CN221271084U - 一种多自由度测量平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多自由度测量平台，包括Z向运动平台、Y向运动平台和X向运动平台；Y向运动平台包括固设于支撑平台且与U型支架滑动连接的第一导杆和第二导杆，及与支撑平台转动连接并与第一皮带轮组件传动连接的Y向丝杠，Y向丝杠螺母与U型支架固连；Z向运动平台包括与U型支架固连且转动连接有Z向丝杠的L型支撑板，驱动电机通过驱动齿轮和被动齿轮使Z向丝杠转动，Z向丝杠螺母固连有测量装置夹持组件；X向运动平台包括与支撑平台转动连接的X向丝杠，第二电机通过主动齿轮和从动齿轮使X向丝杠转动，X向丝杠螺母固连有支撑架，支撑架转动连接有主轴，主轴固连工件夹具并与第二皮带轮组件传动连接，提高了测量效率和精度。

Description

一种多自由度测量平台

技术领域

本实用新型涉及测量设备，具体是一种多自由度测量平台。

背景技术

零件在加工过程中，由于机床夹具、刀具及工艺操作水平等因素的影响，导致零件表面、轴线和中心对称平面等的实际形状和位置与所要求的形状和位置之间出现几何误差，而几何误差会直接影响产品功能的稳定性，不仅对机械产品的质量造成影响，而且影响维修过程中零件的互换性。

目前，主要通过人工测量零件的尺寸，不仅对操作工的技术要求较高，而且存在测量误差大和效率低下的问题。也有少数工厂，借助到测量平台设备测量零件的尺寸，但是现有的测量平台普遍不能进行多个自由度的调节，使测量装置方位受限，导致检测效率较低，而且不能微调测量装置与零件之间的距离，导致检测精度不高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种多自由度测量平台，能够对零件进行多方位测量，提高了测量效率和精度。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种多自由度测量平台，包括支撑平台、Z向运动平台、Y向运动平台和X向运动平台；

所述Y向运动平台包括固定安装于支撑平台上面的两组固定架，一组固定架固定安装有第一导杆，并通过轴承转动连接有Y向丝杠，另一组固定架固定安装有第二导杆，第一导杆、第二导杆和Y向丝杠相互平行，Y向丝杠一端与第一皮带轮组件传动连接，Y向丝杠螺纹连接有Y向丝杠螺母，Y向丝杠螺母与U型支架固定连接，U型支架的两端分别与第一导杆和第二导杆滑动连接；

所述Z向运动平台包括与U型支架固定连接的L型支撑板，L型支撑板固定安装有驱动电机，驱动电机的输出轴固定连接有驱动齿轮；L型支撑板通过轴承转动连接有Z向丝杠，Z向丝杠一端固定连接有与驱动齿轮相啮合的被动齿轮；所述Z向丝杠螺纹连接有Z向丝杠螺母，Z向丝杠螺母固定连接有测量装置夹持组件；

所述X向运动平台包括固定安装于支撑平台的第二电机及通过轴承与支撑平台转动连接的X向丝杠，第二电机的输出轴固定连接有主动齿轮，X向丝杠的一端固定连接有与主动齿轮相啮合的从动齿轮；X向丝杠螺纹连接有X向丝杠螺母，X向丝杠螺母固定连接有支撑架，支撑架转动连接有主轴，主轴的一端固定连接有工件夹具，主轴的另一端与第二皮带轮组件传动连接。

进一步地，所述固定架包括固定安装于支撑平台上面的第二左固定架、第二右固定架、第一左固定架和第一右固定架，第二导杆的两端分别与第二左固定架和第二右固定架固定连接，第一导杆的两端分别与第一左固定架和第一右固定架固定连接；

所述Y向丝杠的两端分别通过轴承与第一左固定架和第一右固定架转动连接。

进一步地，所述第一皮带轮组件包括固定安装在支撑平台下面的第一电机，第一电机的输出轴固定连接有第一主动带轮；

所述Y向丝杠的一端固定连接有第一从动带轮，第一从动带轮通过第一皮带与第一主动带轮传动连接。

进一步地，所述L型支撑板包括分别与U型支架固定连接的第一L型支撑板和第二L型支撑板，且第一L型支撑板和第二L型支撑板的长度不相同；

所述第一L型支撑板和第二L型支撑板上面均固定安装有安装板和固定块，Z向丝杠的两端分别通过轴承与安装板和固定块转动连接；

所述驱动电机固定安装于安装板的下面。

进一步地，所述第一L型支撑板和第二L型支撑板均固定安装有导轨，导轨滑动连接有滑块，滑块与Z向丝杠螺母固定连接；

所述测量装置夹持组件与滑块固定连接。

进一步地，所述测量装置夹持组件包括与滑块固定连接的底座，底座上面可拆卸地设置有用于夹持千分表的夹子或用于夹持通止规的十字固定夹。

进一步地，所述X向运动平台还包括固定安装于支撑平台上面的上导轨及安装于支撑平台下面的下导轨，上导轨滑动连接有上滑块，支撑架固定安装于上滑块上面；

所述下导轨滑动连接有与X向丝杠螺母固定连接的下滑块，下滑块和上滑块靠近支撑平台边缘的一侧通过连接杆固定连接。

进一步地，所述X向运动平台还包括固定安装于支撑平台下面的安装块和固定板，第二电机固定安装于固定板侧面；

所述X向丝杠的两端分别通过轴承与安装块和固定板转动连接。

进一步地，所述第二皮带轮组件包括固定安装于下滑块下面的步进电机，步进电机的输出轴固定连接有第二主动带轮；

所述主轴的另一端固定连接有第二从动带轮，第二从动带轮与第二主动带轮通过第二皮带传动连接。

进一步地，所述Y向丝杠、Z向丝杠和X向丝杠的一端均固定连接有手轮。

本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：

本实用新型能够从多个维度调整测量装置与被测工件的相对位置，具体体现在：一则、第一皮带轮组件传动Y向丝杠转动，带动Y向丝杠螺母前后移动的过程中，U型支架沿着第一导杆和第二导杆随之前后移动，从而带动L型支撑板前后移动，实现了测量装置在Y轴方向上的移动；二则、驱动电机带动驱动齿轮转动，使被动齿轮带动Z向丝杠转动，Z向丝杠螺母上下移动，从而带动测量装置夹持组件上下移动，实现了测量装置在Z轴方向上的移动；三则、第二电机带动主动齿轮转动，使从动齿轮带动X向丝杠转动，X向丝杠螺母左右移动，支撑架随着移动，使与主轴固定连接的工件夹具左右移动，实现了被测工件在X轴方向上的移动；四则、步进电机带动第二主动带轮转动，通过第二皮带带动第二从动带轮转动，使主轴转动，以带动工件夹具转动，可以对工件的不同位置进行测量。总之，本实用新型通过从X、Y和Z轴三个方向调整测量装置与被测工件的相对位置，以及通过转动工件的角度，实现了多个方位的测量，提高了测量效率和测量精度。

为了节省测量时间，设置有两个Z向运动平台，即U型支架固定连接有两个高度不同的L型支撑板(即，第一L型支撑板和第二L型支撑板)，可以同时安装两个测量工具，在测量过程中，减少了更换测量装置的次数，进一步提高了测量效率；此外，通过导轨和滑块的配合，使Z向丝杠螺母带动测量装置夹持组件上下移动更加平稳，提高了装置整体的稳定性，同时，分担了Z向丝杠的承重，提高了Z向运动平台的使用寿命。

通过X向丝杠螺母带动下滑块沿着下导轨移动时，与下滑块通过连接杆固定连接的上滑块随之沿着上导轨移动，进而带动与上滑块上面的支撑架移动，使工件夹具能够平稳地左右移动；同时，也便于带动与下滑块固定连接的步进电机随之移动，是整个测量平台更加平稳、可靠，提高了测量精度。

可以通过旋转手轮带动Y向丝杠、Z向丝杠和X向丝杠转动，可以对Z向运动平台、Y向运动平台和X向运动平台的位置进行微调，使工件和测量装置之间的位置更加精确，进一步提高了测量结果的准确性。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图一；

图2为本实用新型的整体结构示意图二；

图3为本实用新型支撑平台的结构示意图；

图4为本实用新型的Y向运动平台的结构示意图；

图5为本实用新型的X向运动平台的结构示意图一；

图6为本实用新型的X向运动平台的结构示意图二；

图7为本实用新型的Z向运动平台的结构示意图一；

图8为本实用新型的Z向运动平台的结构示意图二；

图9为本实用新型的测量装置的第二夹持组件的结构示意图；

图10为本实用新型的测量装置的第一夹持组件的结构示意图；

图11为本实用新型的工件夹具的剖视结构示意图；

图中：1、Z向运动平台；2、Y向运动平台；3、支撑平台；4、测量装置夹持组件；5、工件夹具；6、X向运动平台；7、底板；8、支撑腿；9、第二左固定支架；10、U型支架；11、第一手轮；12、第一皮带轮组件；13、第一左固定架；14、第一电机；15、第二右固定架；16、第一导杆；17、第一右固定架；18、Y向丝杠；19、第二底座；20、第二导杆；21、Y向丝杠螺母；22、X向丝杠；23、上导轨；24、安装块；25、支撑架；26、上滑块；27、固定板；28、从动齿轮；29、第二电机；30、步进电机；31、下滑块；32、连接杆；33、下导轨；34、第一驱动电机；35、第一L型支撑板；36、Z向第一丝杠；37、第二驱动电机；38、第二L型支撑板；39、Z向第二丝杠；40、第二被动齿轮；41、第二安装板；42、Z向第二丝杠螺母；43、第二滑块；44、第二导轨；45、第二固定块；46、第二手轮；47、第一被动齿轮；48、Z向第一丝杠螺母；49、第一滑块；50、第一导轨；51、第一固定块；52、第一安装板；53、夹子；54、第三夹紧螺栓；55、第二夹紧螺栓；56、第一底座；57、十字固定夹；58、旋紧螺母；59、第一夹紧螺栓；60、主轴；61、第二主动带轮。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型的具体内容做进一步详细解释说明。

如图1～图3所示，一种多自由度测量平台，包括支撑平台3、Z向运动平台1、Y向运动平台2和X向运动平台6；所述支撑平台3包括底板7，底板7的下面固定安装有四条支撑腿8；

如图1、图2和图4所示，所述Y向运动平台2包括第一皮带轮组件12和固定安装于底板7上面的第二左固定架9、第二右固定架15、第一左固定架13和第一右固定架17，第二导杆20的两端分别与第二左固定架9和第二右固定架15固定连接，第一导杆16的两端分别与第一左固定架13和第一右固定架17固定连接；Y向丝杠18的两端分别通过轴承与第一左固定架13和第一右固定架17转动连接，Y向丝杠18位于第一导杆16的正下方，第二导杆20位于第一导杆16的正后方，且第一导杆16、第二导杆20和Y向丝杠18相互平行；

所述Y向丝杠18螺纹连接有Y向丝杠螺母21，Y向丝杠螺母21与U型支架10固定连接，U型支架10的两端分别与第一导杆16和第二导杆20滑动连接，Y向丝杠螺母21沿着Y向丝杠18前后移动时，带动U型支架10沿着第一导杆16和第二导杆20前后滑动；

所述第一皮带轮组件12包括固定安装在底板7下面的第一电机14，第一电机14的输出轴固定连接有第一主动带轮；所述Y向丝杠18的一端固定连接有第一从动带轮，第一从动带轮通过第一皮带与第一主动带轮传动连接，第一电机14工作时，带动第一主动带轮转动，第一主动带轮通过第一皮带驱动第一从动带轮转动，从而带动Y向丝杠18转动，使Y向丝杠螺母21沿着Y向丝杠18前后移动；

所述Y向丝杠18的一端固定连接有第一手轮11，当第一电机14不工作时，转动第一手轮11，可以微调整U型支架10的位置；

如图1、图2、图7和图8所示，所述Z向运动平台1包括测量装置夹持组件4以及与U型支架10固定连接的第一L型支撑板35和第二L型支撑板38，且第一L型支撑板35的高度低于第二L型支撑板38的高度，测量装置夹持组件4包测量装置的第一夹持组件和测量装置的第二夹持组件；

所述第一L型支撑板35的一侧从上向下依次固定安装有第一安装板52和第一固定块51，Z向第一丝杠36的两端分别通过轴承与第一安装板52和第一固定块51转动连接，Z向第一丝杠36螺纹连接有Z向第一丝杠螺母48；所述第一L型支撑板35的另一侧固定安装有第一导轨50，第一导轨50滑动连接有第一滑块49，第一滑块49与Z向第一丝杠螺母48固定连接，第一滑块49连接有测量装置的第一夹持组件；

所述第一安装板52下面固定安装有第一驱动电机34，第一驱动电机34的输出轴固定连接有第一驱动齿轮，Z向第一丝杠36的一端固定连接有与第一驱动齿轮相啮合的第一被动齿轮47，第一驱动电机34工作，带动第一驱动齿轮转动，驱动第一被动齿轮47转动，从而带动Z向第一丝杠36转动，使Z向第一丝杠螺母48沿着Z向第一丝杠36上下移动，进而带动第一滑块49上下移动，使第一夹持组件随着上下移动，第一导轨50对第一滑块49起到导向作用；

所述第二L型支撑板38的一侧从上向下依次固定安装有第二安装板41和第二固定块45，Z向第二丝杠39的两端分别通过轴承与第二安装板41和第二固定块45转动连接，Z向第二丝杠39螺纹连接有Z向第二丝杠螺母42；所述第二L型支撑板38的另一侧固定安装有第二导轨44，第二导轨44滑动连接有第二滑块43，第二滑块43与Z向第二丝杠螺母42固定连接，第二滑块43连接有测量装置第二夹持组件；

所述第二安装板41下面固定安装有第二驱动电机37，第二驱动电机37的输出轴固定连接有第二驱动齿轮，Z向第二丝杠39的一端固定连接有与第二驱动齿轮相啮合的第二被动齿轮40，第二驱动电机37工作，带动第二驱动齿轮转动，驱动的第二被动齿轮40转动，从而带动Z向第二丝杠39转动，使Z向第二丝杠螺母42沿着Z向第二丝杠39上下移动，进而带动第二滑块43上下移动，使第二夹持组件随着上下移动，第二导轨44对第二滑块43起到导向作用；

所述Z向第一丝杠36和Z向第二丝杠39的上端均固定连接有第二手轮46，当第一驱动电机34和第二驱动电机37停止工作时，通过转动第二手轮46对应地微调第一滑块49和第二滑块43的高度，实现微调第一夹持组件和第二夹持组件高度的目的；

如图7和图10所示，所述第一夹持组件包括与第一滑块49固定连接的第一底座56，第一底座56通过第一夹紧螺栓59固定安装有十字固定夹57，十字固定夹57用于夹持通止规，当通止规夹持于十字固定夹57开口时，通过旋紧螺母58将通止规与十字固定夹57相固定；

如图7和图9所示，所述第二夹持组件包括与第二滑块43固定连接的第二底座19，第二底座19通过第二夹紧螺栓55固定安装有夹子53，夹子53用于夹持千分表，当千分表夹持于夹子53的两个位置相对的半圆形凹槽时，通过第三夹紧螺栓54将夹子53的前端固定；

通过设置两个Z向运动平台1，在测量过程中，不用更换不同的测量工具，节省了测量时间；

如图1、图2、图5图6和图11所示，所述X向运动平台6包括固定安装于底板7下面的安装块24和固定板27，X向丝杠22的两端分别通过轴承与安装块24和固定板27转动连接，X向丝杠22的一端固定连接有从动齿轮28，且X向丝杠22螺纹连接有X向丝杠螺母；

所述固定板27侧面固定安装有第二电机29，第二电机29的输出轴固定连接有主动齿轮，主动齿轮和从动齿轮28相啮合，第二电机29工作时，带动主动齿轮转动，使从动齿轮28驱动X向丝杠22转动，X向丝杠螺母沿着X向丝杠22左右移动；

所述底板7上面固定安装有上导轨23，上导轨23滑动连接有上滑块26，上滑块26上面固定安装有支撑架25，支撑架25上端转动连接有主轴60，主轴60的一端固定连接有工件夹具5，主轴60的另一端固定连接有第二从动带轮61；

所述底板7下面固定安装有下导轨33，下导轨33滑动连接有与X向丝杠螺母固定连接的下滑块31，下滑块31和上滑块26靠近底板7边缘的一侧通过一组连接杆32固定连接，当X向丝杠螺母左右移动时，带动下滑块31左右移动，上滑块26随之一起左右移动，从而带动支撑架25左右移动；

所述下滑块31下面固定安装有步进电机30，步进电机30的输出轴固定连接有第二主动带轮，所述第二从动带轮61与第二主动带轮通过第二皮带传动连接，步进电机30工作时，带动第二主动带轮转动，从而驱动第二从动带轮61转动，使主轴60随之转动，进而带动工件夹具5转动，以此调整工件的角度，便于对工件进行不同位置的测量。

本实用新型的工作原理如下：

首先，将被测量工件夹持于工件夹具5，将千分表固定于夹子53，将通止规固定于十字固定夹57；

接着，开启第一驱动电机34或第二驱动电机37，其中：

所述第一驱动电机34带动第一驱动齿轮转动，驱动第一被动齿轮47转动，从而带动Z向第一丝杠36转动，使Z向第一丝杠螺母48沿着Z向第一丝杠36上下移动，进而带动第一滑块49上下移动，使十字固定夹57随着上下移动，继而调整通止规与被测工件之间的垂直距离；

所述第二驱动电机37带动第二驱动齿轮转动，驱动第二被动齿轮40转动，从而带动Z向第二丝杠39转动，使Z向第二丝杠螺母42沿着Z向第二丝杠39上下移动，进而带动第二滑块43上下移动，使夹子53随之上下移动，继而调整千分表与被测工件之间的垂直距离；

当第一驱动电机34或第二驱动电机37停止工作时，旋转第二手轮46，带动Z向第一丝杠36或Z向第二丝杠39转动，从而微调通止规或千分表与被测工件之间的垂直距离；

然后，开启第二电机29，第二电机29带动主动齿轮转动，使从动齿轮28驱动X向丝杠22转动，X向丝杠螺母沿着X向丝杠22左右移动，带动下滑块31左右移动，上滑块26随之一起左右移动，从而带动支撑架25左右移动，进而带动工件夹具5左右移动以此调整工件与通止规或千分表之间的左右距离；

最后，开启第一电机14，带动Y向丝杠18转动，使Y向丝杠螺母21沿着Y向丝杠18前后移动，从而带动U型支架10前后移动，与U型支架10固定连接的第一L型支撑板35和第二L型支撑板38随之前后移动，以此调整Z向运动平台1与X向运动平台6之间的距离，直至通止规或千分表到达预设位置，第一电机14停止工作，旋拧第一手轮11，带动Y向丝杠18转动，使通止规或千分表与被测工件之间的前后距离达到最佳；

在测量过程中，通过步进电机30带动第二主动带轮转动，以驱动第二从动带轮61转动，使主轴60随之转动，进而带动工件夹具5转动，以此调整工件的角度，便于对工件进行不同位置的测量。

Claims (10)

1.一种多自由度测量平台，其特征在于，包括支撑平台(3)、Z向运动平台(1)、Y向运动平台(2)和X向运动平台(6)；

所述Y向运动平台(2)包括固定安装于支撑平台(3)上面的两组固定架，一组固定架固定安装有第一导杆(16)，并通过轴承转动连接有Y向丝杠(18)，另一组固定架固定安装有第二导杆(20)，第一导杆(16)、第二导杆(20)和Y向丝杠(18)相互平行，Y向丝杠(18)一端与第一皮带轮组件(12)传动连接，Y向丝杠(18)螺纹连接有Y向丝杠螺母(21)，Y向丝杠螺母(21)与U型支架(10)固定连接，U型支架(10)的两端分别与第一导杆(16)和第二导杆(20)滑动连接；

所述Z向运动平台(1)包括与U型支架(10)固定连接的L型支撑板，L型支撑板固定安装有驱动电机，驱动电机的输出轴固定连接有驱动齿轮；L型支撑板通过轴承转动连接有Z向丝杠，Z向丝杠一端固定连接有与驱动齿轮相啮合的被动齿轮；所述Z向丝杠螺纹连接有Z向丝杠螺母，Z向丝杠螺母固定连接有测量装置夹持组件(4)；

所述X向运动平台(6)包括固定安装于支撑平台(3)的第二电机(29)及通过轴承与支撑平台(3)转动连接的X向丝杠(22)，第二电机(29)的输出轴固定连接有主动齿轮，X向丝杠(22)的一端固定连接有与主动齿轮相啮合的从动齿轮(28)；X向丝杠(22)螺纹连接有X向丝杠螺母，X向丝杠螺母固定连接有支撑架(25)，支撑架(25)转动连接有主轴(60)，主轴(60)的一端固定连接有工件夹具(5)，主轴(60)的另一端与第二皮带轮组件传动连接。

2.根据权利要求1所述的多自由度测量平台，其特征在于，所述固定架包括固定安装于支撑平台(3)上面的第二左固定架(9)、第二右固定架(15)、第一左固定架(13)和第一右固定架(17)，第二导杆(20)的两端分别与第二左固定架(9)和第二右固定架(15)固定连接，第一导杆(16)的两端分别与第一左固定架(13)和第一右固定架(17)固定连接；

所述Y向丝杠(18)的两端分别通过轴承与第一左固定架(13)和第一右固定架(17)转动连接。

3.根据权利要求1或2所述的多自由度测量平台，其特征在于，所述第一皮带轮组件(12)包括固定安装在支撑平台(3)下面的第一电机(14)，第一电机(14)的输出轴固定连接有第一主动带轮；

所述Y向丝杠(18)的一端固定连接有第一从动带轮，第一从动带轮通过第一皮带与第一主动带轮传动连接。

4.根据权利要求1所述的多自由度测量平台，其特征在于，所述L型支撑板包括分别与U型支架(10)固定连接的第一L型支撑板(35)和第二L型支撑板(38)，且第一L型支撑板(35)和第二L型支撑板(38)的长度不相同；

所述第一L型支撑板(35)和第二L型支撑板(38)上面均固定安装有安装板和固定块，Z向丝杠的两端分别通过轴承与安装板和固定块转动连接；

所述驱动电机固定安装于安装板的下面。

5.根据权利要求4所述的多自由度测量平台，其特征在于，所述第一L型支撑板(35)和第二L型支撑板(38)均固定安装有导轨，导轨滑动连接有滑块，滑块与Z向丝杠螺母固定连接；

所述测量装置夹持组件(4)与滑块固定连接。

6.根据权利要求5所述的多自由度测量平台，其特征在于，所述测量装置夹持组件(4)包括与滑块固定连接的底座，底座上面可拆卸地设置有用于夹持千分表的夹子(53)或用于夹持通止规的十字固定夹(57)。

7.根据权利要求1所述的多自由度测量平台，其特征在于，所述X向运动平台(6)还包括固定安装于支撑平台(3)上面的上导轨(23)及安装于支撑平台(3)下面的下导轨(33)，上导轨(23)滑动连接有上滑块(26)，支撑架(25)固定安装于上滑块(26)上面；

所述下导轨(33)滑动连接有与X向丝杠螺母固定连接的下滑块(31)，下滑块(31)和上滑块(26)靠近支撑平台(3)边缘的一侧通过连接杆(32)固定连接。

8.根据权利要求1或7所述的多自由度测量平台，其特征在于，所述X向运动平台(6)还包括固定安装于支撑平台(3)下面的安装块(24)和固定板(27)，第二电机(29)固定安装于固定板(27)侧面；

所述X向丝杠(22)的两端分别通过轴承与安装块(24)和固定板(27)转动连接。

9.根据权利要求7所述的多自由度测量平台，其特征在于，所述第二皮带轮组件包括固定安装于下滑块(31)下面的步进电机(30)，步进电机(30)的输出轴固定连接有第二主动带轮；

所述主轴(60)的另一端固定连接有第二从动带轮(61)，第二从动带轮(61)与第二主动带轮通过第二皮带传动连接。

10.根据权利要求1所述的多自由度测量平台，其特征在于，所述Y向丝杠(18)、Z向丝杠和X向丝杠(22)的一端均固定连接有手轮。