CS253382B1

CS253382B1 - Probe sensing system

Info

Publication number: CS253382B1
Application number: CS852149A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Tlaskal; Frantisek Vanek
Original assignee: Zdenek Tlaskal; Frantisek Vanek
Priority date: 1985-03-26
Filing date: 1985-03-26
Publication date: 1987-11-12
Also published as: CS214985A1

Abstract

Řešení se týká snímacího systému měřicí sondy, určené pro. automatické provádění kontroly v průběhu programového cyklu obráběcího nebo měřicího stroje. Jeho podstata spočívá v tom, že dotykové čidlo je spojeno se základním tělesem měřicí sondy prostřednictvím pružné části. Dotykové čidlo obsahuje kontaktní tělesa, která se dotýkají v klidové poloze protikonaktních těles, uložených v základním tělese, přičemž kontaktní tělesa nebo protikontaktní tělesa mohou být spojena s dotykovým čidlem nebo se základním tělesem prostřednictvím pružného členu.The solution relates to a sensing system of a measuring probe, intended for. automatic execution of control during the program cycle of a machining or measuring machine. Its essence lies in the fact that the touch sensor is connected to the basic body of the measuring probe by means of a flexible part. The touch sensor contains contact bodies which, in the rest position, touch the counter-contact bodies, placed in the basic body, whereby the contact bodies or counter-contact bodies can be connected to the touch sensor or to the basic body by means of a flexible member.

Description

Vynález se týká snímacího systému měřici sondy, určeného zejména.pro automatické prováděni mezioperačni kontroly v průběhu programovaného cyklu číslicově řízeného obráběcího stroje.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a probe measuring system for, in particular, performing automated in-process checks during a programmed cycle of a numerically controlled machine tool.

Na měř1*cich a číslicově řízených obráběcích strojích je prováděna kontrola obrobků prostřednictvím jejich řídicích a odměřovacich systémů a meřících sond, vybavených kontaktním, případně Induktivním snímacím systémem. Oba tyto systémy pak vyžaduji specifické postupy jak při vlastním měřeni*, tak při zpracováni naměřených dat. Kontaktní měřici sondy se při měřeni pohybuji po stanovené dráze a signalizuji do řídicího systému stroje okamžik najeti doteku na obrobek. Induktivní měřici sondy zaujmou při měřeni jmenovitou polohu a signalizuji do řídicího systému stroje hodnotu vychýleni doteků od jmenovité polohy.Workpieces are checked on measuring and numerically controlled machine tools by means of their control and measuring systems and measuring probes equipped with contact or inductive probing systems. Both of these systems then require specific procedures both for the actual measurement * and for processing the measured data. During the measurement, the contact probes move along a defined path and signal to the machine control system the moment of contact with the workpiece. Inductive measuring probes assume the nominal position during measurement and signal the value of the deviations of the stylus from the nominal position to the machine control system.

Kontaktní systémy mají nosné plochy čidla tvořeny zpravidla třemi válečky, rozmístěnými po 120° souměrně k ose čidla tak, že jejich osy přetínají osu čidla a současně tvoři rovinu k ose čidla kolmou. Tyto válečky jsou přltlačovány pružinou do tři párů válečků, případně kuliček, upevněných v tělese hlavice, čímž je dána základní poloha čidla. Všechny válečky nebo kuličky jsou elektricky propojeny tak, že vychýlením čidla ze základní polohy dojde k přerušeni elektrického obvodu, . a tim je signalizován kontakt s měřenou plochou. Nevýhodou tohoto řešeni jo, že polární charakteristika v rovině x, y vykazuje tři výrazné vrcholy, což je zapříčiněno různou silou potřebnou pro vychýleni čidla v různých směrech v rovině x, y a tedy různou deformaci tělesa měřicího doteku čidla. Př1 vodorovné poloze měřici sondy se projevuje nepříznivě vliv hmotnosti a délky vyloženi čidla, zejména nerovnoměrným zatížením v jednotlivých úložných plochách, a to nežádoucí změny polohy polárního diagramu vůči ose sondy a zhoršenou polární charak2The contact systems typically have three sensor rollers spaced 120 ° symmetrically to the sensor axis so that their axes intersect the sensor axis and at the same time form a plane perpendicular to the sensor axis. These rollers are spring-pressed into three pairs of rollers or balls mounted in the head body, which gives the basic position of the sensor. All rollers or balls are electrically connected in such a way that by deflecting the sensor from its home position, the electrical circuit is interrupted. and the contact with the measured surface is signaled. A disadvantage of this solution is that the polar characteristic in the x, y plane exhibits three distinct peaks, which is due to the different force required to deflect the sensor in different directions in the x, y plane and hence to a different deformation of the probe body. At the horizontal position of the measuring probe, there is an unfavorable influence of the weight and length of the sensor overhang, especially uneven load in individual bearing surfaces, namely undesirable changes in the position of the polar diagram relative to the axis of the probe and impaired polar characteristics.

253 ter1štikou v rovině x, y. Další nevýhodou tohoto systému je bodový styk nosných válečků čidla s opěrnými válečky nebo kulička m1 v tělese hlavice, který snadno přenáší chvěni stroje a neumožňuje účinná tlumeni, což v běžných provozních podmínkách na číslicově řízených obráběcích strojích nepříznivě ovlivňuje přesnost měřeni.253 in the x, y plane. Another disadvantage of this system is the point contact of the sensor support rollers with the support rollers or the ball m1 in the head body, which easily transmits machine vibration and does not allow efficient damping, which adversely affects measurement accuracy under normal operating conditions on numerically controlled machine tools.

Nevýhody výše uvedených systémů odstraňuje snímací systém měřici sondy, jehož podstata spočívá v tom, že základní těleso je spojeno s dotykovým čidlem pomoci prvního pružného členuj například membrány)pro zajištěni vzájemné klidová polohy dotykového čidla vůči základnímu tělesu. Dotykové čidlo obsahuje alespoň jedno kontaktní těleso a základní těleso obsahuje alespoň jedno protlkontaktnl těleso. Alespoň jedno kontaktní těleso se dotýká jednoho protlkontaktnlho. tělesa. Kontaktní těleso a/nebo protlkontaktnl těleso může být spojeno buň s dotykovým č1dlem?nebo se základním tělesem výkyvnějnapř. prostřed nlctvlm druhého pružného členu.Disadvantages of the aforementioned systems are eliminated by the sensing system of the measuring probe, which is characterized in that the base body is connected to the touch sensor by means of a first resilient member (for example, a diaphragm) to ensure the rest position of the touch sensor relative to the base body. The touch sensor comprises at least one contact body, and the base body comprises at least one anti-contact body. The at least one contact body contacts one counter-contact. bodies. The contact body and / or the counter contact body may be connected to the cell with a contact sensor or a base body pivotably, e.g. between the second resilient member.

Přednosti tohoto uspořádáni je, že vychýleni doteku libovolným směrem v rovině kolmé na osu dotykového čidla je převáděno na pohyb ve směru osy čidla, a to prakticky s konstantním převodem. Charakteristika v rovině kolmé na osu dotykového čidla je prakticky kruhová, což umožňuje použiti tohoto snímacího systému pro kontaktní způsob měřeni. Vzhledem k pevnému spojeni dotykového čidla se základním tělesem lze 1 při měřeni s osou dotykového čidla ve vodorovné rovině použit měřici dotyky větších hmotnosti a vyvážit je protizávažím. Systém umožňuje vyklápěnl dotykového čidla všemi směry 1 posuvný pohyb ve směru osy čidla a současně zajišťuje jeho klidovou polohu. Další výhodou je, že jednoznačná vzájemné klidová poloha dotykového čidla vůči základnímu tělesu může být určena vyšším počtem kontaktních a prot1kontaktnich těles než tři a jejich rovnoměrnějším, rozmístěním v rovině kolmé na osu dotykového čidla, aniž by tím byla snížena přesnost celého snímacího systému, protože snímací systém není staticky přeurčen.The advantage of this arrangement is that the deflection of the stylus in any direction in a plane perpendicular to the axis of the touch sensor is converted into movement in the direction of the axis of the sensor, practically with a constant transmission. The characteristic in the plane perpendicular to the axis of the touch sensor is practically circular, which allows the use of this sensing system for the contact measurement method. Due to the fixed connection of the touch sensor to the base body, when measuring with the axis of the touch sensor in the horizontal plane, it is possible to use measuring contacts of greater weight and to balance them with a counterweight. The system allows the touch sensor to be swiveled in all directions 1 in the direction of the axis of the sensor while ensuring its rest position. A further advantage is that the unambiguous relative rest position of the touch sensor relative to the base body can be determined by a higher number of contact and counter contact bodies than three and more evenly disposed in a plane perpendicular to the axis of the touch sensor. the system is not statically determined.

Na přiložených výkresech je na obr. 1 znázorněn příklad snímacího systému měřici sondy podle vynálezu a uspořádáním pro kontaktní měřeni, na obr. 2, 3, 4 je znázorněno uspořádániIn the accompanying drawings, FIG. 1 shows an example of a probe system of a measuring probe according to the invention and a contact measurement arrangement; FIGS. 2, 3, 4 show an arrangement of

253 382 a upevněni kontaktních těles v základním tělesejresp. v dotyko vém čidle.253 382 and fastening the contact bodies in the base body. in the touch sensor.

Možné konstrukční uspořádáni snímacího systému měřici son dy je znázorněno na obr. 1_Z kde základní těleso £ je spojeno s dotykovým čidlem £ pomoci membrány 3. V dotykovém čidle £ je upevněno kontaktní těleso £ a v základním tělese £ je upevněno protikontaktni těleso £,přičemž kontaktní těleso £ a protikontaktni těleso 8 se při klidové poloze čidla 1. vůči základnímu tělesu £ vzájemně dotýkají. Klidová poloha dotykového čidla £ vůči základnímu tělesu £ je vymezena ve směru osy dotykového čidla i pružinou 5. a kontaktními tělesy £ a protikontaktnirai tělesy £ a v rovině kolmé na osu dotykového čidla £ membránouPossible structural arrangement of the probe system measuring sone dy shown in FIG. 1 where _Z £ base body is connected to a touch sensor £ by a membrane 3. In the touch sensor is mounted £ £ contact body and the base body is fastened £ £ mating contact element, wherein the contact body 8 and the counter-contact body 8 contact each other when the sensor 1 is in the rest position. The resting position of the touch sensor 4 relative to the base body 4 is defined in the direction of the axis of the touch sensor 5 by a spring 5 and contact bodies 5 and counter contacting the bodies 6 and in a plane perpendicular to the axis of the touch sensor 4 by a membrane.

3.3.

mammam

Na obr. 2 je znázorněn příklad rozmístěni kontaktních a protikontaktních těles £, 2 tomto případě válečků/ v rovině kolmě na osu dotykového čidla £ /obr. 2a/ a přiklad provedeni kontaktního tělesa £ v dotykovém čidle £ a proti kontaktního tělesa £ v základním tělese £ /obr. 2b/. Toto rozmístěni a upevnění kontaktních válečků odpovídá konstrukčnímu uspořádáni podle obr. 1.FIG. 2 shows an example of the arrangement of the contacting and counter-contacting bodies, in this case the rollers, in a plane perpendicular to the axis of the touch probe. 2a) and an embodiment of the contact body 6 in the contact sensor 6 and against the contact body 6 in the base body 6 / FIG. 2b /. This arrangement and attachment of the contact rollers corresponds to the construction of FIG. 1.

Na obr. 3 je znázorněn přiklad rozmístěni kontaktních a prot íkontaktní ch těles £_z £ v rovině kolmé na osu dotykového Čidla £ /obr. 3a/ v případě/ kdy kontaktní tělesa £ jsou pevně spojena s dotykovým čidlem £, zatímco protikontaktni tělesa £ jsou sdružena do dvojic a se základním tělesem £ spojena výkyvně druhým pružným členem 9 /obr. 3b/.FIG. 3 shows an example distribution of contact and anti bodies íkontaktní ch £ £ in _a plane perpendicular to the axis of the touch sensor £ / Fig. 3a (in the case where the contact bodies 5 are firmly connected to the touch sensor 4, while the counter-contact bodies 4 are coupled in pairs and pivotably connected to the base body 5 by a second resilient member 9 (FIG. 3). 3b /.

Na obr. 4 je znázorněn další přiklad rozmístěni kontaktních a protikontaktních těles £_z £ v rovině kolmé na osu dotykového čidla £ /obr. 4a/ v připadě_z kdy jak kontaktní tělesa £_z tak protikontaktni tělesa £ jsou sdružena do dvojic výkyvně spojených s dotykovým čidlem £,resp. základním tělesem £, druhými pružnými členy £ /obr. 4b/.FIG. 4 shows another example distribution of contact and the mating contact elements _of £ £ in a plane perpendicular to the axis of the touch sensor £ / Fig. 4 / In the case _of when both _of the contact body so £ £ mating elements are grouped into pairs hinged to the touch sensor £, respectively. the base member 6, the second resilient members 6 in FIG. 4b /.

Snímací systém mSřicí sondy pracuje následujícím způsobem:The Probe Probe Sensor System works as follows:

Při vychýCení dotykového čidla £ snímacího systému z jeho klidové polohy_z která je definována dosednutím kontaktních těles £ na protikontaktni tělesa £ a pružným členem £, spojujícímUpon deflection of the touch sensor 6 of the sensing system from its rest position _from which it is defined by the abutment of the contact bodies 4 on the counter-contact body 4 and the resilient member 6 connecting

253 382 dotykové čidlo 1 se základním tělesem 2 a zajištěna vlivem pružiny 5^ se alespoň jedno kontaktní těleso £ vzdáli od příslušného protlkontaktního tělesa 8. a zruší se tak jejich dotyk. Kontaktní a proti kontaktní tělesa 7, 8 jsou zapojena do neznázorněného elektrického obvodu, který je při zrušeni dotyku mezi kontaktním tělesem 7 a protlkontaktnlm tělesem 8, rozpojen a přerušeni elektrického proudu je signálem pro odečteni souřadnic z odměřovac1 ho systému stroje.253 382 the contact sensor 1 with the base body 2 and secured by the spring 5, at least one contact body 8 is moved away from the respective counter-contact body 8 and their contact is thereby canceled. The contact and counter-contact bodies 7, 8 are connected to an electrical circuit (not shown) which, when the contact between the contact body 7 and the counter-contact body 8 is de-energized, is interrupted and the electric current interrupted is a signal for reading coordinates from the measuring system of the machine.

Druhé pružné členy 9 zajišťuji v případe rozmístěni kontaktních a protikontaktnlch těles 7, 8_ podle obr. 3 resp. obr. 4 statickou určitost vzájemné klidové polohy dotykového Čidla 1. vůči základnímu tělesu 2 výkyvným spojením dvojic kontaktních resp. protlkontaktnlch~těles 7, 8_ s dotykovým čidlem £ resp. základním tělesem 2.The second resilient members 9, in the case of spacing of the contact and counter-contact bodies 7, 8 according to FIGS. 4 shows the static certainty of the relative resting position of the touch sensor 1 relative to the base body 2 by pivoting connection of the pairs of contact resp. the contact elements 7, 8 with the contact sensor 6 and the contact sensor 6, respectively. basic body 2.

Snímací systém je určen pro dotykové měřici sondy používané na souřadnicových měřicích strojích, které slouží jako Indikátory mechanického kontaktu dotykového telesa sondy 8 povrchem měřeného tělesa a pro kontrolní sondy používané stejným způsobem na obráběcích strojích pro účely aktivní kontroly.The sensing system is intended for touch probe probes used on coordinate measuring machines, which serve as indicators of the mechanical contact of the probe body 8 by the surface of the measured body and for control probes used in the same way on machine tools for active control purposes.

Claims

OF THE INVENTION

1. A probe measuring system comprising a touch sensor and a base body, wherein a spring is provided between the base body and the touch sensor, wherein the base body (2) is connected to the touch sensor (1) by a first resilient member (3). for example, a diaphragm for providing a relative rest position of the touch sensor (1) relative to the base body (2), wherein the touch sensor (1) comprises at least one contact body (7) and the base body (2) comprises at least one anti-contact body (8); The at least one contact body (7) contacts at least one contact body (8).

2. The probe measuring system according to claim 1, characterized in that the contact body (7) and / or the contact body (8) are connected either to the touch sensor (1) or to the base body (2) in a pivotal manner, e.g. elastic member (9).

4 scraps

253 382

Giant. 1