PL224893B1 - Pneumatyczne zawieszenie głowicy pomiarowej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest pneumatyczne zawieszenie głowicy pomiarowej, mające zastosowanie we współrzędnościowej technice pomiarowej.

Głowica pomiarowa stosowana we współrzędnościowej technice pomiarowej lokalizuje punkty pomiarowe w wyniku zetknięcia końcówki pomiarowej zakończonej kulką pomiarową z mierzonym przedmiotem i następnie generuje impuls, wykorzystywany do wydania polecenia odczytania aktualnych współrzędnych z układów pomiarowych (liniały inkrementalne). Niezależnie od typu głowicy (przełączająca, skanująca aktywna lub pasywna) musi być zagwarantowany swobodny przesuw w założonym przedziale w trzech osiach. Realizuje się to w następujący sposób: za pomocą pojedynczej sprężyny w głowicach przełączających (np. TP6, TP200 firmy Renishaw), za pomocą pojedynczej płaskiej sprężyny (np. SP25M firmy Renishaw), za pomocą zespołu trzech serwomechanizmów (np. VAST - rozwiązanie firmy Zeiss). Dodatkowo układ zawieszenia musi powracać do położenia spoczynkowego po zakończeniu pomiaru.

Publikacja Ratajczyk E. Współrzędnościowa technika pomiarowa. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2005 przedstawia budowę, zasadę działania i ograniczenia metrologiczne głowic przełączających, skanujących (pasywnych i aktywnych). Zwraca się uwagę na niedoskonałości zawieszenia w postaci różnego rodzaju sprężyn. Bardziej rozbudowane zawieszenia głowic skanujących (przede wszystkim aktywnych) są przedstawione w sposób uproszczony. Przeważnie są to ro związania polegające na aktywnym korygowaniu błędów za pomocą serwomechanizmów sterowanych przez oprogramowanie pomiarowe lub korekcji błędów dokonuje się na wyniku pomiaru. Opisane ro związania mają ograniczenia metrologiczne i są bardzo skomplikowane.

Istotą wynalazku jest pneumatyczne zawieszenie głowicy pomiarowej, charakteryzujące się tym, że głowica z tarczą i trzpieniem pomiarowym osadzona jest luźno w tulei połączonej poprzez silikonową uszczelkę z tuleją, która z kolei jest połączona w górnej części poprzez uszczelkę z kanałem pinoli współrzędnościowej maszyny pomiarowej, a w dolnej części z podstawą.

Korzystnym jest, gdy tarcza ma osiem otworów rozmieszczonych co 45^o na okręgu względem środka tarczy, których wyloty usytuowane są w płaszczyźnie poziomej oraz osiem otworów rozmies zczonych co 45^o na okręgu względem środka tarczy, a przesuniętych względem otworów (2-9) na tarczy o 22,5^o , których wyloty usytuowane są w płaszczyźnie pionowej.

Pneumatyczne zawieszenie głowicy pomiarowej według wynalazku zapewnia dużą powtarzalność ustawień (na poziomie * 0.1 p.m) przy założeniu, że do współrzędnościowej maszyny pomiarowej doprowadza się sprężone powietrze pod stałym ciśnieniem. Po wyprowadzeniu ze stanu równowagi (podczas pomiaru) układ zawsze dąży do pierwotnego stanu równowagi. Ponadto wykorzystuje się sprężone powietrze doprowadzane do innych podzespołów współrzędnościowej maszyny pomiarowej. Dodatkową zaletą jest „samo czyszczenie się” konstrukcji na skutek podwyższonego ciśnienia powietrza. Nie występuje zużycie mechaniczne poszczególnych elementów zawieszenia. Występuje duża stałość parametrów w czasie.

Wynalazek w przykładowym wykonaniu został uwidoczniony na rysunkach, gdzie fig. 1 przedstawia w przekroju sposób zawieszenia głowicy pomiarowej - część odpowiedzialna za współosiowość położenia, a fig. 2 przedstawia w przekroju sposób zawieszenia głowicy pomiarowej - część odpowiedzialna za podniesienie ruchomej części.

Głównym elementem pneumatycznego zawieszenia głowicy pomiarowej jest tarcza 1 z szesnastoma kanałami 27 i 28 zakończonymi szesnastoma otworami o równych średnicach. Są one umies zczone co 22,5^o na okręgu względem środka tarczy 1. Otwory 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 i 9 są umieszczone co 45^o. Otwory 19, 20, 21,22, 23, 24, 25, i 26 są umieszczone co 45^o i są przesunięte o 22, 59 względem położenia otworów 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 i 9. Tarcza 1 spełnia dwa główne zadania: utrzymuje stałe położenie w osi pionowej konstrukcji oraz unosi resztę ruchomej części konstrukcji 10 i 11 na której montuje się głowicę pomiarową 12 zakończoną końcówką pomiarową 13. Głowica pomiarowa 12 w położeniu roboczym jest oparta na „poduszce powietrznej” tworzącej się między tarczą 1 a nieruchomą podstawą 14 i tuleją 16. Podstawa 14 montowana na stałe do pinoli współrzędnościowej m aszyny pomiarowej 15. Podstawa 14 połączona z tuleją 16 wraz z silikonową uszczelką 17 stanowiącą ograniczenie przepływu sprężonego powietrza. Do ruchomej tarczy 1 mocowane są współosiowo dwie tuleje 10 i 11 tworzące kanał 29 dla sprężonego powietrza. Konstrukcję uzupełniają dwie silikonowe uszczelki 17 i 18, które umożliwiają swobodny ruch tarczy 1, występujący podczas wychylenia z pozycji neutralnej (w czasie pomiaru). Figura 1 prezentuje część tarczy 1 odpowiedzialną za pionowe

PL 224 893 B1 ustawienie głowicy 12, natomiast figura 2 pokazuje część tarczy 1 odpowiedzialną za poziome położenie głowicy 12. Podczas pomiaru na skutek kontaktu końcówki pomiarowej 13 z mierzonym przedmiotem następuje wychylenie głowicy pomiarowej 12 połączonej z tarczą 1 z położenia neutralnego. Konstrukcja zawieszenia głowicy pomiarowej 12 jest mocowana bezpośrednio do pinoli współrzędnościowej maszyny pomiarowej 15, gdzie doprowadza się sprężone powietrze. Po wyłączeniu zasilania sprężonym powietrzem tarcza 1 połączona z głowicą pomiarową 12 oraz z tulejami 10 i 11 opada pod swoim ciężarem do położenia spoczynkowego.

Włączenie zasilania współrzędnościowej maszyny pomiarowej powoduje przepływ sprężonego powietrza przez wydrążony wewnątrz pinoli 15 kanał 30, a następnie przez kanał 29, który tworzą tuleje 10 i 11. Jedynym ujściem kanału 29 jest osiem kanałów 27 (tarcza 1) położonych prostopadle względem osi symetrii głowicy pomiarowej 12 i osiem kanałów 28 (tarcza 1) położonych równolegle względem osi symetrii głowicy pomiarowej 12. Na skutek ukierunkowanego przepływu sprężonego powietrza w kanałach 27 i 28, zakończonych otworami 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 i 9 oraz 19, 20, 21,22, 23, 24, 25 i 26 powstaje „poduszka powietrzna”, która unosi tarczę 1 wraz z głowicą pomiarową 12 i ustawia je w pozycji neutralnej na skutek różnicowego ułożenia dysz 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 i 9 oraz 19, 20, 21,22, 23, 24, 25 i 26. Kanały 27 zakończone otworami 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 i 9 pozycjonują tarczę 1 wraz z głowicą pomiarową 12 w płaszczyźnie poziomej (w osi symetrii głowicy). Natomiast kanały 28 zakończone otworami 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 i 26 równomiernie unoszą tarczę 1 wraz z głowicą pomiarową 12 w pionie. Zetknięcie kulki trzpienia pomiarowego 13 z mierzonym przedmiotem powoduje wychylenie tarczy 1 i głowicy pomiarowej 12 z pozycji neutralnej. Po wychyleniu z położenia neutralnego n astępuje wpisanie do rejestrów komputera aktualnego położenia środka kulki trzpienia pomiarowego 13. Po zakończeniu pomiaru następuje cofnięcie się pinoli współrzędnościowej maszyny pomiarowej, co powoduje powrót głowicy pomiarowej (12) połączonej z tarczą 1 do położenia neutralnego n a skutek różnicowego ułożenia dysz 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 i 9 oraz 19, 20, 21,22, 23, 24, 25 i 26.

Claims (2)

1. Pneumatyczne zawieszenie głowicy pomiarowej, znamienne tym, że głowica (12) z tarczą (1) i trzpieniem pomiarowym (13) osadzona jest luźno w tulei (16) połączonej poprzez silikonową uszczelkę (17) z tuleją (11), która z kolei jest połączona w górnej części poprzez uszczelkę (18) z kanałem (30) pinoli (15) współrzędnościowej maszyny pomiarowej, a w dolnej części z podstawą (14).

2. Pneumatyczne zawieszenie głowicy pomiarowej według zastrz. 1, znamienne tym, że tarcza (1) ma osiem otworów (2-9) rozmieszczonych co 45^o na okręgu względem środka tarczy (1), których wyloty (27) usytuowane są w płaszczyźnie poziomej oraz osiem otworów (19-26) rozmieszczonych co 45^o na okręgu względem środka tarczy (1), a przesuniętych względem otworów (2-9) na tarczy (1) o 22,5^o, których wyloty (28) usytuowane są w płaszczyźnie pionowej.