專利名稱：接觸指示表頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量技術(shù)，更確切地說，它涉及接觸指示表頭。
本發(fā)明可以卓有成效地應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)和其它與要求控制產(chǎn)品尺寸的機(jī)械加工相關(guān)的工業(yè)部門，其中包括坐標(biāo)測量裝置，以及帶數(shù)字程序控制的車床和鉆-銑-鏜床。
目前，廣浮建設(shè)了采用有限維護(hù)容液的機(jī)加工自動綜合體。其中最重要的問題是在沒操作人員參與的情況下保持規(guī)定的加工精確度。這個任務(wù)可以借助于接觸指示表頭來解決，有了這些接觸指示表頭，可以在加工機(jī)床上直接監(jiān)測產(chǎn)品尺寸，也可以在與加工過程有反饋聯(lián)系的測量裝置上監(jiān)測產(chǎn)品尺寸。因此可以說，接觸指示表頭是決定被加工產(chǎn)品的控制精確度的重要環(huán)節(jié)。
利用接觸指示表頭進(jìn)行測量的精確度取決于下述一些因素的總合，如表頭結(jié)構(gòu)中的傳動環(huán)節(jié)上存在的摩擦，這些環(huán)節(jié)中總傳動比、表頭構(gòu)件的剛度、以及它們與溫度應(yīng)變的相關(guān)性，而在電接觸式表頭中，則取決于觸頭對的數(shù)量，等等。其中最重要的因素，則是總傳動比和摩擦。
已知有已知接觸指示表頭包括與外殼剛性連接著的帶有軸向通孔的薄板。在薄板上裝有三對電導(dǎo)電材料制成的球，執(zhí)行球相對于通過裝有接觸末端的測量桿的軸線呈對稱分布。測量桿與圓盤剛性連接，在圓盤上固定著三個由導(dǎo)電材料制成的接合銷，且彼此成120°的角度分布。在起始位置，這些接合銷各有六個點(diǎn)與球接觸，并由六對觸頭構(gòu)成電路。由位于外殼與圓盤之間的平螺旋彈簧來確保力鎖合。當(dāng)足以引起位移的軸向力或側(cè)向力作用到端頭時，接合銷與球的接觸即被破壞，同時電路也被斷開。當(dāng)作用力被解除后，圓盤便返回起始位置。
上述的表頭的特征是，端頭的位移對接合銷一球接觸對的傳動比小于1，以及在接觸對的接觸處有摩擦，而且接觸對的數(shù)量多。這就降低了表頭的可靠性和測量的精確度。
再一種已知的接觸指示表頭的結(jié)構(gòu)呈整體的S形吊架形式，當(dāng)?shù)跫馨l(fā)生彈性形變時，決定吊架部分的轉(zhuǎn)軸的截面被縮小。每一個垂標(biāo)都要求有一個S形結(jié)構(gòu)，三維坐標(biāo)式的表頭含有三個S形結(jié)構(gòu)。
帶有接觸端頭的桿通過吊架的中心部分，并固定在吊架的周邊部分。在吊架的周邊部分之間裝有兩對觸頭，在平螺旋彈簧的作用下，各對觸頭都呈閉合狀態(tài)，形成電路。
在上述的表頭結(jié)構(gòu)中接觸處沒有摩擦，但是結(jié)構(gòu)本身復(fù)雜，而且端頭的位移對接觸對的傳動比小于1。六個接觸對的存在降低了表頭的可靠性和測量的精確度。
還有一種已知的接觸指示表頭，它包括外殼，在外殼中裝有一個與測量桿剛性連接著的圓盤，測量桿上裝有一個接觸端頭，還有三個彈性元件，用來將端頭位移傳送給能發(fā)出電信號的位移變換器，這些彈性元件被做成帶狀或桿狀，均勻地沿圓周配置，圓周的中心位于測量桿的軸線上，每一個彈性元件的一端剛性地固定在圓盤上，另外一端則固定在外殼上，且與能發(fā)出電信號的端頭位移變換器相連接。
在上述的接觸指示表頭中，每一個彈性元件的能發(fā)出電信號的位移變換器被做成壓電式變換器的形式，并與外殼和對應(yīng)的彈性元件的一部分末端剛性地連接著。
在所制造的這種結(jié)構(gòu)中，彈性元件充當(dāng)著形成從圓盤到壓電式變換器的傳動比的環(huán)節(jié)。因?yàn)閺臏y量桿的端頭到圓盤的傳動比小于1，則由測量桿到壓電式變換器的總的傳動比也小于1，如上所述，這就降低了測量的精確度。此外，為了在起始位置使測量桿和端頭定位，需在表頭中預(yù)先配置附加的彈性元件，并使其垂直于基本的彈性元件;或者在外殼上做一些小槽，并在小槽中配置一些小球;或者將膜盒的一端固定在外殼上，將另一端固定在圓盤上。這些附加元件的存在，使表頭的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化了。
本發(fā)明的任務(wù)是提供這樣一種接觸指示表頭，該表頭能保證端頭位移對能發(fā)出電信號的端頭位移變換器的傳動比大于1，從而可提高測量的精確度，同時使結(jié)構(gòu)簡化。
通過下述方法解決所提出的任務(wù)，即接觸指示表頭含有外殼，在外殼中裝有圓盤，圓盤與測量桿剛性地連接，處理?xiàng)U上裝有一個接觸端頭，外殼中還有三個彈性元件，用來將端頭位移傳遞給位移變換器，變換成電信號。這些彈性元件被做成帶狀或桿狀，且沿圓周均勻配置，圓周的中心位于測量桿的軸線上，每一個他彈性元件的一端剛性地固定在圓盤上，而另一端則固定在外殼上，并與能發(fā)出電信號的端頭位移變換器相連接。根據(jù)本發(fā)明，還含有與彈性元件的數(shù)量相同的擋銷，每一個擋銷相對于對應(yīng)的彈性元件這樣配置，即當(dāng)末端處于起始位置時，擋銷與彈性元件相接觸，所產(chǎn)生的作用力使各彈性元件彎曲的曲率相同。
下述的作法是適宜的，即在接觸指示表頭中，當(dāng)端頭處于起始位置時，彈性元件的曲率應(yīng)該這樣，即過每一個彈性元件的一端的固定點(diǎn)和過高彈性元件與對應(yīng)的擋銷的接觸點(diǎn)所作的兩條該彈性元件的切線之間的夾角，應(yīng)大于0°，而小于30°。
下述的做法是有益的，即在接觸指示表頭中，當(dāng)端頭處于起始位置時，每一個擋銷與對應(yīng)的彈性元件之間的接觸點(diǎn)應(yīng)位于彈性圓件總長的中間部位。
下述的做法是有利的，即在接觸指示表頭中，各擋銷應(yīng)剛性地固定在外殼中。
下述的做法是有效的，即在接觸指示表頭中，各擋銷被設(shè)置得可以沿測量桿軸的徑向移動，以便調(diào)節(jié)彈性元件的曲率。
下述的做法是合理的，即接觸指示表頭含有三個附加的彈性元件，它們的一端與基本的彈性元件一起固定在圓盤上，而另一端固定在外殼上，形成對，而且各擋銷位于每一對彈性元件之間，使各對中的彈性元件彼此向相反的方向彎曲，并將擋銷固定在其中的一個彈性元件上。
下述的做法也是適宜的，即在接觸指示表頭中，能發(fā)出電信號的各個端頭位移變換器做成電接觸對的形式，各對中的一個觸頭位于彈性元件上，而另一個觸頭則位于對應(yīng)的擋銷上。
所推薦的接觸指示表頭可以在簡化結(jié)構(gòu)的同時，提高測量的精確度。
下面通過具體的實(shí)施方案和附圖來說明本發(fā)明。


圖1所示為符合本發(fā)明的接觸指示表頭的全視圖(縱剖面);
圖2所示為沿圖1中的Ⅱ-Ⅱ線方向的剖面;
圖3所示為符合本發(fā)明的帶有擋銷的外殼和圓盤的一部分，擋銷剛性地固定在外殼中;
圖4所示為符合本發(fā)明的裝有彈性元件對的接觸指示表頭的全視略圖(縱剖面);
圖5所示為符合本發(fā)明的接觸指示表頭電接觸對的觸頭電氣接線圖。
接觸指示表頭包括外殼1(圖1)，在外殼中設(shè)有圓盤2，圓盤與測量桿3剛性連接，在測量桿上裝有接觸端頭4。在外殼1中還有三個呈帶狀或桿狀的彈性元件，在所述的方案中，彈性元件5呈帶狀，且圓周均勻分布，如圖2所示，圓周的中心位于桿3的軸線6上，每一個彈性元件的一端剛性地固定在圓盤2上，另一端固定在安裝座7上，安裝座與外殼1剛性連接。
每一個彈性元件5與對應(yīng)的能發(fā)出電信號的端頭位移變換器8相連接。在所述的方案中，變換器8采用壓電式變換器。
表頭中有與彈性元件數(shù)量相等的擋銷9，每一個擋銷相對于對應(yīng)的彈性元件5這樣配置，即當(dāng)端頭4處于起始位置時，擋銷和彈性元件互相接觸，所產(chǎn)生的作用力使彈性元件5彎曲的曲率相同。在所述的方案中，沿著與桿3的軸線6相垂直的方向彎曲，而擋銷9被設(shè)置得可以沿桿3的軸6的徑向移動，以便調(diào)節(jié)彈性元件5的曲率，并做成螺旋漿的形狀，設(shè)置在安裝座7上。同時壓電式變換器被固定在這些螺旋漿上，而在各彈性元件5上補(bǔ)充安裝了擋板10，用來與壓電變換器接觸。
在外殼1中裝有保護(hù)罩11，用來密封表頭，它可以用橡膠制成，另外還補(bǔ)償充安裝了蓋12，用來防止被監(jiān)測產(chǎn)品在機(jī)床上進(jìn)行加工過程中產(chǎn)生的金糶嫉穆淙搿 下述的做法是適宜的，即在端頭4處于1起始位置時，彈性元件5的曲率應(yīng)保證過每一個彈性元件5一端的固定點(diǎn)和過該彈性元件與對應(yīng)的擋銷9的接觸點(diǎn)所作的兩條切線之間的夾角a應(yīng)在0°＜a＜30°的范圍內(nèi)。在此范圍內(nèi)，由端頭4傳給變換器8的位移傳動比為最大。當(dāng)角a逐漸增大到45°時，傳動比逐漸減小，而當(dāng)a≥45。時，則變成小于1的值。
如圖1及圖2所示，當(dāng)末端4處于起始位置時，每一個擋銷9與對應(yīng)的彈性元件5接觸點(diǎn)位于該彈性元件5的總長的中間部位，這樣可以保證各隊(duì)彈性元件5和擋銷9之間的接觸力都相等，從而使得在與擋銷9軸線相重合的三個方向上的測量精確度相等。
接觸指示表頭的實(shí)施方案還可以這樣，即其中的各擋銷13(圖3)剛性地固定在安裝座7上，預(yù)先將給定的角度a限定在上述的范圍內(nèi)。
為了使傳動比與圖1所示的方案相比增大一倍，測量表頭中安裝了三個附加的彈性元件14(圖4)，這些彈性元件也是被做成帶狀或桿狀。每一個彈性元件14的一端與各基本的彈性元件5一起固定在圓盤2上，而另外一端固定在安裝座7上，構(gòu)成對。同時每一個擋銷15被安裝在相應(yīng)的一對彈性元件5和14之間，使它們的彎曲方向相反，并將擋銷15固定在其中的一個彈性元件上。
為了簡化接觸指示表頭的結(jié)構(gòu)，將能發(fā)出電信號的各彈性元件的位移變換器8做成電接觸對的形式，各對中的一個觸頭16(圖3、圖4)位于對應(yīng)的彈性元件5上，其中包括位于它的擋板10上，而另外一個觸頭17位于對應(yīng)的擋銷13上(圖3)或擋銷15上(圖4)。
為了增大端頭4(圖4)和產(chǎn)品的被測表面之間的作用力，在外殼1中的安裝座7和圓盤2之間設(shè)置了圓柱形螺旋彈簧18。所有的由觸頭16(圖5)和17構(gòu)成的電接觸對，在上述的如圖3和圖4所示的表頭的各種方案中，都被依次串聯(lián)起來構(gòu)成電路，并且與機(jī)床的數(shù)字程序控制系統(tǒng)(圖中未示出)相接通。
接觸指示表頭的工作原理如下。
當(dāng)端頭4(圖1)與被測表面(圖中未示出)相接觸時，圓盤2便從起始位置移開。同時至少有一個彈性元件5沿縱向產(chǎn)生附加的彎曲，從而改變了其曲率和初始角a。在上述的附加彎曲的影響下，彈性元件5和擋銷9之間的接觸狀態(tài)被破壞，同時由附加彎曲所產(chǎn)生的作用被傳遞給對應(yīng)的壓電式變換器，后者便向機(jī)床的數(shù)字程序控制系統(tǒng)發(fā)出控制指令。當(dāng)端頭4繼續(xù)移動時，各彈性元件5都可以沿縱向產(chǎn)生附加的彎曲，確保端頭4有一個相當(dāng)大的自由行程。
由傳動比決定的測量精度大于1，當(dāng)擋銷9安裝得可以沿處理?xiàng)U3的軸線6徑向移動，并且被做成螺旋漿的形式時，測量的精確度可隨各次測量而發(fā)生變化。而當(dāng)擋銷13(圖3)剛性地固定在外殼1的安裝座7上時，測量精確度不會改變。
按照如圖4所示的方案實(shí)施的接觸指示表頭的動作與上述的情況相似。
當(dāng)端頭4的能發(fā)出電信號的位移變換器被做成帶觸頭16(圖5)和17(構(gòu)成常閉式觸頭)的電接觸對的形式時，只要其中有一對觸頭斷開，電路中便會產(chǎn)生電信號，并將電信號傳送給機(jī)床的數(shù)字程序控制系統(tǒng)。
當(dāng)端頭4(圖1、圖4)與被測表面脫離接觸時，測量即告結(jié)束，彈性元件5(圖1)和14(圖4)便回到起始位置，同時它們與擋銷9(圖1)、15(圖4)重新接觸。
因此，所推薦的接觸指示表頭靠利用提高端頭位移對壓電式變換器或?qū)﹄娊佑|對的傳動比來提高測量的精確度。當(dāng)采用彈性元件對時，與采用單一的彈性元件相比，測量的精確度提高一倍。
權(quán)利要求
1.接觸指示表頭的外殼(1)，外殼中裝有圓盤(2)，圓盤與測量桿(3)剛性連接，測量桿上附帶裝有用于接觸的端頭(4)，三個彈性元件(5)用來將端頭的位移傳給能發(fā)出電信號的位移變換器，彈性元件呈帶狀或桿狀，均勻地沿圓周布分，圓周的中心位于測量桿(3)的軸線(6)上，每一個彈性元件的一端剛性地固定在圓盤(2)上，另外一端則固定在外殼(1)上，并且與能發(fā)出電信號的端頭位移變換器(8)相連接，其特征是含有與彈性元件(5)的數(shù)量相同的擋銷(9、13)，每一個擋銷相對于對應(yīng)的彈性元件(5)是這樣配置的，吹倍送 4)處于起始位置時，彈性元件與擋銷相接觸，所產(chǎn)生的作用力使彈性元件(5)彎曲的曲率相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)所述，接觸指示表頭有如下特征當(dāng)端頭(4)處于起始位置時，彈性元件(5)的曲率是這樣的，即過每一個彈性元件(5)的一端的固定點(diǎn)和過該彈性元件與對應(yīng)的擋銷(9、13)的接觸點(diǎn)所作的兩條切線之間的夾角(a)的取值范圍為0°＜a＜30°。
3.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)或第2項(xiàng)所述，接觸指示表頭有如下特征當(dāng)端頭(4)處于起始位置時，每一個擋銷(9、13)和對應(yīng)的彈性元件(5)之間的接觸點(diǎn)在彈性元件(5)全長的中間部位。
4.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)或第2項(xiàng)所述，接觸指示表頭有如下特征擋銷(13)剛性地固定在外殼(1)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)或第2項(xiàng)所述，接觸指示表頭有如下特征擋銷(9)被安裝得可以延測量鋼(3)的軸線(6)徑向移動，以便調(diào)節(jié)彈性元件(5)的曲率。
6.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)或第2項(xiàng)所述，接觸指示表頭有如下特征含有三個附加的彈性元件(14)，它們與基本的彈性元件(5)一起，將一端固定在圓盤(2)上，另一端固定在外殼(1)上，組成對，同時擋銷(15)被置于各對彈性元件(5、14)之間，使各對中的兩個彈性元件向相反的方向彎曲，且擋銷被固定在其中的一個彈性元件上。
7.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)或第2項(xiàng)所述，接觸指示表頭有如下特征每一個能發(fā)出電信號的端頭位移變換器(8)被做成電接觸對的形式，各對中的一個觸頭(16)位于彈性元件(5)上，而另一個觸頭(17)位于對應(yīng)的擋銷(13、15)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求第3項(xiàng)所述，接觸指示表頭有如下特征擋銷(13)剛性地固定在外殼(1)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求第3項(xiàng)所述，接觸指示表頭有如下特征擋銷(9)設(shè)置得可以沿測量鋼(3)的軸(6)的徑向移動，以便調(diào)整彈性元件(5)的曲率。
10.根據(jù)權(quán)利要求第3項(xiàng)所述，接觸指示表頭有如下特征含有三個附加的彈性元件(14)，它們與基本的彈性元件(5)一起，將一端固定在圓盤(2)上，另一端固定在外殼(1)上，組成對，同時擋銷(15)被置于各對彈性元件(5、14)之間，使各對中的兩個彈性元件向相反的方向彎曲，且擋銷被固定在其中的一個彈性元件上。
11.根據(jù)權(quán)利要求第3項(xiàng)所述，接觸指示表頭有如下特征每一個能發(fā)出電信號的端頭位移變換器(8)被做成電接觸對的形式，各對中的一個觸頭(16)位于彈性元件(5)上，而另一個觸頭(17)位于對應(yīng)的擋銷(13、15)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求第4項(xiàng)所述，接觸指示表頭有如下特征每一個能發(fā)出電信號的端頭位移變換器(8)被做成電接觸對的形式，各對中的一個觸頭(16)位于彈性元件(5)上，而另一個觸頭(17)位于對應(yīng)的擋銷(13、15)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求第5項(xiàng)所述，接觸指示表頭有如下特征每一個能發(fā)出電信號的端頭位移變換器(8)被做成電接觸對的形式，各對中的一個觸頭(16)位于彈性元件(5)上，而另一個觸頭(17)位于對應(yīng)的擋銷(13、15)上。
14.根據(jù)權(quán)利要求第6項(xiàng)所述，接觸指示表頭有如下特征每一個能發(fā)出電信號的端頭位移變換器(8)被做成電接觸對的形式，各對中的一個觸頭 6)位于彈性元件(5)上，而另一個觸頭(17)位于對應(yīng)的擋銷(13、15)上。
全文摘要
在接觸指示表頭的外殼(1)中裝有圓盤(2)，圓盤與測量桿(3)剛性連接，測量桿上帶有接觸端頭(4)，還裝有三個呈帶狀或桿狀的彈性元件(5)，均勻地沿圓周配置，圓周的中心位于測量桿(3)的軸線(6)上。各彈性元件(5)的一端固定在圓盤(2)上。另一端固定在外殼(1)上，并與能發(fā)出電信號的端頭位移變換器(8)相連接。在外殼(1)中還裝有與彈性元件(5)的數(shù)量相等的擋銷(9)相對于對應(yīng)的彈性元件(5)這樣配置，即當(dāng)端頭(4)處于起始位置時，擋銷與彈性元件相接觸產(chǎn)生的作用力使各彈性元件(5)彎曲的曲率相同。
文檔編號G01D13/00GK1037032SQ8810209
公開日1989年11月8日 申請日期1988年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月13日
發(fā)明者伊果爾·鮑里蘇維奇·卡洛波維奇 申請人:全蘇機(jī)械制造測量工具科研設(shè)計(jì)所