Измерительная модульная головка

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i}937982 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву № 460426 (22) Заявлено 26.08.80 (21) 2977836/25-28 с присоедииеиием заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23.06.82. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 25.06.82 (5! )М. Кл.

G 0! В 5/20

9еудерстееииый квкитет

СССР пю делан изобретений и открытий (53) УДК 53! . 7!7(088. 8) (72) Авторы изобретения

А. Ю. Каспарайтис, Ю. С. Бухман и Ю. П. Куметайтис

Ч

Вильнюсский филиал Экспериментального научно-иссле ловательского, института металлорежущих станквв (7I ) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ МОДУЛЬНАЯ ГОЛОВКА

Изобретение относится к измерительной технике и может .быть использовано, например в координатно-измерительных машинах.

По основному авт. св. № 460426 ,известйа измерительная головка, содержашая корпус с фланцем, измерительный шуп с измерительным наконечником и фпанцем, измеритель линейных перемешений, выполнение которого не оговорено через передаточный узел, взаимодействующий с измерительным стержнем, расположенным в центре фланца измерительного стержня, элементы базирования измерительного myna с измерительным наконечником, выполненные в виде соосного с измерительным стержнем конического борта, примыкаквцего к рабочей го плоскости фланца косетуса под тупым углом, и тороидальной поверхности фланца измерительного стеркня, вписанной в тупой угол, образованный рабочей поверх2 постыл и коническим бортом фланца корпуса (1)

Цель изобретения — повышение точности измерений и уменьшение габаритов устройства.

Эта цель достигается тем, что в za мерительной головке, содержащей корпус с фланцем, измерительный шуп с измерительным наконечником и фпанцем, измеритель линейных перемещений, через передаточный узел взаимодействующий с измерительным стержнем, расположенным в центре фланца измерительного стержня, элементы базирования измерительного щупа с измерительным наконечником, выполненные в виде соосного с измерительным стержнем конического борта, примыкаюшего к рабочей плоскости фланца корпуса под тупым углом, и, торокдальной поверхности фланца измерительного стержня,. вписанной в тупой угол, образованный рабочей поверхностью и коническим бортом фланца корпуса, 3 937982 измеритель линейных перемешений выполнен в виде фотоэлектрической измери- тельной растровой системы, содержаший соосно расположенные и оптически связанные источник коплимированного излучения, кольцевую диафрагму, пару конических зеркал, одно из которых связано с фпанцем измерительного шупа, а друг oe — с корпусом, растровое сопряжение, образованное парой цилиндрических коль- t0 цевых растров, один из которых связан с фланцем измерительного щупа, а друroA — с корпусом, фотоприемник, а также систему зеркал, расположенных между растровым соПряжением и фотоприемни-15 ком.

Кроме того, первое из зеркал, расположенных между растровым сопряжением и фотоприемником выпопнено 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, перпендикулярном их оси; на фиг. 3 — схема распространения световых лучей при многократном отражении между подвижным и неподвижным коническими зеркалами; на фиг. 4 — схема распространения световых лучей в растровом сопряжении.

В корпусе 1 с фпанцем 2 установлен фпанец 3, к которому прикреплен измерительный шуп 4 со сферическим измерительным наконечником 5. Базирование измерительного стержня осушествляется при помощи конического бурта 6, примыкающего под тупым углом к рабочей плоскости на фланце 2 корпуса 1, m тороидальной поверхности.7, выполненной на фланце 3 измерительного щупа 4.

Соосно с измерительным щупом 4 на его фланце 3 установлены коническое наружное зеркало 8 и полый прозрачный цилиндр Ъ с нанесенным на нем кольцевым растром 10, с которым сопряжен кольцевой растр 11, нанесенный на цилиндрической 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 смонтировано кольцо 17 с параболическим зеркалом

18. В кольце 17 установлена пластина

19 с коническим зеркалом 20, На пластине 19 со стороны осветительной системы прикреплена кольцевая диафрагма

21, а с противоположной стороны - пластина 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 шупа 4.

Коллимационная осветительная система и фсагоприемник могут быть установлены за пределами корпуса головки.

Источник 14 света, коллимационный объектив 15, концевая диафрагма 21, конические зеркала 8 и 13, кольцевые растры 10 и 11, зеркала 18, 20 и- фотоприемник 16 образуют измеритель линейных перемещений.

Измерительная головка работает следуюшим образом.

В процессе измерения на координатно измерительной машине головка выводит 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 .шупа подвижный измерительный растр

10 смещается в этом направлении.

Вследствие этого меняется пропускание

35, растрового сопряжения, определяюшее изменение лучистого потока, прошедшего растровое сопряжение, и величину выходного электрического сигнала фотоприемника 16. Световые лучи, направ40 . ляемые на растровое сопряжение, при этом не меня|от первоначального направления, остаются перпендИкулярными оси измерительного щупа 4. На выходе головки получается электрический сигнал, находящийся в прямой зависимости от смешения измерительного наконечника.

При измерении перпендикулярно оси измерительного щупа фпанец 3 с установленными на нем зеркалом 8 и измерительным растром 10 поворачивается перпендикулярно оси,измерительного щупа 4 на небольшой угол С, опираясь периферийной точкой о фпанец 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 измерительного щупа 4, как правило, больше диаметра измерительных растров 10 и 11, общее раскрытие растрового сопряжения при одной и той же величине смешения измеритель- S ного наконечника 5 меньше при измерении в направлениях, перпендикулярных оси измерительного щупа 4, чем при измерении вдоль оси щупа 4. Однако при этом светопропускание увеличивается эа счет значительного изменения направления на угол световых лучей при их многократном отражении между коническими зеркалами 8 и 13. Вследствие изменения направления световых лучей на угол световое пропускание A, определяемое расстоянием между крайними лучами О и Ь, значительно больше, чем раскрытие растрового сопряжения, определяемое расстоянием Ь„между 26 крайними лучами О. и Sq, перпендикулярными оси растров. Сочитанием числа отражений между кони ескими зеркалами, шага растров и зазора в растровом со пряжении обеспечивается одинаковая 2S чувствительность головки при измерении вдоль и перпендикулярно оси измерительного щупа. Для этого плошади пучка лучей ЬS, проходящие через растровое сопряжение и попадающие на фотоприем- щ ник 16, должны быть равны при измерениях как вдоль, так и перпендикулярно оси щупа.

Обеспечение одинаковой высокой чувствительности головки вдоль и перпендикулярно оси измерительного щупа, а также отсутствие передаточных звеньев и подвижных кинематических связей между измерительным щупом и чувствительным элементом измерителя перемещений измерительного наконечника, на которые

М2 6 действуют силы трения и другие отрицательные, с метрологической точки зрения, факторы, обеспечение изменения светового пропускания по всему цилиндрическому растровому сопряжению значительно увеличивают точность и чувствительность измерительной головки.

Формула изобретения

1. Измерительная модульная головка по авт. св. № 460426, о т л и ч а ю— ш а я с я тем, что, с целью повышения точности измерений и уменьшения ra6aритов устройства, измеритель линейных перемещений выполнен в виде фотоэлектрической измерительной растровой системы, содержащей соосно расположенные и оптически связанные источник коллимированного излучения, кольцевую диафрагму, пару конических зеркал, одно из которых связано с фланцем измерительного myna, а другое - с корпусом, растровое сопряжение, образованное парой цилиндрических 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. Головкапоп. 1,отличаю— щ а я с я тем, что первое из зеркал, расположенных между растровым сопряжением и фотоприемником, выполнено параболическим, а остальные — коническими.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 460426, кл. 01 В 5/20, 1979.

937982

17

vugg.1

Составитель С. 1 рачев

Редактор Н. Пушненкова Техред Т.Маточка Корректор У. Пономаренко

Заказ 4439/58 Тираж,614 Поддисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретеннй и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ym. Проектная, 4