CN116045797A - 触针式轮廓测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触针式轮廓测量仪，包括测杆以及用于支撑所述测杆的支撑座，所述测杆的前端安装触针，所述测杆的后端安装传感器；所述测杆的后段杆体上固定设置有磁柱，所述磁柱的上方设置有环形导体，所述环形导体由具有缺口的固定部分和嵌入所述缺口的调节部分组成，所述调节部分与所述固定部分沿轴向滑动配合。本发明结构设计简单巧妙，通过磁柱与可调节有效面积的环形导体配合，可以有效避免触针回位时针尖与工件接触时的冲击损坏，且能够根据测杆的动能惯性大小进行适应性调节，同时具有测杆回位速度越快则阻力越大的阻效，有效实现了对不同配重测杆或不同速度测杆回位时的减速阻碍，大大延长了触针的使用寿命。

Description

触针式轮廓测量仪

技术领域

本发明属于测量仪器技术领域，具体涉及一种触针式轮廓测量仪。

背景技术

根据测量原理的不同，一般可以将表面轮廓的测量仪分为两类：触针式轮廓测量仪和非触针式轮廓测量仪。由于触针式轮廓测量仪测量重复性好，测量范围大，测量结果稳定可靠以及测量精度较高，因此业界应用较为广泛。

触针式轮廓测量仪采用针描法（或称触针法）原理测量工件表面二维形状，触针作为轮廓度仪上的一个重要配件，用于采集被测物体表面的几何变化，触针针尖由圆锥状金刚石组成。测量时将触针搭在工件上，与被测表面垂直接触，利用驱动器以一定的速度拖动传感器测杆。由于被测表面轮廓峰谷起伏，触针在被测表面滑行时，将产生上下移动。

目前触针式轮廓测量仪存在以下技术问题：（1）当触针因检测表面突起而翘起后，下降回位过程中触针接触工件，会对触针针尖形成一定的冲击损坏，触针下降回位速度越快，触针接触工件表面后对触针针尖的冲击就会越大，进而显著影响触针的使用寿命。（2）因不同的工况测量需求，同一轮廓度仪有时会需要更换不同配重的测杆（测杆前段配重须大于测杆后段配重，以保证触针翘起后回位），前段配重越大的测杆，在回位过程中的动能越大、惯性越大；反之，配重越小的测杆，在回位过程中的动能越小、惯性越小。目前多采用弹簧对测杆的回位进行减速调平，以防止触针针尖高速冲击工件检测表面。但单纯采用弹簧一方面无法根据测杆的动能惯性大小进行调节，另一方面，由于弹簧在任意位置的力是不同的，当触针低速起伏时，不同的原始高度弹簧会使测杆前段的静压力不同，会影响测量精度和敏感性。因此利用弹簧方式无法有效实现对不同配重测杆或不同回位速度测杆的减速阻碍。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够根据测杆的动能惯性大小进行调节、且测杆回位速度越快则阻力越大的触针式轮廓测量仪。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：触针式轮廓测量仪，包括测杆以及用于支撑所述测杆的支撑座，所述测杆以所述支撑座为支点分为前段和后段，所述测杆的前端安装触针，所述测杆的后端安装传感器；所述测杆的后段杆体上固定设置有磁柱，所述磁柱的上方设置有环形导体，所述环形导体由具有缺口的固定部分和嵌入所述缺口的调节部分组成，所述调节部分与所述固定部分沿轴向滑动配合。

作为优选的技术方案，所述固定部分的上端通过固定件固定，所述调节部分的下方设置有用于驱动所述调节部分沿所述缺口向上滑移的调节机构，所述调节部分的上端与所述固定件之间设置有复位弹簧。

作为优选的技术方案，所述调节机构包括顶丝固定座，所述顶丝固定座上转动设置有顶丝。

作为优选的技术方案，所述固定部分的缺口处的侧壁上设置有与所述调节部分相滑动配合的导向结构。

作为一种优选的技术方案，所述导向结构包括内凹设置于所述固定部分的缺口处侧壁上的导向槽，所述调节部分的侧壁上设置有与所述导向槽配合的导向条。

作为另一优选的技术方案，所述导向结构包括突出设置于所述固定部分的缺口处侧壁上的导向条，所述调节部分的侧壁上设置有与所述导向条配合的导向槽。

作为优选的技术方案，所述固定部分的截面呈C型。

作为优选的技术方案，所述支撑座包括底座，所述底座上转动安装有转轴，所述转轴上设置有安装孔，所述测杆穿过安装孔安装于所述转轴上。

作为优选的技术方案，所述环形导体为铜环。

由于采用了上述技术方案，本发明具有至少以下有益效果：

（1）测量过程中触针会因工件检测表面突起而翘起，当触针脱离工件突起表面后，触针在自身及测杆前段杆体的配重作用下开始向下移动回位，此运动经旋转支点使测杆的后段杆体同步向上移动，测杆的后段杆体上的磁柱同步在环形导体内运动，磁柱移动产生的变化磁场导致环形导体磁通量变化进而产生感应电流，感应电流的伴生磁场反过来作用于磁柱，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即阻碍磁柱的运动，从而使磁柱速度变慢，相应的使测杆前段杆体及触针回位速度变慢。而且，磁柱速度越快，环形导体的磁通量改变大，进而单位时间感应电动势越大，进而感应电流越大，感应电流产生的伴随磁场越强，从而阻力越大、阻碍磁柱运动越明显。当触针低速起伏时，环形导体的感应电流微乎其微，几乎没有阻力作用，从而可以保证触针的测量精度和敏感性。

（2）所述环形导体由具有缺口的固定部分和嵌入所述缺口的调节部分组成，所述调节部分与所述固定部分沿轴向滑动配合，将调节部分沿所述固定部分的缺口向上滑移或向下滑移，可以改变磁柱在环形导体内运动时的环形导体的有效面积，有效面积越大，环形导体电阻越小，进而感应电流越大，感应电流产生的伴随磁场越强，从而阻力越大、阻碍磁柱运动越明显，采用上述设计，使得同一环形导体可以适用于不同配重测杆的减速阻碍。

（3）所述调节部分的下方设置有调节机构，所述调节部分的上端与所述固定件之间设置有复位弹簧，通过调节机构可以驱动所述调节部分沿缺口向上滑移，通过向下松动调节机构，所述调节部分在复位弹簧及自身重力作用下可沿缺口向下滑移复位，调节操作快捷方便。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是触针因工件检测表面突起而翘起时的状态参考图；

图3是触针从翘起状态归位时的状态参考图；

图4是本发明实施例中测杆的结构示意图；

图5是本发明实施例中底座的结构示意图；

图6是本发明实施例中转轴的结构示意图；

图7是本发明实施例中环形导体及调节机构的结构示意图；

图8是本发明实施例中环形导体的固定部分的截面示意图；

图9是本发明实施例中环形导体的调节部分的截面示意图；

图10是本发明实施例中环形导体的固定部分和调节部分的配合示意图；

图11是环形导体的固定部分和调节部分的另一配合示意图。

图中：1-测杆；2-支撑座；21-底座；22-转轴；23-安装孔；3-触针；4-传感器；5-磁柱；6-环形导体；61-固定部分；62-调节部分；63-缺口；64-导向槽；65-导向条；7-固定件；8-调节机构；81-顶丝固定座；82-顶丝；9-复位弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1至图6所示，触针式轮廓测量仪，包括测杆1以及用于支撑所述测杆1的支撑座2，所述测杆1以所述支撑座2为支点分为前段和后段，所述支撑座2包括底座21，所述底座21上转动安装有转轴22，所述转轴22上设置有安装孔23，所述测杆1穿过安装孔安装于所述转轴22上，即测杆1以转轴22为旋转支点。所述测杆1的前端安装触针3，所述测杆1的后端安装传感器4（光栅尺）；所述测杆1的后段杆体上固定设置有磁柱5，所述磁柱5的上方设置有环形导体6，所述环形导体6优选采用金属中成本低、电阻小的铜环，当然也可以采用铝环，其均应属于本发明的保护范围。

参考图7至图10，所述环形导体6由具有缺口63的固定部分61和嵌入所述缺口63的调节部分62组成，所述固定部分61的截面呈C型，调节部分62与其构成互补结构；所述调节部分62与所述固定部分61沿轴向滑动配合。所述固定部分61的缺口63处的侧壁上设置有与所述调节部分62相滑动配合的导向结构。

本实施例中，参考图8至图10，所述导向结构包括内凹设置于所述固定部分61的缺口处侧壁上的导向槽64，所述调节部分62的侧壁上设置有与所述导向槽64配合的导向条65。当然，导向结构还可以采用其他结构实现，如图11所示，也可以为突出设置于所述固定部分的缺口处侧壁上的导向条和内凹设置于调节部分的侧壁上的导向槽，其均应属于本发明的保护范围。

参考图7，所述固定部分61的上端通过固定件7固定，所述调节部分62的下方设置有用于驱动所述调节部分62沿所述缺口向上滑移的调节机构8，所述调节部分62的上端与所述固定件7之间设置有复位弹簧9。其中，所述调节机构8包括顶丝固定座81，所述顶丝固定座81上转动设置有顶丝82。正向旋转顶丝82使顶丝上移，在顶丝82向上的顶压作用力下，调节部分62克服弹簧的弹力沿缺口向上滑移；反向旋转顶丝82使顶丝下移，解除顶丝的顶压作用后，调节部分62在复位弹簧9的弹力作用及自身重力作用下可沿缺口向下滑移复位，调节操作快捷方便。

参考图2和图3，本发明的工作原理如下：测量过程中，触针3会因工件检测表面突起而翘起，当触针3沿工件表面移动、脱离工件突起表面后，触针3在自身及测杆前段杆体的配重作用下开始向下移动回位，此运动经旋转支点使测杆1的后段杆体同步向上移动，测杆1的后段杆体上的磁柱5同步在环形导体6内运动，根据楞次定律，由于磁柱5在环形导体6内运动，磁柱5移动产生的变化磁场导致环形导体6磁通量变化进而产生感应电流，感应电流的伴生磁场反过来作用于磁柱5，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即阻碍磁柱5的运动，从而使磁柱速度变慢，相应的也就使测杆前段杆体及触针回位速度变慢。而且，磁柱速度越快，环形导体的磁通量改变大，进而单位时间感应电动势越大，进而感应电流越大，感应电流产生的伴随磁场越强，从而阻力越大、阻碍磁柱运动越明显。当触针低速起伏时，环形导体的感应电流微乎其微，几乎没有阻力作用，从而可以保证触针的测量精度和敏感性。

当因不同的工况测量需求，轮廓仪需要更换不同配重的测杆时，可以根据测杆的配重情况适当调节环形导体的正对面积（有效面积），环形导体的正对面积（有效面积）调节可以通过上移或下移调节部分62来实现。

具体地，前段配重越大的测杆，由于回位过程中的动能越大、惯性越大，此时可以将环形导体的调节部分62沿缺口向上滑移，环形导体的有效面积增大，环形导体电阻变小，进而感应电流增大，感应电流产生的伴随磁场增强，从而阻力越大、阻碍磁柱运动越明显。

反之，前段配重越小的测杆，由于回位过程中的动能越小、惯性越小，此时可以将环形导体的调节部分62沿缺口向下滑移复位，环形导体的有效面积减小，环形导体电阻变大，进而感应电流减小，感应电流产生的伴随磁场减弱，从而阻力越小。

本发明结构设计简单巧妙，通过磁柱与可调节有效面积的环形导体（铜环）配合，可以有效避免触针回位时针尖与工件接触时的冲击损坏，且能够根据测杆的动能惯性大小进行适应性调节，同时具有测杆回位速度越快则阻力越大的阻效，有效实现了对不同配重测杆或不同速度测杆回位时的减速阻碍，保证触针正常检测的同时，大大延长了触针的使用寿命。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.触针式轮廓测量仪，包括测杆以及用于支撑所述测杆的支撑座，所述测杆以所述支撑座为支点分为前段和后段，所述测杆的前端安装触针，所述测杆的后端安装传感器；其特征在于：所述测杆的后段杆体上固定设置有磁柱，所述磁柱的上方设置有环形导体，所述环形导体由具有缺口的固定部分和嵌入所述缺口的调节部分组成，所述调节部分与所述固定部分沿轴向滑动配合。

2.如权利要求1所述的触针式轮廓测量仪，其特征在于：所述固定部分的上端通过固定件固定，所述调节部分的下方设置有用于驱动所述调节部分沿所述缺口向上滑移的调节机构，所述调节部分的上端与所述固定件之间设置有复位弹簧。

3.如权利要求2所述的触针式轮廓测量仪，其特征在于：所述调节机构包括顶丝固定座，所述顶丝固定座上转动设置有顶丝。

4.如权利要求1所述的触针式轮廓测量仪，其特征在于：所述固定部分的缺口处的侧壁上设置有与所述调节部分相滑动配合的导向结构。

5.如权利要求4所述的触针式轮廓测量仪，其特征在于：所述导向结构包括内凹设置于所述固定部分的缺口处侧壁上的导向槽，所述调节部分的侧壁上设置有与所述导向槽配合的导向条。

6.如权利要求5所述的触针式轮廓测量仪，其特征在于：所述导向结构包括突出设置于所述固定部分的缺口处侧壁上的导向条，所述调节部分的侧壁上设置有与所述导向条配合的导向槽。

7.如权利要求1所述的触针式轮廓测量仪，其特征在于：所述固定部分的截面呈C型。

8.如权利要求1所述的触针式轮廓测量仪，其特征在于：所述支撑座包括底座，所述底座上转动安装有转轴，所述转轴上设置有安装孔，所述测杆穿过安装孔安装于所述转轴上。

9.如权利要求1至8任一项所述的触针式轮廓测量仪，其特征在于：所述环形导体为铜环。

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