專利名稱：三維壓電觸發(fā)測頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及三坐標(biāo)測量機領(lǐng)域，特別涉及與三坐標(biāo)測量機探測測量時配套使 用的三維壓電觸發(fā)測頭。
背景技術(shù)：
目前三坐標(biāo)測量機已發(fā)展成幾何量測量的普及且成熟的技術(shù)，今后的發(fā)展方向是 測量達更高的速度(效率)與更高的精度，并提升功能。在三坐標(biāo)機作探測測量時，使用最普及的是作點位探測的三維機械開關(guān)觸發(fā)測頭 與電觸發(fā)測頭，這是因為觸發(fā)測頭既經(jīng)濟，作點位測量時精度也較其它掃描探測精度高。觸發(fā)測頭的精度取決于測力大小，各向異性及預(yù)行程變化量三種主要的參數(shù)，一 般機械開關(guān)測頭的精度低于電觸發(fā)測頭的精度，最理想的電觸發(fā)測頭就是采用高靈敏的壓 電信號制成的觸發(fā)測頭，但也由于壓電信號的靈敏度太高，對測量環(huán)境的微小振動皆形成 誤觸發(fā)，使測量無法進行。盡管有關(guān)資料介紹可用壓電晶體制成三維觸發(fā)測頭，也都是失敗 的記錄，直到現(xiàn)在三坐標(biāo)測量機行業(yè)仍未得到應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是順著三坐標(biāo)測量技術(shù)的發(fā)展方向，采用壓電晶體作敏感元 件，從結(jié)構(gòu)上抑制壓電信號對外界振源的敏感性，在探測測量上取其高靈敏的壓電特征信 號，而制成高性能、高精度的三維壓電觸發(fā)測頭。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案一種三坐標(biāo)測量機作坐標(biāo) 探測用的三維壓電觸發(fā)測頭，將測頭的安全超程恢復(fù)初始零位的機構(gòu)與探測機構(gòu)分離，獨 立的探測機構(gòu)采用壓電晶體4作探測敏感元件與產(chǎn)生壓電信號的各執(zhí)行元件，置于定位套 1與聯(lián)接套6組成的封閉空間內(nèi)，構(gòu)成座標(biāo)探測系統(tǒng)。封閉空間內(nèi)，產(chǎn)生壓電信號的各執(zhí)行 元件在徑向與軸向均呈不同程度的過盈接觸。如圖1所示，安全超程恢復(fù)初始零位的機構(gòu) 采用傳統(tǒng)的方式，將底柱18上的其中一根圓柱17與底座下的兩鋼球16組成一組接觸付， 三組圓面均布的接觸付構(gòu)成定位機構(gòu)，在彈簧8的力作用下，探測超程時提供安全保護的 同時恢復(fù)初始零位。獨立的探測機構(gòu)不受彈簧8恢復(fù)力的制約，所采用壓電晶體4作探測 敏感元件，與產(chǎn)生壓電信號的各執(zhí)行元件包括保持架2、定心鋼珠3、壓電晶體4、彈簧片5、 測力鋼珠9、絕緣套10、阻尼圈11、微動軸12、調(diào)整螺釘13、鎖緊螺釘14、置于定位套1與聯(lián) 接套6所組成的封閉空間內(nèi)，其中調(diào)整螺釘13與鎖緊螺釘14通過調(diào)整，完成對壓電晶體4 施加預(yù)緊力，彈簧片5保持該力穩(wěn)定，在來自探針15測端球面的探測力，作用在壓電晶體4 上產(chǎn)生壓電信號，通過導(dǎo)線7輸出壓電信號完成坐標(biāo)探測。在上述的密封空間內(nèi)所有執(zhí)行元件的徑向與軸向均呈不同程度的過盈接觸，過盈 接觸的各執(zhí)行元件，可保證與測頭體在外界振源的作用下，振動頻率趨于一致，所剩的殘余 振蕩能量被橡膠制品的阻尼圈11吸收，避免了環(huán)境振動造成的誤觸發(fā)，只有在探測力的作 用下產(chǎn)生的壓電信號達到設(shè)定的電氣門檻值，才發(fā)出探測觸發(fā)信號。上述的執(zhí)行元件微動軸12與保持架2及定心鋼珠3組成圓周徑向定心，其中微動軸11的柱面上設(shè)有一個母線 方向的V型槽與定心鋼珠3接觸，并在同一徑向截面內(nèi)柱面均布的另外兩個以上的定心鋼 珠，與前所述的V型槽接觸鋼珠，置于保持架2的孔中，保持靈活轉(zhuǎn)動，同時微動軸12下端 面保持接觸，達到軸向定位目的，構(gòu)成獨立的定零位機構(gòu)，當(dāng)實施探測時所發(fā)生的探測力驅(qū) 動微動軸12產(chǎn)生軸向微動，將探測力通過測力鋼球9施加于壓電晶體4，產(chǎn)生壓電信號。在 上述的預(yù)緊力及阻尼圈11的反作用力作用下，對微動軸12所產(chǎn)生的微動，依靠上述獨立的 定零機構(gòu)，恢復(fù)探測初始零位，實現(xiàn)不依賴于安全超程所需的零位恢復(fù)力的制約，獨立完成 預(yù)行程的恢復(fù)功能。實施上述方案之后，高靈敏的壓電信號對外界的振動干擾得到有效抑制，同時又 取得了在微小的探測力作用下獲得了壓電效應(yīng)的高靈敏信號。裝備于三坐標(biāo)測量機后，對 現(xiàn)行的三坐標(biāo)機的坐標(biāo)分辨率而言，該測頭的測力、預(yù)行程變化量及各向異性趨近于零，因 而獲得了高精度，加上探測機構(gòu)與安全超程機構(gòu)分離后，獨立的探測機構(gòu)可以微型化，相對 安全超程復(fù)零機構(gòu)，可延伸接長遠程分離安裝于探測部位前沿與探針15靠近，近一步增強 了坐標(biāo)縱深探測能力及確保了探測精度，加上壓電信號對高速探測更加敏感因而也適應(yīng)于 高速探測，該測頭可與其它觸發(fā)測頭電路接口兼容。

圖1是三維壓電觸發(fā)測頭軸向剖視圖。圖2是另一實行例軸向剖視圖。圖1可作為說明書摘要指定附圖。1、定位套；2、保持架；3、定心鋼珠；4、壓電晶體；5、彈簧片；6、連接套；7、導(dǎo)線；8、 彈簧；9、測力鋼珠；10、絕緣套；11、阻尼圈；12、微動軸；13、調(diào)整螺釘；14、鎖緊螺釘；15、探 針；16、鋼球；17、圓柱；18、底柱。
具體實施方式
另一實施例如圖2所示采用的(微動軸)，該軸與圖1所示的微動軸11的區(qū)別是 端面上固定的定位鋼珠與端面下方的徑向V型槽組成其中一組接觸付，由三組圓端面均布 的接觸付構(gòu)成獨立的定零位機構(gòu)，代替圖1所示的微動軸11與保持架2及定心鋼球3組成 圓周徑向定心，擺動軸11的下端面接觸構(gòu)成軸向定位的獨立的定零位機構(gòu)，(圖2所示的 其它結(jié)構(gòu)元件與圖1所示的結(jié)構(gòu)元件完全相同)實現(xiàn)探測預(yù)行程的零位恢復(fù)功能。圖1及 圖2所示的兩種實施例功能效果相當(dāng)，可作為生產(chǎn)該測頭時，根據(jù)配套設(shè)備能力選擇其中 之一。
權(quán)利要求一種三坐標(biāo)測量機作坐標(biāo)探測用的三維壓電觸發(fā)測頭，其特征在于將測頭的安全超程恢復(fù)初始零位的機構(gòu)與探測機構(gòu)分離，獨立的探測機構(gòu)采用壓電晶體(4)作探測敏感元件與產(chǎn)生壓電信號的各執(zhí)行元件，置于定位套(1)與聯(lián)接套(6)組成的封閉空間內(nèi)，構(gòu)成座標(biāo)探測系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的三維壓電觸發(fā)測頭，其特征在于封閉空間內(nèi)，產(chǎn)生壓電信號的 各執(zhí)行元件在徑向與軸向均呈不同程度的過盈接觸。
專利摘要三維壓電觸發(fā)測頭一種三坐標(biāo)測量機實施坐標(biāo)探測的三維壓電觸發(fā)測頭，其敏感元件采用壓電晶體及其產(chǎn)生壓電信號的執(zhí)行元件置于一個封閉的空間內(nèi)，各元件在徑向與軸向均呈不同程度的過盈接觸，組成與探測所需安全超程復(fù)零機構(gòu)獨立的探測機構(gòu)，避免了高靈敏的壓電信號受探測環(huán)境振動的干擾，同時利用了高靈敏的壓電信號使探測過程的測力、各向異性、預(yù)行程變化量趨于最小，加上獨立的小型化探測機構(gòu)，進一步確保了測頭的縱深探測功能及高的探測精度。
文檔編號G01B7/012GK201607206SQ20092008127
公開日2010年10月13日 申請日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者何岳峰, 劉興榮, 劉延子, 武岷虹 申請人:劉興榮;何岳峰;劉延子;武岷虹