[实用新型]三维压电触发测头

说明书

技术领域

本实用新型涉及三坐标测量机领域，特别涉及与三坐标测量机探测测量时配套使用的三维压电触发测头。

背景技术

目前三坐标测量机已发展成几何量测量的普及且成熟的技术，今后的发展方向是测量达更高的速度(效率)与更高的精度，并提升功能。

在三坐标机作探测测量时，使用最普及的是作点位探测的三维机械开关触发测头与电触发测头，这是因为触发测头既经济，作点位测量时精度也较其它扫描探测精度高。

触发测头的精度取决于测力大小，各向异性及预行程变化量三种主要的参数，一般机械开关测头的精度低于电触发测头的精度，最理想的电触发测头就是采用高灵敏的压电信号制成的触发测头，但也由于压电信号的灵敏度太高，对测量环境的微小振动皆形成误触发，使测量无法进行。尽管有关资料介绍可用压电晶体制成三维触发测头，也都是失败的记录，直到现在三坐标测量机行业仍未得到应用。

发明内容

本实用新型的目的是：顺着三坐标测量技术的发展方向，采用压电晶体作敏感元件，从结构上抑制压电信号对外界振源的敏感性，在探测测量上取其高灵敏的压电特征信号，而制成高性能、高精度的三维压电触发测头。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种三坐标测量机作坐标探测用的三维压电触发测头，将测头的安全超程恢复初始零位的机构与探测机构分离，独立的探测机构采用压电晶体4作探测敏感元件与产生压电信号的各执行元件，置于定位套1与联接套6组成的封闭空间内，构成座标探测系统。封闭空间内，产生压电信号的各执行元件在径向与轴向均呈不同程度的过盈接触。如图1所示，安全超程恢复初始零位的机构采用传统的方式，将底柱18上的其中一根圆柱17与底座下的两钢球16组成一组接触付，三组圆面均布的接触付构成定位机构，在弹簧8的力作用下，探测超程时提供安全保护的同时恢复初始零位。独立的探测机构不受弹簧8恢复力的制约，所采用压电晶体4作探测敏感元件，与产生压电信号的各执行元件包括：保持架2、定心钢珠3、压电晶体4、弹簧片5、测力钢珠9、绝缘套10、阻尼圈11、微动轴12、调整螺钉13、锁紧螺钉14、置于定位套1与联接套6所组成的封闭空间内，其中调整螺钉13与锁紧螺钉14通过调整，完成对压电晶体4施加预紧力，弹簧片5保持该力稳定，在来自探针15测端球面的探测力，作用在压电晶体4上产生压电信号，通过导线7输出压电信号完成坐标探测。

在上述的密封空间内所有执行元件的径向与轴向均呈不同程度的过盈接触，过盈接触的各执行元件，可保证与测头体在外界振源的作用下，振动频率趋于一致，所剩的残余振荡能量被橡胶制品的阻尼圈11吸收，避免了环境振动造成的误触发，只有在探测力的作用下产生的压电信号达到设定的电气门槛值，才发出探测触发信号。上述的执行元件微动轴12与保持架2及定心钢珠3组成圆周径向定心，其中微动轴11的柱面上设有一个母线方向的V型槽与定心钢珠3接触，并在同一径向截面内柱面均布的另外两个以上的定心钢珠，与前所述的V型槽接触钢珠，置于保持架2的孔中，保持灵活转动，同时微动轴12下端面保持接触，达到轴向定位目的，构成独立的定零位机构，当实施探测时所发生的探测力驱动微动轴12产生轴向微动，将探测力通过测力钢球9施加于压电晶体4，产生压电信号。在上述的预紧力及阻尼圈11的反作用力作用下，对微动轴12所产生的微动，依靠上述独立的定零机构，恢复探测初始零位，实现不依赖于安全超程所需的零位恢复力的制约，独立完成预行程的恢复功能。

实施上述方案之后，高灵敏的压电信号对外界的振动干扰得到有效抑制，同时又取得了在微小的探测力作用下获得了压电效应的高灵敏信号。装备于三坐标测量机后，对现行的三坐标机的坐标分辨率而言，该测头的测力、预行程变化量及各向异性趋近于零，因而获得了高精度，加上探测机构与安全超程机构分离后，独立的探测机构可以微型化，相对安全超程复零机构，可延伸接长远程分离安装于探测部位前沿与探针15靠近，近一步增强了坐标纵深探测能力及确保了探测精度，加上压电信号对高速探测更加敏感因而也适应于高速探测，该测头可与其它触发测头电路接口兼容。

附图说明

图1是三维压电触发测头轴向剖视图。

图2是另一实行例轴向剖视图。

图1可作为说明书摘要指定附图。

1、定位套；2、保持架；3、定心钢珠；4、压电晶体；5、弹簧片；6、连接套；7、导线；8、弹簧；9、测力钢珠；10、绝缘套；11、阻尼圈；12、微动轴；13、调整螺钉；14、锁紧螺钉；15、探针；16、钢球；17、圆柱；18、底柱。

具体实施方式

另一实施例如图2所示采用的(微动轴)，该轴与图1所示的微动轴11的区别是端面上固定的定位钢珠与端面下方的径向V型槽组成其中一组接触付，由三组圆端面均布的接触付构成独立的定零位机构，代替图1所示的微动轴11与保持架2及定心钢球3组成圆周径向定心，摆动轴11的下端面接触构成轴向定位的独立的定零位机构，(图2所示的其它结构元件与图1所示的结构元件完全相同)实现探测预行程的零位恢复功能。图1及图2所示的两种实施例功能效果相当，可作为生产该测头时，根据配套设备能力选择其中之一。