[实用新型]气电式尺寸在线测量头

说明书

本实用新型涉及一种在加工过程中测量被加工工件尺寸的气电式尺寸在线测量头，特别适用于精度较高的磨削加工。

尺寸在线测量仪是在加工过程中边加工、边测量工件尺寸的测量仪器，它可以减少辅助加工时间，提高加工效率，而且是自动化磨削的先决条件。国内有中原量仪厂的外圆磨削在线测量仪，天津机床厂等的平面磨削在线测量仪，国外有意大利著名的Morposs外圆和平面磨削在线测量仪等，这些在线测量仪都是使用接触方式测量，所以它们存在两个致命的弱点：一是很难测量断续表面，而平面磨削中断续磨削方式占全部磨削量的四分之三以上，所以就大大限制了该测量仪在平面磨削中的应用，在外圆磨削中也有一定的局限性；二是加工中冷却液和磨屑对接触式测量的测量精度有很大影响，国产的平面磨削在线测量仪的精度仅为±0.02mm，对一般尺寸零件无法达到IT6级精度，因此只适合用在粗磨加工中，Morposs公司的测量精度虽然较高，但其造价昂贵、维护困难、调整复杂、限制了其广泛应用。

本实用新型的目的在于提供一种采用非接触式的高压气动测量原理，使用扩散硅差压传感器将气压信号转换为电信号的气电式尺寸在线测量头。

本实用新型的气电式尺寸在线测量头包括与机床联接调整部分、气动测量部分和将测量到的气压信号转换为电信号的传感器。所述的气动测量部分包括基体、主喷嘴、测量喷嘴、偏移喷嘴、调零喷嘴、清洗喷嘴和接头，基体固定在联接调整部分的支架上，其内部加工有空气通道，主喷嘴为两个，一个主喷嘴入口与测量气源接头连通，其出口通过空气通道分别与测量喷嘴入口和传感器的一个输入端相连，另一个主喷嘴入口与测量气源接头连通，其出口通过空气通道分别与偏移喷嘴入口和传感器的另一个输入端相连，偏移喷嘴出口接调零喷嘴入口，与清洗气源接头连通的两个清洗喷嘴位于测量喷嘴两旁。为了确保测量精度，两个主喷嘴到传感器两端的空气通道应对称设置，两个主喷嘴到测量喷嘴和偏移喷嘴的空气通道也应对称设置。所述的传感器采用扩散硅差压传感器。本实用新型的气源可由工厂气路提供，传感器输出的电信号送入信号采集控制箱内，经处理后显示出被加工零件尺寸。其工作原理是：压缩空气经过滤、稳压后分成两路，一路经过主喷嘴及测量喷嘴喷射在被加工工件表面上，另一路经过另一个主喷嘴及偏移喷嘴和调零喷嘴排出大气，分别与两个主喷嘴接通的扩散硅差压传感器将测量喷嘴和工件表面形成的背压与偏移喷嘴、调零喷嘴形成的基准压力之差转换成电信号。因此在测量头固定不动时，该信号反映了工件的尺寸变化，测量范围和精度可通过配套更换测量喷嘴和主喷嘴来改变，更换偏移喷嘴可以改变基准压力，调整调零喷嘴可在使用中辅助微调基准压力，改变基准压力即改变了测量值的信号输出范围。

本实用新型的优点是采用非接触式高压气动测量，克服了切屑和冷却液等对测量精度的影响，测量精度高，标准测量范围有0.15mm、0.06mm和0.01mm三种，对应的测量精度为±1μm、±0.4μm和±0.1μm，测量稳定时间不大于0.2秒。安装调整方便，可以配置在通用或专用平面、外圆磨床上进行在线测量，特别适于自动化加工。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的D－D剖视图。

图4是图3的B－B剖视图。

图5是图4的C－C剖视图。

图6是本实用新型的工作原理图。

实施例：参见图1－6，气动测量部分包括基体9、主喷嘴7和8、测量喷嘴10、偏移喷嘴14、调零喷嘴13、清洗喷嘴15和16，以及若干接头。基体9分为上、下两部分，由螺栓连接固定，基体9上加工的空气通道可将气源、喷嘴、传感器等连通，主喷嘴7和8、偏移喷嘴14固定在基体9的上、下两部分之间，采用密封圈密封。主喷嘴8一端与测量气源接头连通，另一端通过空气通道分别与测量喷嘴10，和传感器11的一个输入端连通，主喷嘴7一端与测量气源接头连通，另一端通过空气通道分别与偏移喷嘴14和传感器11的另一个输入端连通，偏移喷嘴还与调零喷嘴13连通，清洗喷嘴15和16通过空气通道与清洗气源接头连通，并分别位于测量喷嘴10的两旁。主喷嘴7和8到传感器11的空气通道、主喷嘴7和8到测量喷嘴和偏移喷嘴的空气通道均对称设置，也就是空气通道的体积、直角弯数相近，空气通道直径为φ3－φ5mm，主喷嘴7和8的直径不大于φ1mm，测量喷嘴10的直径不大于φ2mm，喷嘴长度在8－15mm之间。连接调整部分包括连接体2、支架6、支座12、轴3、调整机构4和锁紧机构1和5，轴3和支架6安装在连接体2上，可在连接体上串动，并由锁紧螺钉锁紧，轴3的端部固定着支座12，测量时，将支座12固定在机床上，气动测量部分的基体9固定在支架6的长槽内，使连接体2沿轴3串动，或使支架6沿连接体2的导槽滑动，或使基体9沿支架6的长槽移动，均可调整测量喷嘴10与被加工工件的位置。传感器11为扩散硅差压传感器。气源采用工厂气路，压力≥4.5kg／cm²，预处理回路对气体进行过滤，稳压处理。信号采集控制箱内有微机数据采集及控制系统，对尺寸信号进行处理并管理整个仪器，还可以输出控制信号控制机床加工过程。