CN102927962B - 三维回转测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维回转测量装置,而提供一种能够获得姿态角的直接信息的测量装置。包括下方位偏摆调节机构、中方位俯仰运动调节机构和上方位旋转机构。下方位偏摆调节机构中：旋钮带动涡轮蜗杆传动机构中的蜗杆，涡轮带动转轴，转轴带动压板及转盘实现绕转轴的摆动；中方位俯仰运动调节机构中：俯仰调节旋钮带动丝杠滚珠运动副及滑块，滑块通过滚子带动拨叉杆，拨叉杆带动摆动体摆动；上方位旋转机构中：旋转调节旋钮带动旋转轴及压紧摩擦辊，压紧摩擦辊带动旋转套筒实现旋转。该装置包括三个方位的调节机构，能够获得姿态角的直接信息。每个调节机构可以独立调节，操作方便，易于检修，传动过程可靠，可实现三维角位移和透射测量。

Description

三维回转测量装置

技术领域

本发明涉及一种测量装置，特别是涉及一种三维回转测量装置。

背景技术

先进制造技术及装备的快速发展，使机械装备的生产制造已进入了数字化时代。同时，空间并联构型装备的开发和应用以及精密作业的纳米级发展，对制造装备及检测技术的诸多方面提出了更高的要求。

目前，空间并联构型装备在全方位的自动化领域中正不断向高智能化发展，对其各功能部件的要求也越来越高，特别是对运动位姿的检测与控制。现有关于运动位姿的获得方面：有的做法是在测量某些距离参数基础上配合数学算法获得；有的是靠检测出位于运动副处的传感信号，通过软件综合得出姿态角。这些方法都很难获得姿态角的直接信息。有必要提出一种可行的方法，直接获得角位移检测信息。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能够获得姿态角的直接信息的三维回转测量装置。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种三维回转测量装置，其特征在于，包括下方位偏摆调节机构、中方位俯仰运动调节机构和上方位旋转机构，所述下方位偏摆调节机构包括底座、涡轮蜗杆传动机构、偏摆调节旋钮、转轴、转盘、压板、轴端挡圈，所述涡轮蜗杆传动机构安装于所述底座上，所述转轴与水平面垂直安装于所述底座上，所述涡轮蜗杆传动机构中的蜗杆上固定连接有所述偏摆调节旋钮，所述涡轮蜗杆传动机构中的涡轮与所述转轴连接，所述转轴与所述转盘连接，所述转盘与所述压板之间通过推力轴承支撑，并通过所述轴端挡圈锁紧，所述偏摆调节旋钮带动涡轮蜗杆传动机构中的蜗杆，所述涡轮带动所述转轴，所述转轴带动压板及转盘实现绕转轴的摆动；所述中方位俯仰运动调节机构包括俯仰支架、摆动体、俯仰调节旋钮、丝杠滚珠运动副、滑块、拨叉杆、滚子、由两块导向板组成的滑道，所述俯仰支架与所述转盘固定连接，所述丝杠滚珠运动副中的丝杠轴通过滚动轴承安装于所述转盘内，所述丝杠滚珠运动副中的滚珠螺母与所述滑块固定连接，所述滑块置于所述由两块导向板组成的滑道内并沿所述滑道移动，与所述滑块相对应的位置安装有所述拨叉杆，所述滚子通过第二销轴安装于所述滑块上，所述滚子位于所述拨叉杆内并带动所述拨叉杆做往复摆动；所述拨叉杆与所述摆动体固定连接，所述摆动体的两端分别通过第一销轴与所述俯仰支架连接，所述俯仰调节旋钮带动丝杠滚珠运动副及滑块，所述滑块通过所述滚子带动所述拨叉杆，所述拨叉杆带动所述摆动体摆动；所述上方位旋转机构包括旋转套筒、挡板、压紧摩擦辊、旋转轴、旋转调节旋钮，所述挡板与所述旋转套筒固定连接，所述摆动体上安装有所述旋转轴，所述旋转轴端部安装有所述旋转调节旋钮，所述压紧摩擦辊安装于所述旋转轴上并与所述旋转套筒压紧，所述旋转调节旋钮带动所述旋转轴及压紧摩擦辊，所述压紧摩擦辊带动旋转套筒实现旋转。

所述滑块上的滚子与所述拨叉杆内侧接触的切点处安装有消除间隙用的弹簧和钢球。

所述旋转轴的端部安装有压紧螺母，所述压紧螺母与所述压紧摩擦辊之间安装有压紧弹簧。

所述旋转套内的内孔上设置有被测件安装螺纹。

所述压紧摩擦辊为锥形。

所述压紧摩擦辊为胶辊。

所述挡板的外圆柱面上标有旋转刻度；所述第一销轴上安装有带有俯仰刻度的圆盘；所述压板的外圈表面上安装有带有偏摆刻度的刻度盘。

所述涡轮蜗杆传动机构中的涡轮与所述转轴通过第一键连接，所述转轴与所述转盘通过第二键连接。

所述底座两端与转轴相对应的轴孔中分别安装有上盖板和下盖板，所述上盖板用于所述转轴的定位，所述下盖板用于支撑所述转轴。

所述底座上设置有用于所述涡轮蜗杆传动机构润滑油的卸油孔，所述卸油孔内安装有密封螺栓。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的三维回转测量装置包括三个方位的具有独立运动的调节机构，能够获得姿态角的直接信息。

2、本发明的三维回转测量装置中每个调节机构可以独立调节，操作方便，易于检修，传动过程可靠，可实现三维角位移和透射测量。

3、本发明的三维回转测量装置中，滑块上的滚子与拨叉杆内侧接触的切点处安装有弹簧和钢球，能够消除间隙，提高精度。

4、本发明的三维回转测量装置中，推力轴承可以使转盘以上结构件的重量由底座支撑，避免压在转轴上，有利于蜗轮蜗杆对转盘的驱动。

5、本发明的三维回转测量装置中，上方位的压紧摩擦辊、压紧弹簧、压紧螺母的组合，经调节预紧后由双螺母锁紧，可有效防松，并防止由于磨损带来的间隙。

附图说明

图1所示为本发明三维回转测量装置的剖视图；

图2所示为图1的左视图；

图3所示为图1的俯视图；

图4所示为图1的A-A剖视图。

图中：1.下盖板，2.滚动轴承，3.第一键，4.底座，5.推力轴承，6.压板，7.转盘，8.俯仰调节螺母，9.滚动轴承，10.滑块，11.拨叉杆，12.挡板，13.旋转轴，14.旋转调节螺母，15.压紧螺母，16.压紧弹簧，17.压紧摩擦辊，18.套筒，19.滚子，20.丝杠轴，21.滚动轴承，22.滚珠螺母，23.第二键，24.上盖板，25.涡轮，26.转轴，27.密封螺栓，28.摆动体，29.俯仰支架，30.第一销轴，31.带有刻度的圆盘，32.第二销轴，33.导向板，34.轴端挡圈，35.刻度盘，36.导向板，37.偏摆调节旋钮，38.蜗杆。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明三维回转测量装置的示意图如图1-图4所示，包括下方位偏摆调节机构、中方位俯仰运动调节机构和上方位旋转机构。所述下方位偏摆调节机构包括底座4、密封螺栓27、涡轮蜗杆传动机构、偏摆调节旋钮37、转轴26、轴端挡圈34、转盘7、压板6，所述涡轮蜗杆传动机构安装于所述底座4上，所述转轴26与水平面垂直安装于所述底座4上，所述转轴26位于坐标系的Z轴方向。所述涡轮蜗杆传动机构中的蜗杆38上固定连接有所述偏摆调节旋钮37，所述涡轮蜗杆传动机构中的涡轮25通过第一键4与所述转轴26连接，所述转轴26与所述转盘11通过第二键23连接，所述转盘7与所述压板6由推力轴承5支撑，并通过轴端挡圈34锁紧。所述偏摆调节旋钮37带动涡轮蜗杆传动机构中的蜗杆38，所述涡轮25带动所述转轴26，所述转轴26带动压板10及转盘11围绕转轴26摆动。带有偏摆刻度的刻度盘35安装在所述压板6的外圈表面上，刻度盘上的刻度线对准上盖板24上所刻的标记，实现下方位的角度示值的读数。所述底座4两端与所述转轴26相对应的轴孔中分别安装有上盖板24和下盖板1，所述上盖板24用于所述转轴26的定位，所述下盖板1用于支撑所述转轴26。所述底座4上设置有用于所述涡轮蜗杆传动机构润滑油的卸油孔，所述卸油孔内安装有密封螺栓27，装配时应旋紧密封螺栓27，以防止漏油。

所述中方位俯仰运动调节机构包括俯仰支架29、摆动体28、俯仰调节旋钮8、丝杠滚珠运动副、滑块10、拨叉杆11、滚子19、由两块导向板36、33组成的滑道，所述丝杠滚珠运动副中的丝杠轴20通过两个滚动轴承9、21安装于所述转盘7内，所述丝杠滚珠运动副中的滚珠螺母22与所述滑块10固定连接，所述滑块10置于所述由两块导向板组成的滑道内并沿所述滑道移动，与所述滑块10相对应的位置安装有所述拨叉杆11，滚子19通过第二销轴32安装于所述滑块10上，所述滚子19位于拨叉杆11内并可以带动拨叉杆做往复摆动，所述拨叉杆11与所述摆动体28固定连接，所述摆动体的两端分别通过第一销轴30与所述俯仰支架29连接，所述俯仰调节旋钮8带动丝杠滚珠运动副及滑块，所述滑块10通过滚子19带动所述拨叉杆11，所述拨叉杆11带动所述摆动体28摆动。所述第一销轴30上安装有带有俯仰刻度的圆盘31，中方位俯仰运动调节机构摆动的角度示值可以通过圆盘31圆柱面上的刻度尺读出。

所述上方位旋转机构包括旋转套筒18、挡板12、压紧摩擦辊17、旋转轴13、旋转调节旋钮14，所述挡板12与所述旋转套筒18相连接，所述摆动体28上安装有所述旋转轴13，所述旋转轴13端部安装有所述旋转调节旋钮14，所述压紧摩擦辊17安装于所述旋转轴13上并与所述旋转套筒18压紧，所述旋转调节旋钮14带动所述旋转轴13及压紧摩擦辊17，所述压紧摩擦辊17带动旋转套筒18实现旋转，从而使被测件旋转一定的角度。所述挡板12的外圆柱面上标有旋转刻度，上方位的旋转角度可以通过挡板12外圆柱面上的刻度读出。

为了消除间隙，提高精度，当所述滑块10上的滚子19与所述拨叉杆11的内侧接触面有间隙存在时，在切点处可以安装有弹簧和钢球，用于消除滚子19的外圆柱面与拨叉杆11的内侧面之间的间隙。

为了防止由于磨损带来的间隙，所述旋转轴13的端部安装有压紧螺母15，所述压紧螺母15与所述压紧摩擦辊17之间安装有压紧弹簧16，通过压紧弹簧的作用，使压紧摩擦辊与旋转套筒之间紧密接触。其中，所述压紧摩擦辊17为锥形。所述压紧摩擦辊17为胶辊。

为了便于安装被测件，所述旋转套筒18的内孔上设置有被测件安装螺纹。

使用时，将被测件安装于旋转套筒内部，当需要调节被测件的角度时，转动旋转调节旋钮，带动旋转轴及压紧摩擦辊，压紧摩擦辊依靠与旋转套筒之间的摩擦力的作用带动旋转套筒旋转一定角度，从而使被测件旋转一定角度。当被测件需要做俯仰调节时，转动俯仰调节旋钮带动丝杠轴，丝杠轴带动滚珠螺母，通过滚珠螺母带动滑块沿两块导向板组成的滑道内移动，所述滑块通过滚子带动所述拨叉杆，所述拨叉杆带动所述摆动体摆动，从而使摆动体以两端的第一销轴为轴旋转，对被测件进行俯仰调节。当需要进行摆动调节时，旋转偏摆调节旋钮带动蜗杆，蜗杆带动涡轮，涡轮通过第一键传动带动转轴旋转，所述转轴带动压板及转盘摆动，从而使被测件摆动一定的角度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种三维回转测量装置，其特征在于，包括下方位偏摆调节机构、中方位俯仰运动调节机构和上方位旋转机构，所述下方位偏摆调节机构包括底座、涡轮蜗杆传动机构、偏摆调节旋钮、转轴、转盘、压板、轴端挡圈，所述涡轮蜗杆传动机构安装于所述底座上，所述转轴与水平面垂直安装于所述底座上，所述涡轮蜗杆传动机构中的蜗杆上固定连接有所述偏摆调节旋钮，所述涡轮蜗杆传动机构中的涡轮与所述转轴连接，所述转轴与所述转盘连接，所述转盘与所述压板之间通过推力轴承支撑，并通过所述轴端挡圈锁紧，所述偏摆调节旋钮带动涡轮蜗杆传动机构中的蜗杆，所述涡轮带动所述转轴，所述转轴带动压板及转盘实现绕转轴的摆动；所述中方位俯仰运动调节机构包括俯仰支架、摆动体、俯仰调节旋钮、丝杠滚珠运动副、滑块、拨叉杆、滚子、由两块导向板组成的滑道，所述俯仰支架与所述转盘固定连接，所述丝杠滚珠运动副中的丝杠轴通过滚动轴承安装于所述转盘内，所述丝杠滚珠运动副中的滚珠螺母与所述滑块固定连接，所述滑块置于所述由两块导向板组成的滑道内并沿所述滑道移动，与所述滑块相对应的位置安装有所述拨叉杆，所述滚子通过第二销轴安装于所述滑块上，所述滚子位于所述拨叉杆内并带动所述拨叉杆做往复摆动；所述拨叉杆与所述摆动体固定连接，所述摆动体的两端分别通过第一销轴与所述俯仰支架连接，所述俯仰调节旋钮带动丝杠滚珠运动副及滑块，所述滑块通过所述滚子带动所述拨叉杆，所述拨叉杆带动所述摆动体摆动；所述上方位旋转机构包括旋转套筒、挡板、压紧摩擦辊、旋转轴、旋转调节旋钮，所述挡板与所述旋转套筒固定连接，所述摆动体上安装有所述旋转轴，所述旋转轴端部安装有所述旋转调节旋钮，所述压紧摩擦辊安装于所述旋转轴上并与所述旋转套筒压紧，所述旋转调节旋钮带动所述旋转轴及压紧摩擦辊，所述压紧摩擦辊带动旋转套筒实现旋转；所述挡板的外圆柱面上标有旋转刻度，上方位的旋转角度通过所述挡板外圆柱面上的刻度读出；所述第一销轴上安装有带有俯仰刻度的圆盘，所述中方位俯仰运动调节机构摆动的角度示值通过所述圆盘圆柱面上的刻度尺读出；带有偏摆刻度的刻度盘安装在所述压板的外圈表面上，所述刻度盘上的刻度线对准上盖板上所刻的标记，实现下方位的角度示值的读数。

2.根据权利要求1所述的三维回转测量装置，其特征在于，所述滑块上的滚子与所述拨叉杆内侧接触的切点处安装有消除间隙用的弹簧和钢球。

3.根据权利要求1所述的三维回转测量装置，其特征在于，所述旋转轴与所述调节旋钮相对的另一端的端部安装有压紧螺母，所述压紧螺母与所述压紧摩擦辊之间安装有压紧弹簧。

4.根据权利要求1所述的三维回转测量装置，其特征在于，所述旋转套筒的内孔上设置有被测件安装螺纹。

5.根据权利要求1或3所述的三维回转测量装置，其特征在于，所述压紧摩擦辊为锥形。

6.根据权利要求5所述的三维回转测量装置，其特征在于，所述压紧摩擦辊为胶辊。

7.根据权利要求1所述的三维回转测量装置，其特征在于，所述涡轮蜗杆传动机构中的涡轮与所述转轴通过第一键连接，所述转轴与所述转盘通过第二键连接。

8.根据权利要求1所述的三维回转测量装置，其特征在于，所述底座两端与转轴相对应的轴孔中分别安装有上盖板和下盖板，所述上盖板用于所述转轴的定位，所述下盖板用于支撑所述转轴。

9.根据权利要求1所述的三维回转测量装置，其特征在于，所述底座上设置有用于所述涡轮蜗杆传动机构润滑油的卸油孔，所述卸油孔内安装有密封螺栓。