Измерительная модульная головка

(23) Приоритет 3 Ьеудеротеенеый квинтет СССР пю явлен нзобретенкй н открытий(72) Авторы изобретения А, Ю. Каспарайтис, Ю, С. Бухман и Ю. П, Куметайтис Вильнюсский филиал Экспериментального научно-исследовательского., института металлорежущих станквв(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ МОДУЛЬНАЯ ГОЛОВКА Изобретение относится к измерительной технике и может .быть использовано,например в координатно-измерительныхмашинах,По основному авт. св.460426 ,известйа измерительная головка, содержащая корпус с фпанцем, измерительный щуп с измерительным наконечником и фпанцем, измервтель линейных переме шений, выполнение которого не оговорено через передаточный узел, взаимодействующий с измерительным стержнем, расположенным в центре фланца измерительного стержня, элементы базирования измерительного щупа с измерительным наконечником, выполненные в виде соосного с измерительным стержнем конического борта, примыкаютцего к рабочей20 плоскости фланца косетуса под тупым углом, и тороидальной поверхности фланца измерительного стеркня, вписанной в тупой угол, образованный рабочей поверх 2ностью н коническим бортом фланца корпуса 1Цель изобретения - повышение точности измеренийи уменьшение габаритов устройства. Эта цель достигается тем, что в иэ.мерительной головке, содержащей корпус с фпанцем, измерительный щуп с измерительным наконечником и фпанцем, измеритель линейных перемещений, через передаточный узел взаимодействующий с измерительным стержнем, расположенным в центре фланца измерительного стержня, элементы базирования измерительного щупа с измерительным наконечником, выполненные в виде соосного с измерительным стержнем конического борта, примыкающего к рабочей плоскости фпанца корпуса под тупым углом, и , торокдальной поверхности фланца измерительного стержня,. вписанной в тупой угол, образованный рабочей поверхностью и коническим бортом фланца корпуса,3 937 М 2 измеритель линейных перемешений выполнен в виде фотоэлектрической измери-тельной растровой системы, содержаший соосно расположенные и оптически связанные источник коплимированного излучения, кольцевую диафрагму, пару конических зеркал, одно из которых связано с фпанцем измерительного щупа, а другое - с корпусом, растровое сопряжение, образованное парой цилиндрических коль цевых растров, один из которых связан с фланцем измерительного щупа, а другой - с корпусом, фотоприемник, а также систему зеркал, расположенных между растровым сонряжением и фотоприемником,20 Измерительная головка работаетследующим образом.В процессе измерения на координатнаизмерительной машине головка выводиться на расчетные координаты и, контактируя с измеряемой поверхностью, измерительный наконечник 5 смещается понормали к измеряемой поверхности навеличину, равную модулю измеряемогоотклонения. При измерении вдоль оси.шупа подвижный измерительный растр10 смещается в этом направлении.Вследствие этого меняется пропускание35,растрового сопряжения, определяюшееизменение лучистого потока, прошедшего растровое сопряжение, и величинувыходного электрического сигнала фотоприемника 16. Световые лучи, направ"40 .ляемые на растровое сопряжение, приэтом не меняот первоначального направления, остаются перпендИкулярными осиизмерительного щупа 4. На выходе голов.ки получается электрический сигнал,находящийся в прямой зависимости отсмешения измерительного наконечника.При измерении перпендикулярно оси измерительного щупа фпанец 3 с установленными на нем зеркалом 8 и измери 50 55 Кроме того, первое из зеркал, расположенных между растровым сопряжением и фотоприемником выпопнено параболическим, а остальные - коническими,На фиг. 1 представлена головка в осевом сечении, общий вид; на фиг. 2 -вид на измерительные цилиндрические кольцевые растры в направлении, перпендикулярном их оси; на фиг. 3 - схема распространения световых лучей при многократном отражении между подвижным и неподвижным коническими зеркалами; на фиг. 4 - схема распространения световых лучей в растровом сопряжении.В корпусе 1 с фпанцем 2 установлен фпанец 3, к которому прикреплен измерительный шуп 4 со сферическим измерительным наконечником 5. Базирование измерительного стержня осушествляется при помощи конического бурта 6, примыкаюшего под тупым углом к рабочей плоскости на фланце 2 корпуса 1, и тороидальной поверхности,7, выполненной на фланце 3 измерительного щупа 4. Соосно с измерительным щупом 4 на его фланце 3 установлены коническое наружное зеркало 8 и полый прозрачный цилиндр Ъ с нанесенным на нем кольцевым растром 10, с которым сопряжен кольцевой растр 11, нанесенный на цилиндрической поверхности, связанной с корпусом пластины 12 с коническим внутренним зеркалом 13. В корпусе 1 неподвижно установлены коллимационная осветительная система, состоящая из источника 14 света и коллимационного объектива 15, и фотоприемник 16. Неподвижно внутри корпуса 1 смонтировано кольцо 17 с параболическим зеркалом 18. В кольце 17 установлена пластина 19 с коническим зеркалом 20, На пластине 19 со стороны осветительной системы прикреплена кольцевая диафрагма 21, а с противоположной стороны -пластина 12, направляющие цилиндрический пучок параллельных лучей на растровое сопряжение, и модулированный в нем световой поток - на фотоприемник16, Прижатие фланца 3 измерительногостержня 4 к фланцу 2 корпуса 1 осушествляется пружинами 22 сжатия, установленными в выемках фланца корпуса,и кольцом 23, прикрепленным к фланцу 3 измерительного шупа 4,Коллимационная осветительная система и фигоприемник могут быть установлены за пределами корпуса головки.Источник 14 света, коллимационныйобъектив 15, кольцевая диафрагма 21,конические зеркала 8 и 13, кольцевыерастры 10 и 11, зеркала 18, 20 и фотоприемник 16 образуют измеритель линейных перемещений. тельным растром 10 поворачивается перпендикулярно оси,измерительного щупа 4 на небопьшой угол С, опираясь периферийной точкой о фпанец 2. Светопропускание по окружности меняется пропорционально расстоянию до точки опоры между фланцами корпуса 1 и измерительного щупа 4, Вследствие этого, а также из-за того, что в реальной головке длина измерительного щупа 4, как правило, больше диаметра измерительных растров 10 и 11, общее раскрытие растрового сопряжения при одной и той же величине смешения измеритель ного наконечника 5 меньше при измерении в направлениях, перпендикулярных оси измерительного щупа 4, чем при измерении вдоль оси щупа 4. Однако при этом светопропускание увеличивается эа счет значительного изменения направления на угол 5 световых лучей при их многократном отражении между коническими зеркалами 8 и 13, Вследствие изменения направления световых лучей науголсветовое пропускание Ь., определяемое расстоянием между крайними лучами 0 и Ьь значительно больше, чем раскрытие растрового сопряжения, определяемое расстоянием Ьмежду20 крайними лучами О и Ь, перпендикулярными оси растров. Сочитанием числа отражений между кони 1 ескими зеркалами, шага растров и зазора в растровом с( пряжении обеспечивается одинаковая 23 чувствительность головки при измерении вдоль и перпендикулярно оси измерительного щупа. Для этого плошади пучка лучей 65, проходящие через растровое сопряжение и попадающие на фотоприем ник 16, должны быть равны при измерениях как вдоль, так и перпендикулярно оси щупа.Обеспечение одинаковой высокой чувствительности головки вдоль и перпенди- з кулярно оси измерительного щупа, а также отсутствие передаточных звеньев и подвижных кинематических связей между измерительным щупом и чувствительным элементом измерителя перемещений измерительного наконечника, на которые М 2 6действуют силы трения и другие отрицательные, с метрологической точки зрения, факторы, обеспечение изменения светового пропускания по всему цилиндрическому растровому сопряжению значительно увеличивают точность и чувствительность измерительной головки,формула изобретения1. Измерительная модульная головкапо авт. св.460426, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что, с целью повышенияточности измерений и уменьшения габаритов устройства, измеритель линейныхперемещений выполнен в виде фотоэлектрической измерительной растровой системы, содержащей соосно расположенныеи оптически связанные источник коллимированного излучения, кольцевую диафра 1 му, пару конических зеркал, одноиз которых связано с фланцем измерительного щупа, а другое - с корпусом,растровое сопряжение, образованное парой цилиндрических кольцевых растров,один из которых связан с фланцами измерительного щупа, а другой - с корпусом, фотоприемник и систему зеркал,расположенных между растровым сопряжением и фотоприемником.2, Головкапоп. 1, отличаю -щ а я с я тем, что первое иэ зеркал,расположенных между растровым сопряжением и фотоприемником, выполненопараболическим, а остальные - коническими,Источники информации,принятые во внимание щж экспергиэе 1. Авторское свидетельство СССР460426, кл, 6 01 В 5/20, 1979.