CN116021488A - 一种多自由度柔性测试台架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多自由度柔性测试台架，包括：底座、移动座、移动驱动机构、旋转座、翻转平台、翻转驱动机构、转盘、第二旋转驱动机构和工件装夹机构。本发明中的多自由度柔性测试台架通过移动座、旋转座、翻转平台和转盘的配合可以实现螺旋锥齿轮在有限的测量空间内的任意角度调节，解决传统工装不便于调节、易出现测针受损的不足。

Description

一种多自由度柔性测试台架

技术领域

本发明属于测量设备技术领域，具体涉及一种多自由度柔性测试台架。

背景技术

加工完成的螺旋锥齿轮通常需要进行测量，以检测是否达到精度要求。传统的三坐标测量装置能够通过三维移动结合工人对螺旋锥齿轮的角度调整实现测量，但是这种方式只适用于模数较大的螺旋锥齿轮。在对小模数螺旋锥齿轮进行测量时，存在以下弊端：

1、现有工装难以有效夹持小模数螺旋锥齿轮，即安装结构无法适配小尺寸的螺旋锥齿轮；

2、由于螺旋锥齿轮的齿槽沿齿槽长度方向和齿高方向均具有一定弧度，因此测量时为了确保测针接近于法向触碰齿面，会根据实际情况人工调节螺旋锥齿轮的角度，但由于小模数螺旋锥齿轮尺寸小，采用现有工装进行测量调节时，容易出现测针干涉受损的问题，导致生产成本剧增，现有工装结构无法在有限的测量空间内实现被测弧面的任意调节。

因此需要研发一种方便进行小模数螺旋锥齿轮安装、调节的工装结构。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种多自由度柔性测试台架，能够实现螺旋锥齿轮在有限空间内的任意调节。

根据本发明实施例的多自由度柔性测试台架，包括：底座；移动座，能够沿至少一个方向移动地设于所述底座；移动驱动机构，设于所述底座与所述移动座之间，用于控制所述移动座移动；旋转座，转动设于所述移动座；第一旋转驱动机构，设于所述移动座与所述旋转座之间，用于控制所述旋转座转动；翻转平台，能够相对于所述旋转座上下翻转地设于所述旋转座；翻转驱动机构，设于所述旋转座与所述翻转平台之间，用于控制所述翻转平台翻转；转盘，转动设于所述翻转平台；第二旋转驱动机构，设于所述翻转平台与所述转盘之间，用于控制所述转盘转动；工件装夹机构，设于所述转盘，用于装夹工件。

根据本发明实施例的多自由度柔性测试台架，至少具有以下有益效果：

本发明中的多自由度柔性测试台架，通过工件装夹机构进行螺旋锥齿轮的安装固定，在固定螺旋锥齿轮之后，通过移动座的移动切换至合适的测量位置，配合旋转座的转动和翻转平台的上下翻转来调节齿槽与测针的对正，并实现齿轮分度切换（即切换齿槽），在测量过程中，能够利用转盘的转动调节，在螺旋锥齿轮已经通过移动座、旋转座、翻转平台固定在有限的测量空间内的情况下，对螺旋锥齿轮进行转动调节，以便于使测针接近于法向触碰齿面，同时避免干涉。在实际应用中，将底座对应测量设备进行设置，即可确保安装在工件装夹机构上的螺旋锥齿轮处于测量区域内。本发明中的多自由度柔性测试台架通过移动座、旋转座、翻转平台和转盘的配合可以实现螺旋锥齿轮在有限的测量空间内的任意角度调节，解决传统工装不便于调节、易出现测针受损的不足。

根据本发明的一些实施方式，所述翻转平台对应所述转盘设有锁紧机构，以用于锁紧所述转盘。

根据本发明的一些实施方式，所述锁紧机构包括对应所述转盘的边缘设置的U型夹持座和设于所述U型夹持座上的锁紧头，所述锁紧头通过螺纹结构配装在所述U型夹持座上，并能够相对于所述转盘靠近或远离。

根据本发明的一些实施方式，所述第二旋转驱动机构包括：

第二旋转轴，所述第二旋转轴通过轴承穿设在所述翻转平台上；

第二摩擦轮，固定设于所述第二旋转轴的上端，所述第二摩擦轮抵接所述转盘的边缘；

第二调节部，设于所述第二旋转轴的下端。

根据本发明的一些实施方式，所述第二旋转驱动机构还包括：

轴承套，所述轴承套能够沿所述转盘的径向移动调节地设于所述翻转平台，所述第二旋转轴设于所述轴承套；

顶持部，所述顶持部对应所述轴承套穿设于所述翻转平台，并且所述顶持部位于所述轴承套背离所述转盘的一端，用于顶持所述轴承套以保持所述第二摩擦轮抵接所述转盘。

根据本发明的一些实施方式，所述翻转驱动机构包括：

翻转丝杆，所述翻转丝杆转动设置在所述旋转座上；

曲柄，所述曲柄的一端铰接一安装于所述翻转丝杆上的翻转座，另一端铰接所述翻转平台。

根据本发明的一些实施方式，所述翻转座对应所述旋转座设有锁紧螺钉，用于通过所述锁紧螺钉抵接所述旋转座，实现所述翻转座的固定。

根据本发明的一些实施方式，所述第一旋转驱动机构包括：

支撑座，所述支撑座设于所述移动座，并位于所述旋转座的一侧；

第一旋转轴，水平穿设于所述支撑座；

第一摩擦轮，固定设置在所述第一旋转轴靠近所述旋转座的一端，所述第一摩擦轮抵接所述旋转座周侧台阶的上端面；

第一调节部，设于所述第一旋转轴的另一端。

根据本发明的一些实施方式，所述移动驱动机构为丝杆驱动结构。

根据本发明的一些实施方式，所述工件装夹机构为丝杆驱动结构。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明的第一种轴侧结构示意图；

图2为本发明的第二种轴侧结构示意图；

图3为第一旋转驱动机构、第二旋转驱动机构的一种结构示意图；

图4为锁紧机构的一种结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下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。

在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图4所示，本发明一种实施例的多自由度柔性测试台架，包括底座100、移动座200、移动驱动机构101、旋转座300、第一旋转驱动机构、翻转平台400、翻转驱动机构、转盘500、第二旋转驱动机构和工件装夹机构600。其中，移动座200滑动设置在底座100上，并通过设于底座100与移动座200之间的移动驱动机构101控制。旋转座300绕竖直轴线转动地设于移动座200，并通过设于移动座200与旋转座300之间地第一旋转驱动机构控制。翻转平台400的一端转动安装在旋转座300上，另一端能够相对于旋转座300上下翻转。翻转驱动机构设于旋转座300与翻转平台400之间，用于控制翻转平台400翻转。转盘500转动设于翻转平台400。第二旋转驱动机构设于翻转平台400与转盘500之间，用于控制转盘500转动。工件装夹机构600设于转盘500，用于装夹工件。

本发明中的多自由度柔性测试台架，通过工件装夹机构进行螺旋锥齿轮的安装固定，在固定螺旋锥齿轮之后，通过移动座的移动切换至合适的测量位置，配合旋转座的转动和翻转平台的上下翻转来调节齿槽与测针的对正，并实现齿轮分度切换（即切换齿槽），在测量过程中，能够利用转盘的转动调节，在螺旋锥齿轮已经通过移动座、旋转座、翻转平台固定在有限的测量空间内的情况下，对螺旋锥齿轮进行转动调节，以便于使测针接近于法向触碰齿面，同时避免干涉。在实际应用中，将底座对应测量设备进行设置，即可确保安装在工件装夹机构上的螺旋锥齿轮处于测量区域内。本发明中的多自由度柔性测试台架通过移动座、旋转座、翻转平台和转盘的配合可以实现螺旋锥齿轮在有限的测量空间内的任意角度调节，解决传统工装不便于调节、易出现测针受损的不足。

参照图1、图2和图4，可以理解的是，在本发明的一些实施方式中，翻转平台400对应转盘500设有锁紧机构，以用于锁紧转盘500。由于转盘500随翻转平台400调节会处于倾斜状态，再加上工件的装夹，容易在重力作用下发生非控摆动，本实施例通过锁紧机构的设置，可以锁紧转盘500，确保稳定，进而确保测量精度。

参照图1、图2和图4，在本发明的一些实施方式中，锁紧机构包括对应转盘500的边缘设置的U型夹持座401和竖直设于U型夹持座401上的锁紧头402，锁紧头402通过螺纹结构配装在U型夹持座401上，并能够相对于转盘500靠近或远离。其中锁紧头402采用螺栓结构，其头部可以采用六角螺母结构，也可以采用圆柱状的手拧结构。

参照图3，在本发明的一些实施方式中，第二旋转驱动机构包括第二旋转轴403、第二摩擦轮404和第二调节部405，其中第二旋转轴403通过轴承竖直穿设在翻转平台400上。第二摩擦轮404固定设置在第二旋转轴403的上端，并且第二摩擦轮404抵接转盘500的边缘。第二调节部405固定设置在第二旋转轴403的下端。采用本实施例的结构设置，可以通过第二调节部405控制第二旋转轴403旋转，进而利用第二摩擦轮404摩擦带动转盘500转动。本实施例的结构设置，第二摩擦轮404与转盘500之间存在较大的外径差，因此可以实现减速调节功能，实现对转盘500的“微调”作用。

考虑到第二摩擦轮404会存在磨损，为了确保摩擦传动的稳定性，在本发明的一些实施方式中，第二旋转驱动机构还包括轴承套406和顶持部407，其中，翻转平台400沿转盘500的径向设置有调节槽，轴承套406滑动配装在调节槽内，第二旋转轴403通过轴承竖直安装在轴承套406内。顶持部407沿调节槽的长度方向横向穿设在翻转平台400上，并且顶持部407位于轴承套406背离转盘500的一端，用于顶持轴承套406以保持第二摩擦轮404抵接转盘500。顶持部407也采用螺栓结构即可。采用本实施例的结构设置，当第二摩擦轮404存在磨损的时候可以通过顶持部407顶持轴承套406靠近转盘500，确保摩擦传动的可靠性。

参照图1和图2，在本发明的一些实施方式中，翻转驱动机构包括水平转动设置在旋转座300上的翻转丝杆302、穿设在翻转丝杆302上的翻转座303以及曲柄301，曲柄301的一端铰接翻转座303，另一端铰接翻转平台400。在需要调节的时候，转动翻转丝杆302，控制翻转座303沿翻转丝杆302的长度方向移动调节，即可通过曲柄301抬起翻转平台400。

同理，为了避免翻转座303在翻转平台400的重力作用下反向推动翻转丝杆302转动而移动，在本发明的一些实施方式中，翻转座303对应旋转座300设有锁紧螺钉304，用于通过锁紧螺钉304抵接旋转座300，实现翻转座303的固定。在调节的时候，先解除锁紧螺钉304的锁紧，调节好之后，再行锁紧即可。

参照图3，在本发明的一些实施方式中，第一旋转驱动机构包括支撑座201、第一旋转轴204、第一摩擦轮202和第一调节部203，其中支撑座201设于移动座200上，并位于旋转座300的一侧；第一旋转轴204水平穿设于支撑座201；第一摩擦轮202固定设置在第一旋转轴204靠近旋转座300的一端，第一摩擦轮202抵接旋转座300周侧台阶的上端面；第一调节部203设于第一旋转轴204的另一端。采用本实施例的结构设置，只需要通过第一调节部203转动第一旋转轴204，即可带动旋转座300转动。

参照图1至图3，本发明中的移动驱动机构101和工件装夹机构600均可以采用丝杆驱动结构。工件装夹机构600采用正反丝结构，从而实现两个夹持部位同步、反向运动，确保夹持中心与转盘中心一致。需要说明的是，也可以采用其它驱动形式。

综上所述，本发明中的多自由度柔性测试台架具有以下优势：

1、在基于底座固定而将螺旋锥齿轮固定在有限的测量空间内的情况下，可以利用移动座、旋转座、翻转平台和转盘的调节实现螺旋锥齿轮的任意角度调节，从而顺利实现小模数螺旋锥齿轮的测量；

2、在移动座、旋转座、翻转平台将螺旋锥齿轮固定到方便齿槽测量的位置状态后，能够通过转盘的独立转动调节对螺旋锥齿轮进行微调，确保测针对齿槽任意位置的测量均接近于法向，同时也避免发生干涉，并且本发明中的结构也便于进行微调；

3、方便进行螺旋锥齿轮的快速安装、更换，并且夹持尺寸跨度大，适用于小模数螺旋锥齿轮的安装，同时在夹持螺旋锥齿轮之后能够确保齿轮中心与转盘中心一致，便于进行调节以及确保测量精度；

4、具有直线移动自由度，两个360度旋转自由度和0～90°摆动自由度；三种运动能任意调整、组合、锁止，使得工件能可靠的停留在任意空间方位，并且工件装夹机构600能采用快换结构，依据零件的不同，安装不同的结构；

5、还可以通过移动座200的移动调节实现工件进入和退出测量空间；

因此，本发明的多自由度柔性测试台架解决了传统工装的不足，可以用于解决小型精密零件在有限的测量空间内任意角度范围内表面质量的安全可靠的测量和综合评定。

上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种多自由度柔性测试台架，其特征在于，包括：

底座；

移动座，能够沿至少一个方向移动地设于所述底座；

移动驱动机构，设于所述底座与所述移动座之间，用于控制所述移动座移动；

旋转座，转动设于所述移动座；

第一旋转驱动机构，设于所述移动座与所述旋转座之间，用于控制所述旋转座转动；

翻转平台，能够相对于所述旋转座上下翻转地设于所述旋转座；

翻转驱动机构，设于所述旋转座与所述翻转平台之间，用于控制所述翻转平台翻转；

转盘，转动设于所述翻转平台；

第二旋转驱动机构，设于所述翻转平台与所述转盘之间，用于控制所述转盘转动；

工件装夹机构，设于所述转盘，用于装夹工件。

2.根据权利要求1所述的多自由度柔性测试台架，其特征在于，所述翻转平台对应所述转盘设有锁紧机构，以用于锁紧所述转盘。

3.根据权利要求2所述的多自由度柔性测试台架，其特征在于，所述锁紧机构包括对应所述转盘的边缘设置的U型夹持座和设于所述U型夹持座上的锁紧头，所述锁紧头通过螺纹结构配装在所述U型夹持座上，并能够相对于所述转盘靠近或远离。

4.根据权利要求1所述的多自由度柔性测试台架，其特征在于，所述第二旋转驱动机构包括：

第二旋转轴，所述第二旋转轴通过轴承穿设在所述翻转平台上；

第二摩擦轮，固定设于所述第二旋转轴的上端，所述第二摩擦轮抵接所述转盘的边缘；

第二调节部，设于所述第二旋转轴的下端。

5.根据权利要求4所述的多自由度柔性测试台架，其特征在于，所述第二旋转驱动机构还包括：

轴承套，所述轴承套能够沿所述转盘的径向移动调节地设于所述翻转平台，所述第二旋转轴设于所述轴承套；

顶持部，所述顶持部对应所述轴承套穿设于所述翻转平台，并且所述顶持部位于所述轴承套背离所述转盘的一端，用于顶持所述轴承套以保持所述第二摩擦轮抵接所述转盘。

6.根据权利要求1所述的多自由度柔性测试台架，其特征在于，所述翻转驱动机构包括：

翻转丝杆，所述翻转丝杆转动设置在所述旋转座上；

曲柄，所述曲柄的一端铰接一安装于所述翻转丝杆上的翻转座，另一端铰接所述翻转平台。

7.根据权利要求6所述的多自由度柔性测试台架，其特征在于，所述翻转座对应所述旋转座设有锁紧螺钉，用于通过所述锁紧螺钉抵接所述旋转座，实现所述翻转座的固定。

8.根据权利要求1所述的多自由度柔性测试台架，其特征在于，所述第一旋转驱动机构包括：

支撑座，所述支撑座设于所述移动座，并位于所述旋转座的一侧；

第一旋转轴，水平穿设于所述支撑座；

第一摩擦轮，固定设置在所述第一旋转轴靠近所述旋转座的一端，所述第一摩擦轮抵接所述旋转座周侧台阶的上端面；

第一调节部，设于所述第一旋转轴的另一端。

9.根据权利要求1所述的多自由度柔性测试台架，其特征在于，所述移动驱动机构为丝杆驱动结构。

10.根据权利要求1所述的多自由度柔性测试台架，其特征在于，所述工件装夹机构为丝杆驱动结构。

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