專利名稱：一種三坐標(biāo)測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種圓柱坐標(biāo)系的三坐標(biāo)測量儀。
背景技術(shù)：
目前，公知的圓柱坐標(biāo)系的三坐標(biāo)測量儀結(jié)構(gòu)由橫臂、立臂、底座三部分構(gòu)成。立臂為圓柱形，下端固定安裝在底座上。長方形橫臂的一端有圓孔，橫臂通過圓孔套裝在立臂上，可沿立臂上下滑動，亦可繞立臂轉(zhuǎn)動。測量探針安裝在橫臂上，可沿橫臂往復(fù)滑動。測量探針沿橫壁的滑動，橫臂沿立臂滑動的同時可繞立臂轉(zhuǎn)動，通過上述運(yùn)動，測量探針可以到達(dá)空間的任何位置，即可實現(xiàn)三維測量的目的。但是，為滿足運(yùn)動精度和安裝驅(qū)動機(jī)構(gòu)零件的需要，對橫臂、立臂的加工精度要求較高，因此，這些零件結(jié)構(gòu)比較大，而且需要使用專用夾具、專用設(shè)備進(jìn)行加工，致使整臺測量儀結(jié)構(gòu)龐大、價格比較昂貴。國產(chǎn)的此類儀器價格在6-10萬人民幣，而國外產(chǎn)品的價格在30-40萬人民幣，小型的科研機(jī)構(gòu)及院校實驗室等在經(jīng)濟(jì)上難以接受，不利于科學(xué)研究的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有的圓柱坐標(biāo)系的三坐標(biāo)測量儀結(jié)構(gòu)龐大、價格昂貴的不足，本發(fā)明提出了一種三坐標(biāo)測量儀。
本發(fā)明采用圓柱坐標(biāo)系，包括橫臂、立臂、底座三部分，其發(fā)明點在于1.測量儀本體由兩套滑軌和滑塊構(gòu)成，測量部件為兩個直線位移傳感器和一個角位移傳感器；2.滑軌的一端與固定板固定在一起，滑塊和直線位移傳感器安裝在滑軌上；3.傳動絲杠與滑軌平行安裝，電機(jī)安裝在傳動絲杠一端，提供動力；4.通過固定板使一套滑軌水平安裝，構(gòu)成本發(fā)明的橫臂；另一套滑軌縱向安裝，構(gòu)成本發(fā)明的立臂；5.底座的中間安裝有一個光軸，底面安裝有角位移傳感器。
本發(fā)明與現(xiàn)有三坐標(biāo)測量儀相比，具有結(jié)構(gòu)輕巧，成本低，操作簡單易行的特點。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
附圖1是三坐標(biāo)測量儀結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是三坐標(biāo)測量儀橫臂結(jié)構(gòu)示意圖，其中a圖是橫臂結(jié)構(gòu)主視圖，b圖是橫臂結(jié)構(gòu)后視圖。
附圖3是三坐標(biāo)測量儀立臂結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖4是三坐標(biāo)測量儀底座結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖5是固定板的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖6是定位板的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖7是連接板的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖8是折板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中
具體實施方式
在具體實施中第一步，制作主要由測量探針1、固定板3、傳動絲杠15、滑軌17、電機(jī)16和直線位移傳感器20組成的橫臂2。
固定板3位于橫臂一端，用鋼材制成，基本形狀為方形，上表面呈階梯狀，如圖5所示，固定板3上有滑軌安裝孔34、滑塊安裝孔35、折板安裝孔36、電機(jī)安裝孔、軸承安裝孔。固定塊19位于橫臂另一端，用鋼材制成，基本形狀為正方體，上表面的四角有安裝軸承的螺孔，側(cè)面中心有方形通孔，通孔尺寸與滑軌17外形相同。固定板3和固定塊19上分別有用螺釘固定的、用以安裝傳動絲杠15所需的軸承11。
滑軌17和滑塊18選用型號為BRH-25-B-SP的標(biāo)準(zhǔn)套件，滑塊18上有定位板14及連接板12。定位板14及連接板12均為用兩塊矩形鋼板垂直焊接而成，鋼板上有安裝孔。其區(qū)別在于如圖6所示，定位板14為兩塊鋼板在端頭垂直焊接而成，四個安裝孔分布在兩塊鋼板中心線的上部；如圖7所示，連接板12為兩塊鋼板在側(cè)邊垂直焊接而成，兩個安裝孔分布在一個鋼板中心線的下部，四個安裝孔分布在另一個鋼板的四個角上，且該鋼板中心有通孔，通孔直徑大于傳動絲杠15直徑。
組裝橫臂時如圖2-a所示，滑軌17采用懸臂梁安裝，即一端通過滑軌安裝孔34，用螺栓安裝在固定板3的臺階上，另一端懸空，固定塊19套裝其上；將型號為SGC-5的直線位移傳感器20平行貼合滑軌17的側(cè)面，并將兩端用螺栓固定在滑軌1 7上；如圖2-b所示，將定位板14用螺栓安裝在滑塊18上，傳感測量頭21通過螺釘與定位板14連接，使傳感測量頭21與直線位移傳感器20之間平行且有1.5mm的間距，這樣，滑塊18在滑軌17上滑動時，直線位移傳感器20可以測量出其移動的距離；測量探針1用螺栓安裝在滑塊18上，并使針尖向下；傳動絲杠15與螺帽13是型號為SFD-020-05-C7的標(biāo)準(zhǔn)套件，兩端分別安裝在軸承11上，位于滑軌17上方且與滑軌17平行；將螺帽13通過周邊法蘭四角上的安裝孔，用螺栓與連接板12相連；連接板12與滑塊18通過螺栓固定在一起，使得螺帽13與滑塊18成為一體；電機(jī)16型號為FTY2-90-4，被安裝在固定板3上，其轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器與傳動絲杠15相連，提供動力，驅(qū)動傳動絲杠15旋轉(zhuǎn)，使螺帽13與滑塊18沿滑軌17運(yùn)動。
第二步，制作主要由滑軌22、直線位移傳感器24、傳動絲杠10、轉(zhuǎn)臺6和電機(jī)25構(gòu)成的立臂5。
如圖3所示，滑軌22與滑塊4選用型號為BRH-30-A-SP的標(biāo)準(zhǔn)套件，滑軌22的上端固定有固定塊23，側(cè)面有型號為SGC-6的直線位移傳感器24；軸承26通過螺釘安裝在固定塊23上，圓軸承28安裝在轉(zhuǎn)臺6上的軸承安裝孔內(nèi)。傳動絲杠10和螺帽27是型號為SFD-025-05-C7的標(biāo)準(zhǔn)套件，螺帽27上安裝有折板9。
固定塊23用鋼材制成，基本形狀為方形，下表面呈階梯狀，固定塊23上有安裝軸承的螺孔和安裝電機(jī)的螺孔，中心有方形通孔，通孔尺寸與滑軌22外形相同。
轉(zhuǎn)臺6為圓形，上表面中心有方孔，邊緣處有軸承安裝孔，底面中心有圓孔，圓孔中裝有軸套33。轉(zhuǎn)臺圓周的下部為齒輪形狀，模數(shù)為3，可與齒輪30嚙合，傳遞轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的動力。
如圖8所示，折板9為兩塊鋼板在側(cè)邊垂直焊接而成，每塊鋼板的四個角上分布有安裝孔，且其中一鋼板中心有通孔，通孔直徑大于傳動絲杠10直徑。
組裝立臂時，將滑軌22下端垂直固定在轉(zhuǎn)臺6中心的方孔中，直線位移傳感器24平行貼合滑軌17的側(cè)面，兩端用螺栓固定在滑軌上；傳動絲杠10穿過折板9的通孔，兩端分別安裝在軸承26和圓軸承28上，位于滑軌22一側(cè)且與滑軌22平行；螺帽27套裝在傳動絲杠10上，且通過周邊法蘭四角上的安裝孔，用螺栓與折板9相連。電機(jī)25型號為FTY2-750-4，被安裝固定塊23上，其轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器與傳動絲杠10相連，提供動力。
第三步，制作主要由方臺31、角位移傳感器32、光軸7、電機(jī)29構(gòu)成的底座。
如圖4所示，方臺31為四方形，鋼材制成，底面中心有沉頭孔。軸套33安裝在沉頭孔的內(nèi)孔中，內(nèi)表面精度要求為IT8。光軸7的型號為SF40，與軸套33緊密配合，下端與角位移傳感器32的轂孔連接。角位移傳感器32型號為755A-05-S-30000，周邊有安裝孔，用螺栓安裝在方臺沉頭孔的外孔內(nèi)。電機(jī)29型號為FTY2-180-4，位于方臺邊緣處，并通過聯(lián)軸器與模數(shù)為3的齒輪30相連，提供轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動動力。
在完成了以上制作后如圖1所示，將橫臂2的固定板3通過滑塊安裝孔35，用螺栓與立臂5的滑塊4安裝在一起，且使橫臂2與立臂5相垂直。同時，折板9的一面通過折板安裝孔36，用螺栓安裝在固定板3上，以便通過傳動絲杠10驅(qū)動橫臂2上下運(yùn)動。
將立臂5的轉(zhuǎn)臺6通過軸套33安裝在底座8的光軸7上，并可繞光軸7轉(zhuǎn)動，同時使轉(zhuǎn)臺6圓周下部的齒輪與齒輪30相嚙合。
權(quán)利要求
1.一種圓柱坐標(biāo)系三坐標(biāo)測量儀，包括橫臂、立臂、底座，其特征在于包括兩套滑軌和滑塊、兩個直線位移傳感器和一個角位移傳感器、兩套精密傳動絲杠，并且a.通過固定板(3)使其中一套滑軌水平安裝，構(gòu)成本發(fā)明的橫臂(2)；另一套滑軌縱向安裝，構(gòu)成本發(fā)明的立臂(5)；b.兩個直線位移傳感器均安裝在滑軌上；c.兩套傳動絲杠均與滑軌平行安裝；d.角位移傳感器(32)安裝在底座(8)的底面，且與光軸(7)連接。
2.如權(quán)利要求1所述圓柱坐標(biāo)系三坐標(biāo)測量儀，其特征在于該三坐標(biāo)測量儀的橫臂(2)包括滑軌(17)、測量探針(1)、固定板(3)、直線位移傳感器(20)、傳動絲杠(15)和電機(jī)(16)，并且直線位移傳感器(20)平行貼合滑軌(17)的側(cè)面；定位板(14)安裝在滑塊(18)上，傳感測量頭(21)與定位板(14)連接，并與直線位移傳感器(20)平行；測量探針(1)安裝在滑塊(18)上，并使針尖向下；傳動絲杠(15)位于滑軌(17)上方且與滑軌(17)平行，螺帽(13)與連接板(12)相連，連接板(12)與滑塊(18)固定在一起；電機(jī)(16)安裝固定板(3)上，其轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器與傳動絲杠(15)相連。
3.如權(quán)利要求1所述圓柱坐標(biāo)系三坐標(biāo)測量儀，其特征在于該三坐標(biāo)測量儀的立臂(5)包括轉(zhuǎn)臺(6)、滑軌(22)、直線位移傳感器(24)、傳動絲杠(10)和電機(jī)(25)，并且滑軌(22)下端垂直固定在轉(zhuǎn)臺(6)中心；直線位移傳感器(24)平行貼合滑軌(22)的側(cè)面；傳動絲杠(10)位于滑軌(22)一側(cè)且與滑軌(22)平行，螺帽(27)套裝在傳動絲杠(10)上，且與折板(9)相連；電機(jī)(25)安裝固定塊(23)上，其轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器與傳動絲杠(10)相連。
4.如權(quán)利要求1所述圓柱坐標(biāo)系三坐標(biāo)測量儀，其特征在于該三坐標(biāo)測量儀的底座(8)包括方臺(31)、角位移傳感器(32)、光軸(7)、電機(jī)(29)，并且軸套(33)位于方臺(31)底面中心；光軸(7)與軸套(33)緊密配合，下端與角位移傳感器(32)的轂孔固定；角位移傳感器(32)位于方臺(31)內(nèi)。電機(jī)(29)位于方臺(31)邊緣處，并通過聯(lián)軸器與齒輪(30)相連，
5.如權(quán)利要求1所述圓柱坐標(biāo)系三坐標(biāo)測量儀，其特征在于該三坐標(biāo)測量儀橫臂(2)的固定板(3)與立臂(5)的滑塊(4)連接在一起，且使橫臂(2)與立臂(5)相垂直。
6.如權(quán)利要求1所述圓柱坐標(biāo)系三坐標(biāo)測量儀，其特征在于該三坐標(biāo)測量儀的立臂轉(zhuǎn)臺(6)安裝在底座(8)的光軸上(7)上，并可繞光軸(7)轉(zhuǎn)動，同時使轉(zhuǎn)臺(6)圓周下部的齒輪與齒輪(30)相嚙合。
全文摘要
本發(fā)明涉及測量技術(shù)領(lǐng)域中三坐標(biāo)測量儀器。為了解決現(xiàn)有的圓柱坐標(biāo)系的三坐標(biāo)測量儀結(jié)構(gòu)龐大、價格昂貴、部分零件需要專門設(shè)備加工的不足，本發(fā)明將市場成品滑軌、直線位移傳感器、角位移傳感器、傳動絲杠和電機(jī)進(jìn)行組合，構(gòu)成了一種圓柱坐標(biāo)系的三坐標(biāo)測量儀，其結(jié)構(gòu)分為橫臂、立臂、底座三部分，實現(xiàn)了三維方向的運(yùn)動，達(dá)到了測量的目的。本發(fā)明可應(yīng)用于多種三維幾何物體的坐標(biāo)測量，尤其適用于具有連續(xù)外形的彎曲、螺旋形工件測量，具有較廣的市場應(yīng)用前景，具有結(jié)構(gòu)輕巧、成本較低，而且操作簡單易行的特點，適用于中、小型科研院所。
文檔編號G01B21/04GK1472503SQ0310800
公開日2004年2月4日 申請日期2003年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月30日
發(fā)明者盛兵, 王俊彪, 王永軍, 楊旭東, 朱莉, 楊毅, 盛 兵 申請人:西北工業(yè)大學(xué)