Координатное измерительное устройство

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и расширение номенклатуры контролируемых параметров. Сущность изобретения: устройство содержит основание 1 с базовой плоскостью, стол 2, размещенный на основании 1 с возможностью перемещения по базовой плоскости основания 1, стойку 3, закрепленную на основании 1, перпендикулярно его базовой плоскости, установленную на стойке 3 консоль, выполненную в виде шарнирного четырехзвенника, состоящего из попарно параллельных двух равных по длине малых 4 и 5, двух равных по длине больших 6 и 7 звеньев и штанг 8, 9, 10, 11, 12, отсчетный узел, выполненный в виде двух 13 и 14 лазерных измерителей перемещений, оптические блоки 15 и 16 которых размещены на шарнирах И и К стойки 3, а отражатели 17 и 18 на дополнительных штангах 11 и 12, а также узел (блок) измерения перемещений стола 2. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для контроля штампов, пресс-форм и другой технологической оснастки, а также формы и размеров деталей машиностроения. Известно координатное измерительное устройство, содержащее основание, две группы направляющих и измерительных линеек, расположенных с противоположных сторон основания, перемещающуюся по направляющим стойку консольного типа с головкой считывания ее перемещения, каретку и кронштейн для перестановки стойки с измерительной консолью. Деформация стойки с измерительной головкой в процессе измерения вносит значительные погрешности, поэтому указанное устройство не может обеспечить высокую точность измерений. Известно координатное измерительное устройство, содержащее основание, на котором закреплен стол, выполненный с возможностью перемещения параллельно базовой плоскости, стойку с закрепленной на ней консолью, измерительную головку, размещенную на консоли. Известное устройство не обеспечиваeт высокую точность, так как консоль, на которой закреплена измерительная головка, способная деформироваться, внося погрешность, возрастающую прямо пропорционально длине консоли. В то же время использование консоли малой длины ограничивает область применения этого измерительного устройства. Целью изобретения является повышение точности и расширение номенклатуры контролируемых параметров. Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем основание с базовой плоскостью, стол, установленный на базовой плоскости с возможностью перемещения параллельно ей, стойку, закрепленную на основании перпендикулярно его базовой плоскости, консоль, установленную на стойке, блок (узел) измерения перемещений стола и отсчетный узел, размещенный на консоли, консоль выполнена в виде шарнирного четырехзвенника с первой, второй и третьей штангами и двух дополнительных штанг, отсчетный узел в виде двух лазерных измерителей линейных перемещений, оптические боли которых установлены на шарнирах стойки, а уголковые отражатели на дополнительных штангах. Шарнирный четырехзвенник состоит из попарно параллельных двух равных по длине малых и равных по длине больших звеньев первой штанги, лежащей на одной прямой со вторым малым звеном, одним концом жестко соединенной с ним, третьей штанги, лежащей на одной прямой с одним из больших звеньев и одним концом жестко соединенной с ним в месте соединения второй штанги с малым звеном четырехзвенника. Второй конец третьей штанги связан шарнирно со стойкой. Одни концы двух дополнительных штанг соединены шарнирно с вторым концом второй штанги. Второй конец одной из дополнительных штанг установлен в шарнире третьей штанги с возможностью продольного перемещения, второй конец другой дополнительной штанги в шарнире стойки с возможностью продольного перемещения относительно него. Вторые концы трех штанг расположены на одной прямой, а расстояние между шарнирами на стойке равно длине второй штанги. На чертеже представлена схема устройства. Координатное измерительное устройство содержит основание 1 с базовой плоскостью, стол 2, установленный на базовой плоскости с возможностью перемещения параллельно ей и снабженный узлом измерения перемещения (не показан), на основании 1 перпендикулярно его базовой плоскости закреплена стойка 3, на которой установлена консоль, выполненная в виде шарнирного четырехзвенника, состоящего из попарно параллельных двух равной длины малых звеньев 4 и 5 и больших звеньев 6 и 7, первой штанги 8, лежащей на одной прямой со звеном 4 и жестко связанной с ним одним концом, второй штанги 9, лежащей на одной прямой со звеном 5 и жестко с ним связанной одним концом, третьей штанги 10, лежащей на одной прямой со звеном 7 и жестко связанной с ним в месте соединения малого звена 5 со штангой 9. Другим концом штанга 10 соединена шарнирно со стойкой 3. Дополнительные штанги 11 и 12 одними концами шарнирно соединены с концом второй штанги 9. Второй конец штанги 11 установлен с возможностью продольного перемещения в шарнире К третьей штанги 10, а другой конец штанги 12 установлен в шарнире И стойки 3 с возможностью продольного перемещения относительно его, причем расстояние между шарнирами К и И на стойке 3 равно длине второй штанги 10 и концы первой, второй штанги 8, 9, 10, расположены на одной прямой. Отсчетный узел выполнен в виде двух лазерных измерителей 13 и 14 перемещений, оптические блоки 15 и 16 которых установлены на шарнирах К и И стойки 3, а отражатели 17 и 18 на дополнительных штангах 11 и 12. Лазерные измерители перемещений 13 и 14 электрически связаны с блоком электроники 19, осуществляющим обработку сигналов, персональным компьютером 20 и дисплеем 21. Устройство работает следующим образом. На стол 2 устанавливают объект 22 измерения, например штамп или пресс-форму, поверхность которого задана специальным чертежом отдельными поперечными и продольными сечениями. Координаты сечений поверхности объекта 22 измерения вводят в память компьютера 20. Затем перемещают (вручную или автоматически) штангу 8 шарнирного четырехзвенника БВГД по сечению поверхности контролируемого объекта 22. Точка Е совершает перемещение, подобное перемещению точки А, так как треугольники АБК и ДЕК подобны. Положение точки Е вершины Δ ЕКИ относительно осей Y и Z системы координат устройства определяют путем измерения сторон ЕК и ЕИ Δ ЕКИ по простым геометрическим зависимостям. Для этого информация, характеризующая измерения длин сторон ЕК и ЕИ, поступает в компьютер 20, где преобразуется в координаты точки А относительно осей системы координат XYZ устройства. После определения координат одного сечения поверхности объекта 22, стол 2 вместе с объектом перемещают на другое сечение объекта и процесс измерения повторяют. Привязка системы координат X^lY^lZ^l объекта 22 к системе координат измерительного устройства XYZ осуществляют путем измерения положения базовых точек БТ на объекте 22. Высокая разрешающая способность ( ≈0,1 мкм) лазерных измерителей перемещения позволяет сохранять высокую точность и при изменении масштаба координатной системы устройства.

Формула изобретения

КООРДИНАТНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее основание с базовой плоскостью, стол, установленный на базовой плоскости с возможностью перемещения параллельно ей, стойку, установленную на основании перпендикулярно его базовой плоскости, консоль установленную на стойке, отсчетный узел расположенный на консоли, узлы измерения перемещений стола, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения номенклатуры контролируемых параметров, консоль выполнена в виде шарнирного четырехзвенника, состоящего из попарно параллельных двух равных по длине малых и двух равных по длине больших звеньев первой штанги, лежащей на одной прямой с другим малым звеном, одним концом жестко соединенной с ним, третьей штанги, лежащей на одной прямой с одним из больших звеньев, одним концом жестко соединенной с ним в месте соединения малого звена с второй штангой, а вторым концом шарнирно соединенной со стойкой, двух дополнительных штанг, одни концы которых шарнирно соединены с вторым концом второй штанги, второй конец одной из дополнительных штанг установлен с возможностью продольного перемещения в шарнире третьей штанги, второй конец второй дополнительной штанги установлен на стойке в шарнире и с возможностью продольного перемещения относительно него, расстояние между шарнирами на стойке равно длине второй штанги, вторые концы трех штанг расположены на одной прямой, а отсчетный узел выполнен в виде двух лазерных измерителей линейных перемещений, оптические блоки которых установлены на шарнирах стойки, а уголковые отражатели на дополнительных штангах.

РИСУНКИ

Рисунок 1