CN217585728U - 测头及五轴坐标测量机 - Google Patents

Abstract

本实用新型通过一种测头，包括，可绕一旋转轴线转动的基座，基座可选择的安装测量探头；平衡装置，平衡装置包括第一磁性元件以及磁通量可调的第二磁性元件；与第二磁性元件连接的控制器，调节第二磁性元件的磁通量；驱动装置用于驱动基座绕旋转轴线转动，通过上述设置，可以实现在更换测量探头后自动调节平衡力，同时也可以在测量探头运动过程中自动平衡测量探头，以及能够更精确调节平衡力，从而实现自动配平以及精确控制，本实用新型同时还提供一种五轴坐标测量机。

Description

测头及五轴坐标测量机

技术领域

本实用新型涉及一种坐标测量机用测头，以及应用该测头的五轴坐标测量机。

背景技术

坐标测量机器通常包括底座和框架，底座能支撑待检查制品，框架安装在底座上用于保持主轴，主轴进而适于保持例如用于检查制品的制品检查装置。所述底座、框架和/或主轴通常被构造成使得诸如测量探头等检查装置和制品能沿着至少一条轴线，或者更典型的沿着三条彼此正交轴线X、Y和Z，相对于彼此移动，同时，通过设置驱动装置用于沿着那些轴线驱动由主轴保持的检查装置。

为了能够实现更快速、更高精度或更大的适应性，一些自身具有一个、两个或多个旋转自由度的测头被开发，这些测头能够使得测量探头绕一条、两条或多条轴线旋转运动。

为了能够在更换不同的测量探头之后维持稳定力矩，以及使得驱动电机能够用更小的力驱动测量探头转动，在文献CN102906533A-具有可互换任务模块配重的坐标测量机器中提出，在与测量探头向背的方向上设置配平块，通过更换不同的重力的配平块或调整配平块与旋转轴线之间力臂的距离来实现力矩稳定，但是这种方式操作十分不便，且配平精度较低，另外，不论是更换不同的配平块或调整配平块的位置都很难实时进行。

因此，需要一种能更方便的对测量探头进行自动配平的测头。

发明内容

为此，本实用新型提供了一种能更方便、更精确的对测量探头进行自动配平的测头。

一种测头，包括，

可绕一旋转轴线转动的基座，所述的基座可选择的安装测量探头；

与所述测量探头向背的平衡装置，所述的平衡装置包括一与基座连接的第一磁性元件以及若干设置在第一磁性元件周边，并被配置成磁通量可调的第二磁性元件；

一与第二磁性元件连接的控制器，被配置成调节第二磁性元件的磁通量以调节第一磁性元件与第二磁性元件之间的磁力；

一驱动装置用于驱动基座绕旋转轴线转动。

进一步的，所述的基座被配置成可沿两条旋转轴线转动，所述的两条旋转轴线包括旋转轴线θ和旋转轴线λ，其中旋转轴线θ呈竖直方向，旋转轴线λ呈水平方向。

进一步的，所述的基座包括一安装孔，所述的测量探头可拆卸的插设至安装孔内。

进一步的，所述的平衡装置包括设置在基座上的固定杆，所述的固定杆沿与测量探头向背的方向向外伸出，所述的第一磁性元件设置在固定杆上。

进一步的，所述的第二磁性元件包括铁芯及设置在铁芯上的线圈，所述的控制器被配置成调节通入线圈的电流大小及方向。

进一步的，所述的第二磁性元件有若干个，并被配置成相对设置的两组，在该两组第二磁性元件之间具有一间隙，所述的第一磁性元件331容置于该间隙内。

进一步的，所述的间隙呈弧状，两组所述的第二磁性元件被布置呈弧状。

进一步的，所述的第一磁性元件为永磁体。

本实用新型还提供一种五轴坐标测量机，所述的坐标检测机包括基台及框架，所述的框架上设置有如上述的测头，所述的框架被配置成在控制器的控制下沿三个正交方向x、y、z方向运动。

进一步的，所述的框架包括门型组件，所述的门型组件被配置成沿y方向运动，所述的门型组件包括一对立柱以及连接该一对立柱的横梁，在所述的横梁上设置有滑动架，所述的横梁的长度方向沿着x方向，所述的滑动架被配置成在横梁上运动，即所述的滑动架沿x方向运动，所述的滑动架上设置有Z轴支杆，所述的Z轴支杆被配置成沿z方向运动，所述的测量探头被配置在Z轴支杆的一端，所述的基座被配置成可沿两条旋转轴线转动，所述的两条旋转轴线包括旋转轴线θ和旋转轴线λ，旋转轴线θ与z方向平行。

有益效果：本实用新型通过一种测头，包括，可绕一旋转轴线转动的基座，基座可选择的安装测量探头；平衡装置，平衡装置包括第一磁性元件以及磁通量可调的第二磁性元件；与第二磁性元件连接的控制器，调节第二磁性元件的磁通量；驱动装置用于驱动基座绕旋转轴线转动，通过上述设置，可以实现在更换测量探头后自动调节平衡力，同时也可以在测量探头运动过程中自动平衡测量探头，以及能够更精确调节平衡力，从而实现自动配平以及精确控制，本实用新型同时还提供一种五轴坐标测量机。

附图说明

图1本实用新型的测头左视示意图；

图2为图1中A区结构放大示意图；

图3为本实用新型的测头正视示意图；

图4为本实用新型的五轴坐标测量机示意图；

图示元件说明：

基台10；立柱21；横梁22；滑动架23；Z轴支杆24；测头30；基座31；测量探头32；球形触头321；平衡装置33；第一磁性元件331；第二磁性元件332；铁芯332a；线圈332b；固定杆333；间隙334；驱动装置34；控制器40。

具体实施方式

请结合参考图1-4，本发明实施例提供一种测头30，被配置在坐标测量机上，能够实现在更换测量探头或测量探头运动过程中对测量探头进行自动平衡，下面将参考这些附图对本申请进一步说明。

同时，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参考图4，图4示出了一种坐标检测机，所述的坐标检测机包括基台10及框架，所述的基台10包括一基面，待测量工件(未示出)能安装在基台10基面上，所述的框架上设置有测头30，所述的测头30上设置有测量探头32，所述的测量探头32通常呈针状，且具有较高的刚性，在测量探头32的末端固定有一用于接触待测量工件表面的球形触头321，这些球形触头321具有较好的刚性以及具有低的热膨胀系数。

所述的框架被配置成在控制器40的控制下沿三个正交方向x、y、z方向运动，通常的，所述的框架包括门型组件，所述的门型组件被配置成沿y方向运动，所述的门型组件包括一对立柱21以及连接该一对立柱21的横梁22，在所述的横梁22上设置有滑动架23，所述的横梁22的长度方向沿着x方向，所述的滑动架23被配置成在横梁22上运动，即所述的滑动架23沿x方向运动，所述的滑动架23上设置有Z轴支杆24，所述的Z轴支杆24被配置成沿竖直方向运动，所述的测量探头32被配置在Z轴支杆24朝向基面的一端，可以理解的，所述的Z轴支杆24沿z方向运动时，所述的测量探头32随同沿z方向运动。

所述的门型组件、滑动架23、Z轴支杆24、横梁22和/或基台10上还设置位置记录组件，通常的所述的位置记录组件包括标尺以及读取标尺数据的读数头，通过读数头读取标尺上的信息从而获取测量探头32的相对位置坐标。

在本实施例中，所述的测头30包括基座31，所述的基座31被配置成可沿两条旋转轴线转动，在图示中示出了这两条旋转轴线θ和λ，其中旋转轴线θ呈竖直方向，使得基座31在旋转时呈在一水平面上绕旋转轴线θ转动，而旋转轴线λ呈水平方向，使得基座31在旋转时呈在一竖直平面上绕旋转轴线λ摆动，可以理解的，旋转轴线θ与旋转轴线λ也呈正交，且，旋转轴线λ平行于z方向，可以理解的，设置有本实施例中的测头30的坐标测量机实际上形成五轴坐标测量机。

控制器40被配置成控制测量探头32的运动并且还被配置成从坐标检测机的各传感器接收并收集传感器信息以便能够测量放置在基面上的待测量工件，待测量工件被测量探头32测量，所述的控制器40可以包括计算机、PLC、MCU等。

基座31可选择的安装测量探头32，在本实施例中，所述的基座31包括一安装孔，所述的测量探头32可被拆卸的插设至安装孔，可以理解的，所述的可被拆卸可以由操作者手工操作将测量探头32插入安装孔内，或者，也可以由坐标检测机自动完成测量探头32插入安装孔的动作，同时，测量探头32从安装孔内脱离可以由操作者手工完成或由坐标测量机自动完成。

可以理解的，在一些具体实施例中，所述的安装孔被配置成锥孔，所述的测量探头32为锥柄形式，由于锥孔能够自动对心，因此当锥柄插入锥孔时，能够保证测量探头32的延伸方向与锥孔轴线共线，从而增加测量精度。

可以理解的，通过基座31可选择的安装测量探头32，可以实现在基座31上安装不同规格的测量探头32，比如具有不同长度的测量探头32或不同性状的测量探头32等。

在一些其他实施例中，所述的基座31可选择的安装测量探头32也可以通过其他形式，比如在测量探头32或基座31上设置磁吸结构、卡扣结构等。

所述的测头30还包括一平衡装置33，所述的平衡装置33设置在与测量探头32向背的方向，更具体的说，所述的测量探头32包括一朝向球形触头321的第一延伸方向，以及与第一延伸方向向背的第二延伸方向，所述的平衡装置33设置在第二延伸方向上，所述的平衡装置33包括一与基座31连接的第一磁性元件331以及若干设置在第一磁性元件331周边，并被配置成磁通量可调的第二磁性元件332，通过改变第二磁性元件332的磁通量，使得第一磁性元件331与第二磁性元件332之间的磁力作用改变，从而适应并平衡不同的测量探头32。

具体的，所述的平衡装置33包括设置在基座31上的固定杆333，所述的固定杆333沿第二延伸方向向外伸出，所述的第一磁性元件331设置在固定杆333上，所述的第二磁性元件332包括铁芯332a及设置在铁芯332a上的线圈332b，所述的控制器40被配置成调节通入线圈332b的电流大小及方向，从而调整第二磁性元件332的磁通量，在本实施例中，所述的第二磁性元件332有若干个，并被配置成相对设置的两组，在该两组第二磁性元件332之间具有一间隙334，所述的间隙334呈一圆环的一部分，所述的第一磁性元件331容置于该间隙334内，从而使得测量探头32绕旋转轴线转动时，第一磁性元件331能够在该间隙334内灵活运动，并由第二磁性元件332对第一磁性元件331施加磁力作用。

可以理解的，两组第二磁性元件332均被布置成弧状。

可以理解的，在测量探头32转动过程中，通过控制各第二磁性元件332的磁通量，可以精确控制测量探头32的平衡，即可以使得不仅在更换测量探头32后保持测量探头32的平衡，还可以使得测量探头32在转动至不同的角度后，维持测量探头32的平衡。

进一步的，所述的第一磁性元件331为永磁体。

进一步的，为了避免永磁体的自然消磁作用，所述的第一磁性元件331也包括铁芯与线圈，即第二磁性元件332也是电磁铁。

进一步的，所述的第二磁性元件332与第一磁性元件331之间的间隔距离为2-5mm。

所述的测头30还包括驱动装置34用于驱动所述的基座31绕旋转轴线转动，在本实施例中，所述的基座31绕旋转轴线λ转动，所述的驱动装置34可以为电机。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种测头，其特征在于，包括，

可绕一旋转轴线转动的基座，所述的基座可选择的安装测量探头；

与所述测量探头向背的平衡装置，所述的平衡装置包括一与基座连接的第一磁性元件以及若干设置在第一磁性元件周边，并被配置成磁通量可调的第二磁性元件；

一与第二磁性元件连接的控制器，被配置成调节第二磁性元件的磁通量以调节第一磁性元件与第二磁性元件之间的磁力；

一驱动装置用于驱动基座绕旋转轴线转动。

2.如权利要求1所述的测头，其特征在于，所述的基座被配置成可沿两条旋转轴线转动，所述的两条旋转轴线包括旋转轴线θ和旋转轴线λ，其中旋转轴线θ呈竖直方向，旋转轴线λ呈水平方向。

3.如权利要求2所述的测头，其特征在于，所述的基座包括一安装孔，所述的测量探头可拆卸的插设至安装孔内。

4.如权利要求2所述的测头，其特征在于，所述的平衡装置包括设置在基座上的固定杆，所述的固定杆沿与测量探头向背的方向向外伸出，所述的第一磁性元件设置在固定杆上。

5.如权利要求4所述的测头，其特征在于，所述的第二磁性元件包括铁芯及设置在铁芯上的线圈，所述的控制器被配置成调节通入线圈的电流大小及方向。

6.如权利要求4所述的测头，其特征在于，所述的第二磁性元件有若干个，并被配置成相对设置的两组，在该两组第二磁性元件之间具有一间隙，所述的第一磁性元件331容置于该间隙内。

7.如权利要求6所述的测头，其特征在于，所述的间隙呈弧状，两组所述的第二磁性元件被布置呈弧状。

8.如权利要求7所述的测头，其特征在于，所述的第一磁性元件为永磁体。

9.一种五轴坐标测量机，其特征在于，所述的坐标测量机包括基台及框架，所述的框架上设置有如权利要求1-8中任一权利要求所述的测头，所述的框架被配置成在控制器的控制下沿三个正交方向x、y、z方向运动。

10.如权利要求9所述的五轴坐标测量机，其特征在于，所述的框架包括门型组件，所述的门型组件被配置成沿y方向运动，所述的门型组件包括一对立柱以及连接该一对立柱的横梁，在所述的横梁上设置有滑动架，所述的横梁的长度方向沿着x方向，所述的滑动架被配置成在横梁上运动，即所述的滑动架沿x方向运动，所述的滑动架上设置有Z轴支杆，所述的Z轴支杆被配置成沿z方向运动，所述的测量探头被配置在Z轴支杆的一端，所述的基座被配置成可沿两条旋转轴线转动，所述的两条旋转轴线包括旋转轴线θ和旋转轴线λ，旋转轴线θ与z方向平行。

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