CN109341615A - 一种测针组件 - Google Patents

Abstract

本发明的测针组件，包括测针和测头，测针上设有连接部和定位部，连接部设于测针的端部，测头上设有连接孔和定位槽，连接部与连接孔之间形成可拆卸连接，连接部连接在连接孔中时，定位部嵌设于定位槽中与定位槽形成锥面配合。通过连接部与连接孔的连接使得测针连接在测头上，当连接部与连接孔连接时，定位部能够嵌设于定位槽中并且与定位槽形成锥面配合，是一种测针与测头装配精度高、长期使用后对于测量精度影响小、能够保证高测量精度的测针组件。

Description

一种测针组件

技术领域

本发明涉及精密测量设备领域，具体而言，涉及一种测针组件。

背景技术

测针作为接触式的精密测量仪器的关键性部件，在使用时测针安装在测头上作为触发式传感器的执行元件。由于测针的类型多样，在测量不同的对象时，需要采用不同的类型的测针，同一测针使用一段时间后，测针的精度会受到影响，需要及时更换测针，从而保证测量精度。因此，测针与测头需要做成分体式的结构，通过装配进行使用，测针安装在测头上时相对测头的形位精度，通常是同轴度直接影响了测量精度。

现有技术中，测针在连接到测头上使用后，由于测针在测量时需要反复地与被测量的工件进行接触从而获得被测量工件上的多个点的位置信息，从而得到被测量工件的尺寸。因此，除去测针与测头的初始装配精度以外，由于测针的反复受力会对测针与测头之间安装精度受到影响，造成测针的测量位置发生一定程度的偏差，进而影响了测量仪器的测量精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种测针与测头装配精度高、长期使用后对于测量精度影响小、能够保证高测量精度的测针组件。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种测针组件，包括测针和测头，所述测针上设有连接部和定位部，所述连接部设于所述测针的端部，所述测头上设有连接孔和定位槽，所述连接部与所述连接孔之间形成可拆卸连接，所述连接部连接在所述连接孔中时，所述定位部嵌设于所述定位槽中与所述定位槽形成锥面配合。

作为对上述的测针组件的进一步可选的方案，所述定位槽为喇叭槽，所述喇叭槽由所述测头的端面过渡至所述连接孔处。

作为对上述的测针组件的进一步可选的方案，所述连接部与所述连接孔通过螺接形成可拆卸连接。

作为对上述的测针组件的进一步可选的方案，所述连接部与所述连接孔通过弹性过盈插接形成可拆卸连接。

作为对上述的测针组件的进一步可选的方案，所述连接部呈圆柱状，柱面上设有多个夹紧部，所述夹紧部能够相对所述连接部的柱面浮动。

作为对上述的测针组件的进一步可选的方案，所述连接部与所述连接孔通过磁吸连接。

作为对上述的测针组件的进一步可选的方案，所述测针组件还包括测座，所述测头连接在所述测座上。

作为对上述的测针组件的进一步可选的方案，所述测头与所述测座之间形成可拆卸连接。

作为对上述的测针组件的进一步可选的方案，所述测针包括测球、测杆和测柄，所述测球和所述测柄分别设于所述测杆的两端，所述测柄的杆径大于所述测杆的杆径，所述连接部和所述定位部形成于所述测柄上。

作为对上述的测针组件的进一步可选的方案，所述测杆平滑地过渡连接至所述测柄。

本发明的探针组件至少具有如下优点：

本发明的测针组件，包括测针和测头，测针上设有连接部和定位部，连接部设于测针的端部，测头上设有连接孔和定位槽，连接部与连接孔之间形成可拆卸连接，连接部连接在连接孔中时，定位部嵌设于定位槽中与定位槽形成锥面配合。

通过连接部与连接孔的连接使得测针连接在测头上，当连接部与连接孔连接时，定位部能够嵌设于定位槽中并且与定位槽形成锥面配合，是一种测针与测头装配精度高、长期使用后对于测量精度影响小、能够保证高测量精度的测针组件。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例1提供的测针组件的结构示意图；

图2示出了本发明实施例1提供的具有测座的测针组件的结构示意图；

图3示出了本发明实施例2提供的一种测针组件的结构示意图；

图4示出了本发明实施例2提供的另一种测针组件的结构示意图；

图5示出了本发明实施例3提供的测针组件的结构示意图。

图标：

1-测针组件；

10-测针；

101-连接部；101a-夹紧部；102-定位部；

11-测球；12-测杆；13-测柄；

20-测头；

201-连接孔；201a-磁铁；202-定位槽；

30-测座。

具体实施方式

在下文中，将结合附图更全面地描述本发明的各种实施例。本发明可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。因此，将参照在附图中示出的特定实施例更详细地描述本发明。然而，应理解：不存在将本发明的各种实施例限于在此发明的特定实施例的意图，而是应将本发明理解为涵盖落入本发明的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。结合附图的描述，同样的附图标号标示同样的元件。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种测针组件1，该测针组件1可以应用于接触式测量设备上，如三坐标测量仪、齿轮检测仪、数控机床等。该测针组件1包括测针10和测头20。

其中，测针10为测试类的探针，作为测头20的执行部件，即作为测头20与被测量的工件的接触媒介。在测量时，通过测针10与被测量的部件的接触，从而将接触信号传递至测头20为测头20所获取。

测头20是一种触发式传感器，通过测针10获取被测量部件的特征信号，从而获得被测量工件的尺寸、位置信息。测头20内部设有一个闭合的有源电路，该电路与一个触发机构相连接，该触发机构被触发产生触发动作时，会引起电路状态变化发出声光信号，指示测头20的工作状态。触发机构产生触发动作的条件是测头20上的测针10受到触发，产生轻微的震动或移动。

测针10包括测球11、测杆12和测柄13。测球11和测柄13分别设于测杆12的两端，测球11呈圆球状，测杆12呈圆杆状，且测杆12的轴线穿过测球11的球心，也就是测球11和测杆12的轴线共线。测针10根据测球11材料可分为红宝石测针10、陶瓷测针10、碳化钨测针10、钢测针10等；测针10根据测杆12材料又分为陶瓷测针10、碳化钨测针10、钢测针10、碳纤维测针10等。

本实施例中，测柄13的杆径大于测杆12的杆径，测柄13呈圆柱体状，测柄13与测杆12同轴设置，且测杆12平滑地过渡连接至测柄13。具体可以为测柄13上设有锐边倒角，该锐边倒角使得测杆12通过圆锥面过渡连接至测柄13上，测柄13和测杆12在连接时不存在阶梯面，从而使得测杆12和测柄13之间不存在应力集中的连接锐边，测杆12和测柄13之间的连接更为可靠，进而使得测针10具有更为优良的力学特性。

测针10上还设有连接部101和定位部102，连接部101设于测针10的端部，也就是设于测柄13的端部，定位部102在测柄13上形成，即为测针10通过测柄13连接在测头20上。测头20上对应地设有连接孔201和定位槽202，通过连接部101与连接孔201的连接使得测针10连接在测头20上，当连接部101与连接孔201连接时，定位部102能够嵌设于定位槽202中并且与定位槽202形成锥面配合。

连接部101为与测柄13同轴的圆杆，定位部102为设于测柄13与连接部101之间的抬肩上的倒角所形成的锥面。同样地，连接孔201为与连接部101相匹配圆孔，定位槽202为与连接孔201同轴的喇叭槽，该喇叭槽的锥度与定位部102的锥面锥度相匹配，也就是相等，从而使得定位槽202与定位部102在形成锥面配合时能够对测针10提供周向均衡的支撑力。

由此，测针10在与测头20连接时，形成的锥面配合能够对测针10和测头20形成对位导向，对测针10的连接位的晃动形成周向支撑，且通过锥面配合导向能够使得连接部101和连接孔201的装配更加精准。且通过保证连接部101与定位部102的同轴度、连接孔201与定位槽202的同轴度、定位部102的锥面角度精度、定位槽202的锥面角度精度、定位部102的锥面圆跳动、定位槽202的锥面圆跳动、定位部102的锥面粗糙度、定位槽202的锥面粗糙度等测针10、测头20连接结构的形位精度和粗糙度，即能够保证测针10与测头20具有较高的装配精度，从而使得测针组件1具有较好的测量精度。

定位槽202为喇叭槽，喇叭槽由两个圆形端面和一个曲面构成，两个圆形端面中的一个圆形端面的直径大于另一个圆形端面的直径，两个圆形端面由一个曲面连接，该曲面即为圆锥面。喇叭槽由测头20的端面过渡至连接孔201处，也可以看作连接孔201自测头20的端面打入，连接孔201的端部与测头20的端面的交界处做锐边倒角，形成锥面。

测针10上的定位部102同样自连接部101平滑地过渡至测柄13的柱面上，也就是连接部101的柱面与测柄13的柱面通过一个锥面平滑过渡。由此，测针10与测头20之间在连接时仅形成了周向配合，避免了传统测针10与测头20在连接时形成端面配合，由于端面加工的不平整等因素造成的测针10与测头20装配精度差等问题的产生。

测针10与测头20之间通过连接部101和连接孔201形成可拆卸连接，由此，当测针10发生磨损、损坏时可以随时对测针10进行更换，保证测针组件1始终具有较高的测量精度。

本实施例中，连接部101与连接孔201通过螺接形成可拆卸连接。杆状的连接部101上设有外螺纹成为螺杆，连接孔201上设有与连接部101上的外螺纹相配合的内螺纹成为螺纹孔。螺纹连接是一种可靠的连接方式，结构简单，便于装拆，且螺纹连接的螺接程度能够调整定位部102与定位槽202形成的锥面配合的压力。

连接部101上的螺纹应足够长，具体为连接部101上的螺纹自连接部101的端部向定位部102延伸，连接部101上的螺纹距离定位部102的距离应不大于定位槽202的深度，从而保证连接部101在与连接孔201螺接时，能够螺接到位从而使得定位部102与定位槽202接触，形成锥面配合。可以理解还可以在连接部101与定位部102连接端设置环形凹槽，通过该环形凹槽对连接孔201中螺纹进行避让，这种结构能够缩短连接部101上的螺纹的长度，减少因螺接不到位对锥面配合形成的限制。

如图2所示，本实施例中，探针组件还包括测座30，测头20连接测座30上，测针组件1通过测座30连接在机床或测量设备上。

测头20与测座30之间形成可拆卸连接，测头20在长期使用后需要进行更换或调试，通过及时拆卸测头20能够保证测量组件的始终具有较高的测量精度。

测头20与测座30同样可以采用螺纹连接，测头20上一端设有连接孔201和定位槽202，另一端设有螺杆，测座30上对应地设有与测头20上的螺杆对应的螺纹孔，从而使得测头20可以螺接在测座30上。

在安装测针组件1时，将测针10安装在测头20上，而后将测头20安装在测座30上，最后将测座30固定在主机上，在后续更换测针10或测头20时，将测头20自测座30上拆卸，而后将测针10与测头20拆卸进行更换。

在其他的实施例中，测头20与测座30之间还可以采用其他的可拆卸连接的方式，如卡接连接或磁吸连接等。

实施例2

如图3所示，本实施例的测针组件1与实施例1的测针组件1的区别在于：测针10与测头20通过弹性过盈插接形成可拆卸连接。

连接部101呈圆柱状，柱面上设有多个夹紧部101a，夹紧部101a能够相对连接部101的柱面浮动。当连接部101插入于连接孔201中后，夹紧部101a向连接部101的柱面内缩动，伴随产生了弹性回复力，从而使得连接部101在插入于连接孔201中后，夹紧部101a将测针10夹紧在测头20上。连接部101向连接孔201中的插入程度受到定位槽202和定位部102的配合的限制，在装配时能够保证直接推顶到位。

具体可以为，夹紧部101a为设于连接部101的柱面上的可浮动的圆珠，圆珠与连接部101之间设有弹性件，弹性件可以为弹片或弹簧。当连接部101插入于连接孔201中时，圆柱以其圆润的结构具有较好的导向性，便于连接部101的插入。当连接部101带动圆珠插入至连接孔201中后，弹性件受到压缩，伴随产生了一个弹性回复力，该弹性回复力推动圆柱顶紧在连接孔201中，从而使得连接部101与连接孔201之间形成了过盈配合，将测针10固定在测头20上。

如图4所示，在另一实施例中，测针10的连接部101包括两个圆环和多个簧片，簧片呈圆弧状，两个圆环同轴设置，多个簧片呈圆形间隔分布地设于两个圆环之间，围合呈了中部拱起的回转体，具体形态可以参照鼓形，即中部的横截面最大向两端逐渐减小。连接部101的中部的杆径大于测头20的连接孔201的孔径，从而使得连接部101在插入至连接孔201中时，簧片受到挤压向内变形，伴随产生了弹性恢复力，从而将连接部101紧固在连接孔201中。

上述，提供的两种过盈连接的方式使得测针10与测头20之间形成插接式的连接，该过盈连接的力通常为大于测针10的重力即可实现对测针10的固定，装配更加简单和可靠，拆卸时拔出即可，是一种快速装拆的连接方式。

可以理解，实施例1中提出的测头20与测座30之间的连接也可以采用弹性过盈插接连接。

实施例3

如图5所示，本实施例的测针组件1与实施例1的测针组件1的区别在于：连接部101与连接孔201通过磁吸连接。

测针10的连接部101由磁性材料制成，如铁、钢或者磁性合金材料等，连接孔201中设有磁铁201a，将连接部101插接至连接孔201中后形成磁吸连接，磁吸连接是一种无疲劳的可拆卸连接，不受装拆次数的影响，在多次装拆后仍然具有如初的磁吸效果。

上述，磁铁201a可以设于连接孔201的周向孔壁上，也可以设于连接孔201的孔底端面上，或者可以同时设于连接孔201的周向孔壁和孔底端面上，从而能够为插入于其中的连接部101提供更大的磁力，且设于孔第端面上的磁铁201a能够为插入于其中的连接部101提供端面拉力，将连接部101向连接孔201内拉拔，使得测针10直接装配到位。

连接部101与连接孔201之间的磁吸力由磁吸面积所决定，该磁吸力应大于测针10的重量，从而使得测针10在使用时能够牢靠地固定在测头20上。在装配测针10时，将连接部101插入至连接孔201中并推顶到位时的定位部102与定位槽202形成锥面配合即可完成安装，拆卸时直接将测针10拔出即可，装拆快速且方便，结构简单。

进一步地，还可以在定位槽202上设置磁铁201a，将测柄13设置成由磁性金属材料支撑，一方面增大了磁吸面积，使得磁吸连接更为可靠，另一方面在装配测针10与测头20时，定位槽202与定位部102之间的吸合能够使得连接部101在连接孔201中的移动自动到位，无需人为地进行再次推顶。

可以理解，实施例1中提出的测头20与测座30之间的连接也可以采用磁吸连接。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种测针组件，其特征在于，包括测针和测头，所述测针上设有连接部和定位部，所述连接部设于所述测针的端部，所述测头上设有连接孔和定位槽，所述连接部与所述连接孔之间形成可拆卸连接，所述连接部连接在所述连接孔中时，所述定位部嵌设于所述定位槽中与所述定位槽形成锥面配合。

2.根据权利要求1所述的测针组件，其特征在于，所述定位槽为喇叭槽，所述喇叭槽由所述测头的端面过渡至所述连接孔处。

3.根据权利要求1所述的测针组件，其特征在于，所述连接部与所述连接孔通过螺接形成可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的测针组件，其特征在于，所述连接部与所述连接孔通过弹性过盈插接形成可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的测针组件，其特征在于，所述连接部呈圆柱状，柱面上设有多个夹紧部，所述夹紧部能够相对所述连接部的柱面浮动。

6.根据权利要求1所述的测针组件，其特征在于，所述连接部与所述连接孔通过磁吸连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的测针组件，其特征在于，所述测针组件还包括测座，所述测头连接在所述测座上。

8.根据权利要求7所述的测针组件，其特征在于，所述测头与所述测座之间形成可拆卸连接。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的测针组件，其特征在于，所述测针包括测球、测杆和测柄，所述测球和所述测柄分别设于所述测杆的两端，所述测柄的杆径大于所述测杆的杆径，所述连接部和所述定位部形成于所述测柄上。

10.根据权利要求9所述的测针组件，其特征在于，所述测杆平滑地过渡连接至所述测柄。