CN113607099A - 接触式测头、三坐标测量机及对刀仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种接触式测头、三坐标测量机及对刀仪，其中接触式测头，包括机壳和穿出机壳的测杆，所述机壳于所述测杆位置处开设有活动孔，所述活动孔内壁上设有用于套设在所述测杆上的气囊，所述机壳上设有用于控制所述气囊充气或泄气的充气机构，所述气囊充气以抵紧所述测杆并使测杆长度方向沿所述活动孔轴线方向设置，本申请具有增强测头机壳的密封性能的效果。

Description

接触式测头、三坐标测量机及对刀仪

技术领域

本发明涉及工件检测设备领域，尤其是涉及一种接触式测头、三坐标测量机及对刀仪。

背景技术

目前随着加工中心的高速发展，工件加工精度要求越来越高，在检测工件的精度时，常常采用三坐标测量机，而在工件的加工过程中，工件装卸和刀具调整需要用到对刀仪。

相关技术中，对刀仪主要包括测头、对刀探针和信号传输接口器；探针是用于与刀具进行接触，并将接触产生的力传至测头；测头受力发出通、断信号，通过信号传输接口器，将通断信号传输到数控系统中，以进行刀具方向的识别、运算、补偿和存取等。

相关技术中，三坐标测量机主要包括控制系统和测头系统，控制系统主要用于控制测量机移动、对光栅读数进行处理和在有触发信号时采集数据，而测头系统主要用于采集数据并触发信号，且将采集的数据传递给控制系统，从而测量工件各个点的坐标。

相关技术中，如图1，测头系统主要包括机壳1、探头7和连接探头7的测杆2，机壳1内设置有安装板4，测杆2一端连接探头7一端机壳1连接安装板4，安装板4上设有三个圆杆5，机壳1内设有三组开关，每组开关包括两个圆球6，每个圆杆5均贴合在两个圆球6之间，机壳1于测杆2位置处开有活动孔8，安装板4上固定连接有弹簧二23，弹簧二23呈竖直设置，弹簧二23另一端固定在机壳1内，在测量过程中，探头7接触零件并产生偏转，从而带动安装板4移动，导致至少一个圆杆5脱离圆球6，在此瞬间，测量机读取此时的探头7的位置坐标。

针对上述相关技术，发明人认为，在实际使用过程中，测头需要产生偏转，势必活动孔和测杆之间预留有间隙，从而会影响机壳的密封性，一旦水汽或灰尘进入到机壳内，则会影响机壳内电气元件的正常工作。

发明内容

为了增强机壳的密封性能，本申请提供一种接触式测头、三坐标测量机及对刀仪。

第一方面，本申请提供的一种接触式测头，采用如下的技术方案：

一种接触式测头，包括机壳和穿出机壳的测杆，所述机壳于所述测杆位置处开设有活动孔，所述活动孔内壁上设有用于套设在所述测杆上的气囊，所述机壳上设有用于控制所述气囊充气或泄气的充气机构，所述气囊充气以抵紧所述测杆并使测杆长度方向沿所述活动孔轴线方向设置。

通过采用上述技术方案，在测杆偏转之前，通过充气机构对气囊充气，直至气囊抵紧测杆，则可以增强机壳的密封性能，从而可以防止水汽或灰尘进入到机壳内，影响机壳内的电气元件正常工作；在测杆偏转时，可以通过充气机构使气囊泄气，从而不影响测杆的转动；另外，测杆偏转完毕后并在下一次偏转之前，充气机构对气囊充气，通过气囊将测杆抵紧并规整测杆长度方向，可以使测杆长度方向沿活动孔轴线方向设置，从而在测杆每次偏转之前的位置均相同，从而具有很高的重复性，则可以提高测量的精度和可靠性。

可选的，所述充气机构包括活塞，所述机壳内开设有用于连通所述气囊的缓冲槽，所述活塞设置在所述缓冲槽中且用于封堵所述缓冲槽，所述充气机构还包括用于驱动所述活塞沿缓冲槽长度方向移动的驱动件。

通过采用上述技术方案，驱动件驱动活塞运动，从而可以控制气囊充气或泄气，该充气机构结构简单，操作方便。

可选的，所述驱动件包括气缸。

通过采用上述技术方案，该驱动件结构简单，操作方便，且动作快。

可选的，所述驱动件包括用于复位所述活塞位置的弹簧一。

通过采用上述技术方案，弹簧一未形变时，气囊膨胀抵紧在测杆上，测杆偏转时，对气囊造成挤压，从而活塞移动，使弹簧一压缩，测杆离开工件后，弹簧一恢复形变，带动活塞复位，从而气囊再次充气，将测杆定位在初始位置，以待测杆再次偏转，弹簧一的设置便于测杆的自动复位，可以保证测杆每次偏转之前的位置均相同，从而具有很高的重复性，则可以提高测量的精度和可靠性。

可选的，所述缓冲槽内设有气压表，所述弹簧一未形变时，所述气压表位于所述活塞靠近所述气囊的一侧。

通过采用上述技术方案，气压表可以检测气囊到活塞的空间内的气压变化，从而可以判断活塞的是否正常复位，则可以通过气压变化检测弹簧一是否因疲劳、磨损等因素而无法使活塞精准回位；在判断时，一旦活塞没有精准回位，则活塞到气囊的空间内的气压势必减小。

可选的，所述机壳上设有用于检测所述活塞运动距离的距离传感器。

通过采用上述技术方案，距离传感器可以检测活塞的运动距离，从而可以判断测杆的偏转程度，从而可以根据测杆每次的偏转程度差，以更准确地进行误差补偿，提高测量精度。

可选的，所述充气机构包括气泵，所述气泵出气口连通所述气囊。

通过采用上述技术方案，该充气机构结构简单，且通过电动实现气囊的充气或泄气，达到实现自动化的基础。

第二方面，本申请提供的一种三坐标测量机，采用如下的技术方案：

一种三坐标测量机，包括如权利要求1-7中任一项所述的接触式测头。

通过采用上述技术方案，采用本申请提供的接触式测头的三坐标测量机，能更加精确地采集工件的位置数据。

第三方面，本申请提供的一种对刀仪，采用如下的技术方案：

一种对刀仪，包括如权利要求1-7中任一项所述的接触式测头。

通过采用上述技术方案，采用本申请提供的接触式测头的三坐标测量机，能更加精确地采集工件的位置数据。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请在测杆偏转之前，通过充气机构对气囊充气，直至气囊抵紧测杆，则可以增强机壳的密封性能，从而可以防止水汽或灰尘进入到机壳内，影响机壳内的电气元件正常工作；在测杆偏转时，可以通过充气机构使气囊泄气，从而不影响测杆的转动；另外，测杆偏转完毕后并在下一次偏转之前，充气机构对气囊充气，通过气囊将测杆抵紧并规整测杆长度方向，可以使测杆长度方向沿活动孔轴线方向设置，从而在测杆每次偏转之前的位置均相同，从而具有很高的重复性，则可以提高测量的精度和可靠性；

2.本申请通过气压表的设置，可以检测气囊到活塞的空间内的气压变化，从而可以判断活塞的是否正常复位，则可以通过气压变化检测弹簧一是否因疲劳、磨损等因素而无法使活塞精准回位；

3.本申请通过距离传感器的设置，可以检测活塞的运动距离，从而可以判断测杆的偏转程度，从而可以根据测杆每次的偏转程度差，以更准确地进行误差补偿，提高测量精度。

附图说明

图1是本申请中背景技术中一种接触式测头的剖视图；

图2是本申请中实施例1一种接触式测头的剖视图；

图3是本申请中实施例2一种接触式测头的剖视图；

图4是本申请中实施例3一种接触式测头的剖视图；

图5是本申请中实施例4一种三坐标测量仪的整体结构示意图；

图6是本申请中实施例5一种对刀仪的整体结构示意图。

附图标记说明：

1、机壳；2、测杆；3、放置槽；4、安装板；5、圆杆；6、圆球；7、探头；8、活动孔；9、气囊；10、活塞；11、弹簧一；12、缓冲槽；13、水平段；14、竖直段；15、挤压块；16、距离传感器；17、气压表；18、气泵；19、气管；20、气缸；21、机体一；22、机体二；23、弹簧二。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

实施例1

本申请实施例公开一种接触式测头。参照图1和图2，该接触式测头包括机壳1和测杆2，机壳1内底面开设有放置槽3，放置槽3内放置有安装板4，安装板4上固定连接有弹簧二23，弹簧二23呈竖直设置，弹簧二23另一端固定在机壳1内，安装板4外壁上等距固定连接有三个圆杆5，机壳1内底面设有有三组开关，三组开关和三个圆杆5一一对应，开关包括两个相互靠近且均固定连接在机壳1内底面的圆球6，两圆球6之间预留有供圆杆5卡入的间隙，且圆杆5卡在间隙中时，圆杆5和两圆球6均抵接；测杆2固定连接在安装板4下表面且测杆2沿竖直方向穿出机壳1，测杆2下端固定连接有探头7，机壳1于测杆2位置处开设有供测杆2偏转的活动孔8。

活动孔8内壁上固定连接有用于套设在测杆2上的气囊9，机壳1上设有用于控制气囊9充气或泄气的充气机构，气囊9膨胀后呈圆环形且和活动孔8同轴，气囊9膨胀后，气囊9内壁抵紧测杆2以致测杆2长度方向沿活动孔8轴线方向设置。

充气机构包括活塞10和驱动件，驱动件包括弹簧一11，机壳1侧壁上开设有缓冲槽12，缓冲槽12包括水平段13和竖直段14，水平段13长度方向沿活动孔8径向设置，竖直段14长度方向沿竖直方向设置，水平段13一端连通气囊9，水平段13另一端连通竖直段14，活塞10设置在竖直段14内，且活塞10周向抵接缓冲槽12内壁，活塞10厚度方向沿竖直段14长度方向设置，弹簧一11长度方向沿竖直方向设置，弹簧一11一端固定连接在竖直段14侧壁上，弹簧一11另一端固定连接在活塞10上表面，弹簧一11未形变时，气囊9处于膨胀状态且测杆2长度方向沿活动孔8轴线方向设置。

由于在实际测量过程中，测杆2是需要多方位移动，即测杆2除了摆动，还需要竖直上移，为了满足测杆2竖直上移时，测杆2能对对气囊9造成挤压测杆2于活动孔8位置处固定连接有挤压块15，挤压块15呈圆台形，且挤压块15横截面积从上至下逐渐增大。

竖直段14顶壁上固定连接有距离传感器16，通过距离传感器16可以检测活塞10运动的距离。

机壳1上于水平段13位置处固定连接有用于检测水平段13内气压的气压表17。

另外，为了进一步增强机壳1的密封性能，可以在气囊9内壁上贴合固定连接橡胶垫。

本申请实施例一种接触式测头的实施原理为：检测时，测杆2触碰工件，产生偏转，从而挤压气囊9，气囊9收缩，活塞10移动，从而弹簧一11被压缩产生形变，测杆2脱离工件后，弹簧一11恢复形变，带动活塞10移动，从而对气囊9充气，气囊9膨胀并抵紧测杆2，使测杆2回至初始状态。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，参照图3，充气机构包括气泵18，气泵18用于固定在安装面上，安装面可以是三坐标测量仪的机体，也可以是对刀仪的机体，气泵18出气口连通有气管19，气管19另一端连通缓冲槽12。

另外，测头上可以设置触摸开关，触摸开关用于启闭气泵18，即测头触碰工件时，气泵18不再对气囊9充气，测头脱离工件时，气泵18继续对气囊9充气。

本申请实施例一种接触式测头的实施原理为：检测时，测杆2触碰工件，在触摸开关的作用下，气泵18不再对气囊9充气，从而气囊9可以被压缩，从而测杆2发生偏转。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于，参照图4，驱动件包括气缸20，气缸20通过螺钉固定连接在机壳1外壁上，气缸20活塞10杆插入缓冲槽12并固定连接活塞10远离气囊9的一面。

另外，测头上可以设置触摸开关，触摸开关用于启闭气缸20，即测头触碰工件时，气缸20回位。

在另一实施方式中，驱动件包括丝杆和电机，丝杆转动驱动活塞10移动，从而实现气囊9的充气或泄气，电机用于带动丝杆转动，触摸开关用于启闭电机。

本申请实施例一种接触式测头的实施原理为：检测时，测杆2触碰工件，在触摸开关的作用下，气缸20回位，从而气囊9可以被压缩，从而测杆2发生偏转。

实施例4

本申请实施例公开一种三坐标测量机。参照图5，该测量机包括机体一21和安装在机体一21上的测头，测头采用实施例1、实施例2或实施例3中的接触式测头。

实施例5

本申请实施例公开一种对刀仪。参照图6，该对刀仪包括机体二22和安装在机体二22上的测头，测头采用实施例1、实施例2或实施例3中的接触式测头。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种接触式测头，包括机壳(1)和穿出机壳(1)的测杆(2)，所述机壳(1)于所述测杆(2)位置处开设有活动孔(8)，其特征在于：所述活动孔(8)内壁上设有用于套设在所述测杆(2)上的气囊(9)，所述机壳(1)上设有用于控制所述气囊(9)充气或泄气的充气机构，所述气囊(9)充气以抵紧所述测杆(2)并使测杆(2)长度方向沿所述活动孔(8)轴线方向设置。

2.根据权利要求1所述的一种接触式测头，其特征在于：所述充气机构包括活塞(10)，所述机壳(1)内开设有用于连通所述气囊(9)的缓冲槽(12)，所述活塞(10)设置在所述缓冲槽(12)中且用于封堵所述缓冲槽(12)，所述充气机构还包括用于驱动所述活塞(10)沿缓冲槽(12)长度方向移动的驱动件。

3.根据权利要求2所述的一种接触式测头，其特征在于：所述驱动件包括气缸(20)。

4.根据权利要求2所述的一种接触式测头，其特征在于：所述驱动件包括用于复位所述活塞(10)位置的弹簧一(11)。

5.根据权利要求4所述的一种接触式测头，其特征在于：所述缓冲槽(12)内设有气压表(17)，所述弹簧一(11)未形变时，所述气压表(17)位于所述活塞(10)靠近所述气囊(9)的一侧。

6.根据权利要求2所述的一种接触式测头，其特征在于：所述机壳(1)上设有用于检测所述活塞(10)运动距离的距离传感器(16)。

7.根据权利要求1所述的一种接触式测头，其特征在于：所述充气机构包括气泵(18)，所述气泵(18)出气口连通气囊(9)。

8.一种三坐标测量机，其特征在于：包括如权利要求1-7中任一项所述的接触式测头。

9.一种对刀仪，其特征在于：包括如权利要求1-7中任一项所述的接触式测头。

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