具有配重平衡装置的关节式坐标测量机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及关节式坐标测量机，具体涉及一种具有配重平衡装置的关节式坐标测量机。
【背景技术】
[0002]关节式坐标测量机是一种依靠操作者用手扶持着测量臂进行测量的非正交的坐标测量设备，其机械结构类似于机器人手臂，测量臂的自身重量增加了操作者操作负荷，降低了测量效率。因此，关节式坐标测量机用来平衡重力的装置是必不可少的。
[0003]当前关节式坐标测量机中的重力平衡机构大多采用螺旋弹簧、空气弹簧力矩平衡等方法或机构。由于关节式坐标测量机的坐标系统是非正交坐标系统，在测量时测量机所需的平衡力矩会随着测量位姿的变化而变化，变化幅度比较大。而上述平衡机构的输出平衡力矩都是单方面增大或者减小，不能随着测量机所需的重力平衡力矩而作相对应的变化。空气弹簧形式平衡机构的结构比较大，不仅增大了测量机的重量与体积，而且还影响美观。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有配重平衡装置的关节式坐标测量机，该坐标测量机在大臂和小臂的反向延长线上安装配重装置，来平衡测量机自身大部分重力，减轻操作者的测量强度。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
本发明包括基座、第一配重杆、大臂、第二配重杆、小臂、肩关节活动件、肘关节活动件、腕关节活动件和测头；肩关节活动件的一端与基座构成第一回转副，另一端与大臂的一端构成第一摆动副；所述的第一配重杆固定在肩关节活动件上，且第一配重杆和大臂分设在肩关节活动件两侧；所述大臂的另一端与肘关节活动件的一端构成第二回转副，肘关节活动件的另一端与小臂的一端构成第二摆动副；所述的第二配重杆固定在肘关节活动件上，且第二配重杆和小臂分设在肘关节活动件两侧；所述小臂的另一端与腕关节活动件的一端构成第三回转副，腕关节活动件的另一端与测头构成第三摆动副。
[0006]所述的第二配重杆和小臂共轴线，第二配重杆使得小臂、腕关节活动件和第二配重杆的组件重心处于第二摆动副的摆动中心处。
[0007]所述的第一配重杆和大臂共轴线，第一配重杆所配重量使得大臂、肘关节活动件、小臂、腕关节活动件、第二配重杆和第一配重杆的组件重心处于第一摆动副的摆动中心处。
[0008]所述的第一回转副、第一摆动副、第二回转副、第二摆动副、第三回转副和第三摆动副处均安装圆光栅角度传感器。
[0009]本发明具有的有益效果是:
不管本发明的关节式坐标测量机处于何种姿势，配重装置可以使得大臂以下除了测头以外所有部件的重心处在摆动副的摆动中心处，进而使得测量机自身大部分重力处于平衡状态，大臂和小臂在自然状态下不会因重力下落，操作者测量时不需支撑测量机自身的大部分重量，以此达到减轻操作者测量强度的目的。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0012]如图1所示，具有配重平衡装置的关节式坐标测量机，包括基座1、第一配重杆3、大臂5、第二配重杆8、小臂9、肩关节活动件、肘关节活动件、腕关节活动件和测头12 ;肩关节活动件的一端与基座I构成第一回转副2，另一端与大臂5的一端构成第一摆动副4 ;第一配重杆3固定在肩关节活动件上，且第一配重杆3和大臂5分设在肩关节活动件两侧；大臂5的另一端与肘关节活动件的一端构成第二回转副6，肘关节活动件的另一端与小臂9的一端构成第二摆动副7 ;第二配重杆8固定在肘关节活动件上，且第二配重杆8和小臂9分设在肘关节活动件两侧；小臂9的另一端与腕关节活动件的一端构成第三回转副10，腕关节活动件的另一端与测头12构成第三摆动副U。
[0013]测头12测量的坐标由第一回转副2、第一摆动副4、第二回转副6、第二摆动副7、第三回转副10和第三摆动副11处安装的高精度圆光栅角度传感器测量的转角计算获得。
[0014]第二配重杆8和小臂9共轴线，第二配重杆8所配重量使得小臂9、腕关节活动件和第二配重杆8的组件重心处于第二摆动副7的摆动中心处。这样，在不计测头12重力的情况下，小臂9、腕关节活动件和第二配重杆8在重力作用下对第二摆动副7摆动中心处的合力矩为零，即小臂9不会在重力作用下绕第二摆动副7转动。
[0015]第一配重杆3和大臂5共轴线，第一配重杆3所配重量使得大臂5、肘关节活动件、小臂9、腕关节活动件、第二配重杆8和第一配重杆3的组件重心处于第一摆动副4的摆动中心处。由于第二配重杆8已经使得小臂9、腕关节活动件和第二配重杆8的重心处于第二摆动副7的摆动中心处，不管第二摆动副7和第一摆动副4怎么转，大臂5以下除了测头12以外的所有零件将有确定的重心，并且处在大臂5的轴线上。当第一配重杆3所配重力合适时，大臂5以下除了测头12以外所有零件的重心将始终处在第一摆动副4的摆动中心处。这样，大臂5以下除了测头12以外的所有零件在重力作用下对第一摆动副4摆动中心处的合力矩为零，即大臂5不会在重力作用下绕第一摆动副4转动。
[0016]可见，不管该具有配重平衡装置的关节式坐标测量机处于何种姿势，第一配重杆3和第二配重杆8可以使得大臂5以下除了测头以外所有零件的重心处在第一摆动副的摆动中心处，进而使得测量机自身大部分重力处于平衡状态，大臂和小臂在自然状态下不会因重力下落，操作者测量时不需支撑测量机自身的大部分重量，以此达到减轻操作者测量强度的目的。
【主权项】
1.具有配重平衡装置的关节式坐标测量机，包括基座、第一配重杆、大臂、第二配重杆、小臂、肩关节活动件、肘关节活动件、腕关节活动件和测头，其特征在于:肩关节活动件的一端与基座构成第一回转副，另一端与大臂的一端构成第一摆动副；所述的第一配重杆固定在肩关节活动件上，且第一配重杆和大臂分设在肩关节活动件两侧；所述大臂的另一端与肘关节活动件的一端构成第二回转副，肘关节活动件的另一端与小臂的一端构成第二摆动副；所述的第二配重杆固定在肘关节活动件上，且第二配重杆和小臂分设在肘关节活动件两侧；所述小臂的另一端与腕关节活动件的一端构成第三回转副，腕关节活动件的另一端与测头构成第三摆动副； 所述的第二配重杆和小臂共轴线，第二配重杆使得小臂、腕关节活动件和第二配重杆的组件重心处于第二摆动副的摆动中心处； 所述的第一配重杆和大臂共轴线，第一配重杆所配重量使得大臂、肘关节活动件、小臂、腕关节活动件、第二配重杆和第一配重杆的组件重心处于第一摆动副的摆动中心处。2.根据权利要求1所述的具有配重平衡装置的关节式坐标测量机，其特征在于:所述的第一回转副、第一摆动副、第二回转副、第二摆动副、第三回转副和第三摆动副处均安装圆光栅角度传感器。
【专利摘要】本发明公开了一种具有配重平衡装置的关节式坐标测量机。当前关节式坐标测量机的重力平衡机构输出平衡力矩都是单方面增大或减小，不能随测量机所需的重力平衡力矩而作相应变化。本发明中肩关节活动件的一端与基座构成第一回转副，另一端与大臂的一端构成第一摆动副；第一配重杆固定在肩关节活动件上；大臂的另一端与肘关节活动件的一端构成第二回转副，肘关节活动件的另一端与小臂的一端构成第二摆动副；第二配重杆固定在肘关节活动件上；小臂的另一端与腕关节活动件的一端构成第三回转副，腕关节活动件的另一端与测头构成第三摆动副。本发明在大臂和小臂的反向延长线上安装配重装置，来平衡测量机自身重力，减轻操作者的测量强度。
【IPC分类】G01B21/00
【公开号】CN104949637
【申请号】CN201510420351
【发明人】王文, 程林, 高贯斌, 卢科青, 时光, 范宗尉, 陆军华
【申请人】杭州电子科技大学, 杭州博洋科技有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年7月16日