CN108917680B - 一种深入式七探头多自由度三坐标测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深入式七探头多自由度三坐标测量仪，其包括：探头轴、旋转装置和三坐标机体；旋转装置包括第一电机、旋转盘、旋转轴和第二电机；三坐标机体的输出端带动旋转装置整体XYZ三轴运动；第一电机的输出轴驱动旋转盘转动；旋转轴与旋转盘沿旋转轴的轴线转动连接，旋转轴水平设置，第二电机用于驱动旋转轴转动；探头轴后端与旋转轴固定连接，探头轴与旋转轴垂直；探头轴前端设置有与探头轴同轴的探针，探头轴前端垂直面内还设置有放射状均布的六个探针，放射状以探头轴为轴线。本发明提供一种深入式七探头多自由度三坐标测量仪，结构简单，使用方便。适于测量形状中小、结构复杂或含有内部结构的零件，还可以测量曲面。

Description

一种深入式七探头多自由度三坐标测量仪

技术领域

本发明涉及三坐标测量仪领域，尤其是一种深入式七探头多自由度三坐标测量仪。

背景技术

近年来，人们生活水平不断提高，制造业也飞速发展，机床、机械、汽车、航空航天、电子工业等各行各业，需要更多各种复杂零部件工艺品的研制开发和生产加工，与此同时，我们需要更为先进的检测工具和测量手段，方便进行产品精度等级、精度划分等等的测量；同时为了应对全球竞争，生产现场必须提高对加工效率重视，同时降低生产成本，其中，生产出高质量的产品是最重要的，也是最具核心竞争力的。为此，必须实行严格的质量管理，只有在保证高质量生产的前提下，产品才能更具竞争力，制造业才能更好地生存和发展，国家才能在国际竞争中获得更大的优势。因此，为确保零件的尺寸形态和技术性能符合产品与市场的需求，必须进行精确的测量。

现有的三坐标测量仪在测量体型中小、形状复杂或含有内部结构的物体时，由于测量结构简单，测量手法单一，测量不便或不准。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种结构简单、使用方便、成本较低的深入式七探头多自由度三坐标测量仪。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供一种深入式七探头多自由度三坐标测量仪，其包括：探头轴、旋转装置和三坐标机体；所述旋转装置包括第一电机、旋转盘、旋转轴和第二电机；所述第一电机的机壳与所述三坐标机体的输出端固定连接，所述三坐标机体的输出端带动所述旋转装置整体XYZ三轴运动；所述第一电机的输出轴驱动旋转盘转动，所述旋转盘的转动轴线为竖直方向；所述旋转轴与旋转盘沿所述旋转轴的轴线转动连接，所述旋转轴水平设置，所述第二电机用于驱动所述旋转轴转动；所述探头轴后端与旋转轴固定连接，所述探头轴与旋转轴垂直；所述探头轴前端设置有与探头轴同轴的探针，所述探头轴前端还设置有放射状均布的六个探针，所述六个探针形成的面与所述探头轴垂直，所述放射状以探头轴为轴线。

优选的，所述旋转盘包括两个相互平行向下延伸的安装板，所述旋转轴设置在两安装板之间，所述第二电机设置在两个安装板的外侧。

优选的，所述三坐标机体包括床身、门架、溜板和起落轴；所述门架包括横梁和两个支撑柱，所述门架竖直设置在床身上，与所述床身滑动连接，所述门架的滑动方向为Y轴；所述溜板与门架的横梁滑动连接，所述溜板的滑动方向为X轴；所述起落轴与溜板滑动连接，所述起落轴的滑动方向为Z轴，所述起落轴为三坐标机体的输出端。

优选的，所述三坐标机体包括第一摩擦轴、第一摩擦轮和第三电机；所述第一摩擦轴沿Y轴方向与床身固定连接；所述第一摩擦轮沿其轴线与门架转动连接，所述第一摩擦轮的外周沿所述第一摩擦轴的长度方向滚动；所述第三电机用于驱动所述第一摩擦轮转动。

进一步的，还包括辅助摩擦轮，所述辅助摩擦轮与所述第一摩擦轮设置在所述第一摩擦轴的相对侧。

进一步的，还包括第一主动轮、第一从动轮和第一传动带，第三电机的输出轴与第一主动轮同轴地固定连接，第一从动轮与第一摩擦轮同轴地固定连接；所述第一主动轮和第一从动轮外周套设第一传动带，第一主动轮带动第一从动轮转动。

进一步的，还包括带轮、传送带和第四电机；所述门架的横梁两端分别设置有一个带轮，所述传送带套设在两个所述带轮外周；所述溜板与传送带的一部分固定连接，所述第四电机驱动所述横梁两端的带轮中的一个转动，所述带轮带动所述传送带和溜板往复运动；所述溜板的往复运动方向为X轴。

进一步的，还包括第二摩擦轴、第二摩擦轮和第五电机；所述第二摩擦轴与所述起落轴固定连接，所述第二摩擦轴竖直设置；所述第二摩擦轮与溜板沿其轴线转动连接，所述第二摩擦轮的轴线水平；所述第二摩擦轮的外周与第二摩擦轴滚动贴合；所述第五电机驱动所述第二摩擦轮转动。

进一步的，所述床身与门架之间设置气浮装置，和/或所述溜板与门架之间设置气浮装置。

进一步的，所述床身与门架支架设置光栅位移传感器，和/或所述门架与溜板之间设置光栅位移传感器，和/或所述溜板与起落轴之间设置光栅位移传感器。

(三)有益效果

本发明提供一种深入式七探头多自由度三坐标测量仪，结构简单，使用方便。适于测量形状中小、结构复杂或含有内部结构的零件，还可以测量曲面。

附图说明

图1为一种深入式七探头多自由度三坐标测量仪；

图2为一种门架和床身配合处的结构示意图；

图3为图2的详细结构示意图；

图4为一种溜板和门架配合处的结构示意图；

图5为一种起落轴和溜板配合处的结构示意图；

图6为一种溜板的结构示意图

图7为一种旋转装置的结构示意图。

【附图标记说明】

1：床身；2：门架；21：第一摩擦轴；22：第一摩擦轮；23：第三电机；24：辅助摩擦轮；25：第一主动轮；26：第一从动轮；

3：溜板；31：带轮；32：传送带；33：第四电机；

4：起落轴；41：第二摩擦轴；42：第二摩擦轮；43：第五电机；

5：旋转装置；51：第一电机；52：旋转盘；53：旋转轴；54：第二电机；

6：探头轴；61：探针；7：光栅位移传感器。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

如图1所示，本发明提供的深入式七探头多自由度三坐标测量仪，三坐标机体包括床身1；与床身1滑动连接的门架2，以门架2的滑动方向为Y轴，即图中的YC(Y Coordinate)，门架2包括两个支撑柱，还包括横梁；溜板3与横梁滑动连接，其滑动方向为X轴(即XC；XCoordinate)；起落轴4与溜板3滑动连接，其滑动方向为Z轴(ZC，Z Coordinate)。起落轴4的下端设置旋转装置5，旋转装置5控制探头轴 6。

如图2所示，床身1上的光栅位移传感器7用于门架2的运动位移，可以安装多个光栅唯一传感器7，用来测定不同部件间的位移。

如图3所示，床身1包括一个沿Y轴延伸的矩形导轨，门架1的一个支撑柱的底部包括缺口，缺口内侧相对的两壁面通过导轮与矩形导轨滑动连接。门架2的两个支撑柱都通过气浮装置支撑在床身1上，无摩擦，阻力小。

第一摩擦轴21沿Y轴设置在矩形导轨上，第一摩擦轮22和辅助摩擦轮24分别与门架2转动连接。第一摩擦轮22和辅助摩擦轮24设置在第一摩擦轴21的相对的两侧，第一摩擦轮22和辅助摩擦轮24二者的外周与第一摩擦轴21贴合，由于摩擦力的作用，第一摩擦轮22和辅助摩擦轮24沿第一摩擦轴21的轴向滚动。两侧加紧可以使贴合更紧密，运动更精确。两个轮的外周可以包括凹槽，这样与第一摩擦轴21的贴合面更大。

第三电机23驱动第一摩擦轮22转动，进而带动门架2整体沿第一摩擦轴21的轴向即Y轴方向移动。图3中，第三电机23的输出轴连接第一主动轮25，第一摩擦轮22和第一从动轮26同轴固定连接，第一主动轮25和第一从动轮26外周套设第一传动带来传递动力。带传动连续、平稳，使得门架2的运动更稳定。

如图4所示，门架2的横梁上部为平面，溜板3通过上部支架与横梁的上部滑动连接，可以使用气浮装置支撑溜板3，可以减少摩擦。

横梁两端分别设置一个带轮31，传送带32套设在两个带轮31外侧。溜板3与传送带32的一部分固定连接。第四电机33与门架2固定连接，其输出轴上固定有第二主动轮，一个带轮31同轴固定有第二从动轮，第二主动轮和第二从动轮外套设有第二传动带，通过第四电机33驱动传送带32往复运动。溜板3在传送带32的带动下往复运动，运动方向即X 向。

如图5所示，起落轴4与溜板3沿竖直方向滑动连接，起落轴4上固定连接有竖直方向的第二摩擦轴41，溜板3上还设置有导轮，用以从侧面滚动夹持第二摩擦轴41，使第二摩擦轴41只能沿竖直方向运动。第二摩擦轮42与溜板3转动连接，第二摩擦轮42的转动轴线为水平方向，外周与第二摩擦轴41贴合。溜板3上还固定有第五电机43，第五电机 43的输出轴上设置有第三主动轮，第二摩擦轮42同轴的设置有第三从动轮，第三主动轮和第三从动轮外套设第三传动带，第五电机43控制第二摩擦轮42的转动，进而控制第二摩擦轴41的升降。

也可以单独设置滑板和滑轨，滑板与溜板3固定，滑轨与起落轴4 固定，利用滑板和滑轨限定起落轴4只能沿着竖直方向运动。

如图6所示，起落轴4和溜板3间也设置光栅位移传感器7，用于测量二者间的相对位移。

如图7所示，第一电机51的壳体与起落轴4固连，第一电机51的输出轴通过联轴器直接与旋转盘52连接。实际也可以选用其他方式驱动旋转盘52转动。旋转盘52下方包括两个相互平行向下延伸的安装板，旋转轴53设置在两安装板之间，与两安装板转动连接。第二电机54设置在安装板外侧，其输出轴与旋转轴53同轴固连，用于驱动旋转轴53 转动。

旋转轴53上固定连接探头轴6的后端，二者的轴线垂直。探头轴6 前端设置有与探头轴6同轴的探针61，还设置有以探头轴为轴线的放射状均布的六个探针，六个探针形成的面与探头轴垂直。

旋转装置5通过旋转盘52和旋转轴53的配合，使得探头轴6可以在任一竖直面内运动，比如旋转盘52旋转使得旋转轴53处于X轴方向，则旋转轴53就可以操纵探头轴6在YOZ平面内运动，通过旋转盘52的旋转，探头轴6上的探针61可以以不同的角度测量待测物体。物体上有不同的空腔，不同位置的曲面等，探针61都可以以合适的角度，垂直或切向测量。

上实施例仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种深入式七探头多自由度三坐标测量仪，其特征在于，其包括：探头轴、旋转装置和三坐标机体；

所述旋转装置包括第一电机、旋转盘、旋转轴和第二电机；

所述第一电机的机壳与所述三坐标机体的输出端固定连接，所述三坐标机体的输出端带动所述旋转装置整体XYZ三轴运动；

所述第一电机的输出轴驱动旋转盘转动，所述旋转盘的转动轴线为竖直方向；

所述旋转轴与旋转盘沿所述旋转轴的轴线转动连接，所述旋转轴水平设置，所述第二电机用于驱动所述旋转轴转动；

所述探头轴后端与旋转轴固定连接，所述探头轴与旋转轴垂直；

所述探头轴前端设置有与探头轴同轴的探针，所述探头轴前端还设置有放射状均布的六个探针，所述六个探针形成的面与所述探头轴垂直，所述放射状以探头轴为轴线；

所述三坐标机体包括床身、门架、溜板和起落轴；第一摩擦轴沿Y轴方向与床身固定连接；

所述第一摩擦轮沿其轴线与门架转动连接，所述第一摩擦轮的外周沿所述第一摩擦轴的长度方向滚动；

第三电机用于驱动所述第一摩擦轮转动；

门架横梁两端分别设置有带轮，传送带套设在两个带轮外侧，溜板与传送带的一部分固定连接，门架上还固定有第四电机，其输出轴上固定有第二主动轮，一个带轮同轴固定有第二从动轮，第二主动轮和第二从动轮外套设有第二传动带，第四电机驱动传送带往复运动，溜板在传送带的带动下沿X向往复运动；

起落轴与溜板沿竖直方向滑动连接，起落轴上固定连接有竖直方向的第二摩擦轴，溜板上还设置有导轮，用以从侧面滚动夹持第二摩擦轴；

第二摩擦轮与溜板转动连接，第二摩擦轮的转动轴线为水平方向，外周与第二摩擦轴贴合，溜板上还固定有第五电机，第五电机的输出轴上设置有第三主动轮，第二摩擦轮同轴的设置有第三从动轮，第三主动轮和第三从动轮外套设第三传动带，第五电机控制第二摩擦轮的转动，进而控制第二摩擦轴的升降。

2.如权利要求1所述的深入式七探头多自由度三坐标测量仪，其特征在于：所述旋转盘包括两个相互平行向下延伸的安装板，所述旋转轴设置在两安装板之间，所述第二电机设置在两个安装板的外侧。

3.如权利要求1所述的深入式七探头多自由度三坐标测量仪，其特征在于：

所述门架包括横梁和两个支撑柱，所述门架竖直设置在床身上，与所述床身滑动连接，所述门架的滑动方向为Y轴；

所述溜板与门架的横梁滑动连接，所述溜板的滑动方向为X轴；

所述起落轴与溜板滑动连接，所述起落轴的滑动方向为Z轴，所述起落轴为三坐标机体的输出端。

4.如权利要求1所述的深入式七探头多自由度三坐标测量仪，其特征在于：还包括辅助摩擦轮，所述辅助摩擦轮与所述第一摩擦轮设置在所述第一摩擦轴的相对侧。

5.如权利要求1所述的深入式七探头多自由度三坐标测量仪，其特征在于：还包括第一主动轮、第一从动轮和第一传动带，第三电机的输出轴与第一主动轮同轴地固定连接，第一从动轮与第一摩擦轮同轴地固定连接；

所述第一主动轮和第一从动轮外周套设第一传动带，第一主动轮带动第一从动轮转动。

6.如权利要求3所述的深入式七探头多自由度三坐标测量仪，其特征在于：还包括带轮、传送带和第四电机；

所述门架的横梁两端分别设置有一个带轮，所述传送带套设在两个所述带轮外周；

所述溜板与传送带的一部分固定连接，所述第四电机驱动所述横梁两端的带轮中的一个转动，所述带轮带动所述传送带和溜板往复运动；

所述溜板的往复运动方向为X轴。

7.如权利要求3所述的深入式七探头多自由度三坐标测量仪，其特征在于：还包括第二摩擦轴、第二摩擦轮和第五电机；

所述第二摩擦轴与所述起落轴固定连接，所述第二摩擦轴竖直设置；

所述第二摩擦轮与溜板沿其轴线转动连接，所述第二摩擦轮的轴线水平；所述第二摩擦轮的外周与第二摩擦轴滚动贴合；

所述第五电机驱动所述第二摩擦轮转动。

8.如权利要求3所述的深入式七探头多自由度三坐标测量仪，其特征在于：所述床身与门架之间设置气浮装置，和/或所述溜板与门架之间设置气浮装置。

9.如权利要求3至8任一所述的深入式七探头多自由度三坐标测量仪，其特征在于：所述床身与门架支架设置光栅位移传感器，和/或所述门架与溜板之间设置光栅位移传感器，和/或所述溜板与起落轴之间设置光栅位移传感器。