[發(fā)明專利]一種接觸式掃描測(cè)頭

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210236928.0
• 申請(qǐng)日: 2012-07-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102773767A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏發(fā)平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆山騰宇鑫金屬制品有限公司
• 主分類號(hào): B23Q17/20
• 分類號(hào): B23Q17/20
• 代理公司: 北京市振邦律師事務(wù)所 11389
• 代理人: 李朝輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及屬于精密測(cè)量設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種接觸式掃描測(cè)頭。

背景技術(shù)

在超精密零件、精密模具、光學(xué)模仁等形狀公差及表面粗糙度測(cè)量設(shè)備中，使用的精密測(cè)頭一般有非接觸式掃描測(cè)頭和接觸式掃描測(cè)頭兩大類。接觸式掃描測(cè)頭無(wú)需配備復(fù)雜昂貴的光學(xué)系統(tǒng)，且微小的探針頭部直接與被測(cè)工件表面接觸，能更為精確地獲取其表面形位誤差等相關(guān)信息，測(cè)量精度能精確到50nm左右，從而實(shí)現(xiàn)真正的納米級(jí)測(cè)量，通過(guò)設(shè)置較小的采樣時(shí)間，該方法得到的測(cè)量數(shù)據(jù)近似連續(xù)，從而對(duì)工件表面進(jìn)行連續(xù)掃描測(cè)量，將測(cè)量數(shù)據(jù)反饋給數(shù)控機(jī)床，從而對(duì)工件進(jìn)行誤差補(bǔ)正加工，進(jìn)一步提高加工的精度，達(dá)到真正的超精密加工要求。

接觸式測(cè)頭一般分為兩種，即接觸觸發(fā)式測(cè)頭和接觸掃描式測(cè)頭。接觸觸發(fā)式測(cè)頭主要是通過(guò)探針與工件接觸，彼此產(chǎn)生相對(duì)作用力，該力迫使探針發(fā)生微量變形而使測(cè)頭內(nèi)部的觸發(fā)機(jī)構(gòu)觸發(fā)，從而產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，測(cè)量系統(tǒng)讀取該觸發(fā)信號(hào)后及時(shí)記下該點(diǎn)的形位誤差等相關(guān)信息。這種測(cè)量方式?jīng)Q定了該測(cè)頭只能實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)“測(cè)量，且由于信號(hào)讀取與探針接觸工件表面不可能是同時(shí)進(jìn)行的，所以影響其測(cè)量精度和測(cè)量效率。接觸掃描式測(cè)頭通過(guò)從測(cè)頭本身和配套測(cè)量系統(tǒng)兩方面作了改變，克服了接觸觸發(fā)式測(cè)頭只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)測(cè)量的弊端，而且因?yàn)樘结樑c工件表面實(shí)時(shí)接觸，測(cè)頭能實(shí)時(shí)讀取所接觸到各點(diǎn)的形位誤差等相關(guān)信息，提高了測(cè)量精度和測(cè)量效率。但傳統(tǒng)接觸式掃描頭在測(cè)量過(guò)程中需要滿足如下技術(shù)難點(diǎn)：1、測(cè)頭必須足夠靈活以實(shí)時(shí)反映被測(cè)工件表面形位誤差等相關(guān)信息的微小變化；2、測(cè)頭在測(cè)量過(guò)程中需要一個(gè)適當(dāng)大小的測(cè)量力，以保證能夠緊密跟隨被測(cè)工件曲面的形狀，又不能對(duì)被測(cè)物體造成損傷，否則測(cè)量力過(guò)大則劃傷工件表面，測(cè)量力過(guò)小則不能確保探針與工件表面實(shí)時(shí)接觸；3、測(cè)頭要保證在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中不管被測(cè)表面形狀如何變化，測(cè)量力都應(yīng)該保持恒定。

由于需要克服如上技術(shù)難點(diǎn)，目前市場(chǎng)上基本上沒(méi)有能夠克服以上技術(shù)難點(diǎn)，在測(cè)量過(guò)程中根據(jù)不同被測(cè)對(duì)象選擇合適的測(cè)量力，以及選定測(cè)量力后能保持測(cè)量力恒定不變均的接觸式掃描測(cè)頭。

另外，傳統(tǒng)測(cè)頭一般單獨(dú)安裝在測(cè)量設(shè)備上使用，對(duì)加工件進(jìn)行測(cè)量時(shí)需要將加工件從數(shù)控機(jī)床上取下，再放置在獨(dú)立的檢測(cè)設(shè)備上測(cè)量，之后再次裝在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行誤差補(bǔ)償加工，該由于將加工件將數(shù)控機(jī)床上取下后再裝回?cái)?shù)控機(jī)床，導(dǎo)致對(duì)加工進(jìn)行了二次裝夾誤差，從而對(duì)加工精度有重要影響，同時(shí)也使得整個(gè)加工效率降低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述面臨的問(wèn)題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，能針對(duì)具體被測(cè)對(duì)象選擇合適測(cè)量力、以及保持選定的測(cè)量力在被測(cè)對(duì)象表面各點(diǎn)恒定不變精確控制的問(wèn)題，并可直接安裝在數(shù)控機(jī)床上對(duì)加工工件進(jìn)行在線式測(cè)量的一種接觸式掃描測(cè)頭。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種接觸式掃描測(cè)頭，測(cè)頭頂部為夾頭柄，氣管接頭連接空氣導(dǎo)軌，空氣導(dǎo)軌固定在底板和空氣導(dǎo)軌安裝板上，空心管穿過(guò)空氣導(dǎo)軌，位于上部的連接件連接標(biāo)準(zhǔn)重量塊并連接鐳射尺，位于下部的連接件固定探針，鐳射尺上部位置安裝連接激光位移傳感器，數(shù)據(jù)線纜與激光位移傳感器連接。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用垂直結(jié)構(gòu)布局，通過(guò)夾頭柄可極為方便的安裝在數(shù)控機(jī)床上，對(duì)加工件進(jìn)行在加工過(guò)程對(duì)加工件進(jìn)行誤差測(cè)量，安裝使用方便，避免了因加工件二次裝夾誤差對(duì)加工精度造成影響，提高了加工和測(cè)量效率；本發(fā)明根據(jù)具體被測(cè)對(duì)象材料特性以選擇合適測(cè)量力并保持該測(cè)量力恒定不變?cè)诒ＷC掃描測(cè)量精度同時(shí)，更好地避免因測(cè)量過(guò)程中無(wú)被測(cè)物表面接觸導(dǎo)致被測(cè)對(duì)象表面損傷等問(wèn)題；且測(cè)頭主要零部件采用鋁合金制作，測(cè)頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自重輕巧，零部件加工簡(jiǎn)單，成本低。

附圖說(shuō)明

圖1是接觸式掃描測(cè)頭外部機(jī)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是接觸式掃描測(cè)頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1．探針；2.測(cè)頭；3.夾頭柄；4.數(shù)據(jù)線纜；5.氣管接頭；6.下固定板；7.精密彈簧；8.連接件；9.空氣導(dǎo)軌；10.空氣導(dǎo)軌安裝板；11.空心管；12.標(biāo)準(zhǔn)重量塊A；13.連接螺釘A；14.鐳射尺；15.激光位移傳感器；16.上固定板；17.底板；18.標(biāo)準(zhǔn)重量塊B；19.連接螺釘B。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

根據(jù)圖1所示，測(cè)頭2頂部為夾頭柄3，夾頭柄3為可以與數(shù)控機(jī)床連接的標(biāo)準(zhǔn)件，側(cè)頭下部為與被測(cè)物表面接觸的探針1，數(shù)據(jù)線纜4與氣管接頭5位于側(cè)頭2的側(cè)面。