[发明专利]一种单轴测量式测头及其测量方法

权利要求书

1.一种单轴测量式测头，其特征在于，包括壳体(1)、传感器、偏摆测量机构、测杆(2)和激光线指示装置(3)；所述壳体(1)安装在机床上；所述传感器处于所述壳体(1)内，所述偏摆测量机构处于所述壳体(1)内且对应所述传感器下方的位置；所述测杆(2)的上端处于所述壳体(1)内，其下端向下伸出到所述壳体(1)的外部并设有与工件接触的测球(4)，并且所述测杆(2)的上端通过所述偏摆测量机构连接所述传感器的动栅(5)，并带动所述传感器的动栅(5)相对其静栅(6)同步左右摆动以实现测量；所述激光线指示装置(3)固定在所述壳体(1)上，其朝下射出的激光线(7)所处的方向与所述测杆(2)的测量偏摆方向一致，并用于所述壳体(1)安装到机床上时校正测量方向及测量时指示测量方向。

2.根据权利要求1所述的单轴测量式测头，其特征在于，所述偏摆测量机构包括复位套(8)、复位弹簧(9)、摆杆(10)和复位筒(11)；所述复位套(8)固定在所述壳体(1)内且对应所述传感器下方的位置处，所述复位弹簧(9)处于所述复位套(8)内的顶部；所述摆杆(10)朝所述壳体(1)左右两侧可摆动的安装在所述复位套(8)内，并且所述摆杆(10)的上端自由穿过所述复位弹簧(9)内部再伸出到所述复位套(8)上部之外，最后固定连接所述传感器的动栅(5)，所述摆杆(10)的下端伸出到所述复位套(8)下部之外后固定连接所述测杆(2)的上端；所述摆杆(10)的中部设有一台肩结构，所述复位筒(11)套装在所述摆杆(10)外且对应所述台肩结构与所述复位弹簧(9)之间，并且所述复位弹簧(9)的上下两端分别抵住所述复位套(8)顶部内壁与所述复位筒(11)的上端，进而使所述复位筒(11)的下端压在所述台肩结构的上端面以保证所述复位弹簧(9)在所述测杆(2)向左或向右偏摆测量时都提供复位力。

3.根据权利要求2所述的单轴测量式测头，其特征在于，所述偏摆测量机构还包括一根回转圆柱和两个轴承(12)；所述回转圆柱前后水平的固定在所述摆杆(10)的中部，并且所述回转圆柱的前后两端分别伸出到所述摆杆(10)前后两侧之外；两个所述轴承(12)的内圈分别固定在所述回转圆柱的前后两端上，其外圈分别固定在所述复位套(8)前侧或后侧内壁上相应的位置。

4.根据权利要求3所述的单轴测量式测头，其特征在于，还包括安装柄(13)，其固定在所述壳体(1)的顶部并用于连接机床的主轴，并且所述安装柄(13)的轴心线延线过所述回转圆柱中心。

5.根据权利要求1至4所述的单轴测量式测头，其特征在于，还包括无线传输器(14)；所述无线传输器(14)安装在所述壳体(1)内且电连接所述传感器，并将所述传感器的测量数据无线输送给外部终端显示单元，所述终端显示单元运行相应的应用程序并根据需要对测量数据进行处理及显示。

6.根据权利要求1至5任一项所述的单轴测量式测头的测量方法，其特征在于，所述传感器为绝对式角度传感器，其将所述测球(4)的测量触点位于机床主轴中心线时对应的绝对角度位置值A₀标定为零位基准值，所述测球(4)球心相对零位偏摆角为α₀；在测量时通过所述测球(4)的摆动半径H、零位基准值A₀与所述测球(4)球心相对零位偏摆角α₀并根据所述测球(4)的球面测点位置按三角函数关系计算出测量触点与机床主轴中心偏移量L。

7.根据权利要求6所述的单轴测量式测头的测量方法，其特征在于，通过下述方式校准所述测球(4)的摆动半径H：

在机床进给的带动下使所述测杆(2)的测球(4)接触基准块相应的位置，并使所述测杆(2)沿着所述激光线指示装置(3)射出激光线(7)的方向向左或向右偏摆，所述测杆(2)偏摆后通过所述偏摆测量机构带动所述传感器的动栅(5)相对静栅(6)同步摆动以测量到偏摆的角度为α₁，并通过机床测量系统读出相对机床主轴的行进路程S，最后通过α₁和S按照如下公式校准所述测球(4)的摆动半径H：H＝S/α₁*180/π。