接触式测头、三坐标测量机及对刀仪制造技术

本发明专利技术提供的接触式测头以球柱结构或弹簧片为支撑复位方式，以光栅或霍尔器件为位移信息的检测装置(包括检测测端位移的方向和大小)，克服现有触发式测头无法获取接触方向的缺陷，可以更准确地进行误差补偿，改善触发式测头的各向异性，提高测量精度。本发明专利技术的接触式测头结构简单、质量小、体积小，动态性能好，适合高精度的快速测量。

【技术实现步骤摘要】
接触式测头、三坐标测量机及对刀仪
本专利技术涉及检测加工
，特别是指一种接触式触头、应用该触头的三坐标测量机及对刀仪。
技术介绍
本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。当下三坐标测量机不仅能在计算机控制下完成各种复杂测量，而且可以通过与数控机床交换信息，实现对加工的控制，而且还可以根据测量数据实现反求工程，是现代工业检测和质量控制不可缺少的通用型几何量测量仪器。三坐标测量机通过测头来拾取信号，现有触发式和模拟式两种工作方式，触发式测头主要用于接触判断，当测端接触到被测体时，测头发出一个脉冲信号，此时坐标测量机的标尺系统记录当前坐标值。这种工作方式在测量规则几何特征(圆弧、直线等)时有很高的效率，但不适合于测量自由曲面等几何特征；模拟式测头可以连续输出测端的位移信息，适用于测量自由曲面等非规则几何特征。目前在坐标测量机上使用的触发式测头就相当于一个开关，其没有监控测针末端的位置，为保证精度和可靠性，需要其具有很高的重复性，即在触发前后，末端的位置能尽量不变。另外，触发测头没有提供接触方向，因此无法对测端球半径进行精确补偿而限制了触发式测头的测量精度。同时目前使用的模拟式测头结构复杂、尺寸和质量都比较大，动态性能较差，而且价格昂贵不便于普遍使用。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种改进的接触式测头，其可以输出测端位移的大小和方向，具有质轻、检测精度高的优点。本专利技术提供的技术方案为：一种接触式测头，包括测端、与所述测端连接的测针以及壳体，所述壳体内设置有支撑与复位系统及位置检测系统，所述位置检测系统包括与所述壳体顶部连接的固定部，和与所述支撑与复位系统的支架连接的移动部，当所述测端受力时，固定连接的所述测针、所述支架及所述移动部发生偏摆或垂直方向的移动中的一种或组合，所述固定部感测所述移动部的位置变化测出所述测端位移的大小和方向。进一步地，所述固定部为读数头或霍尔器件。进一步地，所述移动部为光栅尺或永磁体。进一步地，所述固定部与所述移动部相应设置三组，任意两组感测的所述测端位移信息的不相同。进一步地，所述固定部感测所述移动部在正交坐标系方向的位置变化。进一步地，所述支撑与复位系统包括球柱系统或弹簧片系统。进一步地，所述弹簧片系统包括弹簧片和所述支架，所述弹簧片与所述支架的底面固定连接，并且与所述壳体的内底面相抵。进一步地，所述球柱系统包括支撑槽、螺旋弹簧、底座、所述支架和支脚，所述支撑槽由所述底座上的相邻凸部构成，所述支脚通过所述螺旋弹簧的挤压置于所述支撑槽中并且一端固定在所述支架上，所述螺旋弹簧安装在所述测针支架远离所述支脚的柱体外，并且与所述壳体相抵触。进一步地，所述凸部设有6个，每2个一组间隔120°设置，每组为呈V型的两个半球体，所述支脚为圆柱体。本专利技术还提供一种三坐标测量机，包括接触式测头。进一步地，所述接触式测头包括测端、与所述测端连接的测针以及壳体，所述壳体内设置有支撑与复位系统及位置检测系统，所述位置检测系统包括与所述壳体顶部连接的固定部，和与所述支撑与复位系统的支架连接的移动部，当所述测端受力时，固定连接的所述测针、所述支架及所述移动部发生偏摆或垂直方向的移动中的一种或组合，所述固定部感测所述移动部的位置变化测出所述测端位移的大小和方向。进一步地，所述固定部为读数头或霍尔器件。进一步地，所述移动部为光栅尺或永磁体。进一步地，所述固定部与所述移动部相应设置三组，任意两组感测的所述测端位移信息的不相同。进一步地，所述固定部感测所述移动部在正交坐标系方向的位置变化。进一步地，所述支撑与复位系统包括球柱系统或弹簧片系统。进一步地，所述弹簧片系统包括弹簧片和所述支架，所述弹簧片与所述支架的底面固定连接，并且与所述壳体的内底面相抵。进一步地，所述球柱系统包括支撑槽、螺旋弹簧、底座、所述支架和支脚，所述支撑槽由所述底座上的相邻凸部构成，所述支脚通过所述螺旋弹簧的挤压置于所述支撑槽中并且一端固定在所述支架上，所述螺旋弹簧安装在所述测针支架远离所述支脚的柱体外，并且与所述壳体相抵触。进一步地，所述凸部设有6个，每2个一组间隔120°设置，每组为呈V型的两个半球体，所述支脚为圆柱体。本专利技术还提供一种对刀仪，用于加工工件，包括接触式测头。进一步地，所述接触式测头包括测端、与所述测端连接的测针以及壳体，所述壳体内设置有支撑与复位系统及位置检测系统，所述位置检测系统包括与所述壳体顶部连接的固定部，和与所述支撑与复位系统的支架连接的移动部，当所述测端受力时，固定连接的所述测针、所述支架及所述移动部发生偏摆或垂直方向的移动中的一种或组合，所述固定部感测所述移动部的位置变化测出所述测端位移的大小和方向。进一步地，所述固定部为读数头或霍尔器件。进一步地，所述移动部为光栅尺或永磁体。进一步地，所述固定部与所述移动部相应设置三组，任意两组感测的所述测端位移信息的不相同。进一步地，所述固定部感测所述移动部在正交坐标系方向的位置变化。进一步地，所述支撑与复位系统包括球柱系统或弹簧片系统。进一步地，所述弹簧片系统包括弹簧片和所述支架，所述弹簧片与所述支架的底面固定连接，并且与所述壳体的内底面相抵。进一步地，所述球柱系统包括支撑槽、螺旋弹簧、底座、所述支架和支脚，所述支撑槽由所述底座上的相邻凸部构成，所述支脚通过所述螺旋弹簧的挤压置于所述支撑槽中并且一端固定在所述支架上，所述螺旋弹簧安装在所述测针支架远离所述支脚的柱体外，并且与所述壳体相抵触。进一步地，所述凸部设有6个，每2个一组间隔120°设置，每组为呈V型的两个半球体，所述支脚为圆柱体。与现有技术相比，本专利技术提供的接触式测头的壳体内设置有支撑与复位系统及位置检测系统，通过位置检测系统输出的信号可以持续监控测端的位移信息，包括方向和大小，克服现有触发式测头无法获取接触方向的缺陷，因此可以更准确地进行误差补偿，从而改善触发式测头的各向异性，提高测量精度。不仅如此，本专利技术的接触式测头结构简单、质量小、体积小，动态性能好，适合高精度的快速测量。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术的球柱系统的接触式测头的结构示意图。图2为图1所示的接触式测头的工作原理图。图3为图1所示的球柱系统(除螺旋弹簧)的结构示意图。图4为本专利技术的弹簧片系统的接触式测头的结构示意图。图5为图4所示的接触式测头的工作原理图。图6为图4所示的弹簧片的结构示意图。图7为位置检测系统的结构示意图。附图标记说明:测头100壳体10测端11测针12支架13柱体130支脚131支撑槽132底座133螺旋弹簧134弹簧片135固定部16移动部17如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术实施例。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术实施例，所描述的实施方式仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接触式测头，包括测端、与所述测端连接的测针以及壳体，其特征在于：所述壳体内设置有支撑与复位系统及位置检测系统，所述位置检测系统包括与所述壳体顶部连接的固定部，和与所述支撑与复位系统的支架连接的移动部，当所述测端受力时，固定连接的所述测针、所述支架及所述移动部发生偏摆或垂直方向的移动中的一种或组合，所述固定部感测所述移动部的位置变化测出所述测端位移的大小和方向。

【技术特征摘要】
1.一种接触式测头，包括测端、与所述测端连接的测针以及壳体，其特征在于：所述壳体内设置有支撑与复位系统及位置检测系统，所述位置检测系统包括与所述壳体顶部连接的固定部，和与所述支撑与复位系统的支架连接的移动部，当所述测端受力时，固定连接的所述测针、所述支架及所述移动部发生偏摆或垂直方向的移动中的一种或组合，所述固定部感测所述移动部的位置变化测出所述测端位移的大小和方向。2.根据权利要求1所述的接触式测头，其特征在于：所述固定部为读数头或霍尔器件，所述移动部为光栅尺或永磁体。3.根据权利要求1所述的接触式测头，其特征在于：所述固定部与所述移动部相应设置三组，任意两组感测的所述测端位移信息的不相同。4.根据权利要求3所述的接触式测头，其特征在于：所述固定部感测所述移动部在正交坐标系方向的位置变化。5.根据权利要求1所述的接触式测头，其特征在于：所述支撑与复位系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳华，梁斌，刘伟强，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44