大直径在线测量驱动机构的制作方法与工艺

本发明涉及一种直径在线测量装置的驱动机构，尤其适用于大直径在线自动测量装置的驱动机构。

背景技术：
国内、外各量仪厂家的工件在线自动测量装置通常对于直径大于250mm的工件都不能进行有效的在线测量。以径向量仪为例，其测量装置的前进后退通常都是采用油缸直接带动实现的，测量装置的进给运动的导向精度及稳定性都取决于油缸以及圆型导杆的导向，而由于导杆及油缸本身间隙量的要求，会出现进给和定位过程中测头的不稳定状态。被测量工件直径越大，进给行程越长，相应测量装置的进给和定位过程中的稳定性也越差，因此无法实现大直径工件的在线有效测量。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种大直径在线测量驱动机构，可配合量仪厂家的测头或测量装置的原有测量部分，实现大直径工件的在线有效测量，同时也能满足在小直径范围的测量。本发明的技术方案是：一种大直径在线测量驱动机构，包括由固定安装在同一个齿轮轴上的多个齿轮组成的齿轮组以及与该齿轮组中至少两个齿轮分别相啮合的第一齿条和第二齿条，所述第一齿条和第二齿条异面垂直布置，第一齿条通过一直线驱动装置带动，第二齿条与测头固定架固定连接，测头固定架固定安装在直线导轨的滑块上。所述大直径在线测量驱动机构还可以包括基座，所述直线导轨的轨道固定安装在所述基座上。所述齿轮组的齿轮轴与所述基座旋转连接。所述直线驱动装置优选采用液压油缸，第一齿条固定连接在所述液压油缸的活塞杆上。所述液压油缸与第一齿条平行布置，第一齿条通过其一端的L形结构与液压油缸活塞杆的外伸的端部固定连接。所述测头固定架包括底座和固定在底座上的支架，所述支架的不同高度上设有若干测头安装座/安装孔。所述测头固定架还包括成对的辅助支架，所述辅助支架一上一下各自固定在所述支架上，所述辅助支架的不同高度上设有若干测头安装座/安装孔。对于前述任意一种大直径在线测量驱动机构，所述齿轮组中与第二齿条啮合的齿轮的齿数优选多于其余齿轮的齿数。所述齿轮组中与第二齿条啮合的齿轮与其余齿轮的齿数比可以为2:1、3:1或4:1或者其他任何比例。所述测头固定架位于基座的上方，所述液压油缸和第一齿条位于基座的下方。本发明的有益效果为：本发明所采用的传动结构及其工作原理完全不同于现有测量装置的驱动机构，彻底消除了大直径测量时导致测量装置进给运动的导向精度及稳定性差的原因，有效地满足在线测量的运动稳定性问题，尤其是大直径在线测量的运动稳定性问题，从而有助于填补大直径在线测量装置的空白。按照本发明的结构特点，允许根据工件直径大小将油缸行程与测量装置测量部分的行程设计成1:2、1:3或其他不同的缩小比例，实现短油缸行程驱动长测量装置支架行程的目的，因此即使为了适应更大直径工件的在线测量，仍然可以采用较小行程的油缸，由此保持较小的空间占用。本发明结构简单，安装方便，即使对大直径工件也能实现有效可靠的在线测量，由此可显著提高机床加工测量的效率和可靠性。附图说明图1是本发明的一种实施例的结构示意图；图2是图1的俯视结构示意图；图3是图1的右视结构示意图；图4是本发明在机床工作台上的安装结构示意图；图5是本发明的结构原理图。具体实施方式参见图1-5，本发明公开了一种大直径在线测量驱动机构（以下简称为驱动机构），包括由固定安装在同一个齿轮轴上的多个齿轮组成的齿轮组以及与该齿轮组中至少两个齿轮分别相啮合的第一齿条3和第二齿条5，所述第一齿条和第二齿条异面垂直布置，通过齿轮轴4实现第一齿条和第二齿条在相垂直方向上直线运动的转换。第一齿条通过一直线驱动装置带动其作同步的直线往复运动，第二齿条与用于测头安装的测头固定架固定连接，用于驱动测头固定架的前进、后退，测头固定架固定安装在直线导轨6的滑块61上。所述齿轮轴可以只有上述两个齿轮，也可以另外设置其他齿轮，该其他齿轮可与第二齿条相啮合，作为备用齿轮，通过设置不同的齿数，实现不同的传动比。所述驱动机构采用直线导轨作为导向装置，由直线导轨的导向精度保证测量装置的进给和定位精度，很好地避开了现有的测量装置依靠圆型导杆加驱动油缸的导向所引起的测头进给过程中不稳定问题。所述驱动机构可以直接安装在机床工作台9上，直线导轨的轨道62则需要固定安装在所述机床工作台上。齿轮组的各齿轮各自通过键联接与齿轮组的齿轮轴固定为一体，齿轮组的齿轮轴与所述机床工作台旋转连接，齿轮轴轴线与轨道安装面垂直。当然，所述驱动机构还可以包括基座1，相应地，所述直线导轨的轨道固定安装在所述基座上，所述基座则固定安装在所述机床工作台上。所述齿轮组的齿轮轴优选与所述基座旋转连接，齿轮轴轴线与轨道安装面垂直。所述直线驱动装置优选采用液压油缸2，液压油缸的缸体固定在基座上，第一齿条固定连接在所述液压油缸的活塞杆（或称导杆）上。所述液压油缸与第一齿条平行布置。作为一种具体连接方式举例，所述第一齿条可通过其一端的L形结构与液压油缸活塞杆的外伸的端部固定连接。所述测头固定架包括底座和固定在底座上的支架7，所述支架可以为杆状，支架竖直固定在底座上，支架上不同高度处各自设有测头安装座/安装孔，用以满足测头不同高度的安装需要。直径在线测量装置中采用成对的测头，该成对的测头一上一下设置在支架上，两测头之间的距离取决于工件的直径大小。当工件直径较大时，所述测头固定架还可以包括成对的辅助支架8，所述辅助支架也呈杆状，辅助支架上不同高度处也各自设有测头安装座/安装孔。所述辅助支架一上一下各自固定在所述支架上，且固定在所述支架的一个侧面上并分别向上、向下超出所述支架的上端和下端（如图3所示），用以扩大所安装的两测头之间的距离，从而满足更大直径工件的在线测量要求，实现更大的测量范围。作为进一步的优选技术方案，所述驱动机构中与第二齿条啮合的齿轮的齿数较其余齿轮的齿数多一些。二者间的齿数比可以为2:1、3:1、4:1或者根据工件的直径设计成其他任何比例，实现了测头与液压油缸的大于1:1的行程比，相比于现有的在线测量装置的1:1的行程比而言，采用本发明即使因测量较大直径工件需要较大的测头行程，也不至于导致必须采用较大行程的液压油缸，因此也不需要显著增加液压油缸的占用空间。所述基座包括基座主体和辅助固定块11，基座主体大致呈条形板状结构，所述基座主体的前端设有向下延伸的勾状凸起12，自前端向后端一定距离处设有向下延伸的平直凸起13，该距离可以是基座主体总长度的约1/3。勾状凸起的弯钩部分的弯折方向朝向后端，用于勾住机床工作台上的相应结构。勾状凸起与平直凸起的内侧平面以及位于二者之间的基座主体的下平面为基座的安装平面，用于与机床工作台上的相应安装平面贴合并定位。所述辅助固定块主要作用是实现基座在机床工作台上的固定，其横截面呈L形，这里称其设有相垂直的两肢，一肢的端面设有螺纹盲孔。为了将基座安装固定在机床工作台上，先要用螺钉旋进勾状凸起的螺纹孔中并使螺钉抵在与勾状凸起内侧面贴合的工作台相应平面上，使平直凸起的内侧面与工作台相应平面紧密贴合定位，然后用螺栓穿过平直凸起中的沉孔并旋进辅助固定块上的螺纹盲孔使平直凸起与辅助固定块的相应肢连接固定，利用辅助固定块的另一肢勾住机床工作台的相应部分。辅助固定块与机床工作台相应平面应该贴合而无法贴合的部位可以通过设置垫片等实现。采用上述分体结构的基座，各定位面的加工精度容易保证，并且易于其定位和固定。所述基座主体后部约2/3的部分悬伸于机床工作台之外。轨道固定在基座主体后部的上面，所述测头固定架位于基座的上方，所述液压油缸和第一齿条位于悬伸部分基座（即基座主体后部）的下方。与第二齿条啮合的齿轮位于基座的上方，而其余齿轮位于基座的下方。如图5所示，所述驱动机构的基本工作原理是：通过液压油缸的前进、后退同步驱动第一齿条前进、后退。第一齿条通过与其余齿轮中的一个齿轮相啮合将第一齿条的直线运动转化为旋转运动，齿轮组各齿轮随之同步旋转，然后再通过第二齿条与齿轮的啮合将齿轮的旋转运动转化为第二齿条的直线运动。由于第一齿条和第二齿条异面垂直布置，齿轮组和第一齿条、二完成了运动形式的十字交叉转换，即Z轴方向的油缸驱动转化到X轴方向的测量装置进给运动。由于与第二齿条啮合的齿轮的齿数较其余齿轮的齿数多，因此上述转换同时也实现了较低线速度到较高线速度的转换和较短行程到较长行程的转换。本发明的驱动机构工作原理对其他自动在线测量驱动装置的开发具有启发意义。