SE425437B - Piezoelektrisk beroringsgivare av resonanstyp - Google Patents

Description

8103613-9 5 2 takter i en elektrisk seriekrets. Efter det att kon~ taktspetspartiet vid mätningen bringats i kontakt med den yta, som skall kontrolleras, förskjutes flansen i utrymmet i förhållande till huset, samtidigt som en eller flera kontakter i den elektriska kretsen brytes. kretsens brytning användes för att fastställa den tid~ punkt, när kontaktspetspartiet bringas i beröring med den yta, som kontrolleras.

Namnda kända beröringsgivare av elektrisk kontakttyp l0¿¿er en låg bestämningsnoggrannhet for den tidpunkt, när 15 20 ¿5 30 kontaktspetspartiet bringas i kontakt med det arbetsstyc- ke, som skall kontrolleras, och alstrar olika stora mät- krafter i olika mätningsriktningar. Detta beror på att mätkrarterna är riktade att övervinna ennlängsgående kraft, som är avsedd att trycka flänsen med stången mot huset, när mätningsriktningen sammanfaller med stangens contrumaxel, eller att övervinna ett moment, som alstras av samma tryckkraft för flänsen mot huset, när arbets~ styckets parametrar mätes i andra riktningar. Momentet alstras genom en skillnad mellan armlänüderna från kon~ tnntpunkten for kontaktspetspartiet med den yta, som kontrolleras, och från pàläggningspunkten för tryckkraf~ ten für flansen till flänsens rotationsaxel, nar den elektriska kretsen brytes. Avkänningsfelet hos givaren bes- tämmes av avsevärda glidfriktionskrafter, vilka alstras mellan knlorna och rullarna vid korta rörelsesträckor för flänsen i förhållande till huset, när kontakterna brytas. uennt kända givare har dessutom endast en enda matstàn¿, varigenom mdtnoggrannhoten blir la¿re, fiivarens anvandning blir mindre mångsidig och koordinatmätmaski~ nen får lägre kapacitet, när komplicerade arbetsstyckens parametrar behöver mätas. Vid matning av parametrarna måste man- för att den elektriska kretsen skadl kunna brytas~ 'alstra avsevarda krafter för förskjutning av stången med j kontahtspet spartiet, vilmet resulterar i avsevärda mat~ fel. än piezoelentrisk beröringugivare av resonanstyp är lb BO 8103613~9 3 råna, vilnen innefattar utt hus med piezoelenbrisk svänëningsalstrare och med kontaktspetsparti, varvid nonta¿~snetspartiet är så anordnat, att det är i uhus~ tism xontaflt men den piezoelemtrinma svangnin5salstra~ ren, yurs ena elektron är Jordan och vars andra eleKt~ rod är nvsend att matas meà elektriska sinusformade signaler (jämßör éxeuwelvis net sovjetisna uppfinnarcerti- fikatet 434765).

Den piezoeiextrisma svangningsalstraren utgöres av en bal; av nvarts, varpå är fästa nontantspetspnrtíet ocu eleätroden, som är avsedd abü matas med elentrisxa sínusfornude signaler från en generator för alstranae av sinusformade svàngningar. Från denna elektrod uttag~ es dessutom elentrisna signaler, som uärufker överföras till en amplítuddetextor. Den piezoéleztrisna sväng- níngsnlstraræn är anordnad att tillsammans med Konüaxtspet- Spartiet_bilda ett svnngningssystem, som ucför påtvungna svfingninñar med den från generatorn innommande signu- leus frervens lina med svángningssysbemnbs resonuns~ frexvens. I fritt tillstànd önar den genom givaren gå- ende strömmen till ett maximum. När nontantsycbupartiet brinbrs i Kontant men det arbetsstycne, som snall Kont- rolleras, sjunkær svängningssystemets godneëstal tvart, varjumhe amplituden av den genom givarens oleutrisxa nrabs flytande strömmen minskar, vilfien gødnets-och amplibunmínsxning anvandes som en signal, som indikerar att Konäamtspetspartiet är i kontakt med det arbetsstycxe, sam konbrolleras.

Nnmnda känna beröringsgivare har låg nogárannnet, låg verkningsgrad och kan inte användas allsidigt, vílnæt beror på att givaren endast har ett enda honsaktspets~ parti. Vid mätningen måste man darför omställa givaren och nnurn finninnßnpetsparbjuts inriäLning 1 förhållande Lill noordjnnfallarna i floordinatnátmasxínen, för vilnet anda« mål man måste "omattestera" nonhantspetspartiets nya läge i förhållnnue till musnineus konstanta begynnclsenoordinater. 8103613-9 10 15 20 25 30 4 För att kunna beranna de mätresultat, som beantar kon- taatspetspartiets radie och förskjutninüsvärdet för tontaktspetspartiets centrum från utgångsläget till påverkningsläget för givaren, måste man vid varje om- ställning av givaren införa motsvarande korreKtions~ värden i programmet för en dator, vilket leder till att tontattspetspartiet förskjuter sig i förhållande till det beräknade läget, varför noggrannheten minskar. Omat- testeringen av spetspartiets läge och införandet av korrektíonsvärdena i förhållande till ett statíonärt attesteringsorgan medför en längre mättid, vílnet mins- mar kapaciteten , och förorsaxar uppmomsten av avsevär~ da ytterligare fel. Genom att den genom givaren flytande strömmen är beroende av en andrinb i den från ainus - spänningsgeneratorn tillförda spänningens amplitud, sjunner givarens noggrannhet och känslighet, vilket beror på att koordinatmätmaskinens trösnelanordning justeras så, att den påverkas vid en avsevard ändring i den genom gi~ varen gående strömmens amplitud. l annat fall påverkas och förflyttas givaren felaktigt i överensstämmelse med probrammet utan att kontsktspetspartiet är i kontakt med den yta, som skall kontrolleras.

Det huvudsanliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en píezoelextrisx beröringsgivare av resenanstyp med ett enda svangníngssystem, som innefat- tar ett hus med en piezoelektrisk svüngningsalstrare, I vilken beröringsgivare är så tntformad, att man kan öka mätnoggrannheten för arbetsstycaens parametrar medelst en koordinatmätmaskin och kapaciteten, varjämte givaren får ett mer mångsidigt användningsområde. v net-sa. uppnås enligt föreliggande uppfinning medelst en piezoelektrisk beröringsgivare av resonanstyp, som innefattar ett hus med en píezoelentrisk svüngningsalstra- re oen ett kontaktspetsparti, som är så anordnat, att det är i akustisk kontakt med den piuznelentrinun nvuu¿~ ningsalstraren, vars ena elextrod ar jordad och vars 10 15 ¿O 30 35 8103613-9 5 andra elektrod är avsedd att matas med elektrisna sinusformade signaler, varvid givarhuset, enligt upp~ finningen, ar uppbyggt i form av en rotationsnropp, vari ur under säkerställande av akustisk kontant anordnad den piezoelektriska svänßningsalstraren, som är ihålig ocn till sin form liknar husets form, varvid det finns minst ett ytterligare kontantspetsparti och stanger, vilkas antal ar lira antalet huvud-och ytter- ligare kontaktspetspartier och vilka är så anordnade på nuset,:att deras centrumaxlar är vinaelräta mot husets yta, medan vid stangernas andar är under säxerställande av akustisx Kontakt fasta xontantspetspartierna, vilka är anordnade att tillsammans med stanberna, huset och den piezoelextrisna svängningsalstraren bilda ett enda svangningssystem, vari egensvangninásfrexvensen hos huset med stdngerna och fiontaatspetspartierna ar lina med den elektriska siuusformade sígnalens svangnings- frekvens , under det att den piezoelemtrisaa svangnin5s~ alstraren innefattar minst en ytterligare , såsom mat- eleütrtd funharande elektron, varifrån man uttauer en utsignal, vara Lasdndring i fürnållande till fasen nos den sinusïurmade signalen över det enda svangningssys- temat bestammer den tidpunkt, när xontantspetspartiet brinßas i beröring med det arbetsstycke, som mätas. bet är lämpligt, att varje stängs langd L bestäm- mas genom sambandet där lg ar avstandet fran nusets utsida till en svängninga- mnutpunflt a för stången, ll = "*g9fO ( l + En), där c ar lgndhastigheten 5 stànbmateriatat, fo agensvangningsïrexvensen hos systemet, som är uppbyggt av nuset med stëngerna och kontahtspetspartiet, n = 0, l, ¿ ..._ . ÛÛÛ ”P GQSBUÜOM lämpligt, att varje stång har i det lO 25 35 8103613-'9 6 närmaste cylindrisk form och dess diameter d bestammes ur sambandet Dfd2> 5, där D är husets maximala ytter~ diameter.

Det är lämpligt, att varje stång är uppbyggd i ett stycke med huset.

Det ar vidare lämpligt, att givarhuset har for- men av en cylinder och är anordnat att uppbära fem stän- ger, av vilka fyra är anordnade på husets cylindriska yta i ett och samma plan i en vinkel av 900 mot varand- ra, medan den femte stången är anordnad på husets an- e dyta aàiellt med givarens oentrumlinje.

Det är lämpligt, att givarhuset är kulformat och anordnat att uppbära fem, i en vinkel av 900 mot varand- ra anordnade stänger, av vilka fyra är belä§na_i ett mot givarens centrumaxel vinkelrätt-plan, medan den femte stången är anordnad utefter givarens centrumaxel.

Det är lämpligt, att givarhuset har formen av en ; kon och är anordnat att uppbära sex stänger, vilka är skilda lika avstånd från konspetsen och från varandra.

Den piezoelektriska beröringsgivaren av resonans- typ enligt uppfinningen innefattar ett i form av en ihålig rotationskropp uppbyggt hus med ett däri anord- nat ihåligt piezoelektriskt element, vars form liknar husets form, varigenom man på huset kan placera flera stänger med kontaktspetspartier, vilka stänger är så inriktade, att man kan mata alla ytor hos tredimensionel~ Ä la detaljer med komplicerad form utan omställning av givaren. Detta resulterar i en avsevärd ökning av mät- noggrannheten och kapaciteten, samtidigt som maskinens anvnndning blir mer mångsidig. Genom att stängerna är så anordnade, att deras centrumaxlar är vinkelrata mot husets yta, säkerställas högsta möjliga känslighet vid olika punkter på kontaktspetspartiernas yta vid olika matningsriktningar. Genom att givaren enligt uppfinnin- gen ar försedd med minst en ytterligare ojordad, som matelektrod fungerande elektrod kan man mäta signalens lO 15 30 35 8103613-9 7 fasförsxjutning i förhållande till en sinusspänning, som alstras som resultat av den direkta piezoelektris- ka effeflten, samtidigt som man kan säkerställa en lika hög känslighet hos alla mätspetspartierna ocn pla- cera stangerna på ett sådant sätt, att den piezoelekt- risxa svdngningsalstraren alstrar svängningar i en riktning, som är vinmelrät mot stàngens centrumaxel, eller svangningar riktade utefter denna axel. Den sist- namnda omständigheten bidrar till en hög noggrannhet och driftstabilitet hos givaren.

Genom att åstadxomma det enda, gemensamma evang- ningssystemet, som består av huset, den piezoelektriska svangningsnlstraren, stangerna med Kontaktspotspartíer och som uppvisar högt godhetstal, man man åstadkomma. en givare, vars alla mätstänger med'spetspartier har hög xänslighet, noggrannhet och driftstabilitet. lacx vare att svängningssystemet är verksamt på resonans - frekvensen garanteras givarens högsta möjliga känslig- het, vilket bidrar till en hög mätnoggrannhet för de- taljens parametrar, när dessa mätes medelst en Koordi- natmätmaskin.

Mätstàngens längd är så vald, att aontahtspetspar- tiet ligger i en zon, dar stången har en maximal sväng- ningsamplitud, vilket även bidrar till att givaren får högsta möjliga känslighet, Kontaktspetspartiets sväng- ningsamplitud är hög genom att mätstångens diameter är avsevärt mindre än givarhusets diameter. Genom att hu- set är hopbyggt tillsammans med stängerna och Kontakt- spetspartierna blir givaren enxlare att framställa. Tacx vare att stängerna med Kontaktspetspartierna ar upp - byggda i ett stycke med huset säkerställes en högre Kans- lighet samt en högre tidsberoende utslagsstabilitet (avläsningsstabilitet) vid en ändring i det omgivande mediets parametrar genom att nontaxtspetspartierna, stnnmerna och huset är i ideal akustisk Kontakt med va- randra, 10 15 20 25 30 b: LP! 8103613-9 8 Genom att huset är cylindrisxt Kan stängerna anord- nas i ett mot cylinderns centrumaxelevinnelrätt plan på ett sådant satt, att deras eentrumaxlar sammanfaller med riktningen för koordinataxlarna i en koordinatmätma.- skin.1 dessa riktningar benomföres i regel 70-60% av alla mätningar. Tacx vare att nuset är Kulformat kan givaren användas mest mångsidigt genom val av det opti- mala, för lösning av det antuella metrologisna problemet nödvändiga antalet stänger exempelvis sådana anordnade utefter Koordínataxlarna i maskinen i en vinnel av 900 mot varandra. Genom att huset nar konisn form Kan stan - garna inriktas i riktningar, som inte sammanfaller med huvudxoordínatplanen i en Koordinatmätmaskin, varigenom dimensionerna hos arbetsstycxen med komplioerad form kan mätas. ' e Uppfinningen besxrives narmare nedan under hänvis- ning till bifogade ritning, på vilsen fig. l visar en i piezoelektrisk resonansgivare med fästanordning och med det arbetsstycne, vars dimensioner small matas, samt diagram över svängningarna nos givarens stanger (en del- vis sektionerad vy av nnset och ett längdsnitt genom fästanordninben), fig. 2 visar ett snitt utefter linjen II-Il i fig. l genom.den piezoelextriska resonansgiva- ren, samt ett kopplingsschema för givarens elektroder, fig. 3 visar ett diagram över svängningar, som alstras beröringsgivarens piezoelektriska svängningsalstrare i ett mot dennas centrumaxel vinkelrätt plan, fig. t visar u l en perspentivvy av en utföringsform av den yiezoelekt- riska beröringsgivaren av resonanstyp, nar givarnuset nar formen av en kula, fig. 5 visar ett iangdsnitt ge- nom en utföringsform av den piezoelektriska berörings- givaren av resonanstyp, när givarnuset har formen av en kon, fig. e visar ett snitt utefter linJen Vl-Vi i Big, 5, fig. 7 visar kurvor över svängningar, som alstr- as i givarens enda gemensamma svüngningssystem, fig. 8 visar amplitud-frekvensnurvor för givarens gemensamma b". 25 BO yg xfl 8103613-9 9 svwngninçssystem före beröringen och i en tidpunkt, när berüringen äger rum, och fig, 9 visar kurvor över samLnndet mellan fasen hos givarens gemensamma svnngnings~ system och svangningsfrenvensen hos en spänning från en generator.

Den piezoelektriska, enligt uppfinningen föres- lagna berörinüsgivaren av resonanstyp innefattar ett nns l (fig. 1), som har formen av en ihålig rotations- Kropp, vari en piezoelektrisx svángningnalstrare 2 är anordnad under säkefställande av akustisk kontakt.

Den pïezoelektrisna alstraren 2 är även ihålig och dess form linnar husets l form. På huset l dr vid denna entförinßsform av givaren enligt uppfinnin¿en anord- nade fem stänger 3, vilkas centrumexlar är vinnelräta mot husets lyta Ö ïig. l visas endast tre stänger 3).

På stängernas J ändar är kontaktspetspartier 4 fästa.

För ett säkerställa anustisn Kontant med Stnngerna 3 är kontuktspetspdrtierna 4 vid denna utfürínbnfuvm av gi» varen enligt uppfinningen fnstlimmade vid etwngernn 3 medelst epoxinartsbaserat limmedtl. fiuset l ar anordnat att tillsammans med den pie- zoelektrisku alstraren 2, stnngerna 3 och nontaxtspets- partierna 4 bilda ett enda, ¿emennnmt svenßningssystem, nar egensvangningsfrekvensen nos nnset 1 med stdngerna 3 och med nontantspetspartierna 4 ar lina med svängn- íngsfrefivensen hos en elektrisn sinnsformad signal, som matas till den piezoelektrisna alstraren B.

Givarhnset l ar stelt Inst på en finns 5 nos en nål- lare 5 för en lästanordning 7 iör fästning av huset l i ett rörligt tvärstycne 8 nos en 1 rim. l inte visad kourdinutmdtmnntin. Fástnnordningen V innefattar ytter- ligare ett i det rörliga tvàrstycket 8 stelt infäst hus 9, ett därpå fäst lock 10 och en i huset 9 anordnad f¿ä~ der ll. Fästanordningen 7 är avsedd att förhindra att stungerna 3 brytes, när parametrarna noe en detalj la, som skall nontrollerus, mätas.

Mellan huset l och den piezoelektriska svnngnings- lO 15 20 35 30 35 8103613-9 lO alstraren 2 är en jordad elektrod l3 anordnad. På svdngningsalstrarens 2 insida är en s.k.exciterings- elektrod lü och en ytterligare, som mätelektrod elu- nberande elektrod 15 anordnade, varvid mätelektrodens l5 diameter vid denna utföringsform av givaren är tio gånger mindre än husets l diameter. mxciterinbselektroden 14 (fig. 2) ar ansluten till en utgång från en sinussvangningsgenerator 16 och består, vid denna utföringsform, av två diametralt motligßande delar. Mätelektroden l5 består även av två diåmetralt motliggande delar och är kopplad till en signalingång 17 hos en fasdetektor l8, vars styringång 19 är kopplad till sinussvängningsoscillatorns 16 utgång. - ' Från mätelektroden 15 matas en'signal till ingån- gen 17, varvid man i beroende av signalens Iasdndring i förhållande till fasen hos en sínusformad signal över det bemensamma svangningssystemet bestämmer den tid- punkt, när kontakspetspartiet 4 (fig, l) bringas i non- tant med den detalj l¿, vars parametrar small matas.

Varje stångs 3 langd L bestdmmes av summan lo + ll, där lo betecfinar avståndet från husets l utsida till en svnngningsknutpunkt a för stången 3, varvid nnutpunktens a läge bestëmmes genom försök. Såsom det frambär av kur- van över stångens 3 svangningsamplitud, är denna i knut- punkten a lina med noll. Längden ll bestämmas ur samban- det ll =flâí(l+2n), dar c ar ljndhastigheten i stångmaterialet, fo egensvängningsírekvensen hos ett system, som är uppbyggt av huset l och stängerna 3 med Kontaktspets- partierna 4, 11 = Ü, i, Z, ...H Varje stängs 3 längd L dr alltså sådan, att Kontakt- spetspartierna 4 dr belägna i ett område, dar stångens 3 \_\'1 lO 15 dO 8103613-9 ll svüngningsamplitud har ett maximum. ßtangerna 3 har i det närmaste cylindrjsx form, varvid var¿e stängs 3 diameter d bestämmas ur samban- det D/d :»5, där D betecnnar nusets l maximala ytter- diameter. För att givaren small kunna få högsta möj- liga Kdnslignet måste stängerna 3 vara tunna.

Varje stång 3 ar stelt fast på huset l, varvid utnn¿erna 3 vid denna utföringsform av givaren ar fastlimmade vid huset l medelst epoxihartsbaserat lim- medel. Vid en andra möjlig utföringsform Kan varje stång uppbyggas i ett stycue med nuset l, varigenom givaren får högre nanslignat genom att huset l i detta fall ar i ideal akustisk Kontakt med stangerna 3.

För att öka bivarens känslighet bestammes'anbring~ ningsetället för stangerna 3 på husét l i överensstam- melse med exciterings-och matelextrodernas lä respentive 15 laga. I rig. 3 visas en nurva över svangningarna hos den oiezoelektriska alstraren ¿ i ett mot dennas ldngdaxel vinxelrätt plan i beroende av svungnings« amplitudeu nos en elektrisk sinusformad signal, som ma- tas till exciteringselektroden la. Det framgår av kur- van, att amplitudens maximum sammanfaller med längdaxeln för var och en av de fyra elektroderna. För att öka bivarens aänslighet placeras därför varje stång 3 på huset l i ett område, dar den piezoelextrisxa alstrarens 3 svnngníngsamplitud ar maximal. medelst en tjock ocn visas den form, som den piezoelekt~ rimma alstraren 2 antar, nar den mvfinüer sib ett mot ulatraruns ¿ längduxal vinkelrätt plan. vid punmter b en ntrecxad linje finns döda zoner, där svangningsamplituden är lina med noll.

Vid ännu en möjlig utföringsform av givaren har blvarnuset l (515. l) formen av en cylinder, varvid pa denna ar :em stnnger 3 anordnade. Fyra stänger ar anord- nade pà husets l sidoyta i ett mot gívarens länbdaxel vinkelrätt plan i en vimmel av 900 mot varandra, medan den 8105613-9 10 15 ¿O 30 12 femte stången 3 ar anordnad på husets l ändyta axiellt med givaren.

Enligt ytterligare en möjlig utföringsform har gi- varhuset l (fig.4) formen av en kula, varvid fem stänger 3 är anordnade på huset l i en vinkel av 900 i för- hållande till varandra. Fyra stänger 3 är anordnade i ett mot givarens centrumaxel vinmelratt plan, medan den femte stången 3 är anordnad utefter givarens centrum- axel.

Vid annu en möjlig utföringsform ar huset l (Iig.l) Aonformat och anordnat att uppbära sex stänger 3, vilka är skilda lika avstånd från Konspetsen, varvid stan- gernas 3 basdelar är belägna i ett mot nonens centrumaxel vinkelrätt plan och skilda lika avstånd från varandra.

Stangernas 3 centrumaxlar är vinxelrata mot husets l si- doyta, varvid exciteringselentroden 14 ävensom mätelekt- roden l5 består av tre delar, vilka är successivt anord- nade på den piezoelektriska svangningsalstrarens ¿ insi- da, medan stangernas 3 basdelar är anordnade i de områ- den av huset l, genom vilka elextrodernas längdaxlar går, vilket erfordras för att kontaktspetspartierna 4 får en så 11:55 känslig-flat sem möjligt. ätängerna 3 är cylindrisxa eller utformade med li- ten konicitet. Spetspartiernas 4 form varierar även, var- vid spetspartierna 4 kan vara Kul-, cylinder- eller ring- formade.

I rig. ? visas kurvor över svangningar, sam alst- ras i det enda svangningssystemet, varvid utefter abs- xissan ocn ordinataxeln är fasen W respentive spännin- gen avsatta. Sinusknrvan Ul representerar svängningar, som överföras från sinussvängningsgeneratorn lö till exciteringselektroden la, och sinusnurvan Ua represen- terar svängningar, som alstras i svlngningssystemet som resultat av den direxta piezoeffekten, varvid nurvan U¿ är förskjuten utefter abskissan en vinkel Aiß, i förhållande till sinuskurvan Ul . Sinusnurvan U3 xa- lO ¿O í\. b". 30 8103613-9 13 rakteriserar svängningar, som alstras i svängningssys- temat i den tidpunkt, när kontaktspetspartiet 4 brin- gas i kontakt med ytan av den detalj 12, vars para- metrar small mätas, ocn ar försxjuten utefter abskis- san en vinkel ¿>¶a i förhållande till sinnskurvan Ua . kurvan U4 representerar utspänningen över fasdc- textorn.

I fig. 8 visas amplitud-frexvensknrvor för det gemensamma svängningssystemet, varvid nurvan U4 rep- resenterar amplitud-fremvcnsnurvan över beröringsgiva- ren innan spetspurtiet 4 bringats i kontakt med detal- Jens la yta och kurvan U5 representerar amplitud- lrekvensnurvan över givaren i den tidpunxt, när det nánsliga kontaktspetspartiet 4 bringas i kontakt med ytan av den detalj l¿, vars parametrar small mätas. 1 fig. 9 visas kurvor över sambandet mellan fa- sen nos svangningssystemet och svlngningsfrenvensen, varvid kurvan Ya representerar variationen i svnng- ninnssyutemets fas i beroende av svängninbsfrenvensen förran xontaktspetspartiet 4 bringats i xontant med ytan av den detalj l¿, vars parametrar skall mätas. nur- van ¥å representerar sambandet mellan svnngningssys- temets fas och svangningsfrehvensen i den tidpunnt, när tontahtspetspartiet 4 bringas i kontext med ytan av den detalj l¿, som skall kontrolleras.

Den piezoelektriska beröringsgívaren av resonanstyp följande sätt.

En nögfrenvent, sinusïormad växelspänning matas fungerar på från sinussvnngningsgeneratorn lö till exciteringselext- roden lt (fig. ¿), vilken växelspänning vernar så, att den piezoelentrísna svangningsalstraren ¿ bringas att utföra mot alstrarens 2 länguaxel vinxelräta svängnin- gar, vilmas frekvens ar lika med svdngningsfrekvensen hos den över generatorn 16 uppträdande sinueepánningen Ul. Den pleaoelektriunu nlutrareno ¿ noblrenvente svungnin,nr alstrar svängningar i huset l och mätstdn- 8103613-9 lO 15 20 25 30 l4 gerna 3 med Kontaktspetspartierna 4. ötängerna 3 är anordnade vinkelrätt mot husets l centrumaxel, varvid kurvan över stnngernas 3 svangningar visas i fig. l.

I den piezoelektriska svangningsalstrarens 2 axelrikt- ning alstras även svängningar, vilkas fas skiljer sig en halvperiod från de radiella svangningarnas fas.

Genom att den piezoelektrisna svangningsalstra- ren B ar i anustisn kontakt med huset 1 alstras även i huset l högfrekventa, mexanisna axiella svängningar, vilkaflöverföres till den axiella stången 3 med Kontakt- spetspartiet 4. kurvan över dessa svangnlngar visas aven i fig. l. l Det gemensamma svangningssystemet, som är uppbyggt av den piezoelemtrisxa svangningsalstraren 2, huset l och stangerna 3 med kontaktspetsgartierna 4, har ett högt godnetstal. Amplitud~frenvensKurvan U4 (fig. 8) över ett sådant system uppvisar ett tvärt utpräglat ma- ximum Uamax vid den från generatorn 16 tillfórda si- nusspdnningens frekvens f lika med det gemensamma sväng- ninbssystemets egensvängningsfrekvens fo. Bvangnings- frekvensen hos spänningen Ul, som tillföres från gene- ratorn lä, installes därför så, att den är lika med egensvüngningsfrenvensen nos det enda svängningssyste- met.

De mekanísxa svängningar , som alstras i svängninga- systemet såsom resultat av den direkta piezoelektrisxa effekten, alstrar en spänning U2 (rig. 7) över den pie- zoelemtrisna svangningsalstraren 2. Spanningens U2 fren- vens ar lika med den piezoelektrisna alstrarens 2 meka~ nisna svangningsfrekvens samt med frekvensen hos sinus- spänningen över generatorn 16, varvid spänningen UB är fasförskjuten en vinkel Aj; i förhållande till spännin- gen Ul, vilken vinnel bestammes av det enda svangnings- systemets parametrar. Spänningen U¿ matas genom mät- elentrodernn 15 (rig. 2) till signalingånQen l? hos Inndetektorn lö för bestnmning av fasförnkjutningen lO ¿O 30 8103613-9 15 mellan spänningerna Ul och Uk (fig. 7). Fasdetext- ornn lö styringång l9 (lig. 2) matas med spänningen Ul från generatorn lö, varvid över detektorns lö ut- gång formas en summa-spänning i Uu (fig. 7) i bero- ende av fassnillnaden ¿§%% . Vid det stationära drift- tillstånd, när kontaktspetspartiet 4 ännu inte brin- gats i kontakt med ytan av den detalj l¿, vars pa- rametrar skall mätas, är spänningen U4 konstant.

Här fiontaktspetspartiet 4 (fig. l) bringas i kon- tant med ytan av den detalj l¿, som kontrolleras, minskar det enda svnngningesystemets godhetstal tvdrt, varfor systemets mekaniska svangninüsamplitud blir läure, vilket resulterar i att amplituden Uz minsner :ned A U och blir lina med U5 (fi§.. 8). Vaxelspän- ni nßen U¿ iesförsigjutes ytterligare med 6% (fin/Y) i förhållande till spänningen Ul.,öamtidibt som Kontakt- spetspartiet 4 bringas i Kontant med ytan av den detalj le, vars parametrar skall mnLen,ändras plötsligt syste- mets amplitud-fas- och frekvensnurva. Över detentorns lä utgång kommer den resulterande spänningen i U4 att aindrefs i beroende av 5% , var~vi +U4 eller -U4, när ¿3¶â är lina med O respentive Üï radianer. epänninåen U3, som formas över fesdetentorns lö utgång, anvnndes som styrsignal i en på ritningen inte visad trösnelenordning, som avger en ordersignul som indikerar att givaren påvezxas nar U4 blir lika med en förutbestämd spänning. Ordersignalen matas till en dator, som är avsedd att programstyra givarens förflytt- ning på noordinatmätmasxinen för bestdmning av paramet- rarna noe den detalj, som skall kontrolleras.

Genom att fasförsnjutningen mellan de vaxelspännin- gar, som skall jämföras med varandra, är i hög grad oeroende av svangningssyntemets godnetstalsminsnning, när nontaktspetspartíet bringas i Kontant med detaljens la yta, snmt genom att de närvid nlstrade firurterna 8103613-9 V1 10 15 20 30 \_.\J \T| lö endast härrör från glidfriktion säkerstalles en hög mätnoggrannhet i olixa riktningar i utrymmet obero- ende av läget av beröringspunkten vid nontaktspetspar- tiets 4 yta. Mätnoggrannheten ökar dessutom genom att Lontaktspetspartiets 4 förflyttning vid mätningen inte överstiger stängernas 3 elastiska deformation, var- jämte givarens nonstruktionselement mekaniskt inte försnjuter sig i förhållande till varandra. överensstämmelsen mellan den kontrollerade detal- jens dimensioner och en referensdetaljs dimensioner bes- tämmes medelst givaren enligt uppfinningen på fdljande sütt. medelst en s.k.attesteringsanordning, som vid den här beskrivna utföringsformen utgöres av en kula, attesterar man- en gång för alla mätningar av dimen- sionerna hos detaljer på en s.K.koordinatdator-noordina- ter for flontantspetspartiernas 4 centra, varjamte man bestämmer korrektionsvärden, som beaktar kontaktspe- tspartiernas 4 radier och deras försajutning från ut- gångsläget till pàverkningsläget för givaren. Man bes- [ támmer därefter successivt medelst olixa Kontaktspets- I partier 4 detaljens l¿ dimensioner i alla, enligt ett program förinställda punkter utan omattestering och omställning av givaren. Antalet stänger 3 i givaren samt stängernas 3 inriktning(orientering) i förhållande till noordinataxlarna i mätmaskinen bestammes i förväg un- der beantande av detaljens form. Givaren med det mul - formade huset l (fig. 1) användes företrädesvis för matning av detaljer, tilxas kontrollpunkter ligger i fem plan. Beröringsgivaren med det konisma huset l (rig. 5, 6) användes lämpligen för mätning av detaljer, vilkas mot Koordinatplanen i Koordinatmätmassinen lu- tande ytor har xomplicerad (sammansatt) form. De i rig. 4-6 visade utföringsformerna av givaren fungerar på samma satt som den ovan beskrivna givaren.

Givaren enligt uppfinninben man företrädesvis an- vundas vid moordiuatmatmaskinor avsedda fdr matning av 8103613-9 1? dimensioner i lunga- och omkretsrintningen samt av avvi- keiser i Iormen och net inbördes läget nos ytor av de~ taijer med mompliceraa form. Uppfinningen kan dessutom anvundas för bestamning av den tidpunkt, när givaren bringas i Kontakt med detaijens yta vid minrosmop, mas~ miner för mätning av längden av rör, gängmätare samt vid industrirobotar och klanteringsanordningar.

Claims (1)

8103613-9 \J1 10 EO ¿5 30 18 P A T E N T K R A V l. Piezoelektrisk beröringsgivare av resonanstyp innefattande ett hus med piezoelektrisk svangningsalst- rare och med nontaktspetsparti, varvid montaktspetspar- tiet ar så anordnat, att det är i akustisk kontakt med den piezoelektriska svángningsalstraren, vars ena elekt- rod är Jordad och vars andra elektrod är avsedd att ma- tas med elektriska sinusformade signaler, k ä n n e - t e c k n a d av att givarnuset (l) har formen av en ihålig rotationsxropp, vari är under säkerställande av akustisk kontakt anordnad den piezoelektriska, ihåliga svangningalstraren (¿) vars form liknar husets (l) form, och av att det finns minst ett ytterligare kontaktspets- parti (4) och stanger (3), vilkas antal motsvarar anta- let huvud- och ytterligare Kontaßtspetspartier (4), vilka stanger (3) är så anordnade på huset (1), att deras cent- rumaxlar är vinnelräta mot husets (1) yta, medan på stan- gernas (3) andar ar under sükerstallande av anustisn xonhakt fästa kontaktspetspartierna (tj, vilna är anord- _ nade att tillsammans med stängerna (3), huset (1) och den piezoelektrisxa svängnin¿salstraren (4) bilda ett enda svängningssystem, vari egensvangningsfrekvensen nos huset (l) med stangerna (3) ocn kontaktspetspartierna (4) är lika med den elektriska sinusformade signalens svánüningsfrexvens, under det att den_piezoelektriska svangningsalstraren (2) innefattar minst en ytterligare, som mätelektrod fungerande elektrod (ISL varifrån utta- ges en elextrism utsignal, vars fasundring i förhållande till fasen hos den sinusformade signalen över det enda svangningssystemet bestämmer den tidpunkt, när Kontant- spetspartiet (4) bringas i Kontakt med en detalj (l2), som skall mâitas . 2. Givare enligt krav l, k ä n n e t e c K n a d av att varje stängs (3) längd (L) bestämmes genom sam- bandet >L=lo+ll, \:1 lO 15 20 30 8103613-9 19 där lo bctecgnar avståndet från husets (l) utsida till stånbeus (3) svangningshnutpunkt (a), l (1 + dn ), _ __iL__

1. - u-fø där c är ljudhastigheten i (3) ar framställd av, fo egensvängningsfrekvensen hos ett system, som är uppbyggt av huset (l) med stangerna (3) och kontaktspets- partierna (4), 'n-=Û, l , 2, n. 3. Givare enlißt Krav l eller ¿, K A n n e t e c K - n a d av att varje stång (3) har i det normoste cy- lindrisa form, varvid varJe stängs (3) diameter (d) bestäm- mes ur sambandet D/dI> 5, där D är husets (1) maximala ytterdiameter. 4. Givare enligt något av krav l-3, K ä n n e - t e c k n a d av att varJe stång (3) ar stelt fäst på huset (1). 5. Givare enligt något av hrav l-3, n ä n n e - av att varje stång (3) ar uppbybbd i ett det material, som stången t e o n n a d stycxo med huset (l). u. Givare enlifit något av Krav i-§, K ä n n e ~ t e c n n n d av att givarhuset (l) har formen av en cylinder och dr anordnat att uppbnra fem stanger (3), av vilan fyra är anordnade på husets (l) cylindrísxa yta i ett plan i en vinkel av 900 mot varandra, medan den femte stången (3) är anordnad på husets (1) andyta i givarens axelrintníng. ?. Givare enligt något av krav l-5, k ä n n e - t e c R n a d av att givarhuset (l) har formen av en kula och dr anordnat att uppbära fem , i en viuxel av 900 mot varandra placerade stänker (3),av vilka fyra är anordnade i ett mot givarens centrumuxel vinkelrätt plan, medan den femte stången (3) ar anordnad utefter gi- vnrene eentrumaxel. ü. Givare enligt något av mrav l-5, k n n n e - t o c m n a d av att huset (1) har formen av en Kon och är anordnat att uppbära sex stdnger (3), vilka är skilda lika avstand fran konspetsen och från varandra.