CN104165571B - 一种三维触发式测量头 - Google Patents
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Abstract
一种三维触发式测量头结构，为克服现有技术测量头在机床主轴上的安装误差调整困难和调整精度差的技术不足，采用的技术方案是，测量头的壳体采用端面磁性连接，120°分别的两个定位球和一个可调螺栓支撑定位的上壳体、中间连接体和下壳体，通过调整支撑螺栓的支撑位置改变上壳体、中间连接体和下壳体之间的端面接触角度，实现球形测量触头的球心与机床主轴同轴线的目的，有益效果是，结构简单，调整方便，通过平面中X和Y轴方向实施对球形测量触头5的球心位置的调整，消除测量头在机床主轴上的安装误差。调整精度可达到0.001MM。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种机械制造使用的测量工具，特别是一种在数控机床或测量机上使用的三维触发式测量头。
背景技术
三维触发式测量头，也由称为，测量分中棒。即为一种接触式测量工具，三维触发式测量头具有极高的测量和重复精度，重复精度可达0.0003MM，自50年代被英国人发明后，被广泛应用于机械制造领域用于对工件的接触测量。
特别是70年代，美国军工采用计算机控制系统在数控机床获得测量分中棒的测量触头与工件基准点瞬间接触时的坐标，获取的高精度的测量值。
参看附图1，三维触发式测量头应用时，安装在数控机床的主轴上，当数控机床的主轴上的测量分中棒的球形测量触头与工件基准点接触时，测量分中棒发出电信号（如指示灯亮或向系统中发出接触信号）。
三维触发式测量头的测量误差是由测量头本身精度误差、测量头在机床主轴上的安装误差、机床进给误差累积构成，测量头在机床主轴上的安装误差即球形测量触头5的球心与机床主轴轴线之间的安装误差，现有技术是将三维触发式测量头安装在机床主轴上后，通过调整测量头安装柄3绕调整钢珠8相对摆动的角度实现，现有技术的缺点是，调整困难，调整精度差。
发明内容
为克服现有技术测量头在机床主轴上的安装误差调整困难和调整精度差的技术不足，本发明公开一种三维触发式测量头结构，结构中通过平面中X和Y轴方向实施对球形测量触头5的球心位置的调整，消除测量头在机床主轴上的安装误差。
本发明实现发明目的采用的技术方案是：壳体由上壳体和下壳体构成，上壳体上端与测量头安装柄连接，上壳体下端底面上，在同一圆周上120°之间设置有一对上壳体定位凹坑，中心镶嵌设置有上壳体连接磁铁。
下壳体上端面上，在同一圆周上120°之间设置有一对下壳体定位凹坑，中心镶嵌设置有下壳体连接磁铁，下壳体同轴线圆周上呈90°之间设置有与下壳体螺纹连接的上壳体调整螺杆和下壳体调整螺杆，下壳体调整螺杆的轴线与一对下壳体定位凹坑在同一圆周上呈120°均布设置。
上壳体和下壳体之间设置有中间连接体，中间连接体上端面固定镶嵌设置有与上壳体连接磁铁对应的中间连接体上磁铁，与上壳体定位凹坑对应的一对上定位钢球，中间连接体下端面固定镶嵌设置有与下壳体连接磁铁对应的中间连接体下磁铁，与下壳体定位凹坑对应的一对下定位钢球，中间连接体上还设置有与上壳体调整螺杆对应的上壳体调整螺杆过孔，中间连接体上端面上的一对上定位钢球与下端面上的一对下定位钢球之间沿中间连接体的轴线呈旋转90°设置。
上壳体下端底面上壳体定位凹坑与中间连接体一对上定位钢球接触定位，上壳体连接磁铁与中间连接体上磁铁磁力结合构成上壳体与中间连接体的端面定位连接结构，下壳体上端面的下壳体定位凹坑与中间连接体的一对下定位钢珠接触定位，下壳体连接磁铁与中间连接体下磁铁磁力结合构成下壳体与中间连接体的端面定位连接结构，上壳体调整螺杆经中间连接体的上壳体调整螺杆过孔与上壳体下端底面接触，下壳体调整螺杆与中间连接体下端面接触。
本发明的有益效果是，结构简单，调整方便，通过平面中X和Y轴方向实施对球形测量触头5的球心位置的调整，消除测量头在机床主轴上的安装误差。调整精度可达到0.001MM。
下面结合附图对本发明进行详细描述。
附图说明
图1为现有技术结构示意图。
图2为本发明结构示意图。
图3为附图2 C向示意图。
图4为附图3 A-A向剖面示意图。
图5为附图3 B-B向剖面示意图。
图6为附图4 D-D向剖面示意图。
图7为附图4 E-E向剖面示意图。
附图中，1上壳体，1-1上壳体定位凹坑，1-2上壳体调整螺杆凹坑，1-3上壳体连接磁铁，1-4上壳体调整螺杆，2下壳体，2-1下壳体定位凹坑，2-2下壳体连接磁铁，2-3下壳体调整螺杆，3测量头安装柄， 4中间连接体，4-1上定位钢球，4-2上壳体调整螺杆过孔，4-3中间连接体上磁铁，4-4下定位钢球，4-5中间连接体下磁铁，4-6下壳体调整螺杆凹坑，5球形测量触头，6触头支撑连杆，7调整钢珠。
具体实施方式
参看附图，一种三维触发式测量头结构，包括：壳体、球形测量触头5、触头支撑连杆6、安装在壳体内的测量头安装座和测量头安装柄3，球形测量触头5经触头支撑连杆6安装在壳体上，测量头安装柄6与壳体螺栓连接。
所述的壳体由上壳体1和下壳体2构成，上壳体1上端与测量头安装柄3连接，上壳体1下端底面上，在同一圆周上120°之间设置有一对上壳体定位凹坑1-1，中心镶嵌设置有上壳体连接磁铁1-3。
所述的下壳体2上端面上，在同一圆周上120°之间设置有一对下壳体定位凹坑2-1，中心镶嵌设置有下壳体连接磁铁2-2，下壳体2同轴线圆周上呈90°之间设置有与下壳体2螺纹连接的上壳体调整螺杆1-4和下壳体调整螺杆2-3，下壳体调整螺杆2-3的轴线与一对下壳体定位凹坑2-1在同一圆周上呈120°均布设置。
所述的上壳体1和下壳体2之间设置有中间连接体4，中间连接体4上端面固定镶嵌设置有与上壳体连接磁铁1-3对应的中间连接体上磁铁4-3，与上壳体定位凹坑1-1对应的一对上定位钢球4-1，中间连接体4下端面固定镶嵌设置有与下壳体连接磁铁2-2对应的中间连接体下磁铁4-5，与下壳体定位凹坑2-1对应的一对下定位钢球4-4，中间连接体4上还设置有与上壳体调整螺杆1-4对应的上壳体调整螺杆过孔4-2，中间连接体4上端面上的一对上定位钢球4-1与下端面上的一对下定位钢球4-4之间沿中间连接体4的轴线呈旋转90°设置。
所述的上壳体1下端底面上壳体定位凹坑1-1与中间连接体4一对上定位钢球4-1接触定位，上壳体连接磁铁1-3与中间连接体上磁铁4-3磁力结合构成上壳体（1）与中间连接体4的端面定位连接结构，下壳体2上端面的下壳体定位凹坑2-1与中间连接体4的一对下定位钢珠4-4接触定位，下壳体连接磁铁2-2与中间连接体下磁铁4-5磁力结合构成下壳体2与中间连接体4的端面定位连接结构，上壳体调整螺杆1-4经中间连接体4的上壳体调整螺杆过孔4-2与上壳体1下端底面接触，下壳体调整螺杆2-3与中间连接体4下端面接触。
使用时，三维触发式测量头由测量头安装柄3安装在机床主轴上，上壳体1下端底面与中间连接体4的上端面由中间连接体4一对上定位钢球4-1和上壳体调整螺杆1-4三个支撑点定位，下壳体2上端面中间连接体4的下端面由中间连接体4一对下定位钢球4-4和下壳体调整螺杆2-3三个支撑点定位。
需要调整时，旋转上壳体调整螺杆1-4，上壳体调整螺杆1-4克服上壳体连接磁铁1-3与中间连接体上磁铁4-3磁力后，改变上壳体调整螺杆1-4支撑点位置，使上壳体1下端底面绕两个上定位钢球4-1的中心连线为轴发生转动。
旋转下壳体调整螺杆2-3，下壳体调整螺杆2-3克服下壳体连接磁铁2-2与中间连接体下磁铁4-5磁力后，改变下壳体调整螺杆2-3支撑点位置，使下壳体2上端面绕下定位钢球4-4的中心连线为轴发生转动。
由于上定位钢球4-1的中心连线与下定位钢球4-4的中心连线呈90°设置，上壳体1下端底面绕两个上定位钢球4-1的中心连线为轴发生转动和下壳体2上端面绕下定位钢球4-4的中心连线为轴发生转动即可完成球形测量触头5球心点的空间位置的调整。上述在平面中X和Y轴方向实施对球形测量触头5的球心位置的调整极大的方便了球形测量触头5球心点的调整，大大缩短调整时间、调整难度和提高调整精度。
本发明实施例中，为增加上壳体调整螺杆1-4和下壳体调整螺杆2-3的支撑稳定性和减少磨损，所述的上壳体调整螺杆1-4和下壳体调整螺杆2-3的头部为球形，所述的上壳体1下端底面与上壳体调整螺杆1-4对应位置设置有上壳体调整螺杆凹坑1-2，所述的中间连接体4下端面与下壳体调整螺杆2-3对应的位置设置有下壳体调整螺杆凹坑4-6。上壳体调整螺杆1-4和下壳体调整螺杆2-3的球形头部分别与上壳体调整螺杆凹坑1-2和下壳体调整螺杆凹坑4-6接触。
本发明实施例中，为便于实施球形测量触头5球心点在三维触发式测量头装配或使用时的粗调，所述的测量头安装柄3经调整钢珠7与上壳体1螺栓连接。松开螺栓调整测量头安装柄3轴线与上壳体1轴线的相对位置后锁紧螺栓。
Claims (3)
1.一种三维触发式测量头结构，包括：壳体、球形测量触头、触头支撑连杆、壳体内的测量头安装座和测量头安装柄，球形测量触头经触头支撑连杆安装在壳体上，测量头安装柄与壳体螺栓连接，其特征在于：
所述的壳体由上壳体（1）和下壳体（2）构成，上壳体（1）上端与测量头安装柄（3）连接，上壳体（1）下端底面上，在同一圆周上120°之间设置有一对上壳体定位凹坑（1-1），中心镶嵌设置有上壳体连接磁铁（1-3）；
所述的下壳体（2）上端面上，在同一圆周上120°之间设置有一对下壳体定位凹坑（2-1），中心镶嵌设置有下壳体连接磁铁（2-2），下壳体（2）同轴线圆周上呈90°之间设置有与下壳体（2）螺纹连接的上壳体调整螺杆（1-4）和下壳体调整螺杆（2-3），下壳体调整螺杆（2-3）的轴线与一对下壳体定位凹坑（2-1）在同一圆周上呈120°均布设置；
所述的上壳体（1）和下壳体（2）之间设置有中间连接体（4），中间连接体（4）上端面固定镶嵌设置有与上壳体连接磁铁（1-3）对应的中间连接体上磁铁（4-3），与上壳体定位凹坑（1-1）对应的一对上定位钢球（4-1），中间连接体（4）下端面固定镶嵌设置有与下壳体连接磁铁（2-2）对应的中间连接体下磁铁（4-5），与下壳体定位凹坑（2-1）对应的一对下定位钢球（4-4），中间连接体（4）上还设置有与上壳体调整螺杆（1-4）对应的上壳体调整螺杆过孔（4-2），中间连接体（4）上端面上的一对上定位钢球（4-1）与下端面上的一对下定位钢球（4-4）之间沿中间连接体（4）的轴线呈旋转90°设置；
所述的上壳体（1）下端底面上壳体定位凹坑（1-1）与中间连接体（4）一对上定位钢球（4-1）接触定位，上壳体连接磁铁（1-3）与中间连接体上磁铁（4-3）磁力结合构成上壳体（1）与中间连接体（4）的端面定位连接结构，下壳体（2）上端面的下壳体定位凹坑（2-1）与中间连接体（4）的一对下定位钢珠（4-4）接触定位，下壳体连接磁铁（2-2）与中间连接体下磁铁（4-5）磁力结合构成下壳体（2）与中间连接体（4）的端面定位连接结构，上壳体调整螺杆（1-4）经中间连接体（4）的上壳体调整螺杆过孔（4-2）与上壳体（1）下端底面接触，下壳体调整螺杆（2-3）与中间连接体（4）下端面接触。
2.根据权利要求1所述的一种三维触发式测量头结构，其特征在于：所述的上壳体调整螺杆（1-4）和下壳体调整螺杆（2-3）的头部为球形，所述的上壳体（1）下端底面与上壳体调整螺杆（1-4）对应位置设置有上壳体调整螺杆凹坑（1-2），所述的中间连接体（4）下端面与下壳体调整螺杆（2-3）对应的位置设置有下壳体调整螺杆凹坑（4-6）。
3.根据权利要求1或2所述的一种三维触发式测量头结构，其特征在于：所述的测量头安装柄（3）经调整钢珠（7）与上壳体（1）螺栓连接。
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