专利名称：数显机床用三维定位测量头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量X，Y、Z三维座标，特别是用于数显机床上的定位测量头。
科学技术的进步与生产的发展，对机械制造工业提出了更高的新要求。而三座标测量机的诞生和三维测量技术水平的提高，也为机械制造工业向现代化与高精度的方向发展提供了可能，创造了条件。从八十年代初起，西方发达的工业国家相继推出了测量精度高、技术难度大的全自动三座标测量机等高技术产品。我国也引进了一些先进的三座标测量机以及测量技术，其所具有的优越性已被人们所确认，但由于其制作难度大，工艺要求高，关键技术较难掌握，国内尚未形成批量生产，而进口的三座标测量机价格昂贵，一般企业也较难问津。从技术结构来看，国外产品以西德OPTON公司的产品为例，X、Y、Z三维测量分别由四组弹簧、游丝组合的复位机构来完成，由压电晶体触发信号。国内以新天光学仪器公司的产品为例，X、Y、Z三维测量分别由三组片簧构成的平行四边行机构，用电感测量原理来完成，可见其结构较为复杂，测量精度随三座标测量机精度指标面定，大多在1μm之内，就普通加工而言，工作现场有时并不完全需要如此高、精、尖的测量工具。
本实用新型的任务是要提供一种可测量X、Y、Z三维座标，特别是可安装于精密数显机床上的定位测量头，它能使数显机床在完成切削加工的工序后，亦具备三座标测量机的测量功能。
本实用新型是这样实现的，将与机壳零部件机械联接的顶盖设计成可安装于数显机床上的结构，带有红宝石触头的测量杆与机壳内的园柱轴等零部件机械联接，其轴向移动与园柱轴顶部的钢球接触，触发压电晶体，发送垂直方向的测量信号，完成垂直方向的测量。水平方向测量是用轴承作为其回转摆动中心。其可以是关节轴承、向心球面球轴承或推力向心球轴承；用安置于测量杆与上、下轴系机械联接的整体顶端的小钢球与顶盖的内侧面上某点接触，触发压电晶体，发送水平方向的测量信号，完成水平方向的测量，顶盖的内侧面可以是凹球面、凸球面、锥面或园环面，用一只弹性元件作为水平方向测量时的复位元件；为补偿不同精度的测量要求，选用了平衡拉簧，将上轴系固定于机壳内；在发送出垂直及水平方向的测量触发信号后，有缓冲机构防止机床运动过冲。
本实用新型由于将数显机床作为三座标测量机的本体，从而扩展了机床设备的功能，为新制造的数显机床提供了一种特殊的测量功能组件。特别是对于我国机械行业中大量经数显技术改造升级后的老机床，更是一种高效、实用的测量功能配件。其可使具有数显功能的机床在完成加工工序后，方便地换上，并对加工工件进行三维检测，其测量准确度主要取决于机床导轨原有的精确度及数显系统的精确度。显然，其简便，易行，性能价格比较高，具有很大的推广应用价值。
本实用新型的具体结构由以下实施例及其附图给出。
图1是本实用新型一种具体结构的纵向剖面图。
参照
图1，与机壳部件机械联接的顶盖(13)可安装于机床上，带有红宝石触头(1)的测量杆(2)与园柱轴(5)机械联接，并可轴向移动与钢球(7)接触，触发压电晶体，发送垂直方向的测量信号；测量杆(2)联接园柱轴(5)外套有轴承(3)和与之联接的下轴系(6)，轴承(3)用关节轴承，其作为水平方向的回转摆动中心；上轴系(9)内的园柱轴(10)的顶端的小钢球(11)与顶盖(13)的内侧面上某点接触，触发压电晶体。发送水平方向的测量信号；顶盖(13)的内侧面加工成顶部的凹球面与侧部的锥面光滑连接；上轴系(9)套接下轴系(6)，其间有缓冲机构(8)，用以防止触发压电晶体，发送出垂直及水平方向的测量信号后，机床运动过冲，上、下轴系(9)和(6)外套有一只金属波纹管作为水平方向测量时的复位元件(4)，考虑到机床导轨原有的精确度及数显系统的精确度，为补偿不同精度的测量要求，用四根平衡拉簧(12)，将上轴系(9)固定于机壳内。
权利要求1.一种测量X、Y、Z三维座标，特别是用于数显机床上的定位测量头，该装置带有红宝石触头(1)的测量杆(2)园柱轴(5)机械联接，并轴向与钢球(7)接触，其特征在于a.测量杆(2)联接园柱轴(5)外套有轴承(3)和与之联接的下轴系(6)，b.上轴系(9)内的园柱轴(10)顶端的小钢球(11)与顶盖(13)的内侧面点接触，c.上轴系(9)套接下轴系(6)，其间有缓冲机构(8)。d.上、下轴系(9)和(6)外套有复位元件(4)。e.用四根平衡拉簧(12)，将上轴系(9)固定于机壳内。
2.根据权利要求1所述的定位测量头，其特征是所述的轴承(3)可以是关节轴承。
3.根据权利要求1所述的定位测量头，其特征是所述的轴承(3)可以是向心球面球轴承。
4.根据权利要求1所述的定位测量头。其特征是所述的轴承(3)可以是推力向心球轴承。
5.根据权利要求1所述的定位测量头，其特征是所述的顶盖(13)的内侧面可以是凹球面。
6.根据权利要求1所述的定位测量头，其特征是所述的顶盖(13)的内侧面可以是凸球面。
7.根据权利要求1所述的定位测量头，其特征是所述的顶盖(13)的内侧面可以是锥面。
8.根据权利要求1所述的定位测量头，其特征是所述的顶盖(13)的内侧面可以是园环面。
9.根据权利要求1所述的定位测量头，其特征是所述的复位元件(4)为金属波纹管。
专利摘要一种可测量X、Y、Z三维坐标，特别是可安装于精密数显机床上的定位测量头。其垂直方向的测量，由带有红宝石触头的测量杆与机壳内机械联接的圆柱轴、轴向移动与圆柱轴顶部的钢球接触，发送测量触发信号完成；水平方向的测量，通过轴承作为回转摆动中心，安置于测量杆与上下轴系机械联接的整体顶端上的小钢球与顶盖的内侧面上某点接触，发送测量触发信号完成。并用一只弹性元件作为水平方向测量时的复位元件；而为补偿不同精度的测量要求，选用了平衡拉簧。
文档编号B23Q17/22GK2070223SQ89221438
公开日1991年1月30日 申请日期1989年12月16日 优先权日1989年12月16日
发明者祝逸庆, 张仪如 申请人:上海市计量技术研究所