Измерительная головка

,801392 2, 5/02 Щ 4 С 01 И КОМИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОТКРЫТ ГОСУДАРСТВЕНН ГО ДЕЛАМ ИЗОБ асср , 7;.ц, Д ИСАНИ БРЕТЕН У Т АВТОРСКОМ(71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) Р.Ю.Бансявичюс,Й.-Г.Й.Гвильди Л.С.Нагинявичене и А.Ю.Каспарайтис (53) 531,717 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР У 1048298, кл. С 01 В 5/02, 981.Авторское свидетельство СССР У 918778, кл. С О 1 В, 5/02, 19774) ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА (57) Изобретение относится к измери тельной технике и может быть использовано, например, в координатно-иэм рительных машинах при контроле сложных поверхностей, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Сигналы, подаваемые на4.Д возбуждающий электрод 7 с генератора13 высокочастотных колебаний, возбуждают в возбудителе резонансные колебания, которые передаются на измерительный наконечник. В случае, еслиизмерительный наконечник не касаетсяконтролируемого изделия,. сигнал на.выходе фазометра 14 равен нулю. Прикасании наконечником контролируемогоиэделия на выходе фазометра 14 появляется сигнал, фиксирующий касание,вследствие того, что сигнал с электрода 8 будет сдвинут по фазе относительно сигнала с генератора 13 колебаний. Одновременно с выхода суммато"ра 15 появляется сигнал, пропорциональный силе реакции иэделия по оси02. Сигналы на выходах сумматоров 16,17 пропорциональны соответственносоставляющим проекций сил реакций из1 392342 делия до осям Х и 1, На входы суммаров 16, 17 сигналы поступают с эпектродов 9-12. В регистраторе 18 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в координатно-измерительных машинах при контроле сложных поверхностей.Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей измеритель:ной головки за счет обеспечения воз,можности получения информации о вели,чине и направлении вектора из точкикасания к центру измерительного наконечника,На Фиг,1 изображена измерительнаяголовка, вид спереди; на фиг.2 - разрезы А-А,Б-Б и В-В на фиг.1 (пьезокерамического стержня и блок-схема подключения измерительных блоков),Измерительная головка (фиг,1) содержит корпус 1, держатель 2, соединенный с корпусом при помощи торцового зубчатого сопряжения, осевой натяг которого обеспечивается пружиной3. К держателю прикреплен пьезокерамический цилиндрический стержень 4 сизмерительным наконечником 5, Внутренний электрод 6 пьезокерамическогостержня (Фиг. 2) заземлен и выполненв виде проволоки, ось которой совпадает с продольной осью стержня, адлина равна длине стержня. Наружныйэлектрод разделен на возбуждающий 7и на измерительные 8 - 12,электроды.Возбуждающий электрод 7 подсоединенк высокочастотному генератору 13электрических колебаний, Измерительный электрод 8 подключен к входамфазометра 14 и сумматора 15, на другой вход которого подключен выход высокочастотного генератора 13 электрических колебаний. Измерительныеэлектроды 9 и 11 подключены к входамсумматора 16, а измерительные электроды 10 и 11 - к входам сумматора 17.Выходы всех трех сумматоров и фазометра подключены к регистратору 18,например ЭВИ, координатно-измерительной машины. рассчитьеаются по указанным сигналамкоординаты точки касания Х, Х, У,2 илСумматоры 15 - 17 служат для измерения разности амплитуд двух электрических сигналовИзмерительная головка работает5 следующим образом.На возбуждающий электрод 7 с генератора 13 подается высокочастотноенапряжение, под действием которого впьезоэлектрическом возбудителе воз 1 О буждаются резонансные продольные колебания. Иэ-за прямого пьезоэффекта визмерительных электродах 8 - 12 возбуждаются электрические заряды тойже частоты.15 Амплитуды колебаний в этих электродах зависят от силы, с которой наконечник действует на поверхность,Если наконечник не касается с поверхностью, то из-за симметричности20 электродов 9 - 12 на выходах сумматоров 16 и 17 будет нулевой сигнал, ана выходе сумматора 15 устанавливается нуль,Частоту генератора выбирают близ 25 кой к основной (первой) Форме собственных колебаний. измерительной головки. Благодаря высокой добротности колебательной системы измерительногорычага сдвиг фаз между колебаниями иЗОпитающим напряжением незначителен,Вследствие этого на выходе фазометра14 напряжение будет равно нулю, еслиизмерительный наконечник не касаетсяконтролируемого объекта. 35В момент касания измерительногонаконечника контролируемого объектарезко снижается добротность колебательной системы, в результате чего 4 О сдвиг Фаз между питающим напряжением и колебанием увеличивается, чторегистрируется Фазометром 14 и ЭВИ.Направление нормали,из точки соприкосновения измерительного рычага 45 с измеряемой поверхностью находитсякак направление силь 1, с которой измерительная головка давит на поверх 1392342ность, или направление, противоположное силы реакции.Вектор силы (фиг. 1) раскладывается иа составляющие части:5+ Ру .1 + Рт 1где 1, 1 и к - единичные векторы,параллельные осям О,Ои 07 соответствен- Оно;Р, Р и Г 7 - величины проекций силы.Р реакции на осиО, О и 07 соответственно.,5Колебания после касания происходят в плоскости, проходящей черезось 07 и точку касания. Так как электрод 8 сплошной, то напряжение на немпропорционально только линейным колебаниям системы вдоль оси 07, Величина амплитуды напряжения на электроде8 тем больше, чем меньше составляющая Р силы, т,е,8 11701 1 РВ 25где У- амплитуда колебаний напря 8жения на электроде 8;Ц 70 1 - амплитуда колебаний напряжения на электродах 8 - 12в отсутствие касания;1 - коэффициент пропорциональности.Таким образом, на выходе сумматора 15 получаем сигнал35Рг 112 оО 91 эЛропорциональный РРазность амплитуд напряжений на электродах 9 и 1 пропорциональна моменту изгиба стержня, действующему в 40 плоскости ЕОХ, т.е. составляющей Р , В свою очередь разность амплитуд напряжений на электродах 1 О и 12 пропорциональна моменту изгиба стержня, действующему в плоскости ЕОУ, т;е. 45составляющей Р.Таким образом, из сумматоров 5 - 17 на ЭВМ поступают сигналы, пропорциональные составляющим Р 7, Р, Рсилы реакции соответственноКоорди наты точки касания рассчитываются ЭВМ по сигналам с сумматоров. Координаты точки соприкосновения находит ЭВМ при помощи отсчета из центра измерительного наконечника против направления силы реакции радиуса наконечника,Формула изобретенияИзмерительная головка, содержащая измерительный рычаг с измерительным наконечником, кинематически связанный с ним пьезоэлектрический возбудитель механических колебаний, генератор высокочастотных колебаний, подключенный к возбуждающим электродам пьезоэлектрического возбудителя механических колебаний, фаэометр, подключенный одним из входов к выходу генератора высокочастотных колебаний, регистратор, связанный с выходом последнего, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей головки эа счет обеспечения возможности получения информации о величине и направлении вектора из точки касания к центру измерительного наконечника, головка снабжена тремя сумматорами, пьезоэлектрический возбудитель механических колебаний выполнен в виде пьезоэлектрического цилиндрического стержня с радиальной поляризацией, внутренним электродом, размещенным по оси стержня, и наружным электродом, размещенным на поверхности стержня, внутренний электрод заземлен, наружный электрод разделен на три изолированные одна от другой части, нижняя и средняя части представляют собой кольца, верхняя часть разделена на четыре изолированных друг от друга симметричных кольцевых сегмента, нижняячасть является возбуждающим электродом и подключены к первому входу первого сумматора, средняя часть - к вторым входам фазометра и первого сумматора, диаметрально противоположные сегменты верхней части - к первому и второму входам соответственно второго и третьего сумматоров, а выходы сумматоров соединены с соответствующими входам регистратора.1392342 ский ставитель О.Пехред М.Дидык бручар Корректо дактор А.Реви Заказ 1803 42 Подписно Тираж 680осударственного коми ам изобретений и отк ква, Ж, Раушская та СС НИИП 1 тии по д35, М