CN208458667U - 一种关节式可伸缩球杆仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种关节式可伸缩球杆仪，底座具有底座固定部和底座旋转部，底座内设置第一编码器；第一关节的第一轴承座固定在底座旋转座上，第一转轴通过第一轴承安装在第一轴承座上，第一转轴上安装第二编码器；测量杆具有套置在一起的连杆和连杆外壳，连杆外壳的下端枢接在第一转轴上，连杆和连杆外壳之间安装光栅尺；第二关节的第二转轴通过第二轴承安装在第二轴承座上，连杆的上端连接在第二转轴上，第二转轴上安装第三编码器；头部具有头部固定部和头部旋转部，第二轴承座固定在头部旋转座上，头部内设置第四编码器。本实用新型利用关节编码器和光栅来获取杆长变化数据和空间三维变量数据，测量过程方便快捷。

Description

一种关节式可伸缩球杆仪

技术领域

本实用新型属于数控机床误差检测领域，具体涉及一种关节式可伸缩球杆仪。

背景技术

目前机床的数控系统一般具有误差补偿能力，但是在实际工业生产中却很少应用，很重要的一个原因在于缺少高效准确的检测手段，检测仪器价格高昂。快速有效地检测出机床的有效误差是提高数控机床加工精度的前提。球杆仪是综合机床性能检测仪器，可以通过圆弧轨迹分析机床单轴直线度，两轴垂直度，伺服系统超前、滞后以及反向越冲、反向间隙等机床主要误差性能，相对于激光干涉仪具有价格经济，安装便捷，检测高效等优点。球杆仪的应用并不限制于机床，天津大学黄天等人利用球杆仪完成了对六自由度串联机器人的误差标定，日本沈岗、武田行生等基于最优轨迹选取原则完成球杆仪检测六自由度并联机构精度试验。目前球杆仪已成商业化产品，如雷尼绍公司的QC10球杆仪等。但大部分球杆仪的传感器只能测出轴向杆长的变化，想要得到空间三维变量数据，需要通过特别的实验设计来完成；球杆仪的杆长虽可伸缩，但量程很短(1mm左右)，无法覆盖机床形成范围内的所有空间，所以一般球杆仪需要配备多根长度不一的杆，效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有球杆仪的不足：设计一种关节式可伸缩球杆仪，利用关节编码器和光栅来获取杆长变化数据和空间三维变量数据，测量过程方便快捷。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种关节式可伸缩球杆仪，包括底座、第一关节、测量杆、第二关节和头部；底座具有底座固定部和底座旋转部，底座旋转部组装在底座固定部上且底座旋转部可相对底座固定部转动，底座内设置第一编码器；第一关节具有第一轴承、第一轴承座和第一转轴，第一轴承座固定在底座旋转座上，第一转轴通过第一轴承安装在第一轴承座上，第一转轴上安装第二编码器；测量杆具有套置在一起可相对滑动的连杆和连杆外壳，连杆外壳的下端枢接在第一转轴上，连杆和连杆外壳之间安装光栅尺；第二关节具有第二轴承、第二轴承座和第二转轴，第二转轴通过第二轴承安装在第二轴承座上，连杆的上端枢接在第二转轴上，第二转轴上安装第三编码器；头部具有头部固定部和头部旋转部，头部旋转部组装在头部固定部上且头部旋转部可相对头部固定部转动，第二轴承座固定在头部旋转座上，头部内设置第四编码器。

所述连杆和连杆外壳之间安装了导轨和滑块。

所述导轨安装在连杆上，滑块安装在连杆外壳上。

所述第一、二、三、四编码器都采用绝对位置编码器，位数为18。

所述光栅尺采用增量式差分信号，分辨率0.001mm。

所述底座的底座旋转部可相对底座固定部做360°旋转。

所述头部的头部旋转部可相对头部固定部做360°旋转。

所述第一关节和第二关节的角度量程为±120°。

所述测量杆的量程为480mm。

采用上述方案后，本实用新型的有益效果是：1)整个球杆仪结构紧凑，运动灵活，易于实现仪器在全部空间范围内的运动和测量的连续性；2)能够采集空间三维数据，算法简单；3)检测效率高，生产成本低，市场竞争力强等优点。

附图说明

图1为本实用新型总体结构图。

标号说明

底座1，底座固定部11，底座旋转部12，第一编码器13；

第一关节2，第一轴承座21，第一转轴22，第二编码器23；

测量杆3，连杆31，连杆外壳32，光栅尺33，导轨34，滑块35；

第二关节4，第二轴承座41，第二转轴42，第三编码器43；

头部5，头部固定部51，头部旋转部52，第四编码器53。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型揭示的一种关节式可伸缩球杆仪，包括底座1、第一关节2、测量杆3、第二关节4和头部5。

底座1具有底座固定部11和底座旋转部12，底座固定部11可固定在机床转台上，底座旋转部12组装在底座固定部11上，且底座旋转部12可相对底座固定部11转动，底座1内设置第一编码器13。

第一关节2具有第一轴承(常规构件，图中未示出)、第一轴承座21和第一转轴22，第一轴承座21固定在底座旋转座12上，第一转轴22通过第一轴承安装在第一轴承座21上，第一转轴22上安装第二编码器23。第一关节2主要起连接底座1和测量杆3的作用。

测量杆3具有套置在一起可相对滑动的连杆31和连杆外壳32，连杆外壳32的下端枢接在第一转轴22上，连杆31和连杆外壳32之间安装光栅尺33。测量杆3主要借助光栅尺33起测量长度变化的作用。为了使连杆31和连杆外壳32相对滑动顺畅而不偏转，连杆31和连杆外壳32之间安装了导轨34和滑块35，具体地，导轨34安装在连杆31上，滑块35安装在连杆外壳32上。

第二关节4具有第二轴承(常规构件，图中未示出)、第二轴承座41和第二转轴42，第二转轴42通过第二轴承安装在第二轴承座41上，连杆31的上端枢接在第二转轴42上，第二转轴42上安装第三编码器43。第二关节4主要起连接测量杆3和头部5的作用。

头部5具有头部固定部51和头部旋转部52，头部旋转部52组装在头部固定部51上，且头部旋转部52可相对头部固定部51转动，第二轴承座41固定在头部旋转座52上，头部5内设置第四编码器53。头部5与底座1结构相同但尺寸更小，头部5可以直接装夹在机床主轴上。

本实用新型的优化设计是：第一编码器13、第二编码器23、第三编码器43、第四编码器53都用来记录转过的角度。第一编码器13、第二编码器23、第三编码器43、第四编码器53都采用绝对位置编码器，位数为18。光栅尺33采用增量式差分信号，分辨率0.001mm。底座1的底座旋转部12可相对底座固定部11做360°旋转。头部5的头部旋转部52可相对头部固定部51做360°旋转。第一关节2和第二关节3的角度量程为±120°。测量杆3的量程为480mm。

本实用新型使用时，机床主轴拖动头部5做圆周运动，测量得到各轴插补形成的圆形轨迹，并将这一轨迹与标准圆形轨迹进行比较，从而评价机床产生误差的种类和幅值得到的轨迹与标准。

与传统球杆仪相比，本实用新型球杆仪结构紧凑，运动灵活，易于实现仪器在全部空间范围内的运动和测量的连续性，能够采集空间三维数据，算法简单，检测效率高，生产成本低，市场竞争力强等优点。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，本实用新型不受上述实施例的限制，上诉实施例和说明书描述的只是本实用新型的基本原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，如改变定位块的形状和位置，以适用于其他工件，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (9)

1.一种关节式可伸缩球杆仪，其特征在于：包括底座、第一关节、测量杆、第二关节和头部；底座具有底座固定部和底座旋转部，底座旋转部组装在底座固定部上且底座旋转部可相对底座固定部转动，底座内设置第一编码器；第一关节具有第一轴承、第一轴承座和第一转轴，第一轴承座固定在底座旋转座上，第一转轴通过第一轴承安装在第一轴承座上，第一转轴上安装第二编码器；测量杆具有套置在一起可相对滑动的连杆和连杆外壳，连杆外壳的下端连接在第一转轴上，连杆和连杆外壳之间安装光栅尺；第二关节具有第二轴承、第二轴承座和第二转轴，第二转轴通过第二轴承安装在第二轴承座上，连杆的上端连接在第二转轴上，第二转轴上安装第三编码器；头部具有头部固定部和头部旋转部，头部旋转部组装在头部固定部上且头部旋转部可相对头部固定部转动，第二轴承座固定在头部旋转座上，头部内设置第四编码器。

2.如权利要求1所述的一种关节式可伸缩球杆仪，其特征在于：所述连杆和连杆外壳之间安装了导轨和滑块。

3.如权利要求2所述的一种关节式可伸缩球杆仪，其特征在于：所述导轨安装在连杆上，滑块安装在连杆外壳上。

4.如权利要求1所述的一种关节式可伸缩球杆仪，其特征在于：所述第一、二、三、四编码器都采用绝对位置编码器，位数为18。

5.如权利要求1所述的一种关节式可伸缩球杆仪，其特征在于：所述光栅尺采用增量式差分信号，分辨率0.001mm。

6.如权利要求1所述的一种关节式可伸缩球杆仪，其特征在于：所述底座的底座旋转部可相对底座固定部做360°旋转。

7.如权利要求1所述的一种关节式可伸缩球杆仪，其特征在于：所述头部的头部旋转部可相对头部固定部做360°旋转。

8.如权利要求1所述的一种关节式可伸缩球杆仪，其特征在于：所述第一关节和第二关节的角度量程为±120°。

9.如权利要求1所述的一种关节式可伸缩球杆仪，其特征在于：所述测量杆的量程为480mm。