具有磁电式锁臂装置的可变臂的关节式坐标测量机制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种具有磁电式锁臂装置的可变臂的关节式坐标测量机，包括六个转动关节，三段测量臂，底座以及测头，由三段测量臂串联的六个可旋转的关节构成空间开链结构，该开链结构的末端是测量机的测头。从底座起，第1级关节和第2级关节内部设置有关节锁定组件，该关节锁定组件为电磁关节锁定组件。本发明专利技术基于电磁技术的关节式坐标测量机关节锁定组件，不额外增加机械结构，对测量机力学分布无影响，关节锁定后，减少了进行动态输出的传感器数目，限制了角度传感器的转动，从而减小了该角度传感器的输出误差，提高了测量精确度。

【技术实现步骤摘要】
具有磁电式锁臂装置的可变臂的关节式坐标测量机
本专利技术涉及关节式坐标测量机，具体涉及一种具有磁电式锁臂装置的可变臂的关节式坐标测量机。
技术介绍
关节式坐标测量机是一种多自由度非正交坐标式的三坐标测量机，通常具有6个自由度。它仿照人体关节结构，由三个测量臂和一个测头通过六个(旋转)关节串联连接构成空间开链结构，从而以角度测量基准取代了长度测量基准。在使用测量机进行测量时，测头坐标是测量机运动学参数与其六个关节角度的函数。与传统的正交坐标系式三坐标测量机相比，它具有测量范围大、方便灵活、精度较高、机械结构简单、环境适应性好等优点。但是另一方面其结构是一种串联结构，其各项误差是串联式逐级传递到测量结果的，从而其精度难以得到保证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有磁电式锁臂装置的可变臂的关节式坐标测量机。该坐标测量机能够减少进行动态输出的传感器数目，限制角度传感器的转动，从而减小了该角度传感器的输出误差，提高测量精确度。本专利技术提供了一种关节式坐标测量机，包括：底座、测头、从底座至测头逐级布置的六个可旋转的关节，由六个绕自身轴线可旋转的关节串联起来的三段测量臂以及磁电式锁臂装置，关节转动的角度由其上安装的高精度圆光栅角度传感器控制获得，使得测头可以采用任意姿态对被测物品进行测量，所述磁电式锁臂装置包括靠近底座布置的第一关节内部设置的第一关节锁定组件，与第一关节通过第一测量臂彼此连接的第二关节内部设置的第二关节锁定组件，在未锁定时，第一和第二关节可正常转动，在第一或第二关节锁定组件被锁定时，第一或第二关节锁定组件通过电磁吸合作用，使得第一或第二关节不能转动，进而固定靠近底座的第一测量臂和第二测量臂的一端。优选的，所述第一关节锁定组件包括具有配合在一起的吸附面的第一电磁线圈座和吸片，所述第一电磁线圈座刚性固定到底座，所述吸片刚性连接到第一关节的轴上，该轴从由第一电磁线圈座与吸片彼此配合组成的第一关节锁定组件的中心孔中穿过。优选的，所述第一电磁线圈座包括内部设置有线圈的电磁线圈体和圆环底板，所述电磁线圈体固定在圆环底板上，所述电磁线圈体为圆环体，电磁线圈体内侧孔与圆环底板的内侧孔位置重合对齐，电磁线圈体外侧直径小于圆环底板的外侧环直径，以便在圆环底板边缘留出紧固孔的位置，使得线圈座通过紧固件刚性固定到底座，所述吸片包括圆环底板和位于圆环底板的中央位置的管状突起，未通电时，所述吸片的圆环底板的未被管状突起遮住的表面与第一电磁线圈座的电磁线圈体的表面之间保持小间隙，通电时，所述吸片的圆环底板的未被管状突起遮住的表面与第一电磁线圈座的电磁线圈体的表面彼此吸附贴合在一起。优选的，所述第二关节锁定组件包括具有配合在一起的吸附面的第二电磁线圈座和电磁吸合轴，第二线圈座刚性固定到与第一关节的轴相连接的第二关节的壳体上，所述电磁吸合轴从第二关节锁定组件的中心孔中穿过。优选的，所述电磁吸合轴为圆柱形，在轴向一端具有光栅位置传感器，在轴向另一端具有径向向外突出的具有与第二电磁线圈座磁性吸附的表面的片状突缘，第二电磁线圈座包括电磁线圈体和圆环底板，电磁线圈体固定在圆环底板上，线圈被封装于电磁线圈体中，所述电磁线圈体为圆环体，其内侧孔与圆环底板的中心孔位置重合对齐，其外侧直径小于圆环底板的外侧环直径，以便在圆环底板边缘留出紧固孔的位置，使得第二线圈座通过紧固件刚性固定到第二关节壳体，未通电时，所述电磁吸合轴的片状突缘与第一电磁线圈座的电磁线圈体的表面之间保持小间隙，通电时，所述电磁吸合轴的片状突缘与第一电磁线圈座的电磁线圈体的表面彼此吸附贴合在一起。优选的，所述第一和第二关节锁定组件能够单独锁定，也可以同时锁定。应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本专利技术所要求保护内容的限制。附图说明参考随附的附图，本专利技术更多的目的、功能和优点将通过本专利技术实施方式的如下描述得以阐明，其中：图1a和图1b分别是具有磁电式锁臂装置的可变臂的关节式坐标测量机的概要示意图和纵向剖面图；图2a和图2b分别是在关节式坐标测量机关节101内设置的第一关节锁定组件108的前视图和后视图；图3a和图3b分别是第一关节锁定组件108的第一电磁线圈座201的前视图和后视图；图4a和图4b分别是第一关节锁定组件108的吸片202的前视图和后视图；图5a和图5b分别是在关节式坐标测量机关节102内设置的第二关节锁定组件109的前视图和后视图；图6a和图6b分别是第二关节锁定组件109中的电磁吸合轴502的前视图和后视图；图7a和图7b分别是第二关节锁定组件109中的第二电磁线圈座501的前视图和后视图。具体实施方式通过参考示范性实施例，本专利技术的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本专利技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本专利技术的具体细节。在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。图1显示了本专利技术具有磁电式锁臂装置的可变臂的关节式柔性坐标测量机100，包括六个关节101、102、103、104、105和106，三段测量臂110、111、112，底座107以及测头113，以及磁电式锁臂装置。六个关节101、102、103、104、105和106从底座107至测头113逐级布置成：由三段测量臂110、111、112逐个串联六个可旋转的关节101、102、103、104、105和106，由此构成空间开链结构，使得该开链结构的末端的测头113可以采用任意姿态对被测物品进行测量。各关节101、102、103、104、105和106可以绕其自身的轴线进行转动，关节转动的角度由其上安装的高精度圆光栅角度传感器控制获得。由于机械结构限制，其中关节101、103、105可在0～2π角度范围内旋转，而关节102、104、106可在-π～0角度范围内旋转。由于关节式坐标测量机是一个串联的空间开链结构，前级误差会逐级放大传递至测头，因此为了提高测量精度，本专利技术采用将对测量误差影响较大的第1级关节和第2级关节锁紧的办法，将测量误差大幅度降低。根据本专利技术的坐标测量机100的磁电式锁臂装置包括：在第一关节101内部设置的第一关节锁定组件108，以及在第二关节102内部设置的第二关节锁定组件109，由此可使六自由度关节坐标测量机的自由度减少到4个，既保证仍然能够实现空间任意姿态测量，同时还使得测量时应用不同位姿容易一些，不需要辅助支撑器件。下面详述各个关节锁定组件的具体结构。图2a和图2b为第一关节101的第一关节锁定组件108的前视图和后视图。第一关节锁定组件108包括彼此配合在一起的第一电磁线圈座201和吸片202。第一电磁线圈座201与吸片202外形相互配合，通电后即可通过接触面吸附在一起，组成第一关节锁定组件108，如图1b所示。下面参考图3a和图3b以及图4a和图4b详述第一关节锁定组件108的第一电磁线圈座201与吸片202的结构。图3a和图3b为第一电磁线圈座201的前视图和后视图。第一电磁线圈座201包括电磁线圈体301和圆环底板302，线圈体301固定在圆环底板302上，线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有磁电式锁臂装置的可变臂的关节式坐标测量机，包括：底座、测头、从底座至测头逐级布置的六个可旋转的关节、由六个绕自身轴线可旋转的关节串联起来的三段测量臂、以及磁电式锁臂装置，关节转动的角度由其上安装的高精度圆光栅角度传感器控制获得，使得测头能够采用任意姿态对被测物品进行测量，其中所述磁电式锁臂装置包括靠近底座布置的第一关节内部设置的第一关节锁定组件，与第一关节通过第一测量臂彼此连接的第二关节内部设置的第二关节锁定组件，在未锁定时，第一和第二关节可正常转动，在第一或第二关节锁定组件被锁定时，第一或第二关节锁定组件通过电磁吸合作用，使得第一或第二关节不能转动，进而固定靠近底座的第一测量臂和第二测量臂的一端。

【技术特征摘要】
1.一种具有磁电式锁臂装置的可变臂的关节式坐标测量机，包括：底座、测头、从底座至测头逐级布置的六个可旋转的关节、由六个绕自身轴线可旋转的关节串联起来的三段测量臂、以及磁电式锁臂装置，关节转动的角度由其上安装的高精度圆光栅角度传感器控制获得，使得测头能够采用任意姿态对被测物品进行测量，其中所述磁电式锁臂装置包括靠近底座布置的第一关节内部设置的第一关节锁定组件，与第一关节通过第一测量臂彼此连接的第二关节内部设置的第二关节锁定组件，在未锁定时，第一和第二关节可正常转动，在第一或第二关节锁定组件被锁定时，第一或第二关节锁定组件通过电磁吸合作用，使得第一或第二关节不能转动，进而固定靠近底座的第一测量臂和第二测量臂的一端，其中所述第一关节锁定组件包括具有配合在一起的吸附面的第一电磁线圈座和吸片，所述第一电磁线圈座刚性固定到底座，所述吸片刚性连接到第一关节的轴上，该轴从由第一电磁线圈座与吸片彼此配合组成的第一关节锁定组件的中心孔中穿过，通电后第一电磁线圈座和吸片通过接触面吸附在一起；其中所述第二关节锁定组件包括具有配合在一起的吸附面的第二电磁线圈座和电磁吸合轴，第二线圈座刚性固定到与第一关节的轴相连接的第二关节的壳体上，所述电磁吸合轴从第二关节锁定组件的中心孔中穿过；通电后第二电磁线圈座和电磁吸合轴通过接触面吸附在一起。2.根据权利要求1所述的关节式坐标测量机，其中所述第一电磁线圈座包括内部设置有线圈的电磁线圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭阳宽，祝连庆，潘志康，李伟仙，董明利，娄小平，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11