Измерительная головка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 014 1 4 С 01 В 21/04 О ИЕ ИЗОБРЕТЕН го же У 26 идетельство СССР 01 В 21/02, 1986. руются, Сигналы ваются усилитерек уси орди ам рассогласовани ложение изм егу науют и ечник путем воздеистые опоры. 2 э,п ьн электромагни ил. вияф-лы ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к областиизмерительной техники. Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений за счет компенсации инерционности нагрузки, а также за счет обеспечения возможностиавтоматической замены измерительногонаконечника. Отклонение измерительно онечника от номинального полония вызывает смещение якореи электромагнитных опор относительно осей фотодиодных матриц и появление на выходах фотоусилителей сигналов, пропорциональных этим смещениям. Блок преобразования координат вычисляет компоненты вектора отклонения измерительного наконечника. В системе автоматического регулирования полученные сигналы сравниваются с заданными ко 1409866Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерительным головкам для координатноизмерительных машин.Цель изобретения - повышение точности и производительности измере,ний эа счет компенсации инерционности нагрузки, а также за счет обеспечения возможности автоматической замены и поворота измерительного наконечника,На фиг. 1 представлена конструкция измерительной головки, на фиг. 2 -функциональная схема измерительнойголовки на фиг. 3 - конструкцияФизмерительного стержня с измерительным наконечником на одном конце игрибком на другом и компоненты вектора его отклонения с тремя электромагнитными опорами; на фиг. 4 - тоже, с четырьмя электромагнитнымиопорами.Измерительная головка содержиткорпус 1, фланец 2, измерительныйстержень 3 с грибком 4 и измерительным наконечником 5, три электромагные опоры, каждая из которых содержит: полый якорь 6, ярмо 7 с обмотками 8 с полюсными наконечниками 9,светодиод 10, фотодиодную матрицу 11,30диафрагму 12, фотоусилитель 13, усилитель 14 мощности, первый блок 16преобразования координат шестикоорУдинатную систему 16 автоматическогорегулирования и второй блок 17 преобразования координат.К корпусу 1 (фиг. 1) прикрепленфланец 2. Измерительный стержень 3сгрибком 4 на одном конце и измерительным наконечником 5 на другом ба, зируется относительно фланца 2 припомощи трех электромагнитных опор,каждая из которых содержит расположенный на грибке 4 полый якорь 4 ирасположенные на фланце 2 ярмо 7 с . 45обмотками 8 и полюсными наконечниками 9, расположенный по оси якоря 6двухкоординатный оптронный датчиклинейного перемещения в виде установленных на фланце 2 светодиода 10 и 50диодной матрицы 11, и закрепленнойвнутри полого якоря 6 диафрагмы 12,а также показанные на фиг. 2 фотоусилитель 13 и усилитель 14 мощности.Входы фотоусилителя 13 подключены к 55элементам фотодиодной матрицы 11,а выходы усилителя 14 мощности - кобмоткам 8,Ф Выходы фотоусилителей 13, входящих в каждую электромагнитную опору,подключены к первому блоку 15 преобразования координат, выходы которогоподключены к одной группе входовшестикосрдинатной системы 16 автоматического регулирования, включеннойпоследовательно с вторым блоком 17преобразования координат, выходы которого подключены к входам усилителей 14 мощности, .Вторая группа входов шестикоординатной системы 16 автоматического регулирования являетсякоординатными входами измерительнойголовки,Измерительная головка на примереодной координаты работает следующимобразом.Положение грибка 4, с которым одним концом жестко связан измерительный стержень 3 с измерительным наконечником 5 на другом конце, стабилизируется относительно фланца 2при помощи трех электромагнитныхопор, которые управляются шестикоординатной системой 16 автоматическогорегулирования, Сигналы на выходахфотоусилителей 13, пропорциональныекомпонентам х; и г; соответствующегоякоря 6 относительно осей фотодиодной матрицы 11 (фиг. 3), поступаютна входы первого блока 15 преобразования координат, который преобразуетих в сигналы, пропорциональные координатам Х , У , Е , й, ф , с измерительного наконечника 5 относительно общего центра электромагнитныхопор. Эти сигналы поступают на однугруппу входов шестикоординатной системы 16 автоматического регулирования,где сравнивается с сигналами, пропорциональными заданным координатамУ с гас ЫЯсс,, поступающимна вторую группу ее входов, являющихся координатными входами измерительной головки от внешнего устройства.Три канала этой системы 16 автоматического регулирования регулируют лиС с снейные координаты Х , У , Е измерительного наконечника 5 и содержаткорректирующие звенья, настройка которых зависит от массы измерительного наконечника 5. Другие три каналарегулируют угловые координаты, у измерительного наконечника5 и содержат корректирующие звенья,настройка которых зависит от соответствующих моментов инерции измери 1409866/ ОЗФЗ и появление на выходах фотоусилителей 13 сигналов, пропорциональныхэтим смещениям. Эти сигналы поступаютна вход первого блока 15 преобразователя координат, который преобразуетих в сигналы, пропорциональные смещению центра грибка вдоль оси и егоповороту вокруг оси в соответствиис уравнениями: О Х -(О х -О х ),тельного наконечника 5 относительно1осей Х , У , 2 , проходящих черезцентр грибка 4, совпадающий с общимцентром электромагнитных опор ОС выхода системы 16 автоматическо 5го регулирования сигналы регулирования х, у, г, о, Яр ,поступают на вход второго блока 17 преобразования координат, в котором преобразуются в пары сигналов регулирования х., г, для каждой электромагнитной опоры и с его выходовпоступают на входы усилителей 14 мощности,15Обмотки 8 преобразуют выходныетоки усилителей 14 мощности в магнитные потоки, протекающие в каждойэлектромагнитной опоре по якорю 6,ярмам 7, полюсным наконечникам 9 ссилой, пропорциональной магнитномупотоку в этом зазоре. Таким образом,осуществляется регулирование положения якоря 6 по двум координатамв каждой электромагнитной опоре,при этом шестикоординатная система16 автоматического регулирования, управляющая электромагнитными опорами,однозначно определяет положениегрибка 4, а значит, и закрепленногона нем через измерительный стержень303 измерительного наконечника 5.При отклонении измерительного наконечника 5 по оси Х на величину ОХпроисходит смещение грибка 4 относи/ /тельно О по оси Х на величину О Х, 35поворот относительно оси У на угол6 и соответственно смещение якорей6 электромагнитных опор относительноосей фотодиодных матриц 11 на величины: 40Ох =О(Одг +О г )-О, г,45 Аналогично происходит вычисление сигналов, пропорциональных смещению центра грибка по осям У и 2 и его повороту ф и , Эти сигналы являются одновременно выходными сигналами измерительной головки и однозначно определяют компоненты вектора отклонения измерительного наконечника. Например, компонента вектора отклонения измерительного наконечника по оси Х равна ОХ = О Х + г 6.Эти сигналы поступают также на одну группу входов шестикоординатной системы 16 автоматического регулирования, где сравниваются с .заданными координатами х о н Ы , поступающими на. другую группу ее входов, которые в режиме сканирования поступают с ЭВМ, управляющей приводами координатно-измерительной машины и равны нулю в режиме динамических из" мерений. Сигналы рассогласования дх и а 6 усиливаются и подвергаются коррекции, параметры которой зависят соответственно от массы грибка с закрепленными на нем элементами и, его момента инерции относительно/оси УВ режиме сканирования позйционирование измерительного наконечника осуществляется не только приводами координатно-измерительной машины, но и электромагнитными опорами измерительной головки благодаря наличию у нее координатных входов, при этом необходимая точность позиционирования достигается значительно быстрее, так как приводы координатно-измерительной машины осуществляют "грубое" позиционирование, а "точное" - электромагнитные опоры измерительной головки, обладающие значительно большим, чем приводы, быстродействием, что повышает производительность изме рений.Для автоматической замены измерительного наконечника вместе с измерительным стержнем и грибком каждая электромагнитная опора выполнена в виде открытой наружу призмы, образованной полюсными наконечниками, и соответствующего ей призматического якоря, закрепленного на грибке. При этом электромагнитные опоры выполняют одновременно функцию и электро 1409866магнитного замка и при выключении тока в них грибок с измерительным стержнем и измерительным наконечником "падает", а при повторном включении тока в электромагнитных опорах фиксируется другой грибок с другими измерительным стержнем и измерительным наконечником.Для обеспечения одинаковой чувствительности и измерительного усилия по осям Х и У элементы базирования грибка выполнены в виде четырех электромагнитных опор, расположенныхОпод углом 90 , при этом возможна не только автоматическая замена измерительного наконечника с измерительным стержнем и грибком но и их повооФрот на 90Формула изобретения1, Измерительная головка, содержащая корпус с фланцем, измерительный стержень с грибком на одном конце и измерительным наконечником на другом, элементы базирования грибка, выполненные в виде трех электромагнитных опор, каждая из которых состоит из расположенного на грибке полого якоря, расположенного на фланце ярма с обмотками и полюсными наконечниками, расположенного по оси полого якоря двухкоординатного оптронного датчика линейного перемещения, выполненного в виде установленных на фланце светодиода и фотодиодной матрицы и закрепленной внутри полого якоря диафрагмы, фотоусилителя и усилителя мощности, первый блок преобразования координат, входы фото- усилителя каждой из трех электромагнитных опор связаны с соответствующей фотодиодной матрицей, выходыусилителя мощности каждой из трех5электромагнитных опор подключены ксоответствующим обмотками ярма, входыпервого блока преобразования координат связаны с выходами каждого из фотоусилителей, а его выходы являютсякоординатными выходами измерительной головки, отличающая -с я тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений,она снабжена шестикоординатной системой автоматического регулированияположения грибка и вторым блоком преобразования координат, первый блокпреобразования координат выполнен сшестью выходами, соединенными с пер 20 Вой группой Входов шестикоординатнойсистемы автоматического регулирования,вторая группа входов которой являетсякоординатными входами измерительнойголовки, выходы шестикоординатнойсистемы автоматического регулирования соединены с входами второго блока преобразования координат, выходыкоторого подключены соответственнок входам усилителей мощности каждойиз трех электромагнитных опор,2. Измерительная головка по п. 1,о т л и ч а ю щ а я с я тем, чтополый якорь имеет форму треугольнойпризмы, одна из боковых граней которой расположена на грибке, а полюсЗ 5 ные наконечники расположейы так,что их плоскости параллельны свободным боковым граням треугольной призмы.3. Измерительная головка по п. 1,о т л и ч а ю щ а я с я тем, чтоэлемент базирования грибка снабженчетвертой электромагнитной опорой.1409866 Составитель О.Техред М,Дидык Корректор О. Кравцо Бесова едактор М.Келемеш каз 3472/37 е о к Й и 13035 к изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектн Тираж 680 И Государственн делам изобрете Москва, Ж, Р