RU108595U1

RU108595U1 - ZERO TOUCH SENSOR

Info

Publication number: RU108595U1
Application number: RU2011110080/28U
Authority: RU
Inventors: Игорь Борисович Карпович; Михаил Григорьевич Ковальский; Михаил Иосифович Этингоф; Григорий Борисович Кайнер
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2011-09-20

Abstract

Датчик касания с нулевым усилием для координатно-измерительных машин и станков с ЧПУ, содержащий корпус с фланцем, измерительный щуп с измерительным наконечником на одном конце и грибком на другом, три опорных группы, служащие для базирования грибка на фланце корпуса, элементы которых расположены на грибке и фланце корпуса под углом 120°, а также узел создания измерительного усилия, отличающийся тем, что он снабжен электронным блоком фиксации момента касания измерительного наконечника с контролируемой деталью. Zero-force touch sensor for coordinate measuring machines and CNC machine tools, comprising a housing with a flange, a measuring probe with a measuring tip at one end and a fungus at the other, three support groups used to base the fungus on the housing flange, the elements of which are located on the fungus and the housing flange at an angle of 120 °, as well as a unit for creating a measuring force, characterized in that it is equipped with an electronic unit for fixing the moment of touching the measuring tip with a controlled part.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в координатно-измерительных машинах (КИМ) и станках с ЧПУ.The utility model relates to measuring equipment and can be used in coordinate measuring machines (CMM) and CNC machines.

Известна нулевая измерительная головка, содержащая корпус с фланцем, измерительный рычаг с измерительным наконечником на одном его конце и грибком на другом, три опорные группы, служащие для базирования грибка на фланце корпуса, элементы которых расположены на грибке и фланце корпуса под углом 120°, и узел создания измерительного усилия, при этом она снабжена узлом создания базирующего усилия для поджатия грибка к корпусу (См. авторское свидетельство СССР №1201667, МПК G01В 5/00).Known zero measuring head containing a housing with a flange, a measuring arm with a measuring tip at one end and a fungus at the other, three support groups that serve to base the fungus on the flange of the housing, the elements of which are located on the fungus and flange of the housing at an angle of 120 °, and a unit for creating a measuring force, while it is equipped with a unit for creating a base force for compressing the fungus to the body (See USSR author's certificate No. 1201667, IPC G01B 5/00).

Недостатком известного технического решения является наличие измерительного усилия. Без измерительного усилия датчик касания не может работать, но усилие вызывает дополнительную погрешность от деформаций измерительного наконечника с контролируемой деталью.A disadvantage of the known technical solution is the presence of a measuring force. Without measuring force, the touch sensor cannot work, but the force causes an additional error from deformations of the measuring tip with a controlled part.

Другим недостатком существующей конструкции состоит в том, что грибок с измерительным наконечником имеет три точки опоры и при перемещении наконечника в разных направлениях в плоскости XY изменяется радиус поворота (передаточное отношение) измерительной системы. Это приводит к возникновению разной погрешности срабатывания датчика в разных направлениях перемещения наконечника (шарика) и в зависимости от длины щупа с наконечником.Another drawback of the existing design is that the fungus with the measuring tip has three points of support and when the tip is moved in different directions in the XY plane, the turning radius (gear ratio) of the measuring system changes. This leads to the occurrence of different errors in the operation of the sensor in different directions of movement of the tip (ball) and depending on the length of the probe with the tip.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности измерения за счет создания минимального измерительного усилия.The objective of the proposed technical solution is to increase the measurement accuracy by creating a minimum measuring effort.

Для решения поставленной задачи предлагаемая полезная модель снабжена электронным блоком фиксации момента касания измерительного наконечника с контролируемой деталью.To solve this problem, the proposed utility model is equipped with an electronic unit for fixing the moment of touching the measuring tip with a controlled part.

На фиг.1 изображена конструктивная схема датчика касания, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.Figure 1 shows a structural diagram of a touch sensor, figure 2 is a section aa in figure 1.

Датчик касания с нулевым усилием содержит корпус 1 с фланцем 2, измерительный рычаг 3 с наконечником 4 на одном его конце и грибком 5 на другом.The zero-force touch sensor comprises a housing 1 with a flange 2, a measuring lever 3 with a tip 4 at one end thereof and a fungus 5 at the other.

Грибок 5 установлен на фланце 2 с помощью трех, расположенных под углом 120° опорных групп, каждая из которых выполнена в виде закрепленного на грибке 5 и изолированного от него шара 6, помещенного в разрезную призму 7, закрепленную на изолирующем основании 8, установленном на фланце 2. Узел создания измерительного усилия выполнен в виде пружины 9, установленной между корпусом 1 и грибком 5. Пружина 9 прижимает шары 6 грибка 5 к призмам 7.The fungus 5 is mounted on the flange 2 using three support groups located at an angle of 120 °, each of which is made in the form of a ball 6 mounted on the fungus 5 and isolated from it, placed in a split prism 7, mounted on an insulating base 8 mounted on the flange 2. The node creating the measuring force is made in the form of a spring 9 installed between the housing 1 and the fungus 5. The spring 9 presses the balls 6 of the fungus 5 to the prisms 7.

Электронный блок 10 фиксации момента касания наконечника 4 с контролируемой деталью 11 включен в электрическую цепь, в которой к наконечнику и контролируемой детали подводится небольшое постоянное напряжение 2.5-5.0 вольт. При этом измерительный рычаг 3 с наконечником 4 должен быть электроизолирован от контролируемой детали 11. Когда наконечник 4 отведен от контролируемой детали 11, сопротивление в цепи бесконечно большое. При контакте наконечника 4 с контролируемой деталью 11 с минимальным усилием сопротивление в контактной цепи 4-11 скачкообразно меняется от бесконечно большого до нулевого и электронный блок 10 по установленному переходному сопротивлению вырабатывает управляющий сигнал, который подается в контроллер КИМ или ЧПУ станка и производится отсчет координат точки касания.The electronic unit 10 for fixing the moment of contact of the tip 4 with the controlled part 11 is included in the electrical circuit, in which a small DC voltage of 2.5-5.0 volts is supplied to the tip and the controlled part. In this case, the measuring lever 3 with the tip 4 must be electrically insulated from the controlled part 11. When the tip 4 is withdrawn from the controlled part 11, the resistance in the circuit is infinitely large. When the tip 4 contacts the controlled part 11 with a minimum force, the resistance in the contact circuit 4-11 abruptly changes from infinitely large to zero, and the electronic unit 10 generates a control signal from the set transition resistance, which is fed to the CMM or CNC of the machine and the point coordinates are counted touch.

Датчик касания работает следующим образом.The touch sensor operates as follows.

При ускоренных перемещениях датчика касания во время подвода и отвода измерительного рычага 3 с наконечником 4 к контролируемой поверхности детали 11 (холостой ход), под действием пружины 9 грибок 5 занимает определенное положение в призмах 7, а измерительный наконечник 4 - нулевое (исходное) положение. При подводе датчика касания на уменьшенной или большой скорости к поверхности контролируемой детали (измерение) и при контакте наконечника 4 с контролируемой деталью 11 с минимальным усилием сопротивление в цепи 4-12 скачкообразно меняется от бесконечно большого до нулевого, электронный блок 10 вырабатывает управляющий сигнал, который передается в контроллер КИМ или станка с ЧПУ и производится отсчет координат точки касания, торможение и реверса (отвода) датчика касания. При дальнейшем перемещении датчика касания (перебег) грибок 5 отрывается от базирующих призм 7, что предохраняет датчик от поломки.With accelerated movements of the touch sensor during the approach and retraction of the measuring arm 3 with tip 4 to the controlled surface of the part 11 (idle), under the action of the spring 9, the fungus 5 occupies a certain position in the prisms 7, and the measuring tip 4 - zero (initial) position. When the touch sensor is connected at a reduced or high speed to the surface of the controlled part (measurement) and when the tip 4 contacts the controlled part 11 with a minimum force, the resistance in circuit 4-12 abruptly changes from infinitely large to zero, the electronic unit 10 generates a control signal, which It is transmitted to the controller of the CMM or the CNC machine and the coordinates of the touch point, braking and reverse (retraction) of the touch sensor are counted. With further movement of the touch sensor (overrun), the fungus 5 breaks away from the base prisms 7, which protects the sensor from breakage.

Таким образом, в описываемом датчике касания, снабженном электронным блоком фиксации момента касания наконечника с контролируемой деталью, измерение происходит при минимальном усилии, близком к нулю, что позволяет повысить стабильность и точность измерений.Thus, in the described touch sensor, equipped with an electronic unit for fixing the moment of touching the tip with a controlled part, the measurement occurs with a minimum force close to zero, which allows to increase the stability and accuracy of measurements.

Кроме того, предлагаемое техническое решение дает возможность применения измерительных рычагов разной длины без изменения точности датчика. Это достигается тем, что в момент касания наконечника с контролируемой деталью передаточное отношение системы не меняется.In addition, the proposed technical solution makes it possible to use measuring levers of different lengths without changing the accuracy of the sensor. This is achieved by the fact that at the moment of touching the tip with a controlled part, the gear ratio of the system does not change.

Claims

Zero-force touch sensor for coordinate measuring machines and CNC machine tools, comprising a housing with a flange, a measuring probe with a measuring tip at one end and a fungus at the other, three support groups used to base the fungus on the housing flange, the elements of which are located on the fungus and the housing flange at an angle of 120 °, as well as a unit for creating a measuring force, characterized in that it is equipped with an electronic unit for fixing the moment of touching the measuring tip with a controlled part.