Измерительная головка

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано рля координатно-измерительньпс машин. Цель изобретения - повьппение точности измерений, надежности и расширение функциональных возможностей измерительной головки за счет устранения трения, механического износа и электрической эрозии элементов базирования и придания им свойств двухкоординатных отсчетных систем. Элементы базирования грибка измерительной головки выполнены в виде трех электромагнитных опор, которые однозначно определяют положение измерительного наконечника, жестко связанного через измерительный стержень и грибки с тремя.якорями 8 относительно корпуса. При касании измерительным наконечником измеряемой детали на якорь 8 через измерительный стержень и грибок передается измерительное усилие, происходит смещение якоря 8 и установленной в нем диафрагмы 14, в результате чего смещается луч, падающий на фотодиодную матрицу 13. На выходе фотоусилителя 15 появляется сигнал рассогласования, который вызывает срабатывание компаратора 17 и появление сигнала на выходе логического элемента ИЛИ 18. Компоненты вектора отклонения измерительного накоС/ ) нечника вычисляются блоком 19 преобС разования координат на основании сигналов , поступающих с выходов фотоусилителя 15, пропорциональных компонентам векторов отклонения якорей 8 электромагнитных опор. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 2111 А1 (5D 4 С 01 В 21/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

"" ъ, > ь) 1

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3907584/24-28 (22) 06.06,85 (46) 23. 11.86. Бюл. У 43 (72) И.И.Лысенко (53) 531.68 1.2 (088,8) (56) Патент Великобритании 11 1593050, кл. G 01 В 7/02, 1981. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для координатно-измерительных машин, Цель изобретения — повьппение точности измерений, надежности и расширение функциональных возможностей измерительной головки за счет устранения трения, механического износа и электрической эрозии элементов базирования и придания им свойств двухкоординатных отсчетных систем.

Элементы базирования грибка измерительной головки выполнены в виде трех электромагнитных опор, которые однозначно определяют положение измерительного наконечника, жестко связанного через измерительный стержень и грибки с тремя. якорями 8 относительно корпуса. При касании иэмерительньпч наконечником измеряемой детали на якорь 8 через измерительный стержень и грибок передается измерительное усилие, происходит смещение якоря 8 и установленной в нем диафрагмы 14, в результате чего смещается луч, падающий на фотодиодную матрицу 13. На вьмоде фотоусилителя 15 появляется сигнал рассогласования, который вызывает срабатывание компаратора 17 и появление сигнала на выходе логичес" кого элемента ИЛИ 18. Компоненты век- Е тора отклонения измерительного наконечника вычисляются блоком 19 преоб- ЮФ разования координат на основании сигналов, поступающих с выходов фотоусиФ лителя 15, пропорциональных компонентам векторов отклонения якорей 8 электромагнитных опор. 1 э.п. ф-лы, 4 ил. Ы

1 272 1 11

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для координатно-измерительных машин.

Цель изобретения — повьш ение точ- 5 ности измерений, надежности и расширение функциональных возможностей измерительной головки за счет устранения трения, механического износа и электрической эрозии элементов базирования и придания им свойств двухкоординатных отсчетных систем.

На фиг, 1 представлена измерительная головка, на фиг.2 — функциональная схе- . ма измерительной головки; на фиг. 3—

15 измерительный стержень и компоненты вектора его отклонения; на фиг.4 блок-схема преобразования координат.

Измерительная головка содержит корпус 1, фланец 2, измерительный стержень 3 с грибком 4 и измерительным наконечником 5, пружины 6 и 7, три полых якоря 8, три ярма 9 с обмотками 10 и полюсными наконечниками

11, три системы автоматического регулирования, каждая иэ которых состоит из светодиода 12, фотодиодной матрицы 13, диафрагмы 14, фотоусилителя

15, усилителя 16 мощности, компаратора 17, логический элемент ИЛИ 18, блок 19 преобразования координат, состоящий, в свою очередь, из сумматоров 20 — 26, и регулируемых резистивных делителей 27 — 29.

К корпусу 1 прикреплен фланец 2. З5

Измерительный стержень 3 с грибком 4 на одном конце и измерительным наконечником 5 на другом базируется относительно фланца 2 при помощи элементов базирования, расположенных на 40 грибке 4 и фланце 2. Пружина 6 создает усилие, возвращающее грибок 4 в исходное положение после больших отклонений. Пружина 7 компенсирует вес грибка 4 с закрепленными на нем 45 деталями.

Элементы базирования грибка 4 выполнены в виде трех электромагнитных опор, каждая из которых содержит расположенный на грибке 4 полый якорь 8, 50 расположенное на фланце 2 ярмо 9 с обмотками 10 и полюсными наконечниками 11, расположенный по оси якоря

8 оптронный датчик линейного перемещения в виде установленных на фланце 55

2 светодиода 12, фотодиодной матрицы

13 и закрепленной внутри полого якоря

8 диафрагмы 14, а также фотоусилитель!

5, усилитель 16 мощности и компаратор 17.

Входы фотоусилитсля 15 подключены к элементам фотодиодной матрицы 13, выходы — к входам усилителя 16 мощности и компаратора 17, выходы усилителя 16 мощности — к обмоткам 10. Выходы компараторов 17 входящих в каждую систему автоматического регулирования, подключены к входам логического элемента ИЛИ 18, выход которого является сигнальным выходом измерительной головки.

Блок 19 преобразования координат, выполненный в виде аналоговой вычислительной схемы, подключен своими входами к выходам фотоусилителей 15, входящих в каждую систему автоматического регулирования, а его выходы являются координатными выходами из s мерительной головки„

Входы сумматоров 20 — 23 и один иэ из входов сумматора 24 соединены с выходами фотоусилителей 15. Выходы сумматоров 24 — 26 являются выходами блока 19 преобразования координат.

Выход сумматора 20 соединен с входом сумматора 24 непосредственно, а выходы сумматоров 21 — 23 соединены с входами сумматоров 24 — 26, соответственно, через регулируемые резистивные делители 27 — 29, коэффициенты передачи которых К, — К, зависящие от длины измерительного наконечника, устанавливаются после его замены.

Измерительная головка на примере одной электромагнитной опоры работает следующим образом.

Положение якоря 8 стабилизируется по двум координатам системой автоматического регулирования. Закрепленная внутри полого якоря 8 диафрагма 14 формирует иэ потока излучения, светодиода 12 луч, падающий на фотодиод" ную матрицу 13,, которая преобразует

его в фототоки, пропорциональные части потока излучения, падающей на каждый элемент фотодиодной матрицы

13. Фотоусилитель 15 преобразует эти фототоки в сигналы, пропорциональные компонентам вектора отклонения луча относительно осей фотодиодной матрицы 13.

Так как углы отклонения луча относительно осей фотодиодной матрицы 13 определяются положением диафрагмы

14, эакрепле4июй внутри полого якоря

8, сигналы на выходах фотоусилителя

1272111

Х=Х,--(Х +Х )+К (Z -Z )

1 2 Я 3 1 2 3

КФ(X2 Х )+Кз (2Z -Е2 э

Z---(Z +Z +Z ), 1 (1 .55 (2) (3) 15 пропорциональны компонентам вектора отклонения якоря 8 Х, и Z ! (фиг.3). Эти сигналы поступают на вход усилителя 16 мощности, к выходу которого подключены обмотки 10. Они 5 преобразуют выходные сигналы усилителя 16 мощности в магнитные потоки, протекающие по ярмам 9, полюсным наконечникам 11 и якорям 8, а также по воздушному зазору между якорем 8 и полюсными наконечниками 1 1. При этом якорь 8 притягивается к полюсным наконечникам 11 с силой, пропорциональной магнитному потоку в этом зазоре. Таким образом, осуществляется регулирование положения якоря 8 по двум координатам.

Аналогично работают остальные электромагнитные опоры. Три электромагнитные опоры однозначно определи- 2О ют положение измерительного .наконечника 5, жестко связанного через измерительный стержень 3 и грибок 4 с тремя якорями 8 относительно корпуса 1, к которому прикреплен фланец

2 с закрепленными на нем ярмами 9 с обмотками 10 и полюсными наконеч никами 11, светодиодом 12 и фотодиодной матрицей 13.

При касании измерительным наконеч-30 ником 5 измеряемой детали на якорь

8 через измерительный стержень 3 и грибок 4 передается измерительное усилие, происходит смещение якоря 8 и установленной в нем диафрагмы 14, в результате чего смещается луч, падающий на фотодиодную матрицу 13, на выходе фотоусилителя 15 появляется сигнал рассогласования, который при превышении установленного порога вы- 4б зывает срабатывание компаратора 17 и появление сигнала касания на выходе логического элемента ИЛИ, т.е. на сигнальном выходе измерительной головки. Аналогично работают остальные-45 опоры.

Компоненты вектора отклонения измерительного наконечника 5, (фиг.3) вычисляются блоком 19 преобразования, координат из компонентов векторов 5О отклонения якорей электромагнитных опор в соответствии с уравнениями где Х,Y Z — компоненты вектора отклонения измерительного наконечника;

Х,Z — компоненты векторов отк1 лонення якорей;

К,,К,К вЂ” коэффициенты, зависящие

2 3 от расположения опор и длины измерительного наконечника.

Блок 19 преобразования координат на примере вычисления компоненты Х вектора отклонения измерительного наконечника согласно уравнению (1) работает следующим образом. Компонента М вектора отклонения якоря 8 с выхода фотоусилителя 15 первой систеты автоматического регулирования поступает на первый вход сумматора 24.

Компоненты Х и Х с выходов фотоусилителей 15 второй и третьей систем автоматического регулирования поступают на входы сумматора 20, а с его выхода их сумма поступает на второй вход сумматора 24. Компоненты Z> и

Z с выходов фотоусилителей 15 второй

3 и третьей систем автоматического регулирования поступают на вход сумматора 22, а с его выхода через регулируемый делитель 27 их разность поступает на третий вход сумматора 24,,выходной сигнал которого пропорциона лен компоненте X вектора отклонения измерительного наконечника. Аналогично происходит вычисление компонент

Y u Z вектора отклонения измерительного наконечника согласно уравнениям (2) и (3) .

Формула изобретения

1. Измерительная головка, содержащая корпус с фланцем, измерительный стержень с грибком на одном конце и измерительным наконечником ча другом элементы базирования грибка, расположенные на грибке и фланце, пружины, логический элемент ИЛИ, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности измерений„ надежности и расширения функциональных возможностей, элементы базирования выполнены в виде трех электромагнитных опор, каждая из которых снабжена полым яко" рем, расположенным на грибке, ярмом с обмотками и полюснычи наконечниками, расположенными на фланце, расположенном по оси якоря двухкоординатным 0IITpoHHbM датчиком линейного пеS 12 ремещення в виде установленных на фланце светодиода и фотодиодной матрицы и закрепленной внутри полого якоря диафрагмы, системой автоматического регулирования положения якоря, включающей фотоуснлнтель, усилитель мощности и компаратор, блоком преобразования координат, входы фотоусилителя подключены к элементам фотодиодной матрицы, выходы фотоусилителя соединены с входами усилителя мощности, компаратора и блока преобразования координат, выходы которого являются координатными выходами измерительной головки, выходы усилителя мощности подключены к обмоткам ярма электромагнитной опоры1 а выходы компаратора всех электромагнитных опор соединены с соответственны- . ми входами логического элемента

ИЛИ, выход которого является сигнальным выходом измерительной головки.

72111 б

2. Измерительная головка по п.1, отличающаяся тем, что блок преобразования координат, выполненный в виде аналоговой вычислитель5 ной схемы, содержащей cpMb сумматоров, трн регулируемых реэистивных делителя, входы первых четырех сумматоров н первый вход пятого сумматора соединены с выходами фотоусилителя

l0 измерительной головки, выход первого сумматора соединен с вторым входом пятого сумматора, а выходы второго, третьего н четвертого сумматоров подключены к третьему входу пятого сум-!

5 матора и двум входам шестого сумматора, через первый, второй н третий . регулируемый резистивный делитель соответственно, трн входа седьмого сумматора подключены к выходам фото2Q усилителей измерительной головки, а выходы пятого, шестого и седьмого сумматоров являются выходами блока преобразования координат, 127211 1

ФмЗ

Составитель О.Яесова

Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Тяско

Редактор Н.Тупица

Заказ 6327/37 Тирам 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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