CN204594378U - 三坐标测量用超轻量化夹具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种三坐标测量用超轻量化夹具，包括支架以及支架上安装的定位夹持装置，其特征在于：所述支架包括关节和支撑杆，关节将支撑杆连接，支撑杆的两端均插装在关节中，定位夹持装置分别安装在支架顶部的若干第一层级关节上，所述第一层级关节由至少三根倾斜的第一支撑杆支承构成第一层锥形空间架构，第一支撑杆的下端插装在第二层级关节中，第二层级关节等高布置并且通过水平支撑杆相连接；根据夹具的高度，支架包括一层或一层以上的锥形空间架构，在底层的锥形空间架构的下端关节上，布置有与测量平台定位连接用的地脚。本实用新型重量轻，使用和运输方便，尺寸稳定，节省制造材料和资源，而且可以拆装，支架部件的重复使用率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及检测用夹具，尤其涉及一种三坐标测量用超轻量化夹具。
背景技术
三坐标测量机是通过测头系统与工件的相对移动，探测工件表面点三维坐标的测量系统。通过将被测物体置于三坐标测量机的测量空间，利用接触或非接触探测系统获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，由软件进行数学运算比较，求被测物体实际的轮廓值与理论的轮廓值之间的偏差值，从而判断该物体是否满足精度要求。汽车零部件具有品质要求高、批量大、形状各异的特点，因此，三坐标测量机是完成各种汽车零部件几何量测量与品质控制的理想解决方案。汽车零部件，比如各种钣金单件、焊接件或总成，需要定位固定在夹具上，再通过夹具与测量机的平台定位，从而确定汽车零部件在测量机的空间位置而进行测量。由于需要检测的汽车零部件体积和重量较大，因而夹具的体积和重量也相应较大，以满足支承强度的要求，这种传统的三坐标测量用夹具一般包括支架和定位夹持装置，定位夹持装置用于夹持定位待测零部件，定位夹持装置固定在支架上，而支架由碳钢件焊接或铝合金型材组装而成，支架为矩形框架结构或在底板上固定一些竖立的支板而构成，这种传统的测量用夹具非常笨重，在使用和运输中带来不便，并且浪费制造材料，重复使用率低。虽然铝合金型材的质量有所降低，但矩形框架结构还是相当笨重，并且铝合金型材的线膨胀系数高，在加工中要考虑温度对尺寸的影响。
实用新型内容
针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种三坐标测量用超轻量化夹具，它重量轻，使用和运输方便，节省制造材料和资源，而且可以拆装，重复使用率高。
本实用新型的技术方案如下：一种三坐标测量用超轻量化夹具，包括支架以及支架上安装的定位夹持装置，所述支架包括关节和支撑杆，关节将支撑杆连接， 支撑杆的两端均插装在关节中，所述定位夹持装置分别安装在支架顶部的若干第一层级关节上，所述第一层级关节由至少三根倾斜的第一支撑杆支承构成第一层锥形空间架构，第一支撑杆的下端插装在第二层级关节中，第二层级关节等高布置并且通过水平支撑杆相连接；根据夹具的高度，支架包括一层或一层以上的锥形空间架构，在底层的锥形空间架构的下端关节上，布置有与测量平台定位连接用的地脚。
进一步地，为获得需要的高度和适当的支承强度并且保证轻量化，所述支架为两层锥形空间架构，第二锥形空间架构由第二层级关节、第二支撑杆、第三层级关节以及连接第三层级关节的水平支撑杆构成。
进一步地，所述关节为球形，所述第一层级关节的顶部为平面，所述支撑杆为碳纤维管。采用球形关节，可以支撑多种倾斜角度的支撑杆，支撑杆与球形关节的连接段轴线通过球心，球形关节受力更好，支撑强度更高，并且关节上设置的连接孔通过关节的球心，连接孔为垂直孔，方便加工；支撑杆采用碳纤维管，进一步提高了支架的轻量化，碳纤维管具有强度高，寿命长、耐腐蚀，质量轻、低密度等优点，并且热膨胀系数小，尺寸稳定，适宜制造检测用支架，在加工中温度对其尺寸的影响小。
进一步地，为方便加工，并尽量简化结构，所述关节为两个半球腔连接而成，所述支撑杆包括非转向支撑杆，非转向支撑杆的两端设置有带内螺纹的连接套，螺栓从半球腔内穿过半球腔旋入连接套，将关节和支撑杆连接。
进一步地，为了避免相邻支撑杆在端部发生干涉，所述非转向支撑杆的连接套也可以是锥形套，连接套在靠近关节的一端直径逐渐缩小，这样能避免干涉，当然，如果装配空间足够，连接套还是尽量使用柱形套，可以最大强度的保证框架的稳定性。
进一步地，为方便加工，并尽量简化结构，所述关节为两个半球腔连接而成，所述支撑杆还包括转向支撑杆，转向支撑杆的两端设置有带内螺纹的连接套，转向支撑杆的一端或两端通过转向接头与关节连接；所述转向接头包括一对配合的球座和球头，转向接头的两端分别设有与连接套配合的螺杆以及与关节内穿出的螺栓相配合的螺孔。转向支撑杆可以在一定的角度范围内进行调节，以避免相邻 支撑杆在端部发生干涉。并且在设计整个框架时减少制约条件，保证各种倾斜角度的支撑杆都能在有限外径的球形关节上得到插装，并且关节上的连接孔为通过球心的径向孔，方便加工，受力好。
进一步地，为方便加工和装配，所述球座由座杆、连接座和外套依次装配而成，座杆上设置有外螺纹而形成螺杆，螺杆上套有螺母，连接座和外套对接而形成包容球头的内凹球面，所述球头的一端设有带螺孔的底座。
进一步地，所述半球腔一大一小，两半球腔的对接部位设有相互嵌合的齿和槽，所述支撑杆安装在大半球腔上，小半球腔与大半球腔通过螺栓连接固定。
进一步地，为获得适当的支承强度并且轻量化，所述支架为一层或两层锥形空间架构，所述支撑杆的外径为15－25mm。
进一步地，所述地脚和关节为铝合金材质，地脚至少为三个，地脚与所述关节的底部通过销定位和螺栓固定，所述支架在长度方向的一端设有滚轮，滚轮安装在支架端部两侧的所述关节上，滚轮在支架长度方向上位于地脚的外侧，滚轮底缘在支架高度方向上高于地脚底面。
本实用新型使用锥形空间架构来支承定位夹持装置，支撑杆的两端均插装在关节中，通过关节将支撑杆连接成支架，三个相邻的关节形成一个稳定的三角形框架，每个支承重量的关节由若干个三角形框架构成锥形空间架构，较之于传统的矩形框架结构，本实用新型的支架结构更加稳固，支承强度高，因而支撑杆可以采用管径较小的空心管，支架得以轻量化，并且节省用料，如果使用碳纤维管作为支撑杆，更是使得夹具超轻量化，方便使用和运输；而且在新设计的夹具中，通过增加或减少关节，更换某些倾斜的支撑杆即可，构成支架的大部分支撑杆都可以重复利用，重复使用率高，节省资源。此外，夹具不再使用后，可以拆卸，占地小。
通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：它重量轻，使用和运输方便，尺寸稳定，节省制造材料和资源，而且可以拆装，支架部件的重复使用率高。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是图1的左视图。
图4是本实用新型的立体结构示意图。
图5是本实用新型支架中某关节及其所连接支撑杆的结构示意图。
图6是图5的分解结构示意图。
图7是图6中转向接头的结构示意图。
图8是图1中地脚的主视图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细说明。
如图1至图4所示，一种三坐标测量用超轻量化夹具，包括支架100以及支架100上安装的定位夹持装置200，定位夹持装置200用于对所测零部件进行定位和夹持，支架100包括关节1和支撑杆2，关节1将支撑杆2连接，支撑杆2的两端均插装在关节1中，通过关节1将支撑杆2连接成支架100，三个相邻的关节1形成一个稳定的三角形框架，每个支承重量的关节1由若干个三角形框架构成锥形空间架构，本实施例中的关节1为球形，支撑杆2为碳纤维管。采用球形的关节1，可以支撑多种倾斜角度的支撑杆2，支撑杆2与关节1的连接段轴线通过球心，关节1受力更好，支撑强度更高，并且关节1上设置的连接孔通过关节1的球心，连接孔为垂直孔，方便加工；支撑杆2采用碳纤维管，进一步提高了支架100的轻量化，碳纤维管具有强度高，寿命长、耐腐蚀，质量轻、低密度等优点，并且热膨胀系数小，尺寸稳定，适宜制造检测用支架100，在加工中温度对其尺寸的影响小，本实施例中，碳纤维管的外径均为20mm。
定位夹持装置200的位置和数量根据被测零部件的定位点和夹持点的位置决定，定位夹持装置200为现有技术，在此不赘述。定位夹持装置200分别安装在支架100顶部的若干第一层级关节11上，第一层级关节11由至少三根倾斜的第一支撑杆21支承构成第一层锥形空间架构，第一支撑杆21的下端插装在第二层级关节12中，第二层级关节12等高布置并且通过水平支撑杆23相连接，水平支撑杆23将第二层级关节12串接起来，形成水平框架结构。根据夹具的高度， 支架100包括一层或一层以上的锥形空间架构，在底层的锥形空间架构的下端关节1上，布置有与测量平台定位连接用的地脚3，地脚3和关节1都采用铝合金材质，重量轻、强度高。
本实施例中优选的关节1为球形，支架100是两层锥形空间架构，第二锥形空间架构由第二层级关节12、第二支撑杆22、第三层级关节13以及连接第三层级关节13的水平支撑杆23构成，从而获得需要的高度和适当的支承强度，同时保证夹具的轻量化。地脚3设置在第三层级关节13上，本实施例中地脚3为三个，矩形块状的地脚3上设置有与测量平台连接用的安装定位孔，如图8所示，地脚3与关节1的底部通过销定位后由第一螺栓4连接固定，关节1与地脚3的接触面为平面。支架100在长度方向的一端设有滚轮5，两个滚轮5分别安装在支架100端部两侧的关节1上，滚轮5在支架100长度方向上位于地脚3的外侧，滚轮5底缘在支架100高度方向上高于地脚3底面。当夹具放置于三坐标测量机的测量平台上时，滚轮5悬空，移动夹具时可以抬起夹具没有设置滚轮5的一端，以滚轮5为支点拖动夹具，使用和调整更加方便。
如图1至图6所示，本实施例中优选的关节1为球形，第一层级关节11的顶部为平面，以方便与定位夹持装置200连接。为方便加工，并尽量简化结构，关节1为两个半球腔连接而成，半球腔一大一小，两半球腔的对接部位设有相互嵌合的齿和槽，支撑杆2安装在大半球腔14上，大半球腔14的结构强度更高，小半球腔15主要是用于封闭球体并与大半球腔14形成完整的腔体，提高结构的整体强度，小半球腔15上加工有螺孔，小半球腔15与大半球腔14通过第二螺栓6连接固定。
支撑杆2包括非转向支撑杆24和转向支撑杆25，非转向支撑杆24的两端设置有带内螺纹的连接套26，连接套26可以是柱形套也可以是锥形套，第三螺栓7从半球腔内穿过半球腔旋入连接套26，将关节1和支撑杆2连接。为了避免相邻支撑杆2在端部发生干涉，非转向支撑杆24的连接套26可以制成锥形套，连接套26在靠近关节1的一端直径逐渐缩小，当关节1上的支撑杆2根部会发生干涉时，将非转向支撑杆24的端部制成锥形，就可以避免干涉，关节1的外径不必设计得过大，结构紧凑。当然，如果装配空间足够，连接套26还是尽量使 用柱形套，可以最大强度的保证框架的稳定性。
如图6和图7所示，转向支撑杆25的两端设置有带内螺纹的连接套26，转向支撑杆25的一端或两端通过转向接头8与关节1连接；转向接头8包括一对配合的球座81和球头82，转向接头8的两端分别设有与连接套26配合的螺杆以及与关节1内穿出的第三螺栓7相配合的螺孔。转向支撑杆25可以避免相邻支撑杆2在端部发生干涉，对支撑杆2的倾斜角度无限制，保证各种倾斜角度的支撑杆2都能在有限外径的关节1上得到插装，并且关节1上的连接孔为通过球心的径向孔，方便加工，受力好。为方便加工和装配，球座81由座杆811、连接座812和外套813依次装配而成，座杆811上设置有外螺纹而形成螺杆，螺杆上套有螺母，螺杆与支撑杆2上的连接套26连接；连接座812和外套813对接而形成包容球头82的内凹球面，球头82的一端设有带螺孔的底座，底座上的螺孔与关节1内穿出的第三螺栓7旋合，使转向接头8将支撑杆2和关节1连接。。
本实用新型的支架100结构更加稳固，支承强度高，因而支撑杆2可以采用管径较小的空心管，支架100得以轻量化，并且节省用料，加之使用碳纤维管作为支撑杆2，更是使得夹具超轻量化，方便使用和运输；而且可以拆装，支架100部件的重复使用率高。
以上仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三坐标测量用超轻量化夹具，包括支架以及支架上安装的定位夹持装置，其特征在于：所述支架包括关节和支撑杆，关节将支撑杆连接，支撑杆的两端均插装在关节中，所述定位夹持装置分别安装在支架顶部的若干第一层级关节上，所述第一层级关节由至少三根倾斜的第一支撑杆支承构成第一层锥形空间架构，第一支撑杆的下端插装在第二层级关节中，第二层级关节等高布置并且通过水平支撑杆相连接；根据夹具的高度，支架包括一层或一层以上的锥形空间架构，在底层的锥形空间架构的下端关节上，布置有与测量平台定位连接用的地脚。
2.根据权利要求1所述的三坐标测量用超轻量化夹具，其特征在于：所述支架为两层锥形空间架构，第二锥形空间架构由第二层级关节、第二支撑杆、第三层级关节以及连接第三层级关节的水平支撑杆构成。
3.根据权利要求1所述的三坐标测量用超轻量化夹具，其特征在于：所述关节为球形，所述第一层级关节的顶部为平面，所述支撑杆为碳纤维管。
4.根据权利要求3所述的三坐标测量用超轻量化夹具，其特征在于：所述关节为两个半球腔连接而成，所述支撑杆包括非转向支撑杆，非转向支撑杆的两端设置有带内螺纹的连接套，螺栓从半球腔内穿过半球腔旋入连接套，将关节和支撑杆连接。
5.根据权利要求4所述的三坐标测量用超轻量化夹具，其特征在于：所述非转向支撑杆的连接套为锥形套，连接套在靠近关节的一端直径逐渐缩小。
6.根据权利要求3所述的三坐标测量用超轻量化夹具，其特征在于：所述关节为两个半球腔连接而成，所述支撑杆还包括转向支撑杆，转向支撑杆的两端设置有带内螺纹的连接套，转向支撑杆的一端或两端通过转向接头与关节连接；所述转向接头包括一对配合的球座和球头，转向接头的两端分别设有与连接套配合的螺杆以及与关节内穿出的螺栓相配合的螺孔。
7.根据权利要求6所述的三坐标测量用超轻量化夹具，其特征在于：所述球座由座杆、连接座和外套依次装配而成，座杆上设置有外螺纹而形成螺杆，螺杆上套有螺母，连接座和外套对接而形成包容球头的内凹球面，所述球头的一端设有带螺孔的底座。
8.根据权利要求4-7任一所述的三坐标测量用超轻量化夹具，其特征在于：所述半球腔一大一小，两半球腔的对接部位设有相互嵌合的齿和槽，所述支撑杆安装在大半球腔上，小半球腔与大半球腔通过螺栓连接固定。
9.根据权利要求3所述的三坐标测量用超轻量化夹具，其特征在于：所述支架为一层或两层锥形空间架构，所述支撑杆的外径为15-25mm。
10.根据权利要求1所述的三坐标测量用超轻量化夹具，其特征在于：所述地脚和关节为铝合金材质，地脚至少为三个，地脚与所述关节的底部通过销定位和螺栓固定，所述支架在长度方向的一端设有滚轮，滚轮安装在支架端部两侧的所述关节上，滚轮在支架长度方向上位于地脚的外侧，滚轮底缘在支架高度方向上高于地脚底面。
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