一种六自由度三坐标测量机及工作过程制造技术

一种六自由度三坐标测量机及工作过程，属于空间测量领域。由模块化工作头、连杆、电机、电机座、电机盖、摇臂、支架、工作台组成。本发明专利技术设计的新型六自由度并联机构采用三根连杆实现了六自由度。该种新型六自由度并联三坐标测量机的结构方案能够满足实际的工程使用要求。在进行相应的优化设计之后，其检测精度提升，并且结构简单，传动中间件少，后期升级提高精度也更加方便。同时模块化工作头夹具柔性好，系统扩展性强，可以开发不同的模块执行不同的加工任务。可用于螺旋桨三维测量，船用测量以及相关模型校准，增加模型制作精度。

【技术实现步骤摘要】
一种六自由度三坐标测量机及工作过程
本专利技术属于空间测量领域，具体涉及一种六自由度三坐标测量机。
技术介绍
随着我国高技术制造业的不断发展，对于加工制造精度以及生产效率的要求也随之提高。对于重要且复杂的零件，传统的检测手段越来越显得力不从心。三坐标测量机的应用可以很好地解决这个问题。三坐标测量机有“检测中心”之称，与传统检测方式相比，三坐标测量机具有检测效率高，检测精度高等诸多有点，更加适应现代大规模加工制造。未来必定会成为各个企业不可或缺的检测工具。可用于螺旋桨三维测量，船用测量以及相关模型校准，增加模型制作精度。国外有很多厂家生产三坐标测量机，产品的形式和用途很多。总的来说，国外机器有以下特点：(1)绝大多数三坐标测量机布局为悬臂式结构，空间敞开性好，能够安装并测量体积比较大的零件或装配体；(2)大多数三坐标测量机有限元法进行了优化设计，结构紧凑实用，造型优美；(3)技术积累多，研发能力强，专用测量软件和附加产品较多，能满各种用户的需要；(4)移动构件多数用合金铝材，移动件质量尽可能小，做到高刚性、低惯性；(5)配有多项误差补偿软件，可以廉价地提高机器精度；我国自20世纪70年代开始引进、研制三坐标测量机以来，也有了很大发展。国内引进较多的是：蔡司和莱茨、意大利的DEA、美国的布郎-夏普、日本的三丰等公司的产品。而国内的生产单位也已经有了很大的发展，主要的生产厂家有中国航空精密机械研究所、青岛前哨英柯发测量设备有限公司、上海机床厂、北京机床研究所、哈尔滨量具刃具厂、昆明机床厂和新天光仪器厂等。现在，我国具有年产几百台各种型号三坐标测量机的能力。国内三坐标测量机近十年来发展也较快，但同国外相比还有一定差距，主要有以下几方面：(1)系列品种较少，“三化”程度低；新产品开发周期长，主要原因是元件和材料配套难；(2)机加工周期长等；(3)产品的稳定性较差，特别是电控系统，可靠性较差，故障率较高，寿命相对低；(4)此外软件功能相对少些，特别是专用软件更少；(5)与计算机工作站和数控机床联网问题，仅有极少数测量机刚刚起步，多数机器还没开始这项工作，有待进一步开发研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供作业灵活度提升，工作效率有很大的提高的一种六自由度三坐标测量机。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：一种六自由度三坐标测量机由模块化工作头1、连杆2、电机3、电机座4、电机盖5、摇臂6、支架7、工作台8组成。其中三个支架7底端固定安装在工作台8上，支架7的顶端与电机座4相连，电机座4的三个开口处连接有三个电机3，每个电机3的尾部都固定安装有一个电机盖5，摇臂6连接于电机盖5与电机3之间，可绕其轴旋转，摇臂6另一端与连杆2相连，连杆2可绕某一轴旋转，连杆2另一端通过球面副与模块化工作头1相连。一种六自由度三坐标测量机工作过程如下：当要测量的工件放置于工作台8上，电机3开始运行，带动摇臂6运动，摇臂6带动连杆2，连杆2带动模块化工作头1运行至合适位置；当工作头需要横向移动或者需要调整角度时，摇臂6末端的电机运行带动连杆2运动，模块化工作头1可绕连杆2末端的球面副作转动，三个连杆2的协调的运动可使模块化工作头1作范围内的任意角度的运动。特别地，本专利技术具有六个自由度，应用了球面副实现自由角度调整，利用摇臂和拉杆实现传动，模块化工作头拥有三个工位，可夹持不同的工具头，具有多功能性。测量模式：当被检测工件只需要测量的情况下可以选择测量模式。比如某个被检测工件只要求检测，而不要求修改或者被检测工件检测完后有专用的机械加工设备对其尺寸精度进行修改时则选用测量模式。测量-修改模式：当被检测工件不仅需要测量，而且要求在测量之后对于尺寸偏差进行修改的情况下适合选择测量-修改模式。选用测量修改模式时，控制系统实现检测并且对检测不合格位置的坐标进行记录，并求出偏差值，保存在系统中。在全部检测完毕后自动切换到铣刀工作头或者磨床工作头，切换完毕后刀头移动到记录的检测结果不合格的位置，根据偏差值进行修改。当所有的被记录的检测不合格的坐标全部被修改完毕后，系统控制打开压缩气瓶的电磁阀，利用高压空气对修改后的被测量零件的表面残余切屑进行清理。清理完毕后自动转换到测量模式，对先前经过修改的不合格位置进行再次检测。如果检测到不合格，就重复上述的过程，直到所有的不合格位置全部变为合格为止。此时完成对被检测工件的测量-修改。加工-测量-修改模式：在此种工作模式下，三坐标测量机先采用铣刀工作头或者其他工作头对被加工件的毛坯进行加工。当加工完毕后，由系统自动开启压缩气瓶的电磁阀，释放压缩空气对加工完成的表面残余切屑进行清洁。清洁完毕后自动转入到测量模式，工作头由铣刀工作头转换为测量头进行测量。其余过程便与测量-修改模式相同：先测量，记录检测到不合格的位置，当全部测量完毕，即所有的不合格点全部找到并计算偏差完毕后，自动转换到铣刀工作头进行精修。当第一次记录的不合格点全部精修完毕后，再自动转换到测量头的测量模式进行第二次检测，再次记录下不合格的位置及其偏差，第二次全部测量完毕后，自动转到自二次精修，对第二次检测不合格的位置根据计算得到的偏差进行修正。反复进行以上过程，直到全部检测合格为止。本专利技术的有益效果在于：六自由度三坐标测量机拥有传统的X轴、Y轴、Z轴方向的平动，还拥有绕X、Y、Z轴方向的转动，作业灵活度提升，工作效率有很大的提高；另外，模块化工作头的设计使得其不仅具有测量的功能，还包括有加工功能和修改功能，这就节省了测量后要将工件拆卸下来修改的时间，提高了作业的效率。附图说明图1为测量机轴测图；图2为支撑结构轴测图；图3为电机座轴测图；图4为电机轴测图；图5为电机盖轴测图；图6为摇臂轴测图；图7为拉杆轴测图；图8为模块化工作头的轴测图；图9为模块化工作头的仰视图；图10为六自由度机构传动布置示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：图1为六自由度三坐标测量机的轴测图，由模块化工作头1、连杆2、电机3、电机座4、电机盖5、摇臂6、支架7、工作台8组成。图2为支撑结构的轴测图，由支架7、工作台8组成，主要功能是作为承重结构和作业平台。图3至图5分别为电机座4、电机3、电机盖5，功能为电机3运行从而带动摇臂6转动，从而使得模块化工作头1可上下调整。电机座4是该三坐标测量机的主要部件之一，是连接电机与支撑构件的中枢，在整个机构中具有重要意义。用于该六自由度并联三坐标测量机的结构特殊性——其三个关节系统是空间对称布置的，因此电机座4也设计成空间互成120度的三面对称结构。同时，电机座4是一个座位基座的安装其他构架的桥梁，所以在电机座上还必须要开用于连接其他构架的孔，便于其他构件利用螺栓固定在电机座上。在电机座的平面上有两组阵列形成的孔系。其中一组是间隔为30度的螺栓孔，用于安装电机壳。在该孔系的对面还有一组间隔60度的6个螺栓孔的环形阵列，用于固定6-2摇臂底座。在电机座的上侧平面有6个螺栓孔，用来将电机座4与支架7连接。图6为摇臂6的轴测图，主要有摇臂主体、6-1电机、6-2摇臂底座组成，在实际工作情况中，这些零件是在一起运动的，图中的6-1电机功能是带动连杆2运动。图7为②拉杆的轴测图，主要零部件包括拉杆主体、2-2拉杆轴轴承、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六自由度三坐标测量机，由模块化工作头(1)、连杆(2)、电机(3)、电机座(4)、电机盖(5)、摇臂(6)、支架(7)、工作台(8)组成，其特征在于：三个支架(7)底端固定安装在工作台(8)上，支架(7)的顶端与电机座(4)相连，电机座(4)的三个开口处连接有三个电机(3)，每个电机(3)的尾部都固定安装有一个电机盖(5)，摇臂(6)连接于电机盖(5)与电机(3)之间，可绕其轴旋转，摇臂(6)另一端与连杆(2)相连，连杆(2)可绕某一轴旋转，连杆(2)另一端通过球面副与模块化工作头(1)相连。

【技术特征摘要】
1.一种六自由度三坐标测量机，由模块化工作头(1)、连杆(2)、电机(3)、电机座(4)、电机盖(5)、摇臂(6)、支架(7)、工作台(8)组成，其特征在于：三个支架(7)底端固定安装在工作台(8)上，支架(7)的顶端与电机座(4)相连，电机座(4)的三个开口处连接有三个电机(3)，每个电机(3)的尾部都固定安装有一个电机盖(5)，摇臂(6)连接于电机盖(5)与电机(3)之间，可绕其轴旋转，摇臂(6)另一端与连杆(2)相连，连杆(2)可绕某一轴旋转，连杆(2)另一端通过球面副与模块化工作头(1)相连。2.根据权利要求1所述的一种六自由度三坐标测量机，其特征在于，测量机具有六个自由度。3.根据权利要求1所述的一种六自由度三坐标测量机，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春雨，田太平，王超，孙泽邦，孙守超，赵大刚，于凯，张承森，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23