Измерительная головка

(51)7 01 5/02 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Кадыров Жаннат Нургалиевич Кадыров Байсал Жаннатович Кадыров Ильяс Жаннатович Нургали Омар Жаннатулы Кадырова Бахыт Балташевна Кадырова Зауре Жаннатовна Кадырова Мадина Жаннатовна(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Контора патентного поверенного Кадыров и партнеры(57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к техническим средствам измерения - измерительным головкам, и может использоваться в составе координатно-измерительных машин (КИМ), измерительных роботов и измерительных систем к станкам с ЧПУ. Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой измерительной головки,заключается в повышении стабильности и надежности работы при достижении высокой чувствительности. В состав конструкции измерительной головки,содержащей корпус, крышку корпуса с отверстием,измерительный преобразователь, состоящий из упругого элемента с установленными на нем тензодатчиками, и измерительный стержень, один конец которого связан с измерительным преобразователем,дополнительно введены узлы центрирования измерительного стержня и отвода измерительного стержня из зоны измерения, а сам упругий элемент выполнен в виде тонкостенного кольца со сферической наружной поверхностью. 12643 Изобретение относится к измерительной технике, а именно к техническим средствам измерения - измерительным головкам, и может использоваться в составе координатно-измерительных машин (КИМ), измерительных роботов и измерительных систем к станкам с ЧПУ. Известна измерительная головка (а. с. СССР 872201, 23 15/24, 1981), выполненная в форме полой трубки, на одном конце которой размещено основание для ее консольного закрепления, а на другом - плоские взаимно перпендикулярные площадки, предназначенные для контактирования с объектом измерения, например, с металлорежущим инструментом. Внутри трубки размещены стержень и два кольца, изолированные друг от друга и от трубки. Недостатком известной измерительной головки является невысокая точность измерения за счет остаточных деформаций измерительной головки после приложения нагрузки и износ площадок контактирования с объектом измерения. Кроме того, малый ход измерительного наконечника сужает функциональные возможности головки в целом. Известна измерительная головка (а. с. СССР 1188508, 01 5/02, 1985), которая содержит корпус, крышку корпуса с отверстием, измерительный преобразователь, состоящий из упругого элемента с установленными на нем тензодатчиками, и измерительный стержень, один конец которого связан с измерительным преобразователем. Известная измерительная головка имеет недостатки. При работе головки не обеспечивается стабильность возврата в исходное положение измерительного стержня, кроме того, чувствительность измерительной головки - важнейший метрологический параметр - зависит от длины измерительного стержня. В результате чего высокая чувствительность обеспечивается при непомерно большой длине измерительного стержня. В работе измерительная головка ненадежна, ее невозможно удалить из зоны измерения в случае возникновения нештатных аварийных ситуаций. Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой измерительной головки, заключается в повышении стабильности и надежности работы при достижении высокой чувствительности. Указанный технический результат достигается тем, что в измерительную головку, содержащую корпус, крышку корпуса с отверстием, измерительный преобразователь, состоящий из упругого элемента с установленными на нем тензодатчиками, и измерительный стержень, один конец которого связан с измерительным преобразователем, дополнительно введены узлы центрирования измерительного стержня и отвода измерительного стержня из зоны измерения, а упругий элемент измерительного преобразователя выполнен в виде тонкостенного кольца со сферической наружной поверхностью. Сущность изобретения поясняется чертежами,где на фиг. 1 показан общий вид предлагаемой измерительной головки (в разрезе), на фиг. 2 - вид по А фиг. 1. 2 Измерительная головка содержит корпус 1,крышку 2 корпуса с отверстием и измерительный стержень 3, один конец которого связан с измерительным преобразователем. Измерительный преобразователь состоит из упругого элемента в виде тонкостенного кольца 4 со сферической наружной поверхностью 5 с наклеенными на его внутренней поверхности в зонах наибольших деформаций тензодатчиками 6. Упругий элемент 4 в предлагаемой измерительной головке одновременно выполняет и роль чувствительного наконечника. Второй конец измерительного стержня 3 связан со штоком 7, имеющим наружную конусную поверхность, образующую совместно с внутренней конусной поверхностью крышки 2 узел центрирования. Шток 7 при запитывании катушки электромагнита 8 перемещается в отверстии катушки электромагнита 8, обеспечивая тем самым отвод измерительного стержня из зоны измерения при возникновении нештатных ситуаций. Пружина 9 возвращает шток 7 с измерительным стержнем 3 в исходное состояние и создает необходимое базирующее усилие. Корпус 1 подвешен с помощью четырех тороидальных пружин 10 и спиральной пружины 11. Тороидальные пружины 10 ориентированы в пространстве взаимно перпендикулярно (крестообразно) и размещены в специальных пазах стакана 12. Набор тороидальных пружин 10 и спиральной пружины 11 образуют узел механического отвода измерительного стержня. С наружных сторон упругого элемента в местах предполагаемого касания его с объектом измерения(например, вершиной металлорежущего инструмента) выполнены лыски 13. Упругий элемент измерительной головки изготовлен из аустенитных дисперсионнотвердеющих сплавов типа 36 НХТЮ, 40 КНХМ или рессорнопружинной стали типа стали 65 Г. Предлагаемая измерительная головка работает следующим образом. При касании с объектом измерения, например, с вершиной металлорежущего инструмента, упругий элемент 4 деформируется, что приводит к пропорциональному изменению сопротивления тензодатчиков 6. Усилительно-преобразовательный блок (не показан) фиксирует напряжение разбаланса тензомоста,вызванное изменением сопротивления тензорезисторов, и преобразует полученную информацию в команду управления, поступающую в УЧПУ станка. Одновременно формируется команда на включение электромагнита 8, осуществляющего отвод измерительного стержня 3 от объекта измерения (вершины инструмента) и предотвращающего поломку измерительной головки, в том числе при недопустимо больших деформациях упругого элемента. После отвода объекта измерения по команде УЧПУ станка электромагнит 8 отключается и измерительный стержень 3 посредством узла механического отвода (набора тороидальных пружин 10 и 12643 спиральной пружины 11) возвращается в исходное положение. В целом предлагаемая конструкция измерительной головки обладает высокой чувствительностью и точностью вследствие совмещения функций измерительного наконечника и чувствительного элемента, а также за счет оснащения конструкции головки дополнительно узлом центрирования измерительного стержня. Высокая надежность в работе измерительной головки обеспечивается в результате дополнительного оснащения ее механизмом аварийного отвода из зоны измерения. Такое конструктивное решение предотвращает функциональные и параметрические отказы. Совмещение в одном конструктивном элементе одновременно и упругого элемента, и чувствительного наконечника не только повышает чувствительность измерительной головки, но и исключает ее зависимость от длины измерительного стержня, делая конструкцию компактной. При этом его выпол нение в виде тонкостенного кольца со сферической наружной поверхностью обеспечивает локализацию контакта с поверхностью объекта измерения и одновременно уменьшает момент инерции поперечного сечения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Измерительная головка, содержащая корпус,крышку корпуса с отверстием, измерительный преобразователь, состоящий из упругого элемента с установленными на нем тензодатчиками, и измерительный стержень, один конец которого связан с измерительным преобразователем, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена узлами центрирования измерительного стержня и отвода измерительного стержня из зоны измерения, а упругий элемент измерительного преобразователя выполнен в виде тонкостенного кольца со сферической наружной поверхностью.