一種圓柱凸輪壓簧式關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種圓柱凸輪壓簧式關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)，主要由壓簧和圓柱凸輪組成，關(guān)節(jié)臂轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致滾子和圓柱凸輪之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，壓縮壓簧產(chǎn)生平衡關(guān)節(jié)臂及與之相連部件重量的力矩。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可用于關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。
【專利說(shuō)明】
一種圓柱凸輪壓簧式關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)領(lǐng)域，具體是一種圓柱凸輪壓簧式關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)又被稱之為柔性坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)依據(jù)仿生學(xué)原理，模擬人體手臂的結(jié)構(gòu)，是一種具有六個(gè)自由度的非正交坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。這種坐標(biāo)測(cè)量機(jī)攜帶方便、測(cè)量范圍大，其對(duì)測(cè)量環(huán)境要求不像正交坐標(biāo)測(cè)量機(jī)那樣嚴(yán)格，同時(shí)，由于具有六個(gè)自由度，可以實(shí)現(xiàn)空間復(fù)雜形狀的測(cè)量，應(yīng)用范圍廣泛。
[0003]關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是一種手動(dòng)測(cè)量?jī)x器。假如沒(méi)有平衡機(jī)構(gòu)，無(wú)論關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是否使用，都會(huì)帶來(lái)不利影響。在測(cè)量工件時(shí)，需要操作人員手持測(cè)頭和測(cè)量臂進(jìn)行測(cè)量，即測(cè)頭、測(cè)量臂以及部分關(guān)節(jié)的重量需要由操作人員負(fù)擔(dān)，當(dāng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量操作時(shí)，操作人員會(huì)產(chǎn)生疲勞感。盡管可以通過(guò)選用新型輕便的材料來(lái)減輕測(cè)量機(jī)的重量，然而并不能從本質(zhì)上解決上述問(wèn)題。當(dāng)不進(jìn)行測(cè)量，坐標(biāo)測(cè)量機(jī)靜止放置時(shí)，由于受到地心引力的作用，關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)會(huì)在重力作用下產(chǎn)生下垂的現(xiàn)象，導(dǎo)致儀器傾斜，嚴(yán)重時(shí)可能損壞儀器。因此，在商品關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上都安裝有平衡裝置。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種圓柱凸輪壓簧式關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)，用于關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種圓柱凸輪壓簧式關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括圓柱凸輪，所述圓柱凸輪的外輪廓由完全相同的兩部分組成，圓柱凸輪上呈軸對(duì)稱布置有兩個(gè)滾子，兩個(gè)滾子分別與關(guān)節(jié)臂固定在一起，還包括關(guān)節(jié)軸，圓柱凸輪通過(guò)導(dǎo)向裝置沿軸向滑動(dòng)安裝在關(guān)節(jié)軸上，關(guān)節(jié)軸上套有壓簧，壓簧一端固定在圓柱凸輪上，壓簧另一端固定在關(guān)節(jié)上；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)臂時(shí)，滾子推動(dòng)圓柱凸輪壓縮壓簧，壓簧產(chǎn)生的反作用力作用于滾子，反作用力可以分解成軸向分力和與軸向垂直的分力，與軸向垂直的分力距離關(guān)節(jié)軸的距離為滾子中心至關(guān)節(jié)軸的距離，因此產(chǎn)生一個(gè)力矩。。
[0006]所述的一種圓柱凸輪壓簧式關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述圓柱凸輪直接與關(guān)節(jié)臂固定在一起，此時(shí)關(guān)節(jié)軸上沿軸向滑動(dòng)安裝有滑塊，圓柱凸輪上滾子與關(guān)節(jié)軸上滑塊固定在一起，關(guān)節(jié)軸上套有壓簧，壓簧一端固定在滑塊上，壓簧另一端固定在關(guān)節(jié)上；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)臂時(shí)，圓柱凸輪推動(dòng)滾子并通過(guò)滑塊壓縮壓簧，壓簧產(chǎn)生的反作用力通過(guò)滾子作用于圓柱凸輪，反作用力可以分解成軸向分力和與軸向垂直的分力，與軸向垂直的分力距離關(guān)節(jié)軸的距離為滾子中心至關(guān)節(jié)軸的距離，因此產(chǎn)生一個(gè)力矩。
[0007]本發(fā)明中，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)臂時(shí)，滾子與圓柱凸輪相對(duì)運(yùn)動(dòng)，壓縮壓簧產(chǎn)生反作用力，反作用力分解成軸向分力和與軸向垂直的分力，與軸向垂直的分力距離關(guān)節(jié)軸不為零，因此產(chǎn)生一個(gè)力矩。當(dāng)彈簧選擇合理、凸輪設(shè)計(jì)合理時(shí)，該力矩可以抵消關(guān)節(jié)臂及與之相連部件的重量，起到平衡效果。
[0008]本發(fā)明的局限性:圓柱凸輪壓簧式關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)所在關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)臂與軸之間的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度不能超過(guò)180度。
[0009]本發(fā)明的有益效果:由圓柱凸輪和壓簧組成平衡機(jī)構(gòu)，在關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，由平衡機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的作用于軸上的力為沿軸向的拉力，由平衡機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的作用于軸上的力矩為繞軸向的扭矩，對(duì)關(guān)節(jié)臂式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量精度的不利影響小；同時(shí)，由于圓柱凸輪壓簧式關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以置于關(guān)節(jié)內(nèi)部，使儀器外形簡(jiǎn)潔、美觀。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的滾子與關(guān)節(jié)臂固定在一起時(shí)的圓柱凸輪壓簧式關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的凸輪與關(guān)節(jié)臂固定在一起時(shí)的圓柱凸輪壓簧式關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明的圓柱凸輪曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1所示，一種圓柱凸輪壓簧式關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)，包括圓柱凸輪3，圓柱凸輪3的外輪廓由完全相同的兩部分組成，圓柱凸輪3上呈軸對(duì)稱布置有兩個(gè)滾子4，兩個(gè)滾子4分別與關(guān)節(jié)臂5固定在一起，還包括關(guān)節(jié)軸I，圓柱凸輪3通過(guò)導(dǎo)向裝置沿軸向滑動(dòng)安裝在關(guān)節(jié)軸I上，關(guān)節(jié)軸I上套有壓簧2，壓簧2—端固定在圓柱凸輪3上，壓簧2另一端固定在關(guān)節(jié)上；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)臂5時(shí)，滾子4推動(dòng)圓柱凸輪3壓縮壓簧2，壓簧2產(chǎn)生的反作用力作用于滾子4，反作用力可以分解成軸向分力和與軸向垂直的分力，與軸向垂直的分力距離關(guān)節(jié)軸I的距離為滾子4中心至關(guān)節(jié)軸I的距離，因此產(chǎn)生一個(gè)力矩。。
[0014]如圖2所示，本發(fā)明結(jié)構(gòu)還可以是:圓柱凸輪3直接與關(guān)節(jié)臂5固定在一起，此時(shí)關(guān)節(jié)軸I上沿軸向滑動(dòng)安裝有滑塊6，圓柱凸輪3上滾子4與關(guān)節(jié)軸I上滑塊6固定在一起，關(guān)節(jié)軸I上套有壓簧2，壓簧2—端固定在滑塊6上，壓簧2另一端固定在關(guān)節(jié)上；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)臂5時(shí)，圓柱凸輪3推動(dòng)滾子4并通過(guò)滑塊6壓縮壓簧2，壓簧2產(chǎn)生的反作用力通過(guò)滾子作用于圓柱凸輪3，反作用力可以分解成軸向分力和與軸向垂直的分力，與軸向垂直的分力距離關(guān)節(jié)軸I的距離為滾子4中心至關(guān)節(jié)軸I的距離，因此產(chǎn)生一個(gè)力矩。
[0015]本發(fā)明中，圓柱凸輪3上的滾子4與關(guān)節(jié)臂5固定在一起，圓柱凸輪3與軸I之間有導(dǎo)向裝置，圓柱凸輪3可以沿軸向滑動(dòng)，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)臂5時(shí)，滾子4推動(dòng)圓柱凸輪3壓縮壓簧2，壓簧2產(chǎn)生的反作用力作用于滾子4，反作用力可以分解成軸向分力和與軸向垂直的分力，與軸向垂直的分力距離軸I的距離為滾子中心至軸I的距離，因此產(chǎn)生一個(gè)力矩。
[0016]圖2給出了本發(fā)明的另外一種實(shí)施方式的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。圓柱凸輪3與關(guān)節(jié)臂5固定在一起，滾子4與軸I上的滑塊6固定在一起，滑塊5可以沿軸向滑動(dòng)，不能轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)臂5時(shí)，圓柱凸輪3推動(dòng)滾子4并通過(guò)滑塊6壓縮壓簧2，壓簧2產(chǎn)生的反作用力通過(guò)滾子4作用于圓柱凸輪3，反作用力可以分解成軸向分力和與軸向垂直的分力，與軸向垂直的分力距離軸I的距離為滾子中心至軸I的距離，因此產(chǎn)生一個(gè)力矩。
[0017]圖3給出了本發(fā)明的凸輪曲線設(shè)計(jì)示意圖，由兩段完全相同的曲線組成，因此，平衡機(jī)構(gòu)所在關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)臂與軸之間的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度不能超過(guò)180度。
[0018]在圓柱凸輪曲線設(shè)計(jì)合理并選擇相應(yīng)合適彈簧的條件下，在關(guān)節(jié)臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓柱凸輪壓簧式關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的力矩可以抵消關(guān)節(jié)臂及與之相連部件的重量，起到平衡效果ο
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種圓柱凸輪壓簧式關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括圓柱凸輪，所述圓柱凸輪的外輪廓由完全相同的兩部分組成，圓柱凸輪上呈軸對(duì)稱布置有兩個(gè)滾子，兩個(gè)滾子分別與關(guān)節(jié)臂固定在一起，還包括關(guān)節(jié)軸，圓柱凸輪通過(guò)導(dǎo)向裝置沿軸向滑動(dòng)安裝在關(guān)節(jié)軸上，關(guān)節(jié)軸上套有壓簧，壓簧一端固定在圓柱凸輪上，壓簧另一端固定在關(guān)節(jié)上；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)臂時(shí)，滾子推動(dòng)圓柱凸輪壓縮壓簧，壓簧產(chǎn)生的反作用力作用于滾子，反作用力可以分解成軸向分力和與軸向垂直的分力，與軸向垂直的分力距離關(guān)節(jié)軸的距離為滾子中心至關(guān)節(jié)軸的距離，因此產(chǎn)生一個(gè)力矩。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱凸輪壓簧式關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述圓柱凸輪直接與關(guān)節(jié)臂固定在一起，此時(shí)關(guān)節(jié)軸上沿軸向滑動(dòng)安裝有滑塊，圓柱凸輪上滾子與關(guān)節(jié)軸上滑塊固定在一起，關(guān)節(jié)軸上套有壓簧，壓簧一端固定在滑塊上，壓簧另一端固定在關(guān)節(jié)上；當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)臂時(shí)，圓柱凸輪推動(dòng)滾子并通過(guò)滑塊壓縮壓簧，壓簧產(chǎn)生的反作用力通過(guò)滾子作用于圓柱凸輪，反作用力可以分解成軸向分力和與軸向垂直的分力，與軸向垂直的分力距離關(guān)節(jié)軸的距離為滾子中心至關(guān)節(jié)軸的距離，因此產(chǎn)生一個(gè)力矩。
【文檔編號(hào)】G01B21/00GK105865385SQ201610380386
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】李維詩(shī), 于連棟, 夏豪杰, 潘成亮
【申請(qǐng)人】佛山市天目工業(yè)測(cè)量科技有限公司