CN2786549Y

CN2786549Y - 一种三坐标测量机

Info

Publication number: CN2786549Y
Application number: CN 200520078656
Authority: CN
Inventors: 徐少臣; 张�浩; 贾檀; 李在贵; 雷琰; 张轩; 石亚兰; 田涨
Original assignee: XI'AN HIGH-TECH AEH INDUSTRIAL METROLOGY Co Ltd
Current assignee: Xi'an High-Tech AEH Industrial Metrology Co., Ltd.
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2015-04-22

Abstract

本实用新型涉及测量设备技术领域，具体涉及一种三坐标测量机。本实用新型要提供一种三坐标测量机，以克服现有技术存在的质量大，移动部件运动惯量大，精度低，安装麻烦，刚度差，不稳定，成本高的问题。为克服现有技术存在的问题，本实用新型的技术方案是：一种三坐标测量机，包括横梁和滑架，其特殊之处在于，所述横梁的横向截面为倾斜的倒梯形，所述滑架的内部形状与之对应配合，其封闭边卡设于梯形截面的下底。

Description

一种三坐标测量机

所属技术领域：

本实用新型涉及测量设备技术领域，具体涉及一种三坐标测量机。

背景技术：

传统的三坐标测量机中的横梁多采用的是矩形截面横梁，为保证良好的导向，其截面尺寸都相当大，同时为了保证良好的定位，需要的轴承达9个之多，因此现有技术存在的问题是：1、质量大，移动部件运动惯量大，精度低；2、安装麻烦，需要的轴承达9个之多，安装成本加大；3、刚度差，不稳定，很难达到点、线、面的定位原则；4、成本相对较高。

发明内容：

本实用新型要提供一种三坐标测量机，以克服现有技术存在的质量大，安装麻烦、刚度差、不稳定和成本较高的问题。

为克服现有技术存在的问题，本实用新型的技术方案是：一种三坐标测量机，包括横梁2和滑架1，其特殊之处在于，所述横梁2的横向截面为倾斜的倒梯形，所述滑架1的内部形状与之对应配合，其封闭边卡设于梯形截面的下底。

上述梯形的腰与下底的夹角为45°～75°，所述截面上位于下部的腰与水平方向的夹角为0°～30°，该范围内较佳。

上述截面上位于下部的腰与水平方向的夹角为10°～20°，该范围内更佳。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

1、质量小、成本低：在保持同等导向跨距时，横梁质量减小，所用材料减少，降低了材料成本；移动部件运动惯量小，运动的速度、加速度及动态特性得以提高；横梁重心降低，使滑架在运动过程中更平稳，测量精度大大提高。

2、简化安装：本实用新型定位合理，滑架与截面是倾斜倒梯形的横梁扣合，梯形的腰与滑架之间有定位关系，故导向、定位只需6个轴承即可完成。

3、刚度大大提高：在导向跨距相同、横梁材料相同，截面的高度和宽度相同时，经过理论计算与实测，本实用新型的刚度大大提高，稳定性也大大提高，很容易达到点、线、面的定位原则。

附图说明：

图1是现有技术的结构示意图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是现有技术的横梁截面参数示意图；

图4是本实用新型的横梁截面参数示意图。

具体实施方式：

参见图1，现有技术中，三坐标测量机主要由横梁2、滑架1和立柱构成，其中的横梁2采用的是矩形截面横梁。

参见图2，本实用新型也包括横梁2、滑架1和立柱。所说横梁2的横向截面为倾斜的倒梯形；所述滑架1的内部形状与之对应配合，其封闭边卡设于梯形截面的下底。

所说的立柱与横梁进行结构配合不是本实用新型的发明点也没有技术上的效果变化，故不进行详细说明。

参见图3和图4，现有技术的横梁截面为矩形；本实用新型的横梁截面为梯形，梯形的高度h与下底w的比值为0.36，腰与下底w的夹角β为60°，所述截面上位于下部的腰与水平方向的夹角γ为15°。为更清楚的阐述本实用新型的优点，本实用新型提供了下面的理论支持：

在导向跨距相同、横梁材料相同的情况下，设两种截面的高度w和宽度h相同，对两截面横梁的质量、重心和刚度做以对比。

为便于对比，本理论计算的数据，取h＝90mm，w＝250mm，β＝60°，γ＝15°，梁的长度Le＝1500mm。

1.质量比

根据前面的假设，矩形梁的质量M_j和梯形梁的质量M_t之比，等于矩形梁的截面面积S_j和梯形梁的截面面积S_t之比。

\frac{M_{j}}{M_{t}} = \frac{S_{j}}{S_{t}} = \frac{wh}{\frac{(w + α) h}{2}} = \frac{2}{1 + \frac{α}{w}}

其中

α＝w-2h·tgα

所以：

\frac{M_{j}}{M_{t}} = \frac{2}{1 + \frac{w - 2 h \cdot tgα}{w}} = \frac{1}{1 - \frac{h \cdot tgα}{w}}

即

M_{t} = M_{j} \cdot (1 - \frac{h \cdot tgα}{w})

由此可见，采用梯形梁，横梁质量约减少21％，运动惯量大大减小。

2.重心位置

矩形梁的重心位置

H_j＝0.3w＝0.5×250＝125mm，

在梯形梁中，

α＝w-2h·tg30°＝250-2×90·tg30°＝146.08mm

y_{c} = \frac{1}{3} \cdot \frac{h (w + 2 α)}{α + w} = \frac{1}{3} \cdot \frac{90 \times (250 + 2 \times 146.08)}{250 + 14.08} = 41.06 mm

梯形梁的重心位置

H_{j} = \frac{86.25}{125} H_{j} = . 69 H_{j}

可以看出，梯形梁的重心大大降低，保证了运动的平稳性。

3.刚度对比

通过有限元分析，约束横梁一端，对横梁加1m/s²的加速度，计算另一端的位移，得到以下数据：

矩形横梁		梯形横梁
矩形横梁		梯形横梁		节点号	Δyy向位移mm	节点号	Δyy向位移mm
225	7.768e^-3	150	2.852e^-3	节点号	Δyy向位移mm	节点号	Δyy向位移mm
225	7.768e^-3	150	2.852e^-3	192	5.712e^-3	222	2.141e^-3

可以看出，梯形横梁的抗弯刚度要比矩形横梁的抗弯刚度大的多。

由于三角形在几何学中是梯形的一种极端情况，因此截面为三角形时也属于本实用新型的保护范围。

Claims

1、一种三坐标测量机，包括横梁(2)和滑架(1)，其特征在于：所述横梁(2)的横向截面为倾斜的倒梯形，所述滑架(1)的内部形状与之对应配合，其封闭边卡设于梯形截面的下底。

2、如权利要求1所述的一种三坐标测量机，其特征在于：所述梯形的腰与下底的夹角为45°～75°，所述截面上下部的腰与水平方向的夹角为0°～30°。

3、如权利要求2所述的一种三坐标测量机，其特征在于：所述截面上位于下部的腰与水平方向的夹角为10°～20°。