CN103557818B - 一种用于三坐标测量机的测头转换装置 - Google Patents

Abstract

一种用于三坐标测量机的测头转换装置，涉及三坐标测量机。设有底座、测头安装台、步进电机、主动轴、曲线槽轮机构主动件、曲线槽轮机构从动件、从动轴、轴承、定位机构和绕线环；底座与测头安装台固连，步进电机输出轴与主动轴连接，主动轴设于曲线槽轮机构主动件上，从动轴设于曲线槽轮机构从动件上，从动轴上端与测头安装台固连，轴承设于从动轴上，轴承安装在底座上，定位机构设有定位杆、2个定位球和弹簧，定位杆中部与从动轴螺接，弹簧套设于定位杆上，2个定位球分别设于定位杆的一端，所述底座的内壁设有至少4个定位孔，所述定位球嵌于定位孔中，绕线环设于所述从动轴上。结构简单、定位准确、可显著提高工效。

Description

一种用于三坐标测量机的测头转换装置

技术领域

本发明涉及三坐标测量机，尤其是涉及一种用于三坐标测量机的测头转换装置。

背景技术

三坐标测量机是近30年发展起来的一种高效率的新型精密测量仪器。它广泛地用于机械制造、电子、汽车和航空航天等工业中。它可以进行零件和部件的尺寸、形状及相互位置的检测，例如箱体、导轨、涡轮和叶片、缸体、凸轮、齿轮、形体等空间型面的测量。此外，还可用于划线、定中心孔、光刻集成线路等，并可对连续曲面进行扫描及制备数控机床的加工程序等。由于它的通用性强、测量范围大、精度高、效率高、性能好、能与柔性制造***相连接，已成为一类大型精密仪器，故有“测量中心”之称。三坐标测量机作为现代大型精密仪器，已越来越显示出它的重要性和广阔的发展前景(参见文献：1、张国雄.三坐标测量机.天津大学出版社，1999.7)。

由于不同型号测头的功能和应用的场合不同，在实际应用中，往往需要更换不同的测头来实现在不同场合下的应用。老旧的更换测头的方式是采用手动更换的，这一方式既耗时又好力。现这一问题已经引起大家的关注，也陆续出现了解决这一问题的方案，例如采用车床刀具更换的刀库的方式，但此结构复杂，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、定位准确、可显著提高工效的三坐标测量机测头转换装置。

本发明设有底座、测头安装台、步进电机、主动轴、曲线槽轮机构主动件、曲线槽轮机构从动件、从动轴、轴承、定位机构和绕线环；

底座与测头安装台固连，步进电机输出轴与主动轴连接，主动轴设于曲线槽轮机构主动件上，从动轴设于曲线槽轮机构从动件上，从动轴上端与测头安装台固连，轴承设于从动轴上，轴承安装在底座上，定位机构设有定位杆、2个定位球和弹簧，定位杆中部与从动轴螺接，弹簧套设于定位杆上，2个定位球分别设于定位杆的一端，所述底座的内壁设有至少4个定位孔，所述定位球嵌于定位孔中，绕线环设于所述从动轴上。

所述步进电机输出轴最好通过联轴器与所述主动轴连接。

所述定位孔最好为圆锥形定位孔，圆锥形定位孔可与定位球更好地配合，实现准确定位的功能。

所述底座最好设有底座导线引导口，测头的导线可经过底座导线引导口与外部设备连接。

所述绕线环的数量最好设有至少4个，各绕线环用于分别导引各测头的数据线，测头的数据线通过绕线环导引，再由设于底座的底座导线引导口引出。

定位机构最好设有2套，每套定位机构设有定位杆、2个定位球和弹簧，定位杆中部与从动轴螺接，弹簧套设于定位杆上，2个定位球通过弹簧连接分别设于定位杆的一端。

本发明的工作原理及有益效果如下：

安装时，将测头通过螺栓固连于测头安装台上，将底座通过螺栓螺母配合固连于三坐标测量机上。当步进电机接到命令转动时，会带动主动轴上的曲线槽轮机构主动件进行转动，进而带动曲线槽轮机构从动件的运动，通过曲线槽轮设定的轨迹，从而带动从动轴及测头安装台转动，实现不同测头(传感器)位置的切换。实现传感器的快速切换，显著提高了工作效率。由于定位机构的定位杆固连于从动轴上，所以从动轴旋转时，定位杆也将随之运动，当运动经过指定位置(底座上的锥孔)时，定位杆上与弹簧连接的定位小球将进入锥孔内实现定位。当圆周向的力小于所设定的弹簧的支撑的力时，小球将固定于孔中，不会弹出，保证机构的定位；当步进电机驱动时，圆周向的力大于所设定的弹簧的支撑力时，小球弹出锥孔，沿着底座内侧运动。定位机构可确保了切换工位后的准确定位，定位精度高。本发明采用了步进电机与曲线槽轮机构的配合，结构简单，可在短时间内实现不同测头的切换，工作效率高。

附图说明

图1为本发明实施例的外部结构示意图。

图2为本发明实施例的内部结构示意图。

图3为本发明实施例的部分内部结构示意图。

图4为本发明实施例的定位机构示意图。

图1～4中的各标记表示：

1.螺栓，2.第一测头，3.第二测头，4.螺栓，5.测头安装台，6.底座，7.底座导线引导口，8.第三测头，9.螺栓，10.第四测头，11.螺栓，12.定位孔，13.测头安装台导线引导口，14.螺栓，15.步进电机，16.从动轴，17.螺母，18.绕线环，19.弹簧，20.定位球，21.定位杆，22.曲线槽轮机构从动件，23.轴承，24.螺栓，25.弹性卡簧，26.主动轴，27.螺母，28.螺栓，29.螺母，30.曲线槽轮机构主动件，31.紧定螺钉，32.螺母，33.联轴器，34.螺母。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参见图1～4，本实施例包括底座6、测头安装台5、步进电机15、主动轴26、曲线槽轮机构主动件30、曲线槽轮机构从动件22、从动轴16、轴承23、定位机构和绕线环18。

底座6与测头安装台5固连。步进电机15输出轴与主动轴26通过联轴器33连接。主动轴26设于曲线槽轮机构主动件30上，从动轴16设于曲线槽轮机构从动件22上。从动轴16上端与测头安装台5固连，轴承23设于从动轴16上，轴承23安装在底座6上，定位机构设有2套，每套定位机构设有定位杆21、2个定位球20和弹簧19，定位杆21中部与从动轴16螺接，弹簧19套设于定位杆21上，2个定位球20通过弹簧19连接分别设于定位杆21的一端，所述底座6的内壁设有4个定位孔12，各定位球20分别嵌于1个定位孔12中，绕线环18套设于所述从动轴16上。

所述定位孔12为圆锥形定位孔，圆锥形定位孔12可与定位球20更好地配合，实现准确定位的功能。

所述底座6设有底座导线引导口7，所述绕线环18的数量设有4个，各绕线环18用于分别导引各测头的数据线，各测头的数据线通过测头安装台导线引导口13分别经各自的绕线环18导引，再由设于底座6的底座导线引导口7引出与外部设备连接。

下面给出本实施例的具体安装和工作过程的说明：

第一测头2、第二测头3、第三测头8和第四测头10分别通过螺栓1、4、9、11固连于测头安装台5上。轴承23通过螺栓24、螺母34与底座6连接。从动轴16与轴承23之间过盈配合。曲线槽轮机构从动件22与从动轴16过盈配合，并利用弹性卡簧25固定其轴向运动。定位杆21利用螺纹配合固定于从动轴16上，定位小球20固连于弹簧19上。绕线环18放置于定位轴21与测头安装台5之间，绕线环18与从动轴16之间过渡配合。测头安装台5通过螺母17紧固于从动轴16上。不同测头的导线绕过不同的绕线环，确保了导线之间不会互相缠绕，并经由底座导线引导口7和测头安装台导线引导口13引出与外部的设备连接。

当步进电机15接到命令转动时，将带动主动轴26上的曲线槽轮机构主动件30进行转动，进而带动曲线槽轮机构从动件22的运动；而曲线槽轮机构从动件22与从动轴16过盈配合，所以将带动从动轴16的转动；而工作台5通过螺母17固连与从动轴上16，所以从动轴16将带动工作台5转动，从而实现不同测头(传感器)位置的切换。

定位机构的定位杆21固连于从动轴16上，所以从动轴16旋转时，定位杆21也将随之运动，当运动经过指定位置定位孔12时，定位杆21上与弹簧19连接的定位球20将进入定位孔12内实现定位。当圆周向的力小于所设定的弹簧19的支撑的力时，定位球20将固定于定位孔12中，不会弹出，保证定位机构的定位；当步进电机15驱动时，圆周向的力大于所设定的弹簧19的支撑力时，定位球20弹出定位孔12，沿着底座6内侧运动。

各图中未再具体说明的其余标记已体现在附图说明部分。

Claims (6)

1.一种用于三坐标测量机的测头转换装置，其特征在于，设有底座、测头安装台、步进电机、主动轴、曲线槽轮机构主动件、曲线槽轮机构从动件、从动轴、轴承、定位机构和绕线环；

底座与测头安装台固连，步进电机输出轴与主动轴连接，主动轴设于曲线槽轮机构主动件上，从动轴设于曲线槽轮机构从动件上，从动轴上端与测头安装台固连，轴承设于从动轴上，轴承安装在底座上，定位机构设有定位杆、2个定位球和弹簧，定位杆中部与从动轴螺接，弹簧套设于定位杆上，2个定位球通过弹簧连接分别设于定位杆的一端，所述底座的内壁设有至少4个定位孔，所述定位球嵌于定位孔中，绕线环设于所述从动轴上。

2.如权利要求1所述一种用于三坐标测量机的测头转换装置，其特征在于，所述步进电机输出轴通过联轴器与所述主动轴连接。

3.如权利要求1所述一种用于三坐标测量机的测头转换装置，其特征在于，所述定位孔为圆锥形定位孔。

4.如权利要求1所述一种用于三坐标测量机的测头转换装置，其特征在于，所述底座设有导线引导口。

5.如权利要求1所述一种用于三坐标测量机的测头转换装置，其特征在于，所述绕线环的数量设有至少4个。

6.如权利要求1所述一种用于三坐标测量机的测头转换装置，其特征在于，所述定位机构设有2套，每套定位机构设有定位杆、2个定位球和弹簧，定位杆中部与从动轴螺接，弹簧套设于定位杆上，2个定位球通过弹簧连接分别设于定位杆的一端。