CN107830793A - 一种可变刚度接触式微纳米坐标测量机测头 - Google Patents

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    • G01B7/008—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • G01B7/012—Contact-making feeler heads therefor
    • G01B7/016—Constructional details of contacts

Abstract

本发明涉及一种可变刚度接触式微纳米坐标测量机测头，其特征在于，包括弹性敏感梁，中心连接体，“鹤”形框架，“工”字形柔顺机构，电容上极板，电容下极板，工作平台，所述弹性敏感梁的内端固定于“鹤”形框架的首部，弹性敏感梁的外端固定于“工”字形柔顺机构的中点内端，所述中心连接体的末端固定于弹性敏感梁的中点，所述“工”字形柔顺机构的两侧固定于“鹤”形框架，所述电容上极板固定于中心连接体的末端下表面，所述电容下极板固定于工作平台的上端。本发明通过设置有测头悬挂结构，有助于实现测头系统的刚度调节和空间排布结构的紧凑，通过设置有压电驱动器和弹性敏感梁，有助于减小测量过程中的测量力，通过设置有绕工作台轴线圆周均匀排布的弹性敏感梁和“鹤”形框架，有助于降低对弹性敏感梁的安装对称度和所受压力必须一致的条件，且结构简单，操作方便，经济实用。

Description

一种可变刚度接触式微纳米坐标测量机测头
技术领域
本发明涉及一种精密测头，具体为一种可变刚度接触式微纳米坐标测量机测头。
背景技术
测量微型工件表面形貌时，接触式微纳米坐标测量机需要采用测头的阶梯测杆顶端来接触被测工件，从而使得弹性敏感梁产生微小的应变或位移来标定被测点的坐标。目前接触式微纳米坐标机大多采用的是刚度固定的测头，在变刚度测头的研究和应用上还不成熟。现有的测头存在以下的一些问题：1、探针与工件接触力较大会对表面较软的工件造成破坏；2、探针与工件之间的吸引力会损坏测头系统的重复精度；3、惯性力可能会带来一定的误触发；4、测头系统的刚度难以达到各向同性；5、已经提出的变刚度测头三梁悬挂形式对加工精度的要求非常苛刻；6、压电驱动器施加的力不同而导致误差，且难以对加工缺陷进行有效的补偿；7、在使用电容式或光学式的传感器的时候，排布空间不足。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术不足，提供了一种可变刚度接触式微纳米坐标测量机测头。
为了解决上述问题，本发明提供了一种可变刚度接触式微纳米坐标测量机测头，包括弹性敏感梁，中心连接体，“鹤”形框架，“工”字形柔顺机构，电容上极板，电容下极板，工作平台，所述弹性敏感梁的内端固定于“鹤”形框架的首部，弹性敏感梁的外端固定于“工”字形柔顺机构的中点内端，所述中心连接体的末端固定于弹性敏感梁的中点，所述“工”字形柔顺机构的两侧固定于“鹤”形框架，所述电容上极板固定于中心连接体的末端下表面，所述电容下极板固定于工作平台的上端。
作为本发明的优选技术方案，所述“鹤”形框架的尾部设有圆形通孔，圆形通孔通过内六角螺栓和垫片固定于工作平台的上端。
作为本发明的优选技术方案，所述驱动器固定支架焊接于工作平台的上端，所述压电驱动器安装于驱动器固定支架的内部。
作为本发明的优选技术方案，所述工作平台的上端各设有三个绕工作台轴线圆周均匀分布的弹性敏感梁、“鹤”形框架、“工”字形柔顺机构、压电驱动器。
作为本发明的优选技术方案，所述阶梯测杆焊接于中心连接体的中心上端，所述测球设于阶梯测杆的上端。
作为本发明的优选技术方案，所述电容下极板连接数据采集器，所述压电驱动器连接电脑。
本发明具有的有益效果为，通过设置有测头悬挂结构，有助于实现测头系统的刚度调节和空间排布结构的紧凑，通过压电驱动器驱动挤压弹性敏感梁，减小了测量过程中的测量力，通过弹性敏感梁内端固定于“鹤”形框架的首部，且绕工作台轴线圆周均匀排布，放松了对结构的对称度与压力施加要求必须一致的苛刻条件，且在一定的范围内可以补偿加工或安装带来的误差。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
图1为本发明的正面结构示意图。
图2为本发明的局部结构示意图。
图3为本发明的背面结构示意图。
图4为本发明的工作示意图。
图中：1、“工”字形柔顺机构；2、压电驱动器；3、驱动器固定支架；4、“鹤”形框架；5、内六角螺栓；6、工作平台；7、弹性敏感梁；8、测球；9、阶梯测杆；10、中心连接体；11、电容上极板；12、电容下极板；13、垫片；14、圆形通孔；15、数据采集器；16、电脑。
具体实施方式
为了使本发明的目的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
请参阅图1、图2、图3、图4。
图1为本发明正面结构示意图。
图2为本发明的局部结构示意图。
图3为本发明的背面结构示意图。
图4为本发明的工作示意图。
包括弹性敏感梁7，中心连接体10，“鹤”形框架4，“工”字形柔顺机构1，电容上极板11，电容下极板12，工作平台6，所述弹性敏感梁7的内端固定于“鹤”形框架4的首部，弹性敏感梁7的外端固定于“工”字形柔顺机构1的中点内端，所述中心连接体10的末端固定于弹性敏感梁7的中点，所述“工”字形柔顺机构1的两侧固定于“鹤”形框架4，所述电容上极板11固定于中心连接体10的末端下表面，所述电容下极板12固定于工作平台6的上端。
所述“鹤”形框架4的尾部设有圆形通孔14，圆形通孔14通过内六角螺栓5和垫片13固定于工作平台6的上端。
所述驱动器固定支架3焊接于工作平台6的上端，所述压电驱动器2安装于驱动器固定支架3的内部。
所述工作平台6上端各设有三个绕工作台轴线圆周均匀分布的弹性敏感梁7、“鹤”形框架4、“工”字形柔顺机构1、压电驱动器2。
所述阶梯测杆9焊接于中心连接体10的中心上端，所述测球8设于阶梯测杆9的上端。
所述电容下极板12连接数据采集器15，所述压电驱动器2连接电脑16。
现场使用时，电容下极板连接数据采集器15，通过电脑16接受采集到的数据，通过电脑16的分析采集到的数据，反馈到压电驱动器2上，实时改变测头的整体刚度。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种可变刚度接触式微纳米坐标测量机测头，其特征在于：包括弹性敏感梁(7)，中心连接体(10)，“鹤”形框架(4)，“工”字形柔顺机构(1)，电容上极板(11)，电容下极板(12)，工作平台(6)，所述弹性敏感梁(7)的内端固定于“鹤”形框架(4)的首部，弹性敏感梁(7)的外端固定于“工”字形柔顺机构(1)的中点内端，所述中心连接体(10)的末端固定于弹性敏感梁(7)的中点，所述“工”字形柔顺机构(1)的两侧固定于“鹤”形框架(4)，所述电容上极板(11)固定于中心连接体(10)的末端下表面，所述电容下极板(12)固定于工作平台(6)的上端。
2.根据权利要求1所述的一种可变刚度接触式微纳米坐标测量机测头，其特征在于：所述“鹤”形框架(4)的尾部设有圆形通孔(14)，圆形通孔(14)通过内六角螺栓(5)和垫片(13)固定于工作平台(6)的上端。
3.根据权利要求1所述的一种可变刚度接触式微纳米坐标测量机测头，其特征在于：所述驱动器固定支架(3)焊接于工作平台(6)的上端，所述压电驱动器(2)安装于驱动器固定支架(3)的内部。
4.根据权利要求1所述的一种可变刚度接触式微纳米坐标测量机测头，其特征在于：所述工作平台(6)的上端各设有三个绕工作台轴线圆周均匀分布的弹性敏感梁(7)、“鹤”形框架(4)、“工”字形柔顺机构(1)、压电驱动器(2)。
5.根据权利要求1所述的一种可变刚度接触式微纳米坐标测量机测头，其特征在于：所述阶梯测杆(9)焊接于中心连接体(10)的中心上端，所述测球(8)设于阶梯测杆(9)的上端。
6.根据权利要求1所述的一种可变刚度接触式微纳米坐标测量机测头，其特征在于：所述电容下极板(12)连接数据采集器(15)，所述压电驱动器(2)连接电脑(16)。
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