CN115325974B - 一种坐标测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及测量设备技术领域，且公开了一种坐标测量仪，所述保护立柱固定连接有伸缩缸，所述气浮轴上设有用于检测气浮轴和导向轨之间间隙的间隙检测件，并且当所述间隙检测件检测到间隙小于设定值时，触发伸缩缸将保护立柱顶出，当气浮轴和导向轨间隙为正常值时，伸缩缸处于缩回状态。在间隙发生变化时，间隙内的气压发生变化，触发伸缩缸伸出立在气浮轴和导向轨之间，增加导向轨和气浮轴之间的弹性刚度，降低气浮轴和导向轨之间的碰撞几率，同时，活塞杆放大压力同时，也放大了移动量，使驱动塞和活塞杆的运动相对容易监控，进而可以有效监控气浮轴的运动情况，即时发现测量数据的异常。

Description

一种坐标测量仪

技术领域

本发明涉及测量设备技术领域，具体为一种坐标测量仪。

背景技术

坐标测量机（CMM）用于通过利用机械或光学探针感测测量物体的表面上的离散点来测量测量物体的几何特征，在生产中，常用于对模具或产品的检测。

为了保证精度，坐标测量机通常采用气浮轴来支承测量件运动，气浮轴在工作时，节流的高压空气在支承构件之间产生气膜，使支承构件之间产生间隙，使其没有机械接触，将磨损降低到最低，从而确保精度始终保持稳定。但是，在坐标测量机工作时，测量头的快速移动时的速度变化以及供给气压的压力波动会引起负载或承载力的变化，使间隙减小甚至消失，支撑构件的配合工作面发生接触，使配合工作面产生刮痕、槽纹、凹坑等形式的损伤，影响运动的精确性，使测量产生较大的误差。

通常情况下，运动部件与平台之间通常设有多个气浮轴，个别气浮轴由于喷气口堵塞使得支撑力降低，进而使运动部件发生倾斜，而由于间隙的尺寸较小，现有的坐标测量机不能有效检测，不能及时发现问题，测量结果存在较大的误差却不可知。

发明内容

针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种坐标测量仪的技术方案，在间隙发生变化时，间隙内的气压发生变化，触发伸缩缸伸出立在气浮轴和导向轨之间，增加导向轨和气浮轴之间的弹性刚度，降低气浮轴和导向轨之间的碰撞几率，同时，活塞杆放大压力同时，也放大了移动量，使驱动塞和活塞杆的运动相对容易监控，进而可以有效监控气浮轴的运动情况，即时发现测量数据的异常，解决了背景技术提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种坐标测量仪，包括测量探针、具有水平工作面的工作台、改变测量探针和工作台相对位置的运动件以及用于测量测量探针在参考系中的位置，并将测量结果输出的控制单元，所述运动件包括气浮轴和导向轨；

所述气浮轴的底部设有喷气口，所述喷气口连接有高压气源，所述气浮轴上设有保护立柱，所述保护立柱固定连接有伸缩缸，所述气浮轴上设有用于检测气浮轴和导向轨之间间隙的间隙检测件，并且当所述间隙检测件检测到间隙小于设定值时，触发伸缩缸将保护立柱顶出，当气浮轴和导向轨间隙为正常值时，伸缩缸处于缩回状态。

优选的，所述伸缩缸由气体驱动，所述伸缩缸连通有驱动腔，所述驱动腔与高压气源连通，所述间隙检测件设于驱动腔与高压气源之间，所述间隙检测件为两位三通阀，所述间隙检测件在间隙小于设定值时，连通高压气源与驱动腔。

优选的，所述间隙检测件包括连通高压气源与驱动腔的壳体，所述壳体中活动连接有截断壳体两侧连通的阀芯，所述阀芯中空设置，所述阀芯朝向驱动腔的一侧设有第一连通孔，所述阀芯的一端与空气连通。

优选的，所述气浮轴的底部设有与壳体端部连通的控制气路，所述阀芯的另一端通过波纹管与大气连通，所述阀芯与壳体之间设有定位弹簧，所述定位弹簧的弹力可调。

优选的，所述保护立柱中空设置，所述保护立柱的侧壁设有第二连通孔，所述气浮轴上设有连通第二连通孔和高压气源的连通槽，所述第二连通孔的直径小于连通槽的轴向宽度，所述保护立柱的底部设有第二喷气口。

优选的，所述伸缩缸内设有移动腔和加压腔，所述移动腔与大气连通，所述移动腔中设有驱动塞，所述驱动塞连接有活塞杆，所述活塞杆延伸至加压腔内，所述加压腔内设有与保护立柱固定连接的移动塞。

优选的，所述伸缩缸连接有缓冲弹簧，所述伸缩缸与气浮轴活动连接。

本发明具备以下有益效果：

1、该坐标测量仪，在间隙发生变化时，间隙内的气压发生变化，触发伸缩缸伸出立在气浮轴和导向轨之间，增加导向轨和气浮轴之间的弹性刚度，降低气浮轴和导向轨之间的碰撞几率，有利于保持配合工作面的一致性，保证运动和测量精度。

2、该坐标测量仪，活塞杆放大压力同时，也放大了移动量，当间隙发生改变时，触发驱动塞和活塞杆运动，驱动塞和活塞杆的运动相对容易监控，进而可以有效监控气浮轴的运动情况，即时发现测量数据的异常。

附图说明

图1为本发明中气浮轴的正视图；

图2为本发明结构示意图；

图3为本发明图1中A的放大图；

图4为本发明中气浮轴的立体结构示意图；

图5为本发明气浮轴的剖视图；

图6为本发明图5中B的放大图；

图7为本发明中伸缩缸的结构示意图。

图中：1、测量探针；2、工作台；3、运动件；4、气浮轴；5、导向轨；6、喷气口；7、保护立柱；8、间隙检测件；81、壳体；82、阀芯；83、定位弹簧；84、波纹管；85、第一连通孔；9、伸缩缸；91、移动腔；92、加压腔；93、驱动塞；94、活塞杆；95、移动塞；10、驱动腔；11、连通腔；12、连通气路；13、控制气路；14、缓冲弹簧；15、第二连通孔；16、连通槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2，一种坐标测量仪，包括测量探针1、具有水平工作面的工作台2、改变测量探针1和工作台2相对位置的运动件3以及用于测量测量探针1在参考系中的位置，并将测量结果输出的控制单元，运动件3包括气浮轴4和导向轨5，运动件3能够驱动测量探针1沿着参考系的X、Y、Z轴方向移动，沿着参考系的任一轴向，均设有相应的轴承、导向结构、驱动单元和光栅尺（图2中省略光栅尺和驱动单元），其中，至少有一组包括气浮轴4和导向轨5，图2为Y轴，即标号所在的位置；

请参阅图1，气浮轴4的底部设有喷气口6，喷气口6连接有高压气源（图2中省略高压气源），气体在气浮轴4和喷气口6之间形成气膜，气浮轴4上设有保护立柱7，保护立柱7固定连接有伸缩缸9，气浮轴4上设有用于检测气浮轴4和导向轨5之间间隙的间隙检测件8，并且当间隙检测件8检测到间隙小于设定值时，触发伸缩缸9将保护立柱7顶出，使气浮轴4和导向轨5不会发生碰撞，当气浮轴4和导向轨5间隙恢复到正常值时，触发伸缩缸9缩回，保护立柱7的底部设有光滑的垫层，保证其不会伤害气浮轴4和导向轨5之间的配合面。

请参阅图1，伸缩缸9由气体驱动，伸缩缸9连通有驱动腔10，气浮轴4内设有环形的连通腔11，连通腔11与各个喷气口6连通，驱动腔10与高压气源连通，连通腔11通过连通气路12与驱动腔10连通，间隙检测件8设于连通气路12中，间隙检测件8设于驱动腔10与高压气源之间，间隙检测件8为两位三通阀，间隙检测件8在间隙正常时，连通驱动腔10和大气，间隙检测件8在间隙小于设定值时，连通高压气源与驱动腔10，当间隙减小时，间隙检测件8使连通气路12连通，连通腔11的高压气源进入驱动腔10中，驱动伸缩缸9伸出，进而使保护立柱7顶出，提高气浮轴4和导向轨5之间的弹性刚性，降低气浮轴4和导向轨5撞在一起的几率。

请参阅图3，间隙检测件8包括连通高压气源与驱动腔10的壳体81，壳体81中活动连接有截断壳体81两侧连通的阀芯82，阀芯82中空设置，阀芯82朝向驱动腔10的一侧设有第一连通孔85，阀芯82的一端与空气连通，当阀芯82在初始位置时，阀芯82截断连通气路12，阀芯82连通驱动腔10与大气，当阀芯82移动时，阀芯82与连通气路12错开，连通气路12被连通。

气浮轴4的底部设有与壳体81端部连通的控制气路13，阀芯82的另一端通过波纹管84与大气连通，阀芯82与壳体81之间设有定位弹簧83，定位弹簧83的弹力可调，在本实施例中，壳体81的顶部螺纹连接有排气管，排气管通过波纹管84与阀芯82的上端连接，排气管移动挤压定位弹簧83改变定位弹簧83的弹力，当气浮轴4和导向轨5之间间隙由于负载增大而减少时，气膜的压力增加，阀芯82受到的压力增大，向上移动，连通气路12连通，当压力恢复使，阀芯82复位，驱动腔10中过大压力通过排气管排出，当气压变小时，阀芯82向下移动，连通气路12开启，当气压恢复时，阀芯82复位，驱动腔10排气。

请参阅图4和图6，保护立柱7中空设置，保护立柱7的侧壁设有第二连通孔15，气浮轴4上设有连通第二连通孔15和高压气源的连通槽16，第二连通孔15的直径小于连通槽16的轴向宽度，确保在移动后保护立柱7也与高压气源连通，保护立柱7的底部设有第二喷气口，保护立柱7与导向轨5之间也形成气膜，确保在正常运行时，保护立柱7不会干扰气浮轴4的移动。

请参阅图7，伸缩缸9内设有移动腔91和加压腔92，移动腔91与大气连通，移动腔91中设有驱动塞93，驱动塞93连接有活塞杆94，活塞杆94延伸至加压腔92内，加压腔92内设有与保护立柱7固定连接的移动塞95，通过活塞杆94放大对移动塞95和保护立柱7的压力，确保高压气源能将保护立柱7推出。

请参阅图1，伸缩缸9连接有缓冲弹簧14，伸缩缸9与气浮轴4活动连接，在气浮轴4的底部设有限位结构，避免伸缩缸9向下移动过量，同时，当保护立柱7伸出的压力过大时，伸缩缸9可以回退，起到保护作用。

本发明的工作原理及工作流程：

在正常工作时，喷气口6喷出的气流在气浮轴4和导向轨5之间形成气膜，将气浮轴4和导向轨5隔开，产生间隙，当压力发生波动，压力减小时，阀芯82向下移动，或者负载增加，压力增大，阀芯82向上移动，此时连通气路12连通，高压气流进入驱动腔10中，驱动驱动塞93移动，再经过活塞杆94加压后，驱动移动塞95伸出，顶在气浮轴4和导向轨5之间，保护立柱7的最大伸长量略大于设定的预警间隙，在保护立柱7的底部缓冲压缩后，实际伸出量小于设定的预警间隙，保护立柱7增加了气浮轴4和导向轨5之间的弹性刚度，有效阻止了气浮轴4和导向轨5的碰撞，当压力恢复时，阀芯82复位，驱动腔10中气流通过排气管排出，保护立柱7缩回复位。

活塞杆94或驱动塞93上设有位置传感器，当驱动塞93发生移动时，可以判断气浮轴4没有正常工作，测量可能存在较大的误差。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种坐标测量仪，包括测量探针（1）、具有水平工作面的工作台（2）、改变测量探针（1）和工作台（2）相对位置的运动件（3）以及用于测量测量探针（1）在参考系中的位置，并将测量结果输出的控制单元，所述运动件（3）包括气浮轴（4）和导向轨（5）；

所述气浮轴（4）的底部设有喷气口（6），所述喷气口（6）连接有高压气源，其特征在于：所述气浮轴（4）上设有保护立柱（7），所述保护立柱（7）固定连接有伸缩缸（9），所述气浮轴（4）上设有用于检测气浮轴（4）和导向轨（5）之间间隙的间隙检测件（8），并且当所述间隙检测件（8）检测到间隙小于设定值时，触发伸缩缸（9）将保护立柱（7）顶出，当气浮轴（4）和导向轨（5）间隙为正常值时，伸缩缸（9）处于缩回状态；

所述伸缩缸（9）由气体驱动，所述伸缩缸（9）连通有驱动腔（10），所述驱动腔（10）与高压气源连通，所述间隙检测件（8）设于驱动腔（10）与高压气源之间，所述间隙检测件（8）为两位三通阀，所述间隙检测件（8）在间隙小于设定值时，连通高压气源与驱动腔（10）。

2.根据权利要求1所述的一种坐标测量仪，其特征在于：所述间隙检测件（8）包括连通高压气源与驱动腔（10）的壳体（81），所述壳体（81）中活动连接有截断壳体（81）两侧连通的阀芯（82），所述阀芯（82）中空设置，所述阀芯（82）朝向驱动腔（10）的一侧设有第一连通孔（85），所述阀芯（82）的一端与空气连通。

3.根据权利要求2所述的一种坐标测量仪，其特征在于：所述气浮轴（4）的底部设有与壳体（81）端部连通的控制气路（13），所述阀芯（82）的另一端通过波纹管（84）与大气连通，所述阀芯（82）与壳体（81）之间设有定位弹簧（83），所述定位弹簧（83）的弹力可调。

4.根据权利要求1所述的一种坐标测量仪，其特征在于：所述保护立柱（7）中空设置，所述保护立柱（7）的侧壁设有第二连通孔（15），所述气浮轴（4）上设有连通第二连通孔（15）和高压气源的连通槽（16），所述第二连通孔（15）的直径小于连通槽（16）的轴向宽度，所述保护立柱（7）的底部设有第二喷气口。

5.根据权利要求1所述的一种坐标测量仪，其特征在于：所述伸缩缸（9）内设有移动腔（91）和加压腔（92），所述移动腔（91）与大气连通，所述移动腔（91）中设有驱动塞（93），所述驱动塞（93）连接有活塞杆（94），所述活塞杆（94）延伸至加压腔（92）内，所述加压腔（92）内设有与保护立柱（7）固定连接的移动塞（95）。

6.根据权利要求1所述的一种坐标测量仪，其特征在于：所述伸缩缸（9）连接有缓冲弹簧（14），所述伸缩缸（9）与气浮轴（4）活动连接。

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