自动更换测针装置和测针自动更换方法制造方法及图纸

本发明专利技术是自动更换测针装置和测针更换方法。在回放测针模块到测针存放架时，用电机带动存贮架绕自身转轴做小角度回转，减小了轴向磁力，解决了从测头上拆除测针模块使测头受轴向磁力大的技术难题。还专门设计了测针存放架，与主动轴固连的测针模块存贮架一端和控制电机轴固连，一端与齿轮固连，两齿轮啮合并分别固连主动轴和从动轴，电机带动两轴反向回转，实现存贮架与保护盖的自动打开及自动回复到竖直位置并合盖。本发明专利技术测针更换过程运行平稳，步骤程序更加简单容易，装置结构精简，不需复杂控制，能很好的保护测头，有效提高了测头的使用寿命。本发明专利技术广泛应用于三坐标测量机等精密测量技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精密测量
，涉及三坐标测量机，主要涉及三坐标测量机 的测针更换装置和方法，具体讲就是一种新型的自动更换测针装置和测针自动更 换方法。
技术介绍
随着精密测量技术的快速发展，坐标测量设备越来越多的使用在自动化生产 线和产品检测等方面，例如使用坐标测量机对齿轮、叶片、曲轴、凸轮等复杂结 构的产品进行检测和检验。坐标测量机不断更新换代以满足工业生产的需要，这 使得人们对具有新功能、高精度、高度自动化的检测设备的需求不断提高。在使用三坐标测量机对一些带外圆面、台阶面、内孔、内凹槽、异型面等复 杂零件进行测量时，由于被测工件表面的形状和尺寸不同，就需要不断更换各种 形状的测针进行测量。目前所公开的有关测头更换装置，可以分为四大类。第一类是利用气动力实 现测头更换。专利US5228205中就是利用改变气室中空气压力的大小实现测头的 加紧和拆除。此类机构使得测头的装卸方便可靠，但是要通过适当的气动控制方 式使得系统控制稍显复杂。第二类是利用电磁力的实现测头更换。专利US4637119、 L)S4649623、 US4938083、 US5041806中就是利用电磁铁的共同作用实现测头的安装和拆除。 这种结构是通过控制电磁铁中电流的大小和方向来实现磁力的增大和减小，其特 点是磁力大小可以调节，控制方式简单，但是其缺点是电磁力的反复作用会引起 周围导磁材料磁化，而且使得永磁铁的磁力作用减小。第三类是利用机械力实现测头的更换。专利US422簡8、 US4637119、 US4979284、 US5101548中利用机械装置的相互运动提供的机械力实现测头的装 夹和拆除。此类型的机构体积较大，结构复杂，容易产生振动、弹性变形等不良 因素影响测量精度。第四类利用永磁铁的磁力和辅助的机械力实现测头更换。专利US5327657、 US6430828、 US6772527中测头的安装是通过永磁铁的磁力作用，而测头的拆除 是靠机械装置的辅助作用实现的。其特点是测头的安装和拆卸可靠，磁力持久， 是现在应用较多的一种方式。但是测头的拆卸过程中是通过改变轴向位移而改变 其磁力作用的大小，这就使得测头在拆除过程中所需提供的轴向作用力很大，对 精密测头内部的元部件的装配定位精度可能产生较大的影响。在专利US7024738 中测头安装支架可以绕安装轴回转，但其在每个测头安装座上都有一个机械辅助 拆除系统，使得结构累赘，控制过程复杂。以上四类对于侧头的更换装置和方法均存在在更换过程中施力过大，具体就 是轴向力尤其是将测头部件取出时的拔力过大的问题，由于测头是精密件，其中 内部的一些构件是采用很细的弹簧连接或控制的，外力的施力过大时，会对内部 必然产生影响，严重时会影响到测头的使用寿命，甚至会损坏测头。实际测量过 程中因为测针的存取而损坏测头机构和发生测量精度不准是急待解决的技术问 题。本专利技术项目组对国内外专利文献和公开发表的期刊论文检索，再尚未发现与 本专利技术密切相关和一样的报道或文献。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述技术或设备存在的缺点，提供一种使得测针更换工 作更加简单容易，测针更换过程运行平稳，测针模块拆除时所需的轴向作用力很 小，结构精简，不需复杂的控制，能很好的保护测头结构，提高测头的使用寿命 的自动更换测针装置和方法。下面对本专利技术进行详细说明本专利技术的构思是通过电机带动下控制测针模块存贮架进行回转和摆动，与测 头的直线运动配合来实现测针模块的自动更换，以减小轴向作用力。本专利技术的实现在于作为一种自动更换测针装置，包括有测头、测针模块、测 针模块存贮架、保护盖和控制计算机，测针模块的底部有定位球，其中装有永磁铁，与测量机测针的存取控制相关，其特征在于测针存放架通过底板安装在坐 标测量机工作台面上，测针固装在测针模块上，测针模块是圆周带有凸台的圆柱 形金属板，测针模块的外圆凸台上设计有定位块；底板上靠近两端分别安装有轴 承座3a和轴承座3b，在轴承座3a的外侧有L型的电机安装板也固定安装在底 板上，L型的电机安装板的外侧安装有电机，在轴承座3b的外侧安装有主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮相互啮合，齿数和模数相等，电机的轴与短 轴4a固连，短轴4b与主动齿轮固连，在短轴4a和短轴4b之间固定安装有测针 模块存贮架，测针模块存贮架是一块长方体形状的板，上面开设有至少一个U 型凹槽，即U型支承座，根据实际所使用的测针数目可以开设有多个U型凹槽， 其中放置测针模块，测针模块的外圆凸台直径与测针模块存贮架中存放该测针模 块的U型凹槽直径相适配，在从测头上拆除测针模块时，测针模块存贮架在电机 的带动下作小角度摆动；在底板上还有安装有轴承座9a和轴承座9b，在轴承座 9a和轴承座9b之间安装有从动轴，从动轴的一端与从动齿轮固连，从动轴上固 连有保护盖，保护盖是一体化的保护盖，为带边沿的长方形盖状体，其大小和形 状与测针模块存贮架适应。在坐标测量机和其它在线检测设备中，当使用测头对被测工件的尺寸和形状 进行检测时，由于不同的测量要求，所用在测量过程中可能需要更换不同规格和 形状的测针对工件进行测量。这样就需要在测量过程中不断更换不同类型的测头 测针。本专利技术为解决测针在存取过程中轴向力过大的问题，采用了单独的测针存放架的设计，分别将测针模块存贮架和测针保护盖固装在主动和从动轴上，通过 正反两齿轮的啮合实现了测针模块存贮架的旋转和测针保护盖的自动打开，配合 计算机控制、在电机的带动下，测针模块能够相对于测头进行摆动，从而大大减 小测针部件在存取过程中受轴向力冲击的影响，保护了测头，方便了存取，同时 还实现了测针保护盖在存取过程的自动打开与闭合。定位块的设置限制测针模块 的周向位移，保证了各个环节包括测针模块与测头的安装过程以及存放于存贮架 的过程稳定可靠。本专利技术的实现还在于测针模块上固装有不同尺寸和规格测针，其外圆凸台 直径也各不相同，存放该测针模块的测针模块存贮架上的U型凹槽的直径也各不 相同，各自一一对应。不同的测针模块其圆周方向上的凸台直径不同，所对应U型支承座的凹槽 直径也不同。这样，各个测针模块只能安装到自己的对应U型支承座中，而不能 安装到其它的U型支承座中，使得在使用过程中测针模块的对应位置不会产生混 淆。本专利技术的实现还在于测针模块存贮架上，开有5个li型凹槽，它们分别置入5个测针。本专利技术还是一种测针自动更换方法，其实现在于采用自动更换测针装置， 具体的操作步骤是从测针存放架上取出测针模块，安装于测量机的测头上的步骤包括有 第一步在计算机的控制下，原来处于竖直位置的测针模块存贮架在电机带动下转90度，因测针模块存贮架上的主动齿轮带动与保护盖固连的从动齿轮进行回转，则测针保护盖反方向转90度，实现测针模块存贮架和保护盖的打开，与底板平行； 第二步在测量设备的带动下，测头向着靠近测针模块的方向运动，直到测头上的三组圆柱短销和测针模块上的三个球体相接触，然后，测针模块上的永磁铁将会产生一定大小的磁力使得测头和测针模块相结合； 第三歩在测量设备的带动下，测头朝外运动，此时，测针模块将和测头一起向外运动，脱离测针模块存贮架中的U型支承座的支撑； 第四歩测针模块存贮架和保护盖在电机的带动下，转回到原来的竖直位置，从测量机测头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动更换测针装置，包括有测头、测针模块、测针模块存贮架、保护盖和控制计算机，测针模块的底部有定位球，其中装有永磁铁，与测量机测针的存取控制相关，其特征在于：测针存放架通过底板（１０）安装在坐标测量机工作台面上，测针（１６）固装在测针模块（１１）上，测针模块１１是圆周带有凸台（１９）的圆柱形金属板，测针模块的外圆凸台（１９）上设计有定位块（１５）；底板（１０）上靠近两端分别安装有轴承座（３ａ）和轴承座（３ｂ），在轴承座（３ａ）的外侧有Ｌ型的电机安装板（２）也固定安装在底板（１０）上，Ｌ型的电机安装板（２）的外侧安装有电机（１），在轴承座（３ｂ）的外侧安装有主动齿轮（７）和从动齿轮（８），主动齿轮（７）和从动齿轮（８）相互啮合，齿数和模数相等，电机（１）的轴与短轴（４ａ）固连，短轴（４ｂ）与主动齿轮（７）固连，在短轴４ａ和短轴４ｂ之间固定安装有测针模块存贮架（６），测针模块存贮架（６）是一块长方体形状的板，上面开设有至少一个Ｕ型凹槽，即Ｕ型支承座，其中放置测针模块（１１），测针模块（１１）的外圆凸台直径与测针模块存贮架（６）中存放该测针模块的Ｕ型凹槽直径相适配，在从测头上拆除测针模块时，测针模块存贮架（６）在电机１的带动下作小角度摆动；在底板（１０）上还有安装有轴承座（９ａ）和轴承座（９ｂ），在轴承座（９ａ）和轴承座（９ｂ）之间安装有从动轴（２０），从动轴（２０）的一端与从动齿轮（８）固连，从动转轴上固连有保护盖（５），保护盖（５）是一体化的保护盖，为带边沿的长方形盖状体，其大小和形状与测针模块存贮架（６）适应。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：强怀博，王建华，李平，劳奇成，刘波，吴琼，卢春霞，王晓丽，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]