接触式测头的制作方法

本技术大体涉及智能制造装备产业，具体涉及一种接触式测头。

背景技术：

1、三坐标测量机，又可以被称为三坐标测量仪或三坐标量床，包括可以沿着三个相互垂直的方向(x轴，y轴，z轴)移动的测头。三坐标测量机通过测头获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸、形状和位置。

2、在三坐标测量机中，接触式测头是应用较广泛的一种测头。一般而言，接触式测头包括触针，当触针处于空闲状态时，触针处于初始位置，也可称为静止位置，当触针接触被测物体(也可称为工件)受到偏转力并向任一方向偏转时，触针偏离初始位置处于偏转位置并触发电信号，三坐标测量机的坐标测量装置接收到触针触发的电信号，并记录被测零件上与触针发生接触的接触点的三维坐标，当触针不再与被测物体接触，解除对触针的偏转力时，触针恢复至初始位置，以等待下一次与被测物体的接触。

3、在现有技术当中，触针与被测物体接触时触发电信号的精度及速度以及触针从偏转位置恢复至初始位置的精度及速度对三坐标测量机的测量精度有显著的影响。

技术实现思路

1、本实用新型是有鉴于上述的状况而提出的，其目的在于提供一种接触式测头，能够有利于提高三坐标测量机的测量精度。另外，能够使用不同的材料制造弧面体和安装座，从而能够有利于根据实际场景对弧面体和安装座进行设计制造。

2、为此，本实用新型提供一种接触式测头，是设置于三坐标测量机的接触式测头，包括壳体、设置于所述壳体的触针、向所述触针施力以使所述触针保持在初始位置的顶尖元件、以及设置于所述顶尖元件并形成竖直向下的弹性作用力以将所述顶尖元件抵接于所述触针的弹性元件，所述触针与所述顶尖元件接触的部分设置有与所述顶尖元件相配合的凹槽，所述顶尖元件包括安装座和具有凸面弧的弧面体，所述安装座包括第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述第一端部与所述弹性元件抵接，所述第二端部设置有所述弧面体，所述弧面体的材料和所述安装座的材料不同，并且所述顶尖元件通过所述弧面体的凸面弧与所述凹槽的内壁接触。

3、在本实用新型中，弹性元件的弹性作用力能够以竖直向下的方向作用在顶尖元件的安装座，进而能够将凸面弧与凹槽的内壁相抵接，凸面弧能够在竖直向下的弹性作用力的作用下，对凹槽的内壁持续地施加竖直向下的作用力，能够有利于将触针快速地且精确地从初始位置移动至第二位置，也能够有利于将触针快速地且精确地从第二位置恢复至初始位置。由此，本实用新型提供的一种接触式测头能够有利于提高三坐标测量机的测量精度。另外，能够使用不同的材料制造弧面体和安装座，从而能够有利于根据实际场景分别对弧面体和安装座进行设计制造，也即能够降低顶尖元件的制造难度。

4、另外，在本实用新型所涉及的接触式测头中，可选地，所述弧面体的凸面弧为球面弧。在这种情况下，能够进一步有利于触针快速地且精确地从初始位置移动至第二位置，也更加有利于触针从第二位置快速地且精确地恢复至初始位置，由此能够有利于进一步提高三坐标测量机的测量精度。

5、另外，在本实用新型所涉及的接触式测头中，可选地，所述凹槽与所述弧面体之间的接触关系配置为线接触或面接触。在这种情况下，当对顶尖元件施加竖直向下的作用力时，触针处于初始位置或第二位置时，能够进一步有利于在凹槽的内壁上始终存在竖直向下的作用力，也即始终存在竖直向下的作用力以使触针具有恢复至初始位置的运动趋势，由此能够进一步有利于触针从第二位置快速地且精确地恢复至初始位置。

6、另外，在本实用新型所涉及的接触式测头中，可选地，所述弧面体与所述凹槽配合形成球窝关节，所述弧面体为所述球窝关节的关节球体，所述凹槽为所述球窝关节的球窝。在这种情况下，通过球窝关节，触针能够更加灵活地且精确地从初始位置移动至第二位置以及从第二位置恢复至初始位置。

7、另外，在本实用新型所涉及的接触式测头中，可选地，所述弧面体的材料的硬度大于所述安装座的材料的硬度。由此，一方面有利于提高弧面体的耐磨性和可靠度，另外一方面，也有利于降低顶尖的制造工艺难度和制造成本。

8、另外，在本实用新型所涉及的接触式测头中，可选地，所述弧面体的材料为金刚石、红宝石或钨钢中的一种。在这种情况下，能够进一步提高弧面体的耐磨性和可靠度。

9、另外，在本实用新型所涉及的接触式测头中，可选地，所述触针的第三端部设置有支撑座，所述凹槽以可拆卸的方式固定设置于所述支撑座，所述凹槽的材料为金刚石、红宝石或钨钢中的一种。在这种情况下，能够独立地制造凹槽，由此能够降低触针的加工难度，也能够有利于选用不同的材料对凹槽和支撑座加工，同时能够进一步提高凹槽的耐磨性和可靠度。

10、另外，在本实用新型所涉及的接触式测头中，可选地，所述弧面体可拆卸地与所述第二端部固定连接。在这种情况下，能够分别对弧面体和安装座进行加工制造，由此，有利于降低顶尖元件的加工难度。

11、另外，在本实用新型所涉及的接触式测头中，可选地，所述弧面体通过粘性物质与所述安装座粘连以形成固定连接。由此便于弧面体固定在安装座上。

12、另外，在本实用新型所涉及的接触式测头中，可选地，所述第二端部具有用于安装所述弧面体的安装槽。在这种情况下，能够有利于在安装槽内填充粘性物质，由此能够有利于弧面体通过粘性物质与安装座粘连以形成固定连接。

13、根据本实用新型，能够有利于提高三坐标测量机的测量精度。另外，能够使用不同的材料制造弧面体和安装座，从而能够有利于根据实际场景对弧面体和安装座进行设计制造。

技术特征：

1.一种接触式测头，是设置于三坐标测量机的接触式测头，包括壳体、设置于所述壳体的触针、向所述触针施力以使所述触针保持在初始位置的顶尖元件、以及设置于所述顶尖元件并形成竖直向下的弹性作用力以将所述顶尖元件抵接于所述触针的弹性元件，其特征在于，所述触针与所述顶尖元件接触的部分设置有与所述顶尖元件相配合的凹槽，所述顶尖元件包括安装座和具有凸面弧的弧面体，所述安装座包括第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述第一端部与所述弹性元件抵接，所述第二端部设置有所述弧面体，所述弧面体的材料和所述安装座的材料不同，并且所述顶尖元件通过所述弧面体的凸面弧与所述凹槽的内壁接触。

2.根据权利要求1所述的接触式测头，其特征在于，所述弧面体的凸面弧为球面弧。

3.根据权利要求1所述的接触式测头，其特征在于，所述凹槽与所述弧面体之间的接触关系配置为线接触或面接触。

4.根据权利要求1所述的接触式测头，其特征在于，所述弧面体与所述凹槽配合形成球窝关节，所述弧面体为所述球窝关节的关节球体，所述凹槽为所述球窝关节的球窝。

5.根据权利要求1所述的接触式测头，其特征在于，所述弧面体的材料的硬度大于所述安装座的材料的硬度。

6.根据权利要求1所述的接触式测头，其特征在于，所述弧面体的材料为金刚石、红宝石或钨钢中的一种。

7.根据权利要求1所述的接触式测头，其特征在于，所述触针的第三端部设置有支撑座，所述凹槽以可拆卸的方式固定设置于所述支撑座，所述凹槽的材料为金刚石、红宝石或钨钢中的一种。

8.根据权利要求1所述的接触式测头，其特征在于，所述弧面体可拆卸地与所述第二端部固定连接。

9.根据权利要求1所述的接触式测头，其特征在于，所述弧面体通过粘性物质与所述安装座粘连以形成固定连接。

10.根据权利要求9所述的接触式测头，其特征在于，所述第二端部具有用于安装所述弧面体的安装槽。

技术总结
本技术描述一种接触式测头，包括壳体、设置于壳体的触针、向触针施力以使触针保持在初始位置的顶尖元件、以及设置于顶尖元件并形成竖直向下的弹性作用力以将顶尖元件抵接于触针的弹性元件，触针与顶尖元件接触的部分设置有与顶尖元件相配合的凹槽，顶尖元件包括安装座和具有凸面弧的弧面体，安装座包括第一端部和与第一端部相对的第二端部，第一端部与弹性元件抵接，第二端部设置有弧面体，弧面体的材料和安装座的材料不同，并且顶尖元件通过弧面体的凸面弧与凹槽的内壁接触。在这种情况下，能够提高三坐标测量机的测量精度。另外，能够使用不同的材料制造弧面体和安装座，根据实际场景分别对弧面体和安装座进行设计制造。

技术研发人员：章智伟,陈源,程龙军
受保护的技术使用者：深圳市中图仪器股份有限公司
技术研发日：20230417
技术公布日：2024/1/15