一种接触式气浮测头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种接触式气浮测头，包括安装板、气浮轴、测量杆组件、摆杆组件和光栅尺，气浮轴通过气浮轴承固定安装在安装板上，气浮轴上固定安装有测量杆组件和摆杆组件，测量杆组件包括测量杆本体和测头，测头固定安装在测量杆本体上，测量杆本体固定安装在气浮轴上，摆杆组件包括摆杆，摆杆固定安装在气浮轴上，光栅尺的标尺光栅固定安装在摆杆上，光栅尺的光栅读数头固定安装在安装板上。本装置能够实现对被测物的高精度测量。
【专利说明】一种接触式气浮测头
【技术领域】
[0001]本发明涉及零部件检测领域，尤其涉及一种应用于非球面测量仪的接触式气浮测头。
【背景技术】
[0002]当前，对零件的检测方法有很多种，主要分为接触式测量和非接触式测量。接触式测量主要借助轮廓仪或者三坐标测量仪通过对光学元件进行多个离散点的测量，然后经过数据处理，拟合得到面形误差。非接触式测量主要有阴影法、激光扫描法、干涉法等。
[0003]机床设备零部件具有各种各样的形状，尺寸，现代精密机床设备对零部件的精密度要求极高，相应的对高精密检测技术要求更高；对于零部件的非球面检测以及非球面光学镜片的测量常采用非球面测量仪，该测量仪为接触式测量仪。对于非球面测量仪来说，影响其测量精度的主要因素有测头的检测精度，若测头的检测精度较低，将会对非球面测量仪的测量精度造成很大影响。
【发明内容】
[0004]本发明目的是提供一种结构简单、检测精度高的接触式气浮测头。
[0005]本发明解决技术问题采用如下技术方案:一种接触式气浮测头，包括安装板、气浮轴、测量杆组件、摆杆组件和光栅尺，所述气浮轴通过气浮轴承固定安装在安装板上，所述气浮轴上固定安装有测量杆组件和摆杆组件，所述测量杆组件作用于气浮轴上的转动力矩为零，所述测量杆组件包括测量杆本体和测头，所述测头固定安装在测量杆本体上，所述测量杆本体固定安装在气浮轴上，所述摆杆组件包括摆杆，所述摆杆固定安装在气浮轴上，所述光栅尺的标尺光栅固定安装在摆杆上，所述光栅尺的光栅读数头固定安装在安装板上，所述摆杆组件和标尺光栅作用于气浮轴上的转动力矩为零。
[0006]可选的，所述摆杆安装标尺光栅的表面为圆弧面，所述圆弧面的圆心位于气浮轴的轴线上，所述标尺光栅贴合在所述圆弧面上。
[0007]可选的，所述测量杆组件还包括第一配重，所述测头固定于测量杆本体的一端，所述第一配重固定在测量杆本体的另一端。
[0008]可选的，所述第一配重呈圆柱形，所述第一配重的端面上通过螺纹连接有调节螺栓，所述调节螺栓的螺杆的轴线与测量杆本体的轴线不垂直。
[0009]可选的，所述第一配重的轴线与测量杆本体的轴线重合，所述调节螺栓的螺杆的轴线与测量杆本体的轴线的夹角为45度。
[0010]可选的，所述摆杆组件还包括连杆和第二配重，所述摆杆通过连杆固定安装在气浮轴上，所述第二配重固定安装在气浮轴上。
[0011]可选的，所述测量杆组件、连杆和摆杆均位于安装板的前侧，所述第二配重位于安装板的后侧。
[0012]可选的，所述第二配重包括配重部和安装部，所述配重部的形状为半圆柱形，所述安装部固定连接在配重部的平表面上，所述安装部固定套装在气浮轴上。
[0013]可选的，所述安装板上开设有气孔，所述气孔与气浮轴承的进气口连通。
[0014]本发明具有如下有益效果:本装置在气浮轴上设置测量杆组件和摆杆组件，测量杆组件的测头与被测物表面接触，将被测物的圆弧变化传递给气浮轴，气浮轴带动摆杆摆动，然后将信号传递给光栅读数头，完成测量。由于气浮轴通过气浮轴承固定安装在安装板上，气浮轴承产生气模将气浮轴浮起，可以实现气浮轴轻松转动，无摩擦、无阻力，通过光栅进行精密测量，完成对被测物的测量，因此，本装置能够实现对被测物的高精度测量。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明一种接触式气浮测头的主视图；
[0016]图2为图1中沿A-A方向的剖视图；
[0017]图中标记示意为:10_安装板；11_安装架；20_气浮轴；21_气浮轴承；30_测量杆本体；31_测头；32_第一配重；33_调节螺栓；40_摆杆；41_标尺光栅；42_光栅读数头；43-连杆；44_第二配重；45_配重部；46_安装部；47_平表面。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
[0019]实施例1
[0020]如图1、图2所示，本实施例提供了一种接触式气浮测头，包括安装板10、气浮轴20、测量杆组件、摆杆组件和光栅尺。安装板10的截面呈L形，安装板10通过螺栓固定安装在安装架11上，安装板10位于安装架11的前侧。
[0021]气浮轴20通过气浮轴承21固定安装在安装板10上，本实施例中在安装板10上开设有气孔，气孔与气浮轴承21的进气口连通，以为气浮轴承21供气。在气浮轴20上固定安装有测量杆组件和摆杆组件，测量杆组件作用于气浮轴20上的转动力矩为零，测量杆组件包括测量杆本体30和测头31，测头31固定安装在测量杆本体30上，测量杆本体30穿过气浮轴20后，通过螺栓与气浮轴20固定。摆杆组件包括摆杆40，摆杆40固定安装在气浮轴20上，光栅尺的标尺光栅41固定安装在摆杆40上，光栅尺的光栅读数头42固定安装在安装板10上，光栅尺的标尺光栅41和光栅读数头42的位置相对应。摆杆组件和标尺光栅41作用于气浮轴20上的转动力矩为零，测量杆组件位于安装板10的前方。
[0022]本装置的工作过程为:将测量杆组件的测头31与被测物表面接触，将被测物的圆弧变化传递给气浮轴20，气浮轴20在气浮轴承21内无摩擦、无阻力的转动，从而气浮轴20带动摆杆40摆动，摆杆40带动其上的标尺光栅41转动，然后将信号传递给光栅读数头42，完成测量。
[0023]为了进一步提到测量的精度，本实施例中摆杆40安装标尺光栅41的表面为圆弧面，圆弧面的圆心位于气浮轴20的轴线上，标尺光栅41贴合在所述圆弧面上。
[0024]为了增长测量杆从气浮轴20 —侧伸出的长度，在本实施例中，测量杆组件还包括第一配重32，测头31固定于测量杆本体30的一端，第一配重32固定在测量杆本体30的另一端。
[0025]本发明中，测量杆组件中的测头可以使用不同的型号。为了使测量杆组件相对于浮动头的转矩为零，在本实施例中，第一配重32呈圆柱形，第一配重32的端面上通过螺纹连接有调节螺栓33，调节螺栓33的螺杆的轴线与测量杆本体30的轴线不垂直。通过改变调节螺栓33拧入第一配重32的深度，就可以改变其相对于气浮轴20的转矩，从而适应不同类型的测头。本实施例中，优选第一配重32的轴线与测量杆本体30的轴线重合，调节螺栓33的螺杆的轴线与测量杆本体30的轴线的夹角为45度。
[0026]在本实施例中，摆杆组件还包括连杆43和第二配重44，摆杆40通过连杆43固定安装在气浮轴20上，第二配重44固定安装在气浮轴20上。测量杆组件、连杆43和摆杆40均位于安装板10的前侧，第二配重44位于安装板10的后侧。第二配重44包括配重部45和安装部46，配重部45的形状为半圆柱形，安装部46固定连接在配重部45的平表面47上，安装部46固定套装在气浮轴20上。
[0027]本装置采用气浮轴消除了气浮测头自身的振动及旋转误差，通过光栅进行精密测量，能够实现对具有非球面形状的零部件以及非球面光学镜片的高精密测量。
[0028]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种接触式气浮测头，其特征在于，包括安装板(10)、气浮轴(20)、测量杆组件、摆杆组件和光栅尺，所述气浮轴(20)通过气浮轴承(21)固定安装在安装板(10)上，所述气浮轴(20)上固定安装有测量杆组件和摆杆组件，所述测量杆组件作用于气浮轴(20)上的转动力矩为零，所述测量杆组件包括测量杆本体(30)和测头(31)，所述测头(31)固定安装在测量杆本体(30)上，所述测量杆本体(30)固定安装在气浮轴(20)上，所述摆杆组件包括摆杆(40)，所述摆杆(40)固定安装在气浮轴(20)上，所述光栅尺的标尺光栅(41)固定安装在摆杆(40)上，所述光栅尺的光栅读数头(42)固定安装在安装板(10)上，所述摆杆组件和标尺光栅(41)作用于气浮轴(20)上的转动力矩为零。
2.根据权利要求1所述的一种接触式气浮测头，其特征在于，所述摆杆(40)安装标尺光栅(41)的表面为圆弧面，所述圆弧面的圆心位于气浮轴(20)的轴线上，所述标尺光栅(41)贴合在所述圆弧面上。
3.根据权利要求1或2所述的一种接触式气浮测头，其特征在于，所述测量杆组件还包括第一配重(32)，所述测头(31)固定于测量杆本体(30)的一端，所述第一配重(32)固定在测量杆本体(30)的另一端。
4.根据权利要求3所述的一种接触式气浮测头，其特征在于，所述第一配重(32)呈圆柱形，所述第一配重(32)的端面上通过螺纹连接有调节螺栓(33)，所述调节螺栓(33)的螺杆的轴线与测量杆本体(30)的轴线不垂直。
5.根据权利要求4所述的一种接触式气浮测头，其特征在于，所述第一配重(32)的轴线与测量杆本体(30)的轴线重合，所述调节螺栓(33)的螺杆的轴线与测量杆本体(30)的轴线的夹角为45度。
6.根据权利要求5所述的一种接触式气浮测头，其特征在于，所述摆杆组件还包括连杆(43)和第二配重(44)，所述摆杆(40)通过连杆(43)固定安装在气浮轴(20)上，所述第二配重(44)固定安装在气浮轴(20)上。
7.根据权利要求6所述的一种接触式气浮测头，其特征在于，所述测量杆组件、连杆(43)和摆杆(40)均位于安装板(10)的前侧，所述第二配重(44)位于安装板(10)的后侧。
8.根据权利要求7所述的一种接触式气浮测头，其特征在于，所述第二配重(44)包括配重部(45)和安装部(46)，所述配重部(45)的形状为半圆柱形，所述安装部(46)固定连接在配重部(45)的平表面(47)上，所述安装部(46)固定套装在气浮轴(20)上。
9.根据权利要求8所述的一种接触式气浮测头，其特征在于，所述安装板(10)上开设有气孔，所述气孔与气浮轴承(21)的进气口连通。
【文档编号】G01B21/20GK104197876SQ201410426284
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】刘红兵, 李金明, 焦尚才, 赵建强 申请人:北京海普瑞森科技发展有限公司