 16 автоматического регулирования, где сравниваются с .заданными координатами х о н Ы, поступающими на. другую группу ее входов, которые в режиме сканирования поступают с ЭВМ, управляющей приводами координатно-измерительной машины и равны нулю в режиме динамических измерений. Сигналы рассогласования лх и д (, усиливаются и подвергаются коррекции, параметры которой зависят соответственно от массы грибка с закрепленными на нем элементами и, его момента инерции относительно

I оси Y

В режиме сканирования позйционирование измерительного наконечника осуществляется не только приводами координатно-измерительной машины, но и электромагнитными опорами измерительной головки благодаря наличию у нее координатных входов, при этом необходимая точность позиционирования достигается значительно быстрее, так как приводы координатно-измерительной машины осуществляют "грубое" позиционирование, а "точное" — электромагнитные опоры измерительной головки, обладающие значительно большим, чем приводы, быстродействием, что повышает производительность изме рений.

Для автоматической замены измерительного наконечника вместе с измерительным стержнем и грибком каждая электромагнитная опора выполнена в виде открытой наружу призмы, образованной полюсными наконечниками, и соответствующего ей призматического якоря, закрепленного на грибке. При этом электромагнитные опоры выполняют одновременно функцию и электро1409866 магнитного замка и при выключении тока в них грибок с измерительным стержнем и измерительным наконечником "падает", а при повторном включении тока в электромагнитных опорах фиксируется другой грибок с другими измерительным стержнем и измерительным наконечником.

Для обеспечения одинаковой чувствительности и измерительного усилия по осям Х и Y элементы базирования грибка выполнены в виде четырех электромагнитных опор, расположенных

0 под углом 90, при этом возможна не только автоматическая замена измерительного наконечника с измерительным стержнем и грибком но и их повоо

Ф рот на 90

Формула из обретения

1. Измерительная головка, содержащая корпус с фланцем, измеритель.ный стержень с грибком на одном конце и измерительным наконечником на другом, элементы базирования грибка, выполненные в виде трех электромагнитных опор, каждая из которых состоит из расположенного на грибке полого якоря, расположенного на фланце ярма с обмотками и полюсными наконечниками, расположенного по оси полого якоря двухкоординатного оптронного датчика линейного перемещения, выполненного в виде установленных на фланце светодиода и фотодиодной матрицы и закрепленной внутри полого якоря диафрагмы, фотоусилителя и усилителя мощности, первый блок преобразования координат, входы фотоусилителя каждой из трех электромагнитных опор связаны с соответствующей фотодиодной матрицей, выходы усилителя мощности каждой из трех

5 электромагнитных опор подключены к соответствующим обмотками ярма, входы первого блока преобразования координат связаны с выходами каждого из фотоусилителей, а еro выходы являются координатными выходами измерительной головки, отличающая— с я тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, она снабжена шестикоординатной сис1 темой автоматического регулирования положения грибка и вторым блоком преобразования координат, первый блок преобразования координат выполнен с шестью выходами, соединенными с первой группой входов шестикоординатной системы автоматического регулирования, вторая группа входов которой является координатными входами измерительной головки, выходы шестикоординатной системы автоматического регулирования соединены с входами второго блока преобразования координат, выходы которого подключены соответственно к входам усилителей мощности каждой из трех электромагнитных опор.

2. Измерительная головка по п. 1, отличающаяся тем, что полый якорь имеет форму треугольной призмы, одна из боковых граней которой расположена на грибке, а полюсЗ5 ные наконечники расположейы так, что их плоскости параллельны свободным боковым граням треугольной призмы.

3. Измерительная головка по п. 1, отличающаяся тем, что элемент базирования грибка снабжен четвертой электромагнитной опорой.

1409866

1409866

1409866

Составитель О.Несова

Техред М.Дидык

Редактор М.Келемеш

Корректор О.Кравцова

Заказ 3472/37

Тираж 680

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Подписное

l)3035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4