专利名称：一种3维接触测量探头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电测量机构，尤其是一种借助电触点和触针与物体表面的接触，沿直角坐标的三个正交方向测量物体表面尺寸和形状的装置。
背景技术：
已有3维接触测量探头有两种结构，第一种，探针座上有三个圆柱形触点和探头壳上的三对V形共6个触点接触，。接触力由探针座和探头之间的中够向压缩弹簧施加。由于接触时，探针在6度空间的位置能被维一确定，这种探头从理论上讲可达到很高精度，但有以下缺点1，因圆柱形触点及三对V形共6个触点均为空间分布，制造难度大，成本高，2，当探针与被测物脱离接触时，探针座上的三个圆柱形触点在弹簧力作用下移向和三对V形触点同时接触的过程中，须克服圆柱形触点和已接触V形触点间的磨擦力，该磨擦力对测量灵敏度及测量速度均有不利影响，使之不适于要求测量速度高的3维扫描等用途。
第二种结构，探针座上有三个平面形触点和探头壳上的三个平面形触点接触，探针座背向探针的后部制有球凹，与一个轴向推杆头部的球头精密滑配，轴向推杆在探头壳中的直线轴承中滑动，一个压缩弹簧把轴向推杆向探针方向推，进而推动探针座，使其三个触点和探头壳上的三个触点接触。另外，因可换便卸的探针对触点平面的法线不一定重合，如果探针座相对探头壳转动会产生很大测量误差，所以还要增加一个防止探针座相对探头壳转动的机构，所以这种探头构造较复杂。轴向推杆与直线轴承间的间隙，探针座球凹和轴向推杆球头间的间隙，都会降低测量精度，而上述另件间的磨擦力又会降低测量灵敏度，所以对3维扫描等用途也不甚适合，。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是避免上述现有技术的存在的不足之处，提供一种在制造工艺上比上述两种3维接触测量探头都容易，因而制造成本降低，同时测量灵敏度及测量精度均好于已有3维接触测量探头的新方案。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是本实用新型采用平面触点，它包括探头壳体、探针、探针座、绝缘地安装在探针座上的带有三个动触点的导电板、装在探头壳体上的带有三个静触点的绝缘盘、电缆插座和压缩弹簧。
本实用新型的结构特点是所述探针座安装在一个圆型薄膜弹簧的中心，所述圆型薄膜弹簧的圆周固定在探头壳体上。
本实用新型的结构特点也在于所述圆型薄膜弹簧上有多个腰形孔，所述腰形孔分布在至少两个同心圆上，每个同心圆上均匀地分布有至少两个腰形孔，两个腰形孔之件互不连通，并留有窄桥，相邻同心圆的腰形孔之间相互错开。
本实用新型的结构特点还在于在所述探针座上部装有一个环状动触点，一个带定触点的绝缘盘固定在壳体上，所述环状动触点有导线接在电缆插座上。
本实用新型探针座上的触点和探头壳上的触点均采用已有技术中的第二种结构，即平面形触点，但取消轴向推杆、直线轴承、球凹球头付、以及防止探针座转动的机构，采用圆型薄膜弹簧来连接探针座和探头壳。由于圆型薄膜弹簧对抗径向位移，及对抗绕中心线回转有很强的刚性，当在压缩弹簧作用下六触点两两接触时，探针在6度空间的位置能被唯一确定，因没有任何间隙能影响探针位置的唯一性，所以能实现很高的测量精度。而圆型薄膜弹簧沿中心线方向位移，及绕与中心线正交的两个轴线回转均有较好的柔性，因此在触碰物体表面时，探针座能灵活地沿轴向上升或偏摆，使至少一对触点开路而发出电信号。因没有任何静摩擦力能阻碍三对电触点回到同时接触的运动过程，所以测量灵敏度将是很高的。
与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在1、本实用新型平面触点制造工艺简单，用圆型薄膜弹簧代替轴向推杆、直线轴承、球凹球头付，以及防止探针触点转动的机构，使结构得到大大简化、并降低制造成本。
1、本实用新型无传动间隙，测量精度高。
2、本实用新型无静摩擦力，测量灵敏度高，测速高，能适于曲面扫描等用途。
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型圆型薄膜弹簧结构示意图。
图中标号1探头壳体、2探针、3探针座、4导电板、5绝缘垫、6绝缘膜、7环状动触点、8圆型薄膜弹簧、9压缩弹簧、10带三个定触点的绝缘盘、11带环形定触点的绝缘盘、12指示灯、13调压螺丝、14压紧螺钉、15大螺帽、16压紧垫、17橡胶防尘盖、18电缆插座、19后盖、20腰形孔、21腰形孔间窄桥。
以下通过具体实施方式
对本实用新型作进一步描述
具体实施方式
参见图1，本实施例采用平面触点，它包括探头壳体1、探针2、探针座3、绝缘地安装在探针座2上的带有三个动触点的导电板4、装在探头壳体1上的带有三个静触点的绝缘盘10、电缆插座18和压缩弹簧9。
图中示出，本实施例中，探针座3安装在一个圆薄膜弹簧8的中心，圆薄膜弹簧8的圆周固定在探头壳体1上。
具体实施中，探针2用螺母并紧在探针座3上。压紧螺钉14将环状动触点7、导电板4、圆型薄膜弹簧8和探针座3固定成一体，为保证导电板4与探针座3及环状动触点7之间的绝缘，在导电板4与探针座3之间夹及绝缘垫5，在导电板4与环状动触点7之间夹入绝缘膜6。大螺帽15、压紧垫16把圆型薄膜弹簧8的外边缘固定在探头壳体1上。在探头壳体1上装有电缆插座18，电缆插座18上至少有五个端子。探头壳体1的下方安装有带有三个静触点的绝缘盘10，三个静触点由三根导线接到电缆插座18的三个端子上。
用于曲面扫描的过程中，会遇到一些需要越过的凸点，此时将要求探针座能偏摆较大的角度，或要求圆型薄膜弹簧有更大柔性。为此，如图2所示，在圆型薄膜弹簧8上设多个腰形孔20，腰形孔20分布在至少两个同心圆上，每个同心圆上均匀地分布有至少两个腰形孔，腰形孔之件互不连通，并留有1-3mm宽的窄桥21，相邻同心圆的腰形孔之间相互错开。
为避免电路失控或操作失误而使探针移动或摆动幅度超过允许范围而导致损坏，在探针座3的上部装有一个环状动触点7，一个带定触点的绝缘盘11固定在探头壳体1上，环状动触点7上有导线接在电缆插座18上。当探针移动或摆动达到一定幅度时，环状动触点7和带环形定触点的绝缘盘11上的定触点将形成闭合，并通过电缆向控制系统发出报警或急停信号，使测量探头的运动及时停止。在带环形定触点的绝缘盘11上可以安装指示灯12，用以指示触点接触状态。
此外，在探头壳体1的上部装有后盖19，压缩弹簧9由调压螺丝13进行调压，使导电板4上的动触点与绝缘盘10上的静触点保持合适的接触压力。壳体下方的橡胶防尘盖17以防止灰尘的进入。
权利要求1.一种3维接触测量探头，采用平面触点，它包括探头壳体(1)、探针(2)、探针座(3)、绝缘地安装在探针座(3)上的带有三个动触点的导电板(4)、装在探头壳体(1)上的带有三个静触点的绝缘盘(10)、电缆插座(18)和压缩弹簧(9)，其特征是所述探针座(3)安装在一个圆形薄膜弹簧(8)的中心，所述圆形薄膜弹簧(8)的圆周固定在探头壳体(1)上。
2.根据权利要求1所述的3维接触测量探头，其特征是所述圆型薄膜弹簧(8)上有多个腰形孔(20)，所述腰形孔(20)分布在至少两个同心圆上，每个同心圆上均匀地分布有至少两个腰形孔，两个腰形孔之件互不连通，并留有窄桥(21)，相邻同心圆的腰形孔之间相互错开。
3.根据权利要求1所述的3维接触测量探头，其特征是在所述探针座(3)的上部装有一个环状动触点(7)，一个带定触点的绝缘盘(11)固定在探头壳体(1)上，所述环状动触点(7)上有导线接在电缆插座(18)上。
专利摘要一种3维接触测量探头，采用平面触点，包括探头壳体、探针、探针座、绝缘地安装在探针座上的带有三个动触点的导电板、装在探头壳体上的带有三个静触点的绝缘盘、电缆插座和压缩弹簧，其特征是探针座安装在一个圆形薄膜弹簧的中心，圆形薄膜弹簧的圆周固定在探头壳体上。本实用新型平面触点制造工艺简单，圆型薄膜弹簧使结构得到大大简化、并降低制造成本，本实用新型无传动间隙、无静摩擦力，测量精度高，敏度高，测速高，能适于曲面扫描等用途。
文档编号G01B7/016GK2854505SQ20052013952
公开日2007年1月3日 申请日期2005年12月5日 优先权日2005年12月5日
发明者邵文远 申请人:邵文远