Датчик касания с нулевым усилием

Датчик касания с нулевым усилием для координатно-измерительных машин и станков с ЧПУ, содержащий корпус с фланцем, измерительный щуп с измерительным наконечником на одном конце и грибком на другом, три опорных группы, служащие для базирования грибка на фланце корпуса, элементы которых расположены на грибке и фланце корпуса под углом 120°, а также узел создания измерительного усилия, кроме того, он снабжен электронным блоком фиксации момента касания измерительного наконечника с контролируемой деталью.

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в координатно-измерительных машинах (КИМ) и станках с ЧПУ.

Известна нулевая измерительная головка, содержащая корпус с фланцем, измерительный рычаг с измерительным наконечником на одном его конце и грибком на другом, три опорные группы, служащие для базирования грибка на фланце корпуса, элементы которых расположены на грибке и фланце корпуса под углом 120°, и узел создания измерительного усилия, при этом она снабжена узлом создания базирующего усилия для поджатия грибка к корпусу (См. авторское свидетельство СССР 1201667, МПК G01В 5/00).

Недостатком известного технического решения является наличие измерительного усилия. Без измерительного усилия датчик касания не может работать, но усилие вызывает дополнительную погрешность от деформаций измерительного наконечника с контролируемой деталью.

Другим недостатком существующей конструкции состоит в том, что грибок с измерительным наконечником имеет три точки опоры и при перемещении наконечника в разных направлениях в плоскости XY изменяется радиус поворота (передаточное отношение) измерительной системы. Это приводит к возникновению разной погрешности срабатывания датчика в разных направлениях перемещения наконечника (шарика) и в зависимости от длины щупа с наконечником.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности измерения за счет создания минимального измерительного усилия.

Для решения поставленной задачи предлагаемая полезная модель снабжена электронным блоком фиксации момента касания измерительного наконечника с контролируемой деталью.

На фиг.1 изображена конструктивная схема датчика касания, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Датчик касания с нулевым усилием содержит корпус 1 с фланцем 2, измерительный рычаг 3 с наконечником 4 на одном его конце и грибком 5 на другом.

Грибок 5 установлен на фланце 2 с помощью трех, расположенных под углом 120° опорных групп, каждая из которых выполнена в виде закрепленного на грибке 5 и изолированного от него шара 6, помещенного в разрезную призму 7, закрепленную на изолирующем основании 8, установленном на фланце 2. Узел создания измерительного усилия выполнен в виде пружины 9, установленной между корпусом 1 и грибком 5. Пружина 9 прижимает шары 6 грибка 5 к призмам 7.

Электронный блок 10 фиксации момента касания наконечника 4 с контролируемой деталью 11 включен в электрическую цепь, в которой к наконечнику и контролируемой детали подводится небольшое постоянное напряжение 2.5-5.0 вольт. При этом измерительный рычаг 3 с наконечником 4 должен быть электроизолирован от контролируемой детали 11. Когда наконечник 4 отведен от контролируемой детали 11, сопротивление в цепи бесконечно большое. При контакте наконечника 4 с контролируемой деталью 11 с минимальным усилием сопротивление в контактной цепи 4-11 скачкообразно меняется от бесконечно большого до нулевого и электронный блок 10 по установленному переходному сопротивлению вырабатывает управляющий сигнал, который подается в контроллер КИМ или ЧПУ станка и производится отсчет координат точки касания.

Датчик касания работает следующим образом.

При ускоренных перемещениях датчика касания во время подвода и отвода измерительного рычага 3 с наконечником 4 к контролируемой поверхности детали 11 (холостой ход), под действием пружины 9 грибок 5 занимает определенное положение в призмах 7, а измерительный наконечник 4 - нулевое (исходное) положение. При подводе датчика касания на уменьшенной или большой скорости к поверхности контролируемой детали (измерение) и при контакте наконечника 4 с контролируемой деталью 11 с минимальным усилием сопротивление в цепи 4-12 скачкообразно меняется от бесконечно большого до нулевого, электронный блок 10 вырабатывает управляющий сигнал, который передается в контроллер КИМ или станка с ЧПУ и производится отсчет координат точки касания, торможение и реверса (отвода) датчика касания. При дальнейшем перемещении датчика касания (перебег) грибок 5 отрывается от базирующих призм 7, что предохраняет датчик от поломки.

Таким образом, в описываемом датчике касания, снабженном электронным блоком фиксации момента касания наконечника с контролируемой деталью, измерение происходит при минимальном усилии, близком к нулю, что позволяет повысить стабильность и точность измерений.

Кроме того, предлагаемое техническое решение дает возможность применения измерительных рычагов разной длины без изменения точности датчика. Это достигается тем, что в момент касания наконечника с контролируемой деталью передаточное отношение системы не меняется.

Датчик касания с нулевым усилием для координатно-измерительных машин и станков с ЧПУ, содержащий корпус с фланцем, измерительный щуп с измерительным наконечником на одном конце и грибком на другом, три опорных группы, служащие для базирования грибка на фланце корпуса, элементы которых расположены на грибке и фланце корпуса под углом 120°, а также узел создания измерительного усилия, отличающийся тем, что он снабжен электронным блоком фиксации момента касания измерительного наконечника с контролируемой деталью.