一种用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机的制作方法

1.本发明涉及机械制造测量技术领域，具体地说，涉及一种用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机。


背景技术：

2.三坐标测量机是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，因为它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟，三坐标测量机的功能是快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息，这与所有的手动测量设备有很大的区别，将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算求出被测物体的几何尺寸、形状和位置。
3.目前，随着智能制造技术的迅猛发展，智能化机械加工车间复杂工件的自动检测需求日益增加，传统的测量器具，例如、卡尺、指示表、功能量规和专用测具已无法适应智能制造的需要。
4.很多机械加工车间环境的空气湿度大，且含有油雾，使得传统的三坐标测量机无法在现场应用，故亟需一种具备传统的三坐标测量机功能，并且适合空气中湿度大、含油雾环境的机械加工自动化测量仪器。


技术实现要素：

5.发明目的：本发明的是为了解决现有技术中的不足，提供一种用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机。
6.技术方案：一种用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机，包括机架部件、驱动系统和测量系统，驱动系统设有立柱，立柱的数量设置为3根并且按三等分支撑在下平台上端，每根立柱镶嵌有一根伺服直线运动模组，三根伺服直线运动模组沿运动方向两两平行，两组伺服直线运动模组连接有采用两条轴线相互平行的双支撑杆，双支撑杆两端均装有二自由度虎克铰，剩下的一组伺服直线运动模组与动平台之间的联接采用一根支撑杆，支撑杆两端装有虎克铰，虎克铰的基座分别与直线运动模组移动滑台和动平台联接，构成一套三自由度平行杆并联运动装置，实现动平台沿笛卡尔坐标系三个直线轴的移动。
7.本发明的进一步改进在于，二自由度虎克铰基座一端固定在直线运动模组移动滑台上，二自由度虎克铰基座另一端固定在动平台上。
8.本发明的进一步改进在于，虎克铰的基座分别与直线运动模组移动滑台和动平台联接。
9.本发明的进一步改进在于，测量系统包括一套六自由度并联系统构成的stewart平台结构、六根装有直线传感的测量杆。
10.本发明的进一步改进在于，测量杆下端通过三自由度球铰与动平台联接，测量杆上端由具有两自由度虎克铰的滑移支座支撑，测量杆可沿滑移支座做轴向移动。
11.本发明的进一步改进在于，两自由度虎克铰的基座与上平台联接，上端六个虎克铰中心点的坐标值和下端球铰坐标值均精密测得。
12.本发明的进一步改进在于，动平台的底端安装有触发式测量头，进行测量时由驱动系统驱使动平台移动。
13.本发明的进一步改进在于，动平台移动后使得触发式测量头的测头与被测对象测点接触，触发式测量头的测头发出信号，读取触发瞬间六根测量杆前端三自由度球铰中心点到上端虎克铰之间的长度值，即求出测量头球心的笛卡尔坐标点，按三坐标测量机的测量方式，测得被测对象所要求被测量的实际值。
14.与现有技术相比，至少实现了如下的有益效果：1、本发明技术方案实现了机械加工生产现场制件在空气中湿度大且含油雾环境的自动化高精度绝对测量，解决了目前机械加工智能化改造升级中自动检测亟待解决的瓶颈问题；2、本发明测量系统采用stewart平台结构，采用六根测量杆，可有效解决由于驱动系统制造误差导致动平台移动而产生沿水平面两个坐标轴微小摆动带来的测量误差。
附图说明
15.图1为本发明一种用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机的立体结构图；图2为机架部件示意图；图3为驱动系统示意图；图4是测量系统示意图；图5是测量系统结构图；图6是a处放大图；图7是驱动系统结构图；图8是b向视图。
16.附图标记：1-机架部件、2-驱动系统、3-测量系统、21-下平台、22-动平台、23-立柱、24-双支撑杆、25-二自由度虎克铰、26-伺服直线运动模组、32-被测对象、33-测量杆、34-滑移支座、35-上平台、36-触发式测量头。
具体实施方式
17.现详细描述本发明的示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
18.参阅附图1-8，本发明一种用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机，包括机架部件1、驱动系统2和测量系统3，驱动系统2设有立柱23，立柱23的数量设置为3根并且按三等分支撑在下平台21上端，每根立柱23镶嵌有一根伺服直线运动模组26，三根伺服直线
运动模组26沿运动方向两两平行，两组伺服直线运动模组26连接有采用两条轴线相互平行的双支撑杆24，双支撑杆24两端均装有二自由度虎克铰25，剩下的一组伺服直线运动模组26与动平台22之间的联接采用一根支撑杆，支撑杆两端装有虎克铰，虎克铰的基座分别与直线运动模组移动滑台和动平台22联接，构成一套三自由度平行杆并联运动装置，实现动平台22沿笛卡尔坐标系三个直线轴的移动。
19.二自由度虎克铰25基座一端固定在直线运动模组移动滑台上，二自由度虎克铰25基座另一端固定在动平台22上；虎克铰的基座分别与直线运动模组移动滑台和动平台22联接；测量系统3包括一套六自由度并联系统构成的stewart平台结构、六根装有直线传感的测量杆33，stewart平台结构以其特有的大刚度、高精度和高载荷自重比特点，适用于高精度、大载荷且对工作空间的要求相对较小的场合。
20.测量杆33下端通过三自由度球铰与动平台22联接，测量杆33上端由具有两自由度虎克铰的滑移支座34支撑，测量杆33可沿滑移支座34做轴向移动；两自由度虎克铰的基座与上平台35联接，上端六个虎克铰中心点的坐标值和下端球铰坐标值均精密测得；动平台22的底端安装有触发式测量头36，进行测量时由驱动系统2驱使动平台22移动；动平台22移动后使得触发式测量头36的测头与被测对象32测点接触，触发式测量头36的测头发出信号，读取触发瞬间六根测量杆33前端三自由度球铰中心点到上端虎克铰之间的长度值，即求出测量头36球心的笛卡尔坐标点，按三坐标测量机的测量方式，测得被测对象32所要求被测量的实际值。
21.综上所述，本发明一种用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机，实现了机械加工生产现场制件在空气中湿度大且含油雾环境的自动化高精度绝对测量，解决了目前机械加工智能化改造升级中自动检测亟待解决的瓶颈问题，采用stewart平台结构和六根测量杆，可有效解决由于驱动系统制造误差导致动平台移动而产生沿水平面两个坐标轴微小摆动带来的测量误差，适应智能制造的需要。
22.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机，其特征在于：包括机架部件（1）、驱动系统（2）和测量系统（3），所述驱动系统（2）设有立柱（23），所述立柱（23）的数量设置为3根并且按三等分支撑在下平台（21）上端，每根立柱（23）镶嵌有一根伺服直线运动模组（26），三根伺服直线运动模组（26）沿运动方向两两平行，两组伺服直线运动模组（26）连接有采用两条轴线相互平行的双支撑杆（24），所述双支撑杆（24）两端均装有二自由度虎克铰（25），剩下的一组伺服直线运动模组（26）与动平台（22）之间的联接采用一根支撑杆，所述支撑杆两端装有虎克铰，所述虎克铰的基座分别与直线运动模组移动滑台和动平台（22）联接，构成一套三自由度平行杆并联运动装置，实现动平台（22）沿笛卡尔坐标系三个直线轴的移动。2.根据权利要求1所述的用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机，其特征在于：所述二自由度虎克铰（25）基座一端固定在直线运动模组移动滑台上，所述二自由度虎克铰（25）基座另一端固定在动平台（22）上。3.根据权利要求1所述的用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机，其特征在于：所述虎克铰的基座分别与直线运动模组移动滑台和动平台（22）联接。4.根据权利要求1所述的用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机，其特征在于：所述测量系统（3）包括一套六自由度并联系统构成的stewart平台结构、六根装有直线传感的测量杆（33）。5.根据权利要求4所述的用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机，其特征在于：所述测量杆（33）下端通过三自由度球铰与动平台（22）联接，所述测量杆（33）上端由具有两自由度虎克铰的滑移支座（34）支撑，所述测量杆（33）可沿滑移支座（34）做轴向移动。6.根据权利要求5所述的用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机，其特征在于：所述两自由度虎克铰的基座与上平台（35）联接，上端六个虎克铰中心点的坐标值和下端球铰坐标值均精密测得。7.根据权利要求1所述的用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机，其特征在于：所述动平台（22）的底端安装有触发式测量头（36），进行测量时由驱动系统（2）驱使动平台（22）移动。8.根据权利要求7所述的用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机，其特征在于：动平台（22）移动后使得触发式测量头（36）的测头与被测对象（32）测点接触，触发式测量头（36）的测头发出信号，读取触发瞬间六根测量杆（33）前端三自由度球铰中心点到上端虎克铰之间的长度值，即求出测量头（36）球心的笛卡尔坐标点，按三坐标测量机的测量方式，测得被测对象（32）所要求被测量的实际值。

技术总结
本发明公开了一种用于机械加工车间的自动并联式三坐标测量机，包括机架部件、驱动系统和测量系统，驱动系统设有立柱，立柱的数量设置为3根并且按三等分支撑在下平台上端，每根立柱镶嵌有一根伺服直线运动模组，三根伺服直线运动模组沿运动方向两两平行，两组伺服直线运动模组连接有采用两条轴线相互平行的双支撑杆，双支撑杆两端均装有二自由度虎克铰，剩下的一组伺服直线运动模组与动平台之间的联接采用一根支撑杆，支撑杆两端装有虎克铰，虎克铰的基座分别与直线运动模组移动滑台和动平台联接，实现动平台沿笛卡尔坐标系三个直线轴的移动，本发明实现在湿度大且含油雾环境下的机械加工自动化高精度测量。下的机械加工自动化高精度测量。下的机械加工自动化高精度测量。


技术研发人员：谭光恒 高志强 张爱国
受保护的技术使用者：南通诺迈数控科技有限公司
技术研发日：2022.11.17
技术公布日：2023/10/20