利用内置涡卷弹簧实现重力平衡的摆动关节的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用内置涡卷弹簧实现重力平衡的摆动关节，包括内嵌轴、内嵌套、涡卷弹簧、两个相同的轴承、内隔圈、外隔圈、内螺母、外螺母、光栅支架、光栅、读数头；内嵌轴和内嵌套可以通过轴承实现相对旋转；当内嵌轴和内嵌套相对旋转时，内嵌轴和内嵌套上对应位置上面的槽带动涡卷弹簧产生弹性变形，从而使涡卷弹簧对内嵌轴组件有反向作用力，也就是在内嵌轴和内嵌套相对旋转时阻力增大，从而实现关节式坐标测量机的重力平衡，并且在使用过程中不存在摩擦问题，不会产生噪声。
【专利说明】
利用内置涡卷弹簧实现重力平衡的摆动关节
技术领域
[0001]本发明涉及关节式坐标测量机领域，具体是一种利用内置涡卷弹簧实现重力平衡的摆动关节。
【背景技术】
[0002]关节式坐标测量机是一种多自由度的非正交坐标系测量机，它仿照人体手臂关节结构，将一系列杆件通过关节串联形式连接起来，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。国内外各研究机构对关节式坐标测量机进行了深入研究，并开发了相关产品，关节式坐标测量机迅速在产品质量在线检测、设备维修、飞机装配、模具设计、医疗等领域得到了广泛应用。目前，世界上主要关节式坐标测量机生产商，如Cimcore和Romer，其开发的产品中，平衡机构大多在关节式坐标测量机外部，严重影响坐标测量机的工作适应性、性和美观性。
[0003]当前关节式坐标测量机中所使用的平衡装置多数都设置在关节式坐标测量机外部，这就造成在实际测量过程中，坐标测量机占用空间变大，当测量空间较小的时候，不便于操作测量。专利201120145217.3提出采用气动平衡来实现关节式坐标测量机重力平衡的目的，但这种方法是把气缸设置在坐标测量机外部，这就造成在实际测量过程中，坐标测量机占用空间变大，当测量空间较小的时候，不便于操作测量。专利201010104156.6提出一种基于磁流变液的柔性坐标测量机重力平衡装置，但是在其装置中要用到磁流变液变阻尼离合机构，使得坐标测量机关节结构变得复杂，不利于实现精确测量。
[0004]
【发明内容】
本发明的目的是提供一种利用内置涡卷弹簧实现重力平衡的摆动关节，以解决现有技术关节式坐标测量机平衡机构存在的问题。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:
利用内置涡卷弹簧实现重力平衡的摆动关节，其特征在于:包括有管套形的支撑，支撑内左端同轴装配有圆形轴座，轴座右端面向支撑内同轴连接有相对轴座扩径的圆套，所述轴座右端面中心同轴连接有从圆套穿出的支撑轴，由轴座、圆套、支撑轴构成内嵌轴组件，所述圆套内装配有涡卷弹簧，所述涡卷弹簧套在支撑轴外并与支撑轴之间有空隙，圆套侧壁沿轴向开有槽，涡卷弹簧的外端装配在圆套侧壁的槽中，所述支撑内右端同轴装配有套筒，套筒左端向支撑内同轴连接有套管，所述套管伸入圆套内的涡卷弹簧内圆中，且支撑轴同轴依次穿过套管、套筒后从套筒右端穿出，套管侧壁沿轴向开有槽，所述涡卷弹簧的内端装配在套管侧壁的槽中，由套管、套筒构成内嵌套组件；
所述套管内的支撑轴上、套筒内的支撑轴上分别装配有轴承，两轴承之间的支撑轴上装配有隔开两轴承的隔圈，且隔圈将套筒内的轴承隔开至位于套筒右端筒口中，支撑轴从套筒右端穿出的轴身上从左至右依次装配有螺母、光栅、光栅支架，其中螺母为内、外螺母构成的同轴双圈结构，螺母中的内螺母螺合安装在支撑轴上，螺母中的外螺母螺合安装在套筒右端，由螺母压紧套筒右端内的轴承，所述光栅、光栅支架在支撑轴上间隔一定距离，且光栅支架右侧面两对称位置分别安装有读数头。
[0006]所述的利用内置涡卷弹簧实现重力平衡的摆动关节，其特征在于:支撑轴上两轴承结构相同，分别由同心的内、外圈构成，对应的两轴承之间的隔圈亦由同心的内、外隔圈构成，由隔圈的内隔圈隔开两轴承内圈、隔圈的外隔圈隔开两轴承外圈，所述螺母的内螺母压紧套筒右端内的轴承内圈，螺母的外螺母压紧套筒右端内的轴承外圈。
[0007]所述的利用内置涡卷弹簧实现重力平衡的摆动关节，其特征在于:涡卷弹簧不存在运动摩擦的问题，在使用过程中不会产生噪声。
[0008]本发明包括内嵌轴组件、内嵌套组件、涡卷弹簧、两个相同的轴承、内隔圈和外隔圈构成的隔圈、内螺母和外螺母构成的螺母、光栅支架、光栅、读数头；内嵌轴组件和内嵌套组件可以通过轴承实现相对旋转，两个轴承通过内隔圈和外隔圈支撑隔开，内嵌轴组件和内嵌套组件上对应位置都开有装配涡卷弹簧的槽，用以装配涡卷弹簧。
[0009]本发明中，内嵌轴组件和内嵌套组件上对应位置都开有装配涡卷弹簧的槽，用以装配涡卷弹簧，在内嵌轴组件和内嵌套组件相对旋转时，内嵌轴组件和内嵌套组件上对应位置上面的槽带动涡卷弹簧产生弹性变形，从而使涡卷弹簧对内嵌轴组件有反向作用力，也就是在内嵌轴组件和内嵌套组件相对旋转时阻力增大，平衡掉一部分重力，从而实现关节式坐标测量机的重力平衡，使关节式坐标测量机在使用过程中更加舒适。
[0010]本发明中，内嵌轴组件和内嵌套组件相对旋转时，涡卷弹簧产生弹性变形，其扭转力对内嵌轴组件的运动方向是正好相反的，所以这个作用力完全用来克服关节式坐标测量机的重力，不会对其他部件产生影响，也就不会影响关节式坐标测量机的测量精度。
[0011]本发明提供了利用内置涡卷弹簧实现重力平衡的摆动关节，减小测量机由于自重产生的结构变形，减轻测量者的测量强度，提高关节式坐标测量机的工作适应性、性和美观性。
[0012]本发明具有的有益效果是:
1、涡卷弹簧不存在运动摩擦的问题，在使用过程中不会产生噪声。
[0013]2、减小测量机由于自重产生的结构变形。
[OOM] 3、减轻测量者的测量强度。
[0015]4、将平衡装置有效地设置在关节内，减小关节式坐标测量机占用空间，提高关节式坐标测量机的工作适应性、性和美观性。
【附图说明】
[0016]图1是关节式坐标测量机示意图。
[0017]图2是关节式坐标测量机摆动关节内部爆炸图。
【具体实施方式】
[0018]参见图1、图2所示，利用内置涡卷弹簧实现重力平衡的摆动关节，包括有管套形的支撑，支撑内左端同轴装配有圆形轴座4.1，轴座4.1右端面向支撑内同轴连接有相对轴座4.1扩径的圆套4.2，轴座4.1右端面中心同轴连接有从圆套4.2穿出的支撑轴4.3，由轴座4.1、圆套4.2、支撑轴4.3构成内嵌轴组件4，圆套4.2内装配有涡卷弹簧5，涡卷弹簧5套在支撑轴4.3外并与支撑轴4.3之间有空隙，圆套4.2侧壁沿轴向开有槽4.4，涡卷弹簧5的外端5.1装配在圆套4.2優壁的槽4.4中，支撑内右端同轴装配有套筒6.2，套筒6.2左端向支撑内同轴连接有套管6.1，套管6.1伸入圆套4.2内的涡卷弹簧5内圆中，且支撑轴4.3同轴依次穿过套管6.1、套筒6.2后从套筒6.2右端穿出，套管6.1li壁沿轴向开有槽6.3，涡卷弹簧5的内端5.2装配在套管6.1侧壁的槽6.3中，由套管6.1、套筒6.2构成内嵌套组件6;
套管6.1内的支撑轴4.3上、套筒6.2内的支撑轴4.3上分别装配有轴承7、10，两轴承7、10之间的支撑轴4.3上装配有隔开两轴承7、10的隔圈，且隔圈将套筒6.2内的轴承10隔开至位于套筒6.2右端筒口中，支撑轴4.3从套筒6.2右端穿出的轴身上从左至右依次装配有螺母、光栅13、光栅支架14，其中螺母为内、外螺母12、11构成的同轴双圈结构，螺母中的内螺母12螺合安装在支撑轴4.3上，螺母中的外螺母11螺合安装在套筒6.2右端，由螺母压紧套筒6.2右端内的轴承10，光栅13、光栅支架14在支撑轴4.3上间隔一定距离，且光栅支架14右侧面两对称位置分别安装有读数头15、16。
[0019]支撑轴上4.3两轴承7、10结构相同，分别由同心的内、外圈构成，对应的两轴承7、10之间的隔圈亦由同心的内、外隔圈9、8构成，由隔圈的内隔圈9隔开两轴承7、10内圈、隔圈的外隔圈8隔开两轴承7、10外圈，螺母的内螺母12压紧套筒6.2右端内的轴承10内圈，螺母的外螺母11压紧套筒6.2右端内的轴承10外圈。
[0020]涡卷弹簧5不存在运动摩擦的问题，在使用过程中不会产生噪声。
[0021]本发明装配在关节式坐标测量机的结构图如图1所示，包括三个摆动关节1、2、3。
[0022]如图2所示，本发明关节包括内嵌轴组件4，内嵌套组件6，涡卷弹簧5，两个相同的轴承7、10，内隔圈9，外隔圈8，内螺母12，外螺母11，光栅支架14，光栅13，读数头15、16;内嵌轴组件4和内嵌套组件6之间有两个轴承7、10，两个轴承7、10通过内隔圈9和外隔圈8隔开，通过两个轴承7、10，内嵌轴组件4和内嵌套组件6可以相对旋转，利用内螺母12和外螺母11压紧轴承10的内圈和外圈，将光栅13安装在内嵌轴组件4的一端，光栅支架14安装在光栅13的一侧，固定在内嵌套组件6上，将读数头15、16安装在光栅支架14上，光栅13与光栅支架14是有一定的距离的；内嵌轴组件4和内嵌套组件6上对应位置上面的槽带动涡卷弹簧5产生弹性变形，从而使涡卷弹簧对内嵌轴组件4有反向作用力，也就是在内嵌轴组件4和内嵌套组件6做相对旋转运动的时候，阻力逐渐增大，从而实现关节式坐标测量机的重力平衡。
【主权项】
1.利用内置涡卷弹簧实现重力平衡的摆动关节，其特征在于:包括有管套形的支撑，支撑内左端同轴装配有圆形轴座，轴座右端面向支撑内同轴连接有相对轴座扩径的圆套，所述轴座右端面中心同轴连接有从圆套穿出的支撑轴，由轴座、圆套、支撑轴构成内嵌轴组件，所述圆套内装配有涡卷弹簧，所述涡卷弹簧套在支撑轴外并与支撑轴之间有空隙，圆套侧壁沿轴向开有槽，涡卷弹簧的外端装配在圆套侧壁的槽中，所述支撑内右端同轴装配有套筒，套筒左端向支撑内同轴连接有套管，所述套管伸入圆套内的涡卷弹簧内圆中，且支撑轴同轴依次穿过套管、套筒后从套筒右端穿出，套管侧壁沿轴向开有槽，所述涡卷弹簧的内端装配在套管侧壁的槽中，由套管、套筒构成内嵌套组件； 所述套管内的支撑轴上、套筒内的支撑轴上分别装配有轴承，两轴承之间的支撑轴上装配有隔开两轴承的隔圈，且隔圈将套筒内的轴承隔开至位于套筒右端筒口中，支撑轴从套筒右端穿出的轴身上从左至右依次装配有螺母、光栅、光栅支架，其中螺母为内、外螺母构成的同轴双圈结构，螺母中的内螺母螺合安装在支撑轴上，螺母中的外螺母螺合安装在套筒右端，由螺母压紧套筒右端内的轴承，所述光栅、光栅支架在支撑轴上间隔一定距离，且光栅支架右侧面两对称位置分别安装有读数头。2.根据权利要求1所述的利用内置涡卷弹簧实现重力平衡的摆动关节，其特征在于:支撑轴上两轴承结构相同，分别由同心的内、外圈构成，对应的两轴承之间的隔圈亦由同心的内、外隔圈构成，由隔圈的内隔圈隔开两轴承内圈、隔圈的外隔圈隔开两轴承外圈，所述螺母的内螺母压紧套筒右端内的轴承内圈，螺母的外螺母压紧套筒右端内的轴承外圈。3.根据权利要求1所述的利用内置涡卷弹簧实现重力平衡的摆动关节，其特征在于:涡卷弹簧不存在运动摩擦的问题，在使用过程中不会产生噪声。
【文档编号】G01B21/00GK105841649SQ201610349070
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】于连栋, 刘宁宁, 赵会宁, 贾华坤, 李维诗
【申请人】合肥工业大学