水平臂式三坐標測量機制造技術

一種水平臂式三坐標測量機。Ｘ向導軌為“Ｔ”形，滑座為分體式，主向、側向、底部靜壓式空氣止推軸承構成封閉式導軌支承。輔助立柱位于主立柱Ｘ向的后方。主立柱為“＿＿”形或“工”字形，寬高比為２－３，水平臂采用了直線導軌。采用單根鋼絲繩配重。定長測桿由薄壁金屬管構成。其運動穩定性好。剛性強，測量誤差減小５－１５％，它安裝、拆卸、運輸方便，可廣泛應用于零部件幾何尺寸、形位公差的精密測量中。（*該技術在2012年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及三坐標測量機，更明確地說，是用于精密測量零件的幾何尺寸、形位公差的水平臂式三坐標測量機。迄今為止的水平臂式三坐標測量機，有一根水平放置在支架上的矩形截面的導軌做為三坐標測量機X向運動的導軌。“ㄇ”形滑座通過主向靜壓式空氣止推軸承和側向靜壓式空氣止推軸承裝在X向導軌上。主立柱固定連接在滑座上，做為三坐標測量機Z向運動導軌。滑架通過靜壓式空氣止推軸承套裝在主立柱上。能水平運動(三坐標測量機的Y向)的水平臂通過靜壓式空氣止推軸承裝在滑架中。輔助立柱沿Y向與主立柱并列固定在滑座上。中空輔助立柱中裝有配重。配重用兩根鋼絲繩繞過主立柱和輔助立柱上方的滑輪與滑架連接。X、Y、Z三個方向的運動分別由用伺服電機、減速裝置、摩擦輪或鋼帶傳動裝置驅動。在X向導軌、主立柱和水平臂上分別裝有光柵尺。在水平臂的前端裝有測頭。當測頭觸測零件時，安裝在滑座上的X向光柵尺讀數頭和安裝在滑架上的Y向、Z向光柵尺讀數頭讀取光柵位置信號，通過計算機系統處理，得出被測零件的幾何尺寸或形狀、位置誤差結果。由于滑座為“ㄇ”形結構，只有主向和側向靜壓式空氣止推軸承，即其X向導軌支承系統不是封閉的。因此，三坐標測量機運動過程中俯仰誤差較大。特別是對于大型三坐標測量機，其運動部件的慣量大，對測量精度影響更大。由于水平臂為懸臂結構，從其支點(靜壓式空氣止推軸承)到水平臂端部的測頭為其懸臂長度。此懸臂長度在測量過程中是可變的，因此，在測頭端由于水平臂自重和測頭重量引起的撓度變形也是可變的，從而影響測量精度。滑座上的主立柱和輔助立柱沿Y向排列，雖然有利于立柱門架Y向的剛性，但沿X向剛性不好，特別是對于大型三坐標測量機。水平臂和配重之間由兩根鋼絲繩繞過立柱門架頂部的滑輪連接。由于兩根鋼絲繩的張力很難調得一致，水平臂受力不均，也會影響測量精度。以上諸種原因，造成水平臂式三坐標測量機測量精度不高。本專利技術的目的，在于克服上述缺點和不足，提供一種X向采用封閉導軌結構形式，水平臂采用直線導軌形式，測桿長度固定，主立柱與輔助立柱沿X向布置，配重與水平臂之間用一根鋼絲繩連接的，從而可較大提高測量精度，同時便于安裝、運輸的水平臂式三坐標測量機。為了達到上述目的，本專利技術水平臂式三坐標測量機由支架，安裝在支架上的X向導軌，以靜壓式空氣軸承支承安裝在X向導軌上的滑座，安裝在滑座上的主立柱和空心的輔助立柱，連接主立柱和輔助立柱頂部使之構成框架結構的金屬板，以靜壓式空氣軸承支承安裝在主立柱上的水平臂，安裝在主立柱和輔助立柱頂部的金屬板上的兩個滑輪，安裝在空心的輔助立柱內用鋼絲繩繞過滑輪與水平臂連接的配重，緊固在水平臂上的測桿，裝在測桿前端的測頭，分別驅動滑座、水平臂、測桿使之分別沿X、Z、Y向運動的伺服電機、減速裝置、摩擦輪或鋼帶傳動裝置及其電氣控制系統，分別安裝在X向導軌、主立柱和水平臂上以配合讀取X、Z、Y三個方向的位置座標的光柵尺和讀數頭，與測頭和讀數頭連結以處理測量數據的計算機系統所構成。X向導軌的橫截面為“T”形。安裝在X向導軌上的滑座由“ㄇ”形的滑座上體、兩塊平板形的下板、連接并緊固上體與下板的螺栓和定位銷分體構成。把滑座支承安裝在X向導軌上的靜壓式空氣軸承由主向靜壓式空氣止推軸承、側向靜壓式空氣止推軸承和底部靜壓式空氣止推軸承在X向導軌的“T”形橫截面的上、下、左、右四個方向構成封閉式導軌支承系統。這種封閉式導軌支承系統有利于減小俯仰誤差、提高滑座的運動精度。另外，由滑座上體、下板、螺栓和定位銷構成的分體式滑座，便于安裝與拆卸、運輸。安裝在滑座上的輔助立柱沿X向位于主立柱的后方，主立柱的橫截面為“ㄇ”形或“工”字形，其橫截面的寬度高度比為2～3。輔助立柱沿X向布置在主立柱的后方，這一X向的框架結構有利于提高其沿X向的剛性。主立柱沿Y向的剛性靠加大主立柱的寬度高度比解決。即使主立柱的寬度(沿Y向的尺寸)大于其高度(沿X向的尺寸)。寬度高度比為2～3時效果最好，其剛性大。主立柱寬度尺寸的加大將增加慣量，為此，將主立柱的橫截面設計成“ㄇ”形或“工”字形。本專利技術的水平臂由安裝在主立柱上并可以沿主立柱上下運動的滑架，以緊固件緊固在滑架上的橫梁，連結滑架和橫梁的4塊腹板，安裝在橫梁上的兩根直線導軌，安裝在每根直線導軌上的兩個滑塊，連接兩根直線導軌上的4個滑塊并且可以將測桿安裝其上的滑板所構成。本專利技術在Y向采用了兩根直線導軌和固定長度的測桿的結構形式，解決了測頭處撓度變形不斷變化的問題，提高了測量精度。水平臂也采用分體組合式結構，便于安裝和運輸。測桿由薄壁金屬圓管、將其固定在滑板上的管夾和緊固件構成。薄壁金屬圓管搭接在滑板上的部分帶有一個平面，或者銑扁，以防止測桿轉動。測桿也可由薄壁金屬方管或薄壁金屬矩形管以及管夾和緊固件構成。方管或矩形管緊固后不會轉動。由于測桿的長度在測量過程中是固定不變的，測頭處的撓度變形也是固定值，便于計算機修正。水平臂的配重上側緊固著兩個滑輪。配重用一根鋼絲繩繞過主立柱與輔助立柱頂部的金屬板上的兩個滑輪和配重上的兩個滑輪與水平臂連接。單根鋼絲繩結構可使水平臂受力均勻，從而可以提高測量精度。本專利技術水平臂式三坐標測量機的任務就是這樣完成的。本專利技術在X向采用了封閉式導軌支承系統和分體式結構滑座，在Y向采用了直線導軌結構和固定長度測桿，在Z向采用了大寬度高度比的主立柱、單根鋼絲繩配重和X向輔助立柱等結構，從而提高了X向運動的運動穩定性，減小了測頭處撓度變形在測量過程中的改變量，增強了運動部件的剛性，進而提高了水平臂式三坐標測量機的測量精度。和過去的水平臂式三坐標測量機相比，本專利技術的測量誤差減小了5～15%。本專利技術的滑座、水平臂等部件采用了分體式組合結構，便于安裝、調整、拆卸、運輸。對于大型三坐標測量機，尤為方便。它可廣泛應用于機械零部件的幾何尺寸、形位公差的精密測量中。以下結合實施例及其附圖對本專利技術作更進一步的說明。附圖說明圖1為本專利技術實施例1的主視圖。圖2為實施例1的左視圖。圖3為實施例1X向導軌及滑座的示意圖。圖4為實施例1主立柱和輔助立柱的結構示意圖。圖5為圖4沿A-A的剖視圖。圖6為圖4的左視圖。圖7為實施例1水平臂的主視圖。圖8為水平臂的俯視圖。圖9為實施例1的測桿及滑板的結構示意圖。圖10為實施例2的主立柱的橫截面的結構示意圖。圖1和圖2描述了本專利技術實施例1的總體結構。支架1、X向導軌2、滑座3、主立柱4、輔助立柱5、金屬板6、水平臂7、滑輪11、測桿8、測頭9以及配重10、伺服電機、減速裝置、摩擦輪或鋼帶傳動裝置、電氣控制系統、光柵尺、讀數頭、計算機系統等構成了本專利技術實施例1。圖3中，實施例1的X向導軌2的橫截面為“T”形，滑座3由“ㄇ”形的滑座上體15、兩塊下板16、螺栓17、定位銷18構成。主向靜壓式空氣止推軸承12、側向靜壓式空氣止推軸承13、底部靜壓式空氣止推軸承14構成封閉式導軌支承系統。圖4中，輔助立柱5沿X向位于主立柱4的后方。圖5中，實施例1的主立柱4的橫截面為“ㄇ”形，其寬度B與高度H之比為2。圖6中可以看出，配重10上側緊固著兩個滑輪25，一根鋼絲繩24繞過金屬板6上的兩個滑輪11和兩個滑輪25與水平臂7連接。圖7和圖8中，實施例1的水平臂7由滑架26、橫梁27、4塊腹板28、兩根直線導軌19、4個滑本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種由支架，安裝在支架上的Ｘ向導軌，以靜壓式空氣軸承支承安裝在Ｘ向導軌上的滑座，安裝在滑座上的主立柱和空心的輔助立柱，連接主立柱和輔助立柱頂部的金屬板，以靜壓式空氣軸承支承安裝在主立柱上的水平臂，安裝在主立柱和輔助立柱頂部的金屬板上的兩個滑輪，安裝在空心的輔助立柱內用鋼絲繩繞過滑輪與水平臂連接的配重，緊固在水平臂上的測桿，裝在測桿前端的測頭，分別驅動滑座、水平臂、測桿使之沿Ｘ、Ｚ、Ｙ向運動的伺服電機、減速裝置、摩擦輪或鋼帶傳動裝置及其電氣控制系統，分別安裝在Ｘ向導軌、主立柱和水平臂上以讀取Ｘ、Ｚ、Ｙ三個方向的位置座標的光柵尺和讀數頭，與測頭和讀數頭連結以處理測量數據的計算機系統所構成的水平臂式三坐標測量機，其特征在于所說的Ｘ向導軌的橫截面為“Ｔ”形，安裝在Ｘ向導軌上的滑座由“＊”形的滑座上體、兩塊平板形的下板、連接并緊固上體與下板的螺栓和定位銷構成，把滑座支承安裝在Ｘ向導軌上的靜壓式空氣軸承由主向靜壓式空氣止推軸承、側向靜壓式空氣止推軸承和底部靜壓式空氣止推軸承在Ｘ向導軌的“Ｔ”形橫截面的上、下、左、右四個方向構成封閉式導軌支承系統。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋延善，諸錫荊，吉永良，李洪泉，鄒建園，
申請(專利權)人：國營青島前哨機械廠，
類型：發明
國別省市：95[中國|青島]