專利名稱:自動(dòng)更換測(cè)針裝置和測(cè)針自動(dòng)更換方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域,涉及三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),主要涉及三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 的測(cè)針更換裝置和方法,具體講就是一種新型的自動(dòng)更換測(cè)針裝置和測(cè)針自動(dòng)更 換方法。
背景技術(shù):
隨著精密測(cè)量技術(shù)的快速發(fā)展,坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備越來(lái)越多的使用在自動(dòng)化生產(chǎn) 線和產(chǎn)品檢測(cè)等方面,例如使用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)齒輪、葉片、曲軸、凸輪等復(fù)雜結(jié) 構(gòu)的產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)和檢驗(yàn)。坐標(biāo)測(cè)量機(jī)不斷更新?lián)Q代以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要,這 使得人們對(duì)具有新功能、高精度、高度自動(dòng)化的檢測(cè)設(shè)備的需求不斷提高。在使用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)一些帶外圓面、臺(tái)階面、內(nèi)孔、內(nèi)凹槽、異型面等復(fù) 雜零件進(jìn)行測(cè)量時(shí),由于被測(cè)工件表面的形狀和尺寸不同,就需要不斷更換各種 形狀的測(cè)針進(jìn)行測(cè)量。目前所公開的有關(guān)測(cè)頭更換裝置,可以分為四大類。第一類是利用氣動(dòng)力實(shí) 現(xiàn)測(cè)頭更換。專利US5228205中就是利用改變氣室中空氣壓力的大小實(shí)現(xiàn)測(cè)頭的 加緊和拆除。此類機(jī)構(gòu)使得測(cè)頭的裝卸方便可靠,但是要通過(guò)適當(dāng)?shù)臍鈩?dòng)控制方 式使得系統(tǒng)控制稍顯復(fù)雜。第二類是利用電磁力的實(shí)現(xiàn)測(cè)頭更換。專利US4637119、 L)S4649623、 US4938083、 US5041806中就是利用電磁鐵的共同作用實(shí)現(xiàn)測(cè)頭的安裝和拆除。 這種結(jié)構(gòu)是通過(guò)控制電磁鐵中電流的大小和方向來(lái)實(shí)現(xiàn)磁力的增大和減小,其特 點(diǎn)是磁力大小可以調(diào)節(jié),控制方式簡(jiǎn)單,但是其缺點(diǎn)是電磁力的反復(fù)作用會(huì)引起 周圍導(dǎo)磁材料磁化,而且使得永磁鐵的磁力作用減小。第三類是利用機(jī)械力實(shí)現(xiàn)測(cè)頭的更換。專利US422簡(jiǎn)8、 US4637119、 US4979284、 US5101548中利用機(jī)械裝置的相互運(yùn)動(dòng)提供的機(jī)械力實(shí)現(xiàn)測(cè)頭的裝 夾和拆除。此類型的機(jī)構(gòu)體積較大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,容易產(chǎn)生振動(dòng)、彈性變形等不良 因素影響測(cè)量精度。第四類利用永磁鐵的磁力和輔助的機(jī)械力實(shí)現(xiàn)測(cè)頭更換。專利US5327657、 US6430828、 US6772527中測(cè)頭的安裝是通過(guò)永磁鐵的磁力作用,而測(cè)頭的拆除 是靠機(jī)械裝置的輔助作用實(shí)現(xiàn)的。其特點(diǎn)是測(cè)頭的安裝和拆卸可靠,磁力持久, 是現(xiàn)在應(yīng)用較多的一種方式。但是測(cè)頭的拆卸過(guò)程中是通過(guò)改變軸向位移而改變 其磁力作用的大小,這就使得測(cè)頭在拆除過(guò)程中所需提供的軸向作用力很大,對(duì) 精密測(cè)頭內(nèi)部的元部件的裝配定位精度可能產(chǎn)生較大的影響。在專利US7024738 中測(cè)頭安裝支架可以繞安裝軸回轉(zhuǎn),但其在每個(gè)測(cè)頭安裝座上都有一個(gè)機(jī)械輔助 拆除系統(tǒng),使得結(jié)構(gòu)累贅,控制過(guò)程復(fù)雜。
以上四類對(duì)于側(cè)頭的更換裝置和方法均存在在更換過(guò)程中施力過(guò)大,具體就 是軸向力尤其是將測(cè)頭部件取出時(shí)的拔力過(guò)大的問題,由于測(cè)頭是精密件,其中 內(nèi)部的一些構(gòu)件是采用很細(xì)的彈簧連接或控制的,外力的施力過(guò)大時(shí),會(huì)對(duì)內(nèi)部 必然產(chǎn)生影響,嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響到測(cè)頭的使用壽命,甚至?xí)p壞測(cè)頭。實(shí)際測(cè)量過(guò) 程中因?yàn)闇y(cè)針的存取而損壞測(cè)頭機(jī)構(gòu)和發(fā)生測(cè)量精度不準(zhǔn)是急待解決的技術(shù)問 題。
本發(fā)明項(xiàng)目組對(duì)國(guó)內(nèi)外專利文獻(xiàn)和公開發(fā)表的期刊論文檢索,再尚未發(fā)現(xiàn)與 本發(fā)明密切相關(guān)和一樣的報(bào)道或文獻(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)或設(shè)備存在的缺點(diǎn),提供一種使得測(cè)針更換工 作更加簡(jiǎn)單容易,測(cè)針更換過(guò)程運(yùn)行平穩(wěn),測(cè)針模塊拆除時(shí)所需的軸向作用力很 小,結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn),不需復(fù)雜的控制,能很好的保護(hù)測(cè)頭結(jié)構(gòu),提高測(cè)頭的使用壽命 的自動(dòng)更換測(cè)針裝置和方法。
下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明
本發(fā)明的構(gòu)思是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)下控制測(cè)針模塊存貯架進(jìn)行回轉(zhuǎn)和擺動(dòng),與測(cè) 頭的直線運(yùn)動(dòng)配合來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)針模塊的自動(dòng)更換,以減小軸向作用力。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)在于作為一種自動(dòng)更換測(cè)針裝置,包括有測(cè)頭、測(cè)針模塊、測(cè) 針模塊存貯架、保護(hù)蓋和控制計(jì)算機(jī),測(cè)針模塊的底部有定位球,其中裝有永磁
鐵,與測(cè)量機(jī)測(cè)針的存取控制相關(guān),其特征在于測(cè)針存放架通過(guò)底板安裝在坐 標(biāo)測(cè)量機(jī)工作臺(tái)面上,測(cè)針固裝在測(cè)針模塊上,測(cè)針模塊是圓周帶有凸臺(tái)的圓柱 形金屬板,測(cè)針模塊的外圓凸臺(tái)上設(shè)計(jì)有定位塊;底板上靠近兩端分別安裝有軸 承座3a和軸承座3b,在軸承座3a的外側(cè)有L型的電機(jī)安裝板也固定安裝在底 板上,L型的電機(jī)安裝板的外側(cè)安裝有電機(jī),在軸承座3b的外側(cè)安裝有主動(dòng)齒
輪和從動(dòng)齒輪,主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪相互嚙合,齒數(shù)和模數(shù)相等,電機(jī)的軸與短 軸4a固連,短軸4b與主動(dòng)齒輪固連,在短軸4a和短軸4b之間固定安裝有測(cè)針 模塊存貯架,測(cè)針模塊存貯架是一塊長(zhǎng)方體形狀的板,上面開設(shè)有至少一個(gè)U 型凹槽,即U型支承座,根據(jù)實(shí)際所使用的測(cè)針數(shù)目可以開設(shè)有多個(gè)U型凹槽, 其中放置測(cè)針模塊,測(cè)針模塊的外圓凸臺(tái)直徑與測(cè)針模塊存貯架中存放該測(cè)針模 塊的U型凹槽直徑相適配,在從測(cè)頭上拆除測(cè)針模塊時(shí),測(cè)針模塊存貯架在電機(jī) 的帶動(dòng)下作小角度擺動(dòng);在底板上還有安裝有軸承座9a和軸承座9b,在軸承座 9a和軸承座9b之間安裝有從動(dòng)軸,從動(dòng)軸的一端與從動(dòng)齒輪固連,從動(dòng)軸上固 連有保護(hù)蓋,保護(hù)蓋是一體化的保護(hù)蓋,為帶邊沿的長(zhǎng)方形蓋狀體,其大小和形 狀與測(cè)針模塊存貯架適應(yīng)。在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和其它在線檢測(cè)設(shè)備中,當(dāng)使用測(cè)頭對(duì)被測(cè)工件的尺寸和形狀 進(jìn)行檢測(cè)時(shí),由于不同的測(cè)量要求,所用在測(cè)量過(guò)程中可能需要更換不同規(guī)格和 形狀的測(cè)針對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量。這樣就需要在測(cè)量過(guò)程中不斷更換不同類型的測(cè)頭 測(cè)針。本發(fā)明為解決測(cè)針在存取過(guò)程中軸向力過(guò)大的問題,采用了單獨(dú)的測(cè)針存放架的設(shè)計(jì),分別將測(cè)針模塊存貯架和測(cè)針保護(hù)蓋固裝在主動(dòng)和從動(dòng)軸上,通過(guò) 正反兩齒輪的嚙合實(shí)現(xiàn)了測(cè)針模塊存貯架的旋轉(zhuǎn)和測(cè)針保護(hù)蓋的自動(dòng)打開,配合 計(jì)算機(jī)控制、在電機(jī)的帶動(dòng)下,測(cè)針模塊能夠相對(duì)于測(cè)頭進(jìn)行擺動(dòng),從而大大減 小測(cè)針部件在存取過(guò)程中受軸向力沖擊的影響,保護(hù)了測(cè)頭,方便了存取,同時(shí) 還實(shí)現(xiàn)了測(cè)針保護(hù)蓋在存取過(guò)程的自動(dòng)打開與閉合。定位塊的設(shè)置限制測(cè)針模塊 的周向位移,保證了各個(gè)環(huán)節(jié)包括測(cè)針模塊與測(cè)頭的安裝過(guò)程以及存放于存貯架 的過(guò)程穩(wěn)定可靠。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)還在于測(cè)針模塊上固裝有不同尺寸和規(guī)格測(cè)針,其外圓凸臺(tái) 直徑也各不相同,存放該測(cè)針模塊的測(cè)針模塊存貯架上的U型凹槽的直徑也各不 相同,各自一一對(duì)應(yīng)。不同的測(cè)針模塊其圓周方向上的凸臺(tái)直徑不同,所對(duì)應(yīng)U型支承座的凹槽 直徑也不同。這樣,各個(gè)測(cè)針模塊只能安裝到自己的對(duì)應(yīng)U型支承座中,而不能 安裝到其它的U型支承座中,使得在使用過(guò)程中測(cè)針模塊的對(duì)應(yīng)位置不會(huì)產(chǎn)生混 淆。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)還在于測(cè)針模塊存貯架上,開有5個(gè)li型凹槽,它們分別置入
5個(gè)測(cè)針。
本發(fā)明還是一種測(cè)針自動(dòng)更換方法,其實(shí)現(xiàn)在于采用自動(dòng)更換測(cè)針裝置, 具體的操作步驟是
從測(cè)針存放架上取出測(cè)針模塊,安裝于測(cè)量機(jī)的測(cè)頭上的步驟包括有 第一步在計(jì)算機(jī)的控制下,原來(lái)處于豎直位置的測(cè)針模塊存貯架在電機(jī)帶動(dòng)
下轉(zhuǎn)90度,因測(cè)針模塊存貯架上的主動(dòng)齒輪帶動(dòng)與保護(hù)蓋固連的從動(dòng)
齒輪進(jìn)行回轉(zhuǎn),則測(cè)針保護(hù)蓋反方向轉(zhuǎn)90度,實(shí)現(xiàn)測(cè)針模塊存貯架和
保護(hù)蓋的打開,與底板平行; 第二步在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下,測(cè)頭向著靠近測(cè)針模塊的方向運(yùn)動(dòng),直到測(cè)頭上
的三組圓柱短銷和測(cè)針模塊上的三個(gè)球體相接觸,然后,測(cè)針模塊上的
永磁鐵將會(huì)產(chǎn)生一定大小的磁力使得測(cè)頭和測(cè)針模塊相結(jié)合; 第三歩在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下,測(cè)頭朝外運(yùn)動(dòng),此時(shí),測(cè)針模塊將和測(cè)頭一起向
外運(yùn)動(dòng),脫離測(cè)針模塊存貯架中的U型支承座的支撐; 第四歩測(cè)針模塊存貯架和保護(hù)蓋在電機(jī)的帶動(dòng)下,轉(zhuǎn)回到原來(lái)的豎直位置,
從測(cè)量機(jī)測(cè)頭上拆除測(cè)針模塊,裝回測(cè)針存放架的步驟,包括有 第一步在計(jì)算機(jī)的控制下,原來(lái)處于豎直位置的測(cè)針模塊存貯架在電機(jī)帶動(dòng)下
轉(zhuǎn)90度,存貯架上的主動(dòng)齒輪帶動(dòng)保護(hù)蓋上的從動(dòng)齒輪進(jìn)行回轉(zhuǎn),實(shí)
現(xiàn)測(cè)針模塊存貯架和保護(hù)蓋的打開,與底板平行; 第二步在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下,測(cè)頭和安裝在其上的測(cè)針模塊運(yùn)動(dòng)到達(dá)測(cè)針模塊
對(duì)應(yīng)的U型支承座的位置; 第三步在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下,測(cè)頭緩慢向上運(yùn)動(dòng),同時(shí),電機(jī)帶動(dòng)存貯架繞自
身回轉(zhuǎn)軸做15 30度的小角度回轉(zhuǎn); 第四步在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下,測(cè)頭快速向上運(yùn)動(dòng),測(cè)針模塊被保留在存貯架中
U型支承座的位置上; 第五步測(cè)針模塊存貯架和保護(hù)蓋在電機(jī)的帶動(dòng)下,回轉(zhuǎn)到原來(lái)的豎直位置。 這就完成了從測(cè)頭上拆除測(cè)針模塊的工作過(guò)程。
存取測(cè)針模塊的過(guò)程中,由于測(cè)針模塊和測(cè)頭部件是通過(guò)磁力相連接的,而 測(cè)頭一直保持高精度的運(yùn)行軌跡,不能有偏轉(zhuǎn)或擺動(dòng),本發(fā)明通過(guò)控制電機(jī)帶動(dòng) 測(cè)針模塊存貯架在回放測(cè)針模塊到測(cè)針存放架時(shí),作小角度回轉(zhuǎn),減小了軸向磁
力的作用。有效地解決了從測(cè)頭上拆除測(cè)針模塊的過(guò)程中測(cè)頭受軸向磁力大的技 術(shù)難題。本發(fā)明在回放測(cè)針模塊到測(cè)針存放架時(shí),電機(jī)帶動(dòng)存貯架繞自身回轉(zhuǎn)軸線做 15 30度的小角度回轉(zhuǎn),減小了軸向磁力的作用,使得測(cè)針模塊的更換從較大軸向力的直接拔取,因減小了軸向磁力而變成了輕取,解決了測(cè)頭在測(cè)針拆除過(guò) 程中承受軸向力大的問題。本發(fā)明還專門設(shè)計(jì)了測(cè)針存放架,與主動(dòng)軸固連的測(cè) 針模塊存貯架兩端通過(guò)軸承座進(jìn)行支撐,而且一端和控制電機(jī)的軸相固連, 一端 與齒輪固連,正反齒輪嚙合,分別固連于主動(dòng)軸和從動(dòng)軸,在電機(jī)的帶動(dòng)下兩軸 反向轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)存貯架與保護(hù)蓋的自動(dòng)打開,水平到位,另外測(cè)針存取完成后,經(jīng) 電機(jī)帶動(dòng)自動(dòng)恢復(fù)到豎直位置以及合蓋,即測(cè)針模塊存貯架和保護(hù)蓋實(shí)現(xiàn)同步回 轉(zhuǎn)。本發(fā)明使得測(cè)針更換過(guò)程運(yùn)行平穩(wěn),更換的步驟程序更加簡(jiǎn)單容易,測(cè)針模 塊拆除時(shí)所需的軸向作用力很小,裝置設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn),不需復(fù)雜的控制,包括 不需手動(dòng)控制和不需更多的計(jì)算機(jī)軟件控制,能很好的保護(hù)測(cè)頭結(jié)構(gòu),有效地提 高了測(cè)頭的使用壽命。
圖1是發(fā)明的組成示意圖的主視圖; 圖2是圖1的俯視圖;圖3是在本發(fā)明自動(dòng)更換測(cè)針裝置中將測(cè)針保護(hù)蓋剖開后的俯視圖; 圖4是測(cè)針模塊存貯架6和保護(hù)蓋均旋轉(zhuǎn)90度后的俯視圖; 圖5是圖2中沿著A—A截面的剖面圖;圖6是一個(gè)測(cè)針模塊的結(jié)構(gòu)示意圖,其中圖6 (a)是主視圖,圖6 (b)是俯 視圖;圖7是一個(gè)測(cè)頭的局部結(jié)構(gòu)示意圖,其中圖7 (a)是主視圖,圖7 (b)是仰 視圖;圖8是在更換測(cè)針模塊的過(guò)程中,給測(cè)頭上安裝測(cè)針模塊的操作過(guò)程簡(jiǎn)圖; 圖9是在更換測(cè)針模塊的過(guò)程中,從測(cè)頭上拆除測(cè)針模塊的操作過(guò)程簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例l:如圖1所示,本發(fā)明是一種自動(dòng)更換測(cè)針裝置,包括有測(cè)頭21、測(cè)針模塊ll、測(cè)針模塊存貯架6、保護(hù)蓋5和控制計(jì)算機(jī),測(cè)針模塊的底部有定
位球13,其中裝有永磁鐵14,與測(cè)量機(jī)測(cè)針的存取控制相關(guān),專門設(shè)計(jì)的測(cè)針 存放架通過(guò)底板10安裝在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)工作臺(tái)面上,根據(jù)測(cè)量需求可以選定置于 工作臺(tái)面的某一合適位置上,測(cè)針16固裝在測(cè)針模塊11上,為了使得測(cè)針16 便于更換,將測(cè)針16安裝在標(biāo)準(zhǔn)的模塊板17上,可以通過(guò)螺紋方式連接或者直 接焊接在模塊板上制成標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)針模塊11,詳見圖6b。為了減小磁力對(duì)測(cè)量結(jié) 果的影響,測(cè)針模塊安裝板17的材料需要使用非導(dǎo)磁材料,而且要求其重量不 能太大??梢赃x用鋁、鋁合金。本例中選用鋁合金作測(cè)針模塊安裝板,這樣,測(cè) 針的更換就簡(jiǎn)化為對(duì)測(cè)針模塊11的更換。
測(cè)針固裝在測(cè)針模塊11上,測(cè)針模塊11是圓周帶有凸臺(tái)19的圓柱形金屬 板,測(cè)針模塊的外圓凸臺(tái)19上設(shè)計(jì)有定位塊15;底板10上靠近兩端分別安裝 有軸承座3a和軸承座3b,在軸承座3a的外側(cè)有L型的電機(jī)安裝板2也固定安 裝在底板10上,L型的電機(jī)安裝板2的外側(cè)安裝有電機(jī)l,在軸承座3b的外側(cè) 安裝有主動(dòng)齒輪7和從動(dòng)齒輪8,主動(dòng)齒輪7和從動(dòng)齒輪8相互嚙合,齒數(shù)和模 數(shù)相等,電機(jī)1的軸與短軸4a固連,短軸4b與主動(dòng)齒輪7固連,在短軸4a和 短軸4b之間固定安裝有測(cè)針模塊存貯架6。測(cè)針模塊存貯架6是一塊長(zhǎng)方體形 狀的板,上面開設(shè)有U型凹槽,即U型支承座,根據(jù)實(shí)際所使用的測(cè)針數(shù)目開設(shè) 有若干U型凹槽,本例中開有五個(gè)U型凹槽,以放置最常用的測(cè)針,在長(zhǎng)方體形 狀的板上還設(shè)有兩個(gè)限位銷12a和12b,用于限制測(cè)針模塊存貯架6與保護(hù)蓋5 的相對(duì)距離。
測(cè)針模塊存貯架6中放置測(cè)針模塊11,測(cè)針模塊11的外圓凸臺(tái)直徑與測(cè)針 模塊存貯架6中存放該測(cè)針模塊的U型凹槽直徑相適配,在從測(cè)頭21上拆除測(cè) 針模塊11時(shí),測(cè)針模塊存貯架6在電機(jī)1的帶動(dòng)下作小角度擺動(dòng);在底板10 上還有安裝有軸承座9a和軸承座9b,在軸承座9a和軸承座9b之間安裝有從動(dòng) 軸20,從動(dòng)軸20的一端與從動(dòng)齒輪8固連,從動(dòng)轉(zhuǎn)軸20上固連有保護(hù)蓋5,保 護(hù)蓋5是一體化的保護(hù)蓋,為帶邊沿的長(zhǎng)方形蓋狀體,其大小和形狀與測(cè)針模塊 存貯架6適應(yīng)。
圖5是將圖2沿著A—A線的位置進(jìn)行剖切后的剖視圖,測(cè)針模塊11卡裝在 存貯架6中的U型支承座中,在沒有進(jìn)行測(cè)針模塊更換操作時(shí),測(cè)針模塊存貯架 6和保護(hù)蓋5與底板10相垂直,且二者是相互靠攏的,兩個(gè)限位銷12a和12b,
用于限制測(cè)針模塊存貯架6與保護(hù)蓋5的相對(duì)距離。測(cè)針模塊保護(hù)蓋5可以繞軸 20進(jìn)行回轉(zhuǎn)。其作用是防止與測(cè)頭相鄰的工作表面與空氣或工作環(huán)境中的油污、 灰塵、有害氣體等接觸,起到防潮、防塵、抗腐蝕、抗氧化的作用。實(shí)施例2:參見圖3,總體裝置同實(shí)施例l,測(cè)針模塊是固裝有不同尺寸和規(guī) 格測(cè)針的測(cè)針模塊ll,其外圓凸臺(tái)直徑也各不相同,參見圖4,存放該測(cè)針模塊 的U型凹槽的直徑也各不相同,各自一一對(duì)應(yīng)。由于存貯架6上可安放多個(gè)測(cè)針 模塊,規(guī)定對(duì)于每一規(guī)格的測(cè)針,其測(cè)針模塊只能安裝在存貯架的一個(gè)U型支承 座的位置上,不允出現(xiàn)許多個(gè)測(cè)針模塊可以安裝在一個(gè)U型支承座上的情況。否 則會(huì)出現(xiàn)測(cè)量設(shè)備錯(cuò)誤安裝不符合要求的測(cè)針,使得測(cè)量無(wú)法進(jìn)行或者測(cè)量結(jié)果 錯(cuò)誤。圖6是測(cè)針模塊11的結(jié)構(gòu)詳圖。測(cè)針模塊的外圓周面設(shè)計(jì)有一定寬度的凸 臺(tái)19,為了使得測(cè)針模塊能夠穩(wěn)定地安放在存貯架6上,在測(cè)針模塊存貯架6 的對(duì)應(yīng)位置開設(shè)有相應(yīng)直徑和寬度的U型凹槽,即就是將測(cè)針模塊11卡放在此 U型凹槽中,通過(guò)測(cè)針模塊上的凸臺(tái)19的前后表面18a、 18b實(shí)現(xiàn)測(cè)針模塊在存 貯架6上的軸向定位,見圖6b。為了實(shí)現(xiàn)上述要求,每個(gè)測(cè)針模塊上的凸臺(tái)19的直徑和寬度均不相同,這樣 就不會(huì)出現(xiàn)不同規(guī)格的測(cè)針模塊均能安裝在同一個(gè)U型支承座中的情況,避免測(cè) 針模塊更換時(shí)產(chǎn)生混亂的現(xiàn)象,保證裝置可靠的工作。實(shí)施例3:參見圖3,總體裝置同實(shí)施例l,其中的測(cè)針模塊存貯架6上, 開有5個(gè)U型凹槽,它們分別置入長(zhǎng)、短球形測(cè)端測(cè)針、彎頭測(cè)端測(cè)針、星形測(cè) 端測(cè)針、盤形測(cè)端測(cè)針常用類型的測(cè)針。實(shí)施例4:總體裝置同實(shí)施例l,其中的測(cè)針模塊存貯架6上,開有6個(gè)U 型凹槽,同時(shí)測(cè)針模塊存貯架6也相對(duì)長(zhǎng)些。實(shí)施例5:總體裝置同實(shí)施例l,其中的測(cè)針模塊存貯架6上,開有8個(gè)U 型凹槽,同時(shí)測(cè)針模塊存貯架6也相對(duì)長(zhǎng)些。實(shí)施例6:總體裝置同實(shí)施例l,其中的測(cè)針模塊存貯架6上,開有2個(gè)U 型凹槽,同時(shí)測(cè)針模塊存貯架6也相對(duì)短些,存放檢測(cè)最常用的長(zhǎng)、短球形測(cè)針。 實(shí)施例7:如圖6和圖7所示,在測(cè)針模塊ll中,與測(cè)頭21相鄰的表面上, 沿著圓周均勻分布互成120度的三個(gè)圓球13。在測(cè)頭21與測(cè)針模塊相鄰表面的
對(duì)應(yīng)位置,沿著圓周均勻分布互成120度的三組圓柱銷22,每組圓柱銷各由兩 個(gè)相互平行的短銷22a、 22b組成。測(cè)針模塊11和測(cè)頭21的精確定位就是通過(guò) 三個(gè)球13和三組圓柱銷22的接觸實(shí)現(xiàn)的。這就是所謂的開爾文式定位法,又稱 為開氏定位法,本發(fā)明也釆用了這樣的定位法。在測(cè)針模塊ll的內(nèi)部安裝有一 定磁場(chǎng)強(qiáng)度的永磁鐵14,當(dāng)測(cè)針模塊11和在測(cè)頭21結(jié)合時(shí),就能通過(guò)此永磁 鐵14的作用實(shí)現(xiàn)二者的相互吸附,使得測(cè)針模塊11安裝在測(cè)頭21上。
為了避免存取過(guò)程測(cè)針模塊11在存貯架6中產(chǎn)生軸向回轉(zhuǎn),造成當(dāng)測(cè)針模塊 11與測(cè)頭21結(jié)合時(shí),測(cè)針模塊上的球副13和測(cè)頭21上的圓柱銷22的對(duì)應(yīng)位 置錯(cuò)開,而不能進(jìn)行安裝和定位。所以在每個(gè)測(cè)針模塊ll外圓凸臺(tái)的最下面設(shè) 有一個(gè)定位塊15,那么在存貯架的U型支承座上相應(yīng)地開設(shè)有一個(gè)凹槽,通過(guò) 此定位塊15實(shí)現(xiàn)測(cè)針模塊在存貯架中的周向定位,保證不因測(cè)針模塊存貯架6 的運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致其中的測(cè)針模塊ll的周向轉(zhuǎn)動(dòng),提高整個(gè)裝置的平穩(wěn)可靠性,參 見圖4和圖6(a)。 實(shí)施例8:
參見圖1和圖2,本發(fā)明裝置的最左端安裝有電機(jī)l,其通過(guò)L型的電機(jī)安裝 板2和底板10相連。測(cè)針模塊存貯架6是一塊長(zhǎng)方體形狀的板,其兩端分別和 圓柱型回轉(zhuǎn)短軸4a、 4b相連。回轉(zhuǎn)短軸4a、 4b分別安裝在兩端軸承座3a和3b 上。在電機(jī)1的帶動(dòng)下測(cè)針模塊存貯架6可繞其兩端軸承座3a和3b的軸線回轉(zhuǎn)。 在長(zhǎng)方體形狀的測(cè)針模塊存貯架6的上面根據(jù)實(shí)際所使用的測(cè)針數(shù)目開設(shè)有相 應(yīng)地U型凹槽。在圖1至4中為五個(gè)U型支座,即可以安放五個(gè)不同規(guī)格的測(cè)針 模塊。
當(dāng)然,測(cè)針模塊存貯架6的尺寸可以根據(jù)測(cè)量機(jī)實(shí)際所使用測(cè)針的數(shù)目進(jìn)行 變化,相應(yīng)地增加或者減小測(cè)針座的數(shù)目,參見實(shí)施例4 6。
在右端,齒輪7和回轉(zhuǎn)短軸4b相連,作為主動(dòng)輪,與主動(dòng)齒輪7嚙合的從動(dòng) 齒輪8和測(cè)針模塊保護(hù)蓋5的回轉(zhuǎn)軸相連。測(cè)針模塊保護(hù)蓋5所在的從動(dòng)軸20 通過(guò)兩端軸承座9a、 9b進(jìn)行支撐。這樣主動(dòng)齒輪7的回轉(zhuǎn)帶動(dòng)從動(dòng)齒輪8進(jìn)行 反向回轉(zhuǎn),即就能實(shí)現(xiàn)測(cè)針模塊保護(hù)蓋5的反向回轉(zhuǎn)。這里設(shè)計(jì)兩個(gè)齒輪的齒數(shù) 和模數(shù)相等,則這一對(duì)齒輪的轉(zhuǎn)速相同,而轉(zhuǎn)向相反。此處,規(guī)定在電機(jī)的帶動(dòng) 下測(cè)針模塊存貯架的最大回轉(zhuǎn)角度為90度,則測(cè)針模塊保護(hù)蓋的最大回轉(zhuǎn)角度
也為90度,二者可以同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng),且能實(shí)現(xiàn)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)上述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu), 就能實(shí)現(xiàn)在更換測(cè)針模塊時(shí),保護(hù)蓋5的打開,更換工作完成后,保護(hù)蓋5能夠 合上,這樣使得暫時(shí)不用的測(cè)針模塊受到保護(hù),避免受到污染或腐蝕。
實(shí)施例9:
本發(fā)明還是一種測(cè)針自動(dòng)更換方法,采用自動(dòng)更換測(cè)針裝置,參見圖8和
圖9,具體的操作步驟是
從測(cè)針存放架上取出測(cè)針模塊,安裝于測(cè)量機(jī)的測(cè)頭上的步驟包括有 第一步在計(jì)算機(jī)的控制下,原來(lái)處于豎直位置的測(cè)針模塊存貯架6在電機(jī)1
帶動(dòng)下轉(zhuǎn)90度,因測(cè)針模塊存貯架6上的主動(dòng)齒輪7帶動(dòng)與保護(hù)蓋5 固連的從動(dòng)齒輪8進(jìn)行回轉(zhuǎn),則測(cè)針保護(hù)蓋5反方向轉(zhuǎn)90度,實(shí)現(xiàn)測(cè) 針模塊存貯架6和保護(hù)蓋5的打開,與底板10平行;
第二步在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下,測(cè)頭21由上而下向著靠近測(cè)針模塊ll的方向運(yùn)
動(dòng),直到測(cè)頭21上的三組圓柱短銷22a 、 22b和測(cè)針模塊11上的三個(gè) 球體13相接觸,然后,測(cè)針模塊11上的永磁鐵14將會(huì)產(chǎn)生一定大小 的磁力使得測(cè)頭21和測(cè)針模塊11相結(jié)合;
第三步在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下,測(cè)頭21朝外運(yùn)動(dòng),此時(shí),測(cè)針模塊ll將和測(cè)頭 21 —起向外運(yùn)動(dòng),脫離測(cè)針模塊存貯架6中的U型支承座的支撐;
第四步測(cè)針模塊存貯架6和保護(hù)蓋5在電機(jī)1的帶動(dòng)下,轉(zhuǎn)回到原來(lái)的豎直位
置,
以上完成了給測(cè)頭體21上安裝測(cè)針模塊11的工作過(guò)程。
從測(cè)量機(jī)測(cè)頭上拆除測(cè)針模塊,裝回測(cè)針存放架的步驟,包括有 第一步在計(jì)算機(jī)的控制下,原來(lái)處于豎直位置的測(cè)針模塊存貯架6在電機(jī)1
帶動(dòng)下轉(zhuǎn)90度,存貯架6上的主動(dòng)齒輪7帶動(dòng)保護(hù)蓋5上的從動(dòng)齒輪 8進(jìn)行回轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)測(cè)針模塊存貯架6和保護(hù)蓋5的打開,與底板10平 行;
第二步在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下,測(cè)頭21和安裝在其上的測(cè)針模塊11運(yùn)動(dòng)到達(dá)測(cè)
針模塊11對(duì)應(yīng)的U型支承座的位置; 第三步在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下,測(cè)頭21緩慢向上運(yùn)動(dòng),同時(shí),電機(jī)l帶動(dòng)存貯
架6繞自身回轉(zhuǎn)軸做30度的小角度回轉(zhuǎn); 第四歩在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下,測(cè)頭21快速向上運(yùn)動(dòng),測(cè)針模塊ll被保留在存貯架6中1)型支承座的位置上; 第五步測(cè)針模塊存貯架6和保護(hù)蓋5在電機(jī)1的帶動(dòng)下,回轉(zhuǎn)到原來(lái)的豎直位置。至此完成了測(cè)針模塊的一個(gè)整個(gè)的取用和回放過(guò)程。實(shí)施例10:結(jié)合圖8,對(duì)本發(fā)明從測(cè)針存放架上取出測(cè)針模塊,安裝于測(cè)量機(jī)的測(cè)頭上'的步驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明,利用(a)、 (b)、 (c)、 (d)、 (e)五個(gè)圖表示了 在測(cè)頭21上安裝測(cè)針模塊11的工作步驟。首先,在(a)圖中處于豎直位置的測(cè) 針模塊存貯架6在電機(jī)1帶動(dòng)下繞回轉(zhuǎn)軸沿著逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)90度。同時(shí)在另 外一端,存貯架6上的主動(dòng)齒輪7帶動(dòng)保護(hù)蓋5上的從動(dòng)齒輪8進(jìn)行回轉(zhuǎn),則后 者會(huì)沿著順時(shí)鐘方向回轉(zhuǎn)90度,結(jié)果如(b)圖所示,存貯架6和保護(hù)蓋5打開, 與工作臺(tái)面平行。其次,如(c)圖所示,測(cè)頭21由上而下沿著靠近測(cè)針模塊11 的方向運(yùn)動(dòng),直到測(cè)頭21上的三組圓柱短銷22和測(cè)針模塊11上的三個(gè)球體13 相接觸。然后,在(d)圖中,測(cè)針模塊11上的永磁鐵14將會(huì)產(chǎn)生一定大小的磁 力使得二者相結(jié)合。所以,測(cè)頭21在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下向左運(yùn)動(dòng)時(shí),測(cè)針模塊 11和測(cè)頭21—起向外運(yùn)動(dòng),脫離存貯架6的支撐。最后,在測(cè)針模塊ll安裝 到測(cè)頭21上以后,測(cè)針模塊存貯架6和保護(hù)蓋5在電機(jī)1的帶動(dòng)下,回轉(zhuǎn)到原 來(lái)的平衡位置,即就是(e)圖的位置,這就完成了給測(cè)頭21上安裝測(cè)針模塊11 的工作過(guò)程。實(shí)施例ll:結(jié)合圖9,對(duì)本發(fā)明從測(cè)量機(jī)測(cè)頭上拆除測(cè)針模塊,裝回測(cè)針存 放架的歩驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明,利用圖9的(a)、 (b)、 (c)、 (d)、 (e)五個(gè)圖表示了 從測(cè)頭體上拆除測(cè)針模塊的工作步驟。首先,在(a)圖中測(cè)針模塊存貯架6和保 護(hù)蓋5在電機(jī)的帶動(dòng)下回轉(zhuǎn)到水平位置,即存貯架6和保護(hù)蓋5打開,測(cè)頭21 和安裝在其上的測(cè)針模塊11在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下從左向右運(yùn)動(dòng)到達(dá)測(cè)針模塊對(duì) 應(yīng)的U型支承座的位置,如(b)圖所示。其次,在(c)圖中,測(cè)頭21向上運(yùn)動(dòng), 而電機(jī)1帶動(dòng)存貯架6繞自身回轉(zhuǎn)軸線做角度值為0 = 15 30度的小范圍回轉(zhuǎn)。 本例中^=25度,這使得磁力作用下的測(cè)針模塊和測(cè)頭21在分離時(shí),不再是靠 測(cè)頭單純的較大的軸向拉力進(jìn)行脫離,而是測(cè)針模塊擺過(guò)一定的角度之后,再使 二者沿著軸向分離。這種方法是在電機(jī)1帶動(dòng)下,存貯架6的擺動(dòng)不但使得測(cè)針
模塊11和測(cè)頭21之間的磁力作用迅速減小,而且有效地保護(hù)了精密測(cè)頭內(nèi)部各 個(gè)元件的精度及其裝配定位關(guān)系。這在精密測(cè)量中是極其重要的。在(d)圖中, 當(dāng)測(cè)頭21和測(cè)針模塊11分離后,測(cè)頭21向上運(yùn)動(dòng),遠(yuǎn)離存貯架6。存貯架6 和保護(hù)蓋5在電機(jī)1的帶動(dòng)下,回轉(zhuǎn)到原來(lái)的平衡位置,即到達(dá)(e)圖的位置, 這就完成了從測(cè)頭21上拆除測(cè)針模塊11的工作過(guò)程。
實(shí)施例12:具體的測(cè)針更換過(guò)程和步驟同實(shí)施例8,不同之處是在回放測(cè)針 過(guò)程中的第三歩中電機(jī)l帶動(dòng)存貯架6繞自身回轉(zhuǎn)軸的角度回轉(zhuǎn)為15度。
實(shí)施例13:具體的測(cè)針更換過(guò)程和步驟同實(shí)施例8,不同之處是在回放測(cè)針 過(guò)程中的第三步中電機(jī)l帶動(dòng)存貯架6繞自身回轉(zhuǎn)軸的角度回轉(zhuǎn)為28度。
這里,通過(guò)磁力作用使得測(cè)針模塊11和測(cè)頭21結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)是磁力穩(wěn)定,拆 合方便。而且最重要的是測(cè)量過(guò)程中,如果出現(xiàn)由于操作不當(dāng)或者其他原因造成 的測(cè)量力過(guò)大,甚至出現(xiàn)沖擊、振動(dòng)時(shí),當(dāng)其作用力超過(guò)磁性結(jié)合力,測(cè)針模塊 11可以和測(cè)頭21自行脫開,這樣就不會(huì)撞壞測(cè)針,起到對(duì)測(cè)針和測(cè)頭系統(tǒng)的保 護(hù)作用。本發(fā)明廣泛應(yīng)用于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)更換測(cè)針裝置,包括有測(cè)頭、測(cè)針模塊、測(cè)針模塊存貯架、保護(hù)蓋和控制計(jì)算機(jī),測(cè)針模塊的底部有定位球,其中裝有永磁鐵,與測(cè)量機(jī)測(cè)針的存取控制相關(guān),其特征在于測(cè)針存放架通過(guò)底板(10)安裝在坐標(biāo)測(cè)量機(jī)工作臺(tái)面上,測(cè)針(16)固裝在測(cè)針模塊(11)上,測(cè)針模塊11是圓周帶有凸臺(tái)(19)的圓柱形金屬板,測(cè)針模塊的外圓凸臺(tái)(19)上設(shè)計(jì)有定位塊(15);底板(10)上靠近兩端分別安裝有軸承座(3a)和軸承座(3b),在軸承座(3a)的外側(cè)有L型的電機(jī)安裝板(2)也固定安裝在底板(10)上,L型的電機(jī)安裝板(2)的外側(cè)安裝有電機(jī)(1),在軸承座(3b)的外側(cè)安裝有主動(dòng)齒輪(7)和從動(dòng)齒輪(8),主動(dòng)齒輪(7)和從動(dòng)齒輪(8)相互嚙合,齒數(shù)和模數(shù)相等,電機(jī)(1)的軸與短軸(4a)固連,短軸(4b)與主動(dòng)齒輪(7)固連,在短軸4a和短軸4b之間固定安裝有測(cè)針模塊存貯架(6),測(cè)針模塊存貯架(6)是一塊長(zhǎng)方體形狀的板,上面開設(shè)有至少一個(gè)U型凹槽,即U型支承座,其中放置測(cè)針模塊(11),測(cè)針模塊(11)的外圓凸臺(tái)直徑與測(cè)針模塊存貯架(6)中存放該測(cè)針模塊的U型凹槽直徑相適配,在從測(cè)頭上拆除測(cè)針模塊時(shí),測(cè)針模塊存貯架(6)在電機(jī)1的帶動(dòng)下作小角度擺動(dòng);在底板(10)上還有安裝有軸承座(9a)和軸承座(9b),在軸承座(9a)和軸承座(9b)之間安裝有從動(dòng)軸(20),從動(dòng)軸(20)的一端與從動(dòng)齒輪(8)固連,從動(dòng)轉(zhuǎn)軸上固連有保護(hù)蓋(5),保護(hù)蓋(5)是一體化的保護(hù)蓋,為帶邊沿的長(zhǎng)方形蓋狀體,其大小和形狀與測(cè)針模塊存貯架(6)適應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)更換測(cè)針裝置,其特征在于所說(shuō)的測(cè)針模塊(ll) 上固裝有不同尺寸和規(guī)格測(cè)針,其外圓凸臺(tái)(19)直徑也各不相同,存放該測(cè)針模 塊(11)的測(cè)針模塊存IC架(6)上的U型凹槽的直徑也各不相同,各自一一對(duì)應(yīng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)更換測(cè)針裝置,其特征在于所說(shuō)的測(cè)針模塊存 貯架(6)上,開有5個(gè)U型凹槽。
4. 一種測(cè)針自動(dòng)更換方法,其特征在于采用自動(dòng)更換測(cè)針裝置,具體的操作 步驟是-從測(cè)針存放架上取出測(cè)針模塊,安裝于測(cè)量機(jī)的測(cè)頭上的步驟包括有 第一步在計(jì)算機(jī)的控制下,原來(lái)處于豎直位置的測(cè)針模塊存貯架(6)在電機(jī)(1)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)90度,因測(cè)針模塊存貯架(6)上的主動(dòng)齒輪(7)帶動(dòng)與保護(hù)蓋(5) 固連的從動(dòng)齒輪(8)進(jìn)行回轉(zhuǎn),則測(cè)針保護(hù)蓋(5)反方向轉(zhuǎn)90度,實(shí)現(xiàn)測(cè)針模塊 存貯架(6)和保護(hù)蓋(5)的打開,與底板(10)平行;第二歩在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下,測(cè)頭(21)向著靠近測(cè)針模塊(11)的方向運(yùn) 動(dòng),直到測(cè)頭(21)上的三組圓柱短銷(22)和測(cè)針模塊(11)上的三個(gè)球體13 相接觸,然后,測(cè)針模塊(ll)上的永磁鐵14將會(huì)產(chǎn)生一定大小的磁力使得測(cè)頭(21) 和測(cè)針模塊.(11)相結(jié)合;第三步在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下,測(cè)頭21朝外運(yùn)動(dòng),此時(shí),測(cè)針模塊ll將和測(cè) 頭(21) —起向外運(yùn)動(dòng),脫離測(cè)針模塊存貯架(6)中的U型支承座的支撐;第四步測(cè)針模塊存貯架(6)和保護(hù)蓋(5)在電機(jī)(1)的帶動(dòng)下,轉(zhuǎn)回到原來(lái)的豎直位置,從測(cè)量機(jī)測(cè)頭上拆除測(cè)針模塊,裝回測(cè)針存放架的步驟,包括有第一歩在計(jì)算機(jī)的控制下,原來(lái)處于豎直位置的測(cè)針模塊存貯架(6)在電機(jī)(1)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)90度,存貯架(6)上的主動(dòng)齒輪(7)帶動(dòng)保護(hù)蓋(5)上的從動(dòng)齒 輪(8)進(jìn)行回轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)測(cè)針模塊存貯架(6)和保護(hù)蓋(5)的打開,與底板(10) 平行;第二步在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下,測(cè)頭(21)和安裝在其上的測(cè)針模塊(11)運(yùn)動(dòng)到達(dá)測(cè)針模塊(11)對(duì)應(yīng)的U型支承座的位置;第三步在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下,測(cè)頭(21)緩慢向上運(yùn)動(dòng),同時(shí),電機(jī)(1)帶動(dòng)存貯架(6)繞自身回轉(zhuǎn)軸做15 30度的小角度回轉(zhuǎn);第四步在測(cè)量設(shè)備的帶動(dòng)下,測(cè)頭(21)快速向上運(yùn)動(dòng),測(cè)針模塊(11)被 保留在存貯架(6)中U型支承座的位置上;第五步測(cè)針模塊存貯架(6)和保護(hù)蓋(5)在電機(jī)(1)的帶動(dòng)下,回轉(zhuǎn)到原來(lái)的豎直位置。
全文摘要
本發(fā)明是自動(dòng)更換測(cè)針裝置和測(cè)針更換方法。在回放測(cè)針模塊到測(cè)針存放架時(shí),用電機(jī)帶動(dòng)存貯架繞自身轉(zhuǎn)軸做小角度回轉(zhuǎn),減小了軸向磁力,解決了從測(cè)頭上拆除測(cè)針模塊使測(cè)頭受軸向磁力大的技術(shù)難題。還專門設(shè)計(jì)了測(cè)針存放架,與主動(dòng)軸固連的測(cè)針模塊存貯架一端和控制電機(jī)軸固連,一端與齒輪固連,兩齒輪嚙合并分別固連主動(dòng)軸和從動(dòng)軸,電機(jī)帶動(dòng)兩軸反向回轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)存貯架與保護(hù)蓋的自動(dòng)打開及自動(dòng)回復(fù)到豎直位置并合蓋。本發(fā)明測(cè)針更換過(guò)程運(yùn)行平穩(wěn),步驟程序更加簡(jiǎn)單容易,裝置結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn),不需復(fù)雜控制,能很好的保護(hù)測(cè)頭,有效提高了測(cè)頭的使用壽命。本發(fā)明廣泛應(yīng)用于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01B5/008GK101153790SQ20071001830
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者波 劉, 勞奇成, 盧春霞, 瓊 吳, 強(qiáng)懷博, 平 李, 王建華, 王曉麗 申請(qǐng)人:西安工業(yè)大學(xué)