CN101871774A - 可变杆长关节臂式坐标测量机 - Google Patents

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王文
张选高
卢科青
高贯斌
陈子辰
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Abstract

本发明公开了一种可变杆长关节臂式坐标测量机。包括基座、三个转动关节，三个摆动关节，基座测量臂，两个测量臂和测头。所述两个测量臂为结构相同的可伸缩测量臂，两可伸缩测量臂均包括芯轴、固定螺钉、套筒和导向键；芯轴装在套筒中，两者为间隙配合；套筒内壁上有一段导向槽，芯轴上装有导向键，通过导向键实现芯轴与套筒的相对圆周固定；套筒上有两个螺纹孔，固定螺钉通过螺纹孔旋入套筒；芯轴上有一段v型槽；旋紧固定螺钉，使其圆弧头顶紧芯轴的v型槽，实现套筒与芯轴的相对固定。本发明通过调节测量臂杆长，减小测量空间大小，实现测量误差的减小，提高测量分辨率，以达到最佳测量效率；在可伸缩测量臂长度变化后仍具有较高的重复定位精度。

Description

可变杆长关节臂式坐标测量机
技术领域
本发明涉及关节臂式坐标测量机，尤其是涉及一种可变杆长关节臂式坐标测量机。
背景技术
关节臂式坐标测量机是一种多自由度(一般有六或七个自由度)的非正交坐标系测量机，它仿照人体手臂关节的结构，将一系列杆件通过关节串联形式连接起来，具有机械结构简单、体积小、重量轻、测量范围大、灵活方便、可在现场或野外测量等特点。自上世纪八十年代发明以来，国内外研究机构进行了较广泛的研究，推出了相关产品，并迅速在模具设计(包括汽车、摩托车、塑料制品、家电产品、工艺品、玩具等相关产品的模具逆向设计)、产品质量在线检测、设备维修、飞机装配、医疗等领域得到应用。
当前关节臂式坐标测量机的测量臂的基座、转动关节、摆动关节、测量头都有比成熟的设计，可以直接从市场购买或找专门的厂家加工，而当前测量机中所使用的测量臂大多是固定长度的空心杆，这就造成实际测量过程中，当被测工件较小时，测量臂过长而导致测量误差较大。并且实际工作中所需的测量空间往往大小不一，这就造成固定杆长的测量机的工作适应性较差。本发明通过设计一种可变杆长的关节臂式坐标测量机，来实现减小测量误差，提高测量机的工作适应性。在可伸缩测量臂的设计中，本发明通过设计双固定螺钉单侧固定方法，使测量臂长度变化后仍具有较高的形位重复精度。
发明内容
针对现有关节臂式坐标测量机存在的不足，本发明的目的是提供一种可变杆长关节臂式坐标测量机，根据具体的测量需求，动态调整测量臂杆长，减小测量误差，提高测量机的工作适应性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明包括基座、三个转动关节，三个摆动关节，基座测量臂，两个测量臂和测头；基座与第一基座测量臂的一端连接，第一基座测量臂的另一端与第一转动关节一端连接，第一转动关节的另一端与第一摆动关节的一端连接，第一摆动关节的另一端与第一测量臂的一端连接，第一测量臂的另一端与第二转动关节的一端连接，第二转动关节的另一端与第二摆动关节的一端连接，第二摆动关节的另一端与第二测量臂的一端连接，第二测量臂的另一端与第三转动关节的一端连接，第三转动关节的另一端与第三摆动关节的一端连接，第三摆动关节的另一端与测头连接；其特征在于：所述的两个测量臂为结构相同的可伸缩测量臂，两可伸缩测量臂均包括芯轴、固定螺钉、套筒和导向键；芯轴装在套筒中，两者为间隙配合；套筒内壁上有一段导向槽，芯轴上装有导向键，通过导向键实现芯轴与套筒的相对圆周固定；套筒上有两个螺纹孔，固定螺钉通过螺纹孔旋入套筒；芯轴上有一段v型槽；旋紧固定螺钉，使其圆弧头顶紧芯轴的v型槽，实现套筒与芯轴的相对固定。
所述的固定螺钉包括螺帽、顶杆、弹簧和螺杆；螺杆圆柱面呈阶梯两段，直径较小的一端径向开有一个圆柱孔，直径较大的一端加工有螺纹；顶杆、弹簧装在螺杆的径向圆柱孔中；螺帽套在螺杆直径较小的一端，并通过顶杆压缩弹簧；螺帽与顶杆接触之处的圆周上为一圈圆弧槽，而顶杆的相应的一端为半圆头，圆弧槽的半径与顶杆的圆头半径相等；圆弧槽中还开有一个使顶杆能锁住螺帽的半球形深孔。
本发明具有的有益效果是：
1、提高了测量机的工作适应性。
2、通过调节测量臂杆长，减小测量空间大小，实现测量误差的减小，提高测量分辨率，以达到最佳测量效率。
3、在可伸缩测量臂的设计中，本发明通过设计双固定螺钉单侧固定的方法，实现测量臂长度变化后仍具有较高的重复定位精度。
附图说明
图1是可变杆长关节臂式坐标测量机示意图；
图2是可伸缩测量臂部剖视图；
图3是可伸缩测量臂A-A向部剖视图；
图4是固定螺钉剖部视图；
图5是固定螺钉A-A向部剖视图；
图中：1基座，2机座测量臂，3第一转动关节，4第一摆动关节，5第一可伸缩测量臂，6第二转动关节，7第二摆动关节，8第三转动关节，9第三摆动关节，10测头，11套筒，12固定螺钉，13芯轴，14导向键，15螺帽，16顶杆，17弹簧，18螺杆，19第二可伸缩测量臂。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，本发明包括基座1、三个转动关节3、6、8，三个摆动关节4、7、9，基座测量臂2，两个测量臂和测头10；基座1与第一基座测量臂2的一端连接，第一基座测量臂2的另一端与第一转动关节3一端连接，第一转动关节3的另一端与第一摆动关节4的一端连接，第一摆动关节4的另一端与第一测量臂的一端连接，第一测量臂的另一端与第二转动关节6的一端连接，第二转动关节6的另一端与第二摆动关节7的一端连接，第二摆动关节7的另一端与第二测量臂的一端连接，第二测量臂的另一端与第三转动关节6的一端连接，第三转动关节6的另一端与第三摆动关节9的一端连接，第三摆动关节9的另一端与测头10连接；其特征在于：所述的两个测量臂为结构相同的可伸缩测量臂5、19，两可伸缩测量臂5、19均包括芯轴11、固定螺钉12、套筒13和导向键14；芯轴11装在套筒13中，两者为间隙配合；套筒13内壁上有一段导向槽，芯轴11上装有导向键14，通过导向键14实现芯轴11与套筒13的相对圆周固定；套筒13上有两个螺纹孔，固定螺钉12通过螺纹孔旋入套筒13；芯轴11上有一段v型槽；旋紧固定螺钉12，使其圆弧头顶紧芯轴11的v型槽，实现套筒13与芯轴11的相对固定。
如图4、5所示，所述的两个固定螺钉12结构相同：均包括螺帽15、顶杆16、弹簧17和螺杆18；螺杆18圆柱面呈阶梯两段，直径较小的一端径向开有一个圆柱孔，直径较大的一端加工有螺纹；顶杆16、弹簧17装在螺杆18的径向圆柱孔中；螺帽15套在螺杆18直径较小的一端，并通过顶杆15压缩弹簧17；螺帽15与顶杆16接触之处的圆周上为一圈圆弧槽，而顶杆16的相应的一端为半圆头，圆弧槽的半径与顶杆16的圆头半径相等；圆弧槽中还开有一个使顶杆16能锁住螺帽15的半球形深孔。本发明采用两个固定螺钉12同时锁紧芯轴11，当拧紧固定螺钉12的拧紧力超过阈值时，顶杆一端的半圆头会脱离半球形孔，进入圆弧槽滑动，从而实现拧紧力的的可控。半圆弧槽可防止螺帽15与螺杆18的脱离。
关节臂式坐标测量机的测量臂的基座1，三个转动关节3、6、8，三个摆动关节4、7、9，测量头10可以直接从市场购买，可伸缩测量臂5的两端加工成螺纹孔，可与相应的摆动关节转动关节通过螺纹连接。
在实际测量中，根据被测的工件所需的测量空间，调整可伸缩测量臂5、19到合适的长度，拧动固定螺钉12直到螺帽15与螺杆18发生相对滑动，则固定螺钉拧紧，测量臂长度固定。然后对测量机进行标定，得到杆长di、关节长度ai、关节扭转角αi、关节零位偏差θ0i及侧头长度l(六个关节，共25个参数)。标定完毕后即可对工件进行实际测量。

Claims (2)

1.一种可变杆长关节臂式坐标测量机，包括基座(1)、三个转动关节(3、6、8)，三个摆动关节(4、7、9)，基座测量臂(2)，两个测量臂和测头(10)；基座(1)与第一基座测量臂(2)的一端连接，第一基座测量臂(2)的另一端与第一转动关节(3)一端连接，第一转动关节(3)的另一端与第一摆动关节(4)的一端连接，第一摆动关节(4)的另一端与第一测量臂的一端连接，第一测量臂的另一端与第二转动关节(6)的一端连接，第二转动关节(6)的另一端与第二摆动关节(7)的一端连接，第二摆动关节(7)的另一端与第二测量臂的一端连接，第二测量臂的另一端与第三转动关节(6)的一端连接，第三转动关节(6)的另一端与第三摆动关节(9)的一端连接，第三摆动关节(9)的另一端与测头(10)连接；其特征在于：所述的两个测量臂为结构相同的可伸缩测量臂(5、19)，两可伸缩测量臂(5、19)均包括芯轴(11)、固定螺钉(12)、套筒(13)和导向键(14)；芯轴(11)装在套筒(13)中，两者为间隙配合；套筒(13)内壁上有一段导向槽，芯轴(11)上装有导向键(14)，通过导向键(14)实现芯轴(11)与套筒(13)的相对圆周固定；套筒(13)上有两个螺纹孔，固定螺钉(12)通过螺纹孔旋入套筒(13)；芯轴(11)上有一段v型槽；旋紧固定螺钉(12)，使其圆弧头顶紧芯轴(11)的v型槽，实现套筒(13)与芯轴(11)的相对固定。
2.根据权利要求1所述的一种可变杆长关节臂式坐标测量机，其特征在于：所述的固定螺钉(12)包括螺帽(15)、顶杆(16)、弹簧(17)和螺杆(18)；螺杆(18)圆柱面呈阶梯两段，直径较小的一端径向开有一个圆柱孔，直径较大的一端加工有螺纹；顶杆(16)、弹簧(17)装在螺杆(18)的径向圆柱孔中；螺帽(15)套在螺杆(18)直径较小的一端，并通过顶杆(15)压缩弹簧(17)；螺帽(15)与顶杆(16)接触之处的圆周上为一圈圆弧槽，而顶杆(16)的相应的一端为半圆头，圆弧槽的半径与顶杆(16)的圆头半径相等；圆弧槽中还开有一个使顶杆(16)能锁住螺帽(15)的半球形深孔。
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