高穩(wěn)定的長懸臂式三坐標(biāo)測量的制造方法
【專利摘要】高穩(wěn)定的長懸臂式三坐標(biāo)測量機，包括Y向?qū)к壖捌鋫鲃友b置與支撐組件Y向滑板固定在其傳動裝置上，立柱安裝在Y向滑板上，立柱上套設(shè)有Z向滑板，Z向滑板固定有水平的X向滑板，所述X向滑板由四個彼此連接成長立方體箱形結(jié)構(gòu)的長導(dǎo)軌空氣軸承裝置組成；X向傳動裝置安裝在X向滑板的一端，在X向滑板內(nèi)設(shè)有水平的懸臂梁；通過內(nèi)含夾緊和導(dǎo)向皮輥的X向傳動裝置驅(qū)動使其沿X向移動。本實用新型從提高運動穩(wěn)定性、懸臂梁、立柱剛度和直線度出發(fā)，確定了對傳動機構(gòu)、支承機構(gòu)、懸臂結(jié)構(gòu)和立柱結(jié)構(gòu)進行創(chuàng)新設(shè)計，能大幅提高測量精度到7+5L/1000μm，目前在國內(nèi)外市場上都屬于高精度的長懸臂測量機，測量精度指標(biāo)處于領(lǐng)先水平。
【專利說明】高穩(wěn)定的長懸臂式三坐標(biāo)測量機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種三坐標(biāo)測量機，具體涉及一種高穩(wěn)定的長懸臂式三坐標(biāo)測量機。
【背景技術(shù)】
[0002]懸臂式三坐標(biāo)測量機具有結(jié)構(gòu)緊湊，測量工作空間開闊，制造成本低的優(yōu)點，非常適合用于船用燃?xì)廨啓C、汽車客貨車的鈑金件、風(fēng)力發(fā)電等大型零件尺寸及幾何形狀的高精度測量和比對。國內(nèi)外很早就對懸臂結(jié)構(gòu)測量機進行研究，但懸臂結(jié)構(gòu)會受自重影響而變形，且變形量隨懸臂伸出越長越大，不平穩(wěn)的運動會導(dǎo)致懸臂末端測頭抖動，而且立柱容易因為懸臂伸出而受較大扭矩而彎曲，會嚴(yán)重影響測量精度，所以懸臂結(jié)構(gòu)只是用在手動測量機和要求測量精度不高的劃線機上，限制了其使用范圍。近幾年懸臂測量機-尤其是長懸臂測量機越來越被市場重視，市場現(xiàn)有懸臂式測量機雖具有大的工作空間，但測量精度都較低。國內(nèi)對懸臂式測量機的理論也進行了研究，但總體數(shù)量不多，大多集中在誤差補償研究方面，對結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，傳動平穩(wěn)性研究很少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種高穩(wěn)定的長懸臂式三坐標(biāo)測量機，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]高穩(wěn)定的長懸臂式三坐標(biāo)測量機，其特征在于包括Y向?qū)к?，Y向傳動裝置以及支撐組件；y向傳動裝置固定在Y向?qū)к壍膶?dǎo)槽內(nèi)部，Y向?qū)к壒潭ㄔ谥谓M件上，支撐組件包括三個主支撐，三個輔助支撐；有Y向滑板固定在Y向?qū)к壍腨向傳動裝置上，并有立柱安裝在Y向滑板上，通過高穩(wěn)定柔性鋼帶傳動使其沿Y向?qū)к壱苿?；所述立柱采用大理石材料，在立柱上套設(shè)有Z向滑板，在Z向滑板外側(cè)面固定有水平的X向滑板，所述的Z向滑板與X向滑板均為長立方體箱形結(jié)構(gòu)；通過光桿傳動使X向滑板和Z向滑板整體同時沿Z向移動；所述X向滑板由四個彼此連接成長立方體箱形結(jié)構(gòu)的長導(dǎo)軌空氣軸承裝置組成，長導(dǎo)軌空氣軸承裝置相互之間用螺釘連接，并且連接處有密封圈，防止漏氣；χ向傳動裝置通過連接板安裝在X向滑板的一端，在整體長導(dǎo)軌式空氣軸承裝置內(nèi)設(shè)有水平的懸臂梁；所述懸臂梁安裝在X向滑板中，并由X向滑板支撐，通過內(nèi)含夾緊和導(dǎo)向輥輪的X向傳動裝置驅(qū)動使其沿X向移動。這樣就實現(xiàn)了長懸臂測量機的空間三軸移動功能。然后通過測量機控制系統(tǒng)和測量軟件控制直流伺服驅(qū)動電機使測頭達(dá)到指定位置進行精確測量。
[0005] 所述X向傳動裝置為高穩(wěn)定輥輪傳動裝置，此裝置由X向伺服電機主軸通過X向一級多楔帶與X向一級帶輪相連接，X向一級帶輪通過X向二級多楔帶與X向二級帶輪連接，X向二級帶輪與主動輥輪連接，主動輥輪滾動后，通過滾動摩擦使懸臂梁移動，從動輥輪也隨之移動，主動輥輪與從動輥輪兩端各有一個軸承座，軸承座通過螺釘固定在兩邊的連接板上；所述的從動輥輪與主動輥輪從上下兩側(cè)夾持懸臂梁。
[0006]所述Y向傳動裝置為高穩(wěn)定柔性鋼帶傳動結(jié)構(gòu)，包括固定在構(gòu)架上的減速裝置，夾緊裝置，其特征在于還包括結(jié)構(gòu)相同的前減震裝置和后減震裝置兩部分組成的減震裝置，上述減震裝置包括固定在鋼帶兩端的轉(zhuǎn)接座和轉(zhuǎn)接座的另一端固定的減震板，以及減震板的另一端經(jīng)由螺釘固定在固定板上，該固定板固定在Y向?qū)к壣?，上述夾緊裝置的主動皮輥和從動皮輥夾緊鋼帶，從動皮輥支撐在從動塊上，從動塊通過壓緊板與螺母來調(diào)節(jié)主動皮輥和從動皮輥的間距，導(dǎo)向塊固定在構(gòu)架底盤上限制從動塊；上述減速裝置有Y向二級帶輪與主動皮輥相連接，Y向一級帶輪通過Y向二級多楔帶與Y向二級帶輪連接，Y向伺服電機主軸通過Y向一級多楔帶與Y向一級帶輪相連接；夾緊裝置通過主動皮輥與減速裝置相連接，上述構(gòu)架上方的平臺固定在Y向滑板上以進行Y軸測量。
[0007]所述Y向滑板固定在Y向?qū)к壍腨向傳動裝置上(固定在其構(gòu)架上)，Y向滑板上安裝有立柱，Y向滑板上還安裝有輔助支架并與立柱連接。
[0008]所述水平懸臂梁采用內(nèi)圓外方的精密壓鑄陶瓷，在懸臂梁內(nèi)孔中增加一軸向的矯正桿，矯正桿兩端裝有螺母，通過調(diào)整螺母，給懸臂梁施加軸向預(yù)緊力，使梁產(chǎn)生變形，與自重引起的變形相反，從而使懸臂在其行程范圍內(nèi)達(dá)到一定的直線性精度。
[0009]本實用新型的X向傳動創(chuàng)新性的采用了輥輪傳動，輥輪傳動能與懸臂梁很好的結(jié)合在一起，通過輥輪的滾動直接與懸臂梁進行滾動摩擦傳動，而同步帶等其他傳動方式還需要額外增加一個傳動副來對懸臂梁進行傳動，間接地增加了傳動方式對機器精度所帶來的影響。
[0010]本實用新型的X向滑板采用整體長導(dǎo)軌式空氣軸承裝置，長導(dǎo)軌空氣軸承為四周環(huán)抱結(jié)構(gòu)，它們相互之間用螺釘連接，并且連接處有密封圈，防止漏氣，這種四周環(huán)抱結(jié)構(gòu)剛性強，高速行進時穩(wěn)定性好，并且空氣軸承要求平面度高，用同樣的扭力進行螺釘裝配后不用進行調(diào)節(jié)，節(jié)省工作時間，當(dāng)懸臂梁運行時，長導(dǎo)軌空氣軸承可增大懸臂梁與滑板接觸面積，使得懸臂梁在沿X向移動時能有相當(dāng)一部分持續(xù)與空氣軸承接觸，提高根部的抗彎轉(zhuǎn)矩，減小其撓度。減小了偏轉(zhuǎn)誤差，減小了X向滑板的變形，減小懸臂梁振動，提高了對懸臂的支承能力。并且在懸臂梁內(nèi)控中增加一矯正桿，通過調(diào)整矯正兩端的螺母，給懸臂梁施加軸向預(yù)緊力，使懸臂梁產(chǎn)生變形，與自重引起的變形相反，從而使懸臂梁在其行程范圍內(nèi)達(dá)到一定的直線性精度。通過夾緊與導(dǎo)向輥輪裝置的結(jié)合，能大幅度降低甚至消除懸臂梁的震動，提高懸臂梁運行的平穩(wěn)性。
[0011]本實用新型的Y向?qū)к壓土⒅捎么罄硎牧?，大理石?jīng)過長時間的自然時效，幾乎沒有內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定性好，Y軸是最底層的運動，負(fù)載最大，其運動是否平穩(wěn)，關(guān)系到整機運動平穩(wěn)性，對整機的測量精度影響最大，高穩(wěn)定柔性鋼帶傳動裝置有效降低了測頭的振動，提高測量機運動穩(wěn)定性，提高了測量精度。
[0012]Y向滑板采用包裹式設(shè)計，能夠增強Y向滑板與導(dǎo)軌的連接，通過輔助支架與立柱連接增強其剛度，即使隨懸臂的伸長量的增加，對立柱產(chǎn)生的彎矩加大，扭曲誤差被放大，但仍能保證立柱的直線度。
[0013]本實用新型從提高運動穩(wěn)定性、懸臂梁、立柱剛度和直線度出發(fā)，確定了對傳動機構(gòu)、支承機構(gòu)、懸臂結(jié)構(gòu)和立柱結(jié)構(gòu)進行創(chuàng)新設(shè)計，能大幅提高測量精度到7+5L/1000 μ m(L單位:mm)，目前在國內(nèi)外市場上都屬于高精度的長懸臂測量機，測量精度指標(biāo)處于領(lǐng)先水平。本實用新型也具有開放的工作空間，懸臂有效工作長度為1.5米，工作空間為6米x3米xl.5米，屬于大型長懸臂測量機，完全滿足大型零件的測量和比對要求，填補了市場空白?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0014]圖1本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2本實用新型Y向傳動結(jié)構(gòu)減速裝置及夾緊裝置示意圖。
[0016]圖3本實用新型Y向傳動結(jié)構(gòu)減速裝置及夾持鋼帶時的夾緊裝置示意圖。
[0017]圖4本實用新型的Y向傳動結(jié)構(gòu)前減震裝置示意圖。
[0018]圖5本實用新型X向傳動輥輪裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6本實用新型長導(dǎo)軌空氣軸承裝置及矯正桿裝置示意圖。
[0020]其中，1、Y向?qū)к墸?、Y向傳動裝置；3、支撐組件；4、構(gòu)架；5、減速裝置；6、夾緊裝置；7、前減震裝置；8、后減震裝置；9、鋼帶；10、轉(zhuǎn)接座；11、減震板；12、螺釘；13、固定板；14、主動皮輥；15、從動皮輥；16、從動塊；17、壓緊板；18、螺母；19、導(dǎo)向塊；20、Y向二級帶輪；21、Y向一級帶輪；22、Υ向二級多楔帶；23、Υ向伺服電機；24、Υ向一級多楔帶；25、Υ向滑板；26、立柱；27、輔助支架；28、Z向滑板；29、X向滑板；30、X向傳動裝置；31、懸臂梁；32、X向伺服電機；33、X向一級多楔帶；34、X向一級帶輪；35、X向二級多楔帶；36、X向二級帶輪；37、主動輥輪；38、從動輥輪；39、軸承座；40、連接板；41、矯正桿；42、螺母；43、長導(dǎo)軌空氣軸承裝置；44、螺釘
【具體實施方式】
[0021]如圖1、5、6，高穩(wěn)定的長懸臂式三坐標(biāo)測量機，其特征在于包括Y向?qū)к?，Υ向傳動裝置2以及支撐組件3 ；Υ向傳動裝置2固定在Y向?qū)к塈的導(dǎo)槽內(nèi)部，Y向?qū)к塈固定在支撐組件3上，支撐組件3包括三個主支撐，三個輔助支撐；有Y向滑板25固定在Y向?qū)к塈的Y向傳動裝置2上，并有立柱26安裝在Y向滑板25上，通過高穩(wěn)定柔性鋼帶9傳動使其沿Y向?qū)к塈移動；所述立柱26采用大理石材料，在立柱26上套設(shè)有Z向滑板28，在Z向滑板28外側(cè)面固定有水平的X向滑板29，所述的Z向滑板28與X向滑板29均為長立方體箱形結(jié)構(gòu)；通過光桿傳動使X向滑板29和Z向滑板28整體同時沿Z向移動；所述X向滑板29由四個彼此連接成長立方體箱形結(jié)構(gòu)的長導(dǎo)軌空氣軸承裝置43組成，長導(dǎo)軌空氣軸承裝置43相互之間用螺釘44連接，并且連接處有密封圈，防止漏氣；由于X向滑板29是由四個長導(dǎo)軌空氣軸承裝置43組裝而成，因此可稱為整體長導(dǎo)軌式空氣軸承裝置；這種四周環(huán)抱結(jié)構(gòu)剛性強，高速行進時穩(wěn)定性好，并且空氣軸承要求平面度高，用同樣的扭力進行螺釘裝配后不用進行調(diào)節(jié)，節(jié)省工作時間，當(dāng)懸臂梁運行時，長導(dǎo)軌空氣軸承可增大懸臂梁與滑板接觸面積，使得懸臂梁在沿X向移動時能有相當(dāng)一部分持續(xù)與空氣軸承接觸，提高根部的抗彎轉(zhuǎn)矩，減小其撓度。減小了偏轉(zhuǎn)誤差，減小了 X向滑板的變形，減小懸臂梁振動，提高了對懸臂的支承能力。X向傳動裝置30通過連接板40安裝在X向滑板29的一端，在整體長導(dǎo)軌式空氣軸承裝置內(nèi)設(shè)有水平的懸臂梁31 ;懸臂梁31安裝在X向滑板29上，在整體長導(dǎo)軌式空氣軸承裝置43的支撐下，通過內(nèi)含夾緊和導(dǎo)向輥輪的X向傳動裝置30驅(qū)動使其沿X向移動；這樣就實現(xiàn)了長懸臂測量機的空間三軸移動功能。然后通過測量機控制系統(tǒng)和測量軟件控制直流伺服驅(qū)動電機使測頭達(dá)到指定位置進行精確測量。
[0022]如圖5，所述X向傳動裝置30為高穩(wěn)定輥輪傳動裝置，此裝置由X向伺服電機32主軸通過X向一級多楔帶33與X向一級帶輪34相連接,X向一級帶輪34通過X向二級多楔帶35與X向二級帶輪36連接，X向二級帶輪36與主動輥輪37連接，主動輥輪37滾動后，通過滾動摩擦使懸臂梁31移動，從動輥輪38也隨之移動，主動輥輪37與從動輥輪38兩端各有一個軸承座39，軸承座39通過螺釘固定在兩邊的連接板40上；所述的從動輥輪38與主動輥輪37從上下兩側(cè)夾持懸臂梁31。
[0023]如圖2、3、4，所述Y向傳動裝置2為高穩(wěn)定柔性鋼帶傳動結(jié)構(gòu)，包括固定在構(gòu)架4上的減速裝置5，夾緊裝置6，其特征在于還包括結(jié)構(gòu)相同的前減震裝置7和后減震裝置8兩部分組成的減震裝置，上述減震裝置7包括固定在鋼帶9兩端的轉(zhuǎn)接座10和轉(zhuǎn)接座10的另一端固定的減震板11，以及減震板11的另一端經(jīng)由螺釘12固定在固定板13上，該固定板13固定在Y向?qū)к塈上，上述夾緊裝置6的主動輥輪14和從動輥輪15夾緊鋼帶9，從動輥輪15支撐在從動塊16上，從動塊16通過壓緊板17與螺母18來調(diào)節(jié)主動輥輪14和從動輥輪15的間距，導(dǎo)向塊19固定在構(gòu)架4底盤上限制從動塊16 ;上述減速裝置5有Y向二級帶輪20與主動輥輪14相連接，Y向一級帶輪21通過Y向二級多楔帶22與Y向二級帶輪20連接,Y向伺服電機23主軸通過Y向一級多楔帶24與Y向一級帶輪21相連接。夾緊裝置6通過主動輥輪14與減速裝置5相連接，上述構(gòu)架4上方的平臺固定在Y向滑板25上以進行Y軸測量。
[0024]如圖1，所述Y向滑板25固定在Y向?qū)к塈的傳動裝置上，Y向滑板25上安裝有立柱26，Y向滑板上還安裝有輔助支架27并與立柱26連接。
[0025]所述水平懸臂梁31采用內(nèi)圓外方的精密壓鑄陶瓷，在懸臂梁31內(nèi)孔中增加一軸向的矯正桿41，矯正桿兩端裝有螺母42，通過調(diào)整螺母42，給懸臂梁施加軸向預(yù)緊力，使梁產(chǎn)生變形，與自重引起的變形相反，從而使懸臂在其行程范圍內(nèi)達(dá)到一定的直線性精度。
【權(quán)利要求】
1.高穩(wěn)定的長懸臂式三坐標(biāo)測量機，其特征在于包括Y向?qū)к?1)，Y向傳動裝置(2)以及支撐組件(3);Y向傳動裝置(2)固定在Y向?qū)к?I)的導(dǎo)槽內(nèi)部，Y向?qū)к?I)固定在支撐組件(3)上，支撐組件(3)包括三個主支撐，三個輔助支撐；有Y向滑板(25)固定在Y向?qū)к?I)的Y向傳動裝置(2)上，并有立柱(26)安裝在Y向滑板(25)上，通過高穩(wěn)定柔性鋼帶(9 )傳動使其沿Y向?qū)к?I)移動；所述立柱(26 )采用大理石材料，在立柱(26 )上套設(shè)有Z向滑板(28)，在Z向滑板(28)外側(cè)面固定有水平的X向滑板(29)，所述的Z向滑板(28)與X向滑板(29)均為長立方體箱形結(jié)構(gòu)；所述X向滑板(29由四個彼此連接成長立方體箱形結(jié)構(gòu)的長導(dǎo)軌空氣軸承裝置(43)組成，長導(dǎo)軌空氣軸承裝置(43)相互之間用螺釘(44)連接，并且連接處有密封圈以防止漏氣；Χ向傳動裝置(30)通過連接板(40)安裝在X向滑板(29)的一端，在X向滑板(29)內(nèi)設(shè)有水平的懸臂梁(31);所述懸臂梁(31)安裝在X向滑板(29)中，并由X向滑板(29)進行支撐，通過內(nèi)含夾緊和導(dǎo)向輥輪的X向傳動裝置(30)驅(qū)動使其沿X向移動。
2.如權(quán)利要求1所述的高穩(wěn)定的長懸臂式三坐標(biāo)測量機，其特征在于所述X向傳動裝置(30)為高穩(wěn)定輥輪傳動裝置，該裝置由X向伺服電機(32)主軸通過X向一級多楔帶(33)與X向一級帶輪(34)相連接,X向一級帶輪(34)通過X向二級多楔帶(35)與X向二級帶輪(36)連接，X向二級帶輪(36)與主動輥輪(37)連接，主動輥輪(37)滾動后，通過滾動摩擦使懸臂梁(31)移動，從動輥輪(38)也隨之移動，主動輥輪(37)與從動輥輪(38)兩端各有一個軸承座(39)，軸承座(39)通過螺釘固定在兩邊的連接板(40)上；所述的從動輥輪(38)與主動輥輪(37)從上下兩側(cè)夾持懸臂梁(31)。
3.如權(quán)利要求1所述的高穩(wěn)定的長懸臂式三坐標(biāo)測量機，其特征在于所述Y向傳動裝置(2)為高穩(wěn)定柔性鋼帶傳動結(jié)構(gòu)，包括固定在構(gòu)架(4)上的減速裝置(5)，夾緊裝置(6)，還包括結(jié)構(gòu)相同的前減震裝置(7)和后減震裝置(8)兩部分組成的減震裝置，上述減震裝置(7 )包括固定在鋼帶(9 )兩端的轉(zhuǎn)接座(10 )和轉(zhuǎn)接座(10 )的另一端固定的減震板(11)，以及減震板(11)的另一端經(jīng)由螺釘(12固定在固定板(13)上，該固定板(13)固定在Y向?qū)к?I)上，上述夾緊裝置(6)的主動皮輥(14)和從動皮輥(15)夾緊鋼帶(9)，從動皮輥(15)支撐在從動塊(16)上，從動塊(16)通過壓緊板(17)與螺母(18)來調(diào)節(jié)主動皮輥(14)和從動皮輥(15)的間距，導(dǎo)向塊(19)固定在構(gòu)架(4)底盤上限制從動塊(16);上述減速裝置(5)有Y向二級帶輪(20)與主動皮輥(14)相連接，Y向一級帶輪(21)通過Y向二級多楔帶(22)與Y向二級帶輪(20)連接，Y向伺服電機(23)主軸通過Y向一級多楔帶(24)與Y向一級帶輪(21)相連接；夾緊裝置(6)通過主動輥輪(14)與減速裝置(5)相連接，上述構(gòu)架(4)上方的平臺固定在Y向滑板(25)上以進行Y軸測量。
4.如權(quán)利要求1所述的高穩(wěn)定的長懸臂式三坐標(biāo)測量機，其特征在于所述Y向滑板(25)固定在Y向?qū)к?I)的傳動裝置上，Y向滑板(25)上安裝有立柱(26)，Y向滑板上還安裝有輔助支架(27)并與立柱(26)連接。
5.如權(quán)利要求1所述的高穩(wěn)定的長懸臂式三坐標(biāo)測量機，其特征在于所述水平懸臂梁(31)采用內(nèi)圓外方的精密壓鑄陶瓷，在懸臂梁(31)內(nèi)孔中增加一軸向的矯正桿(41)，矯正桿兩端裝有螺母(42)，通過調(diào)整螺母(42)，給懸臂梁施加軸向預(yù)緊力，使梁產(chǎn)生變形，與自重引起的變形相反，從而使懸臂在其行程范圍內(nèi)達(dá)到直線性精度。
【文檔編號】G01B21/00GK203534552SQ201320725596
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月16日
【發(fā)明者】張文利, 崔敏 申請人:青島弗爾迪測控有限公司