一种利用内置压簧实现力平衡和机构限位的摆动关节的制作方法
【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压簧实现力平衡和机构限位的关节式坐标测量机的摆动关节。
【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。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种一种利用内置压簧实现力平衡和机构限位的摆动关节，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:
一种利用内置压簧实现力平衡和机构限位的摆动关节，其特征在于:包括有管套形的支撑，以及设置在支撑内的内嵌轴组件、内嵌套组件，其中内嵌轴组件包括同轴装配在支撑内左侧的圆形轴座，轴座右侧面同轴连接有相对轴座右侧面扩径的圆套，轴座右侧面中心同轴连接有从圆套伸出的支撑轴，轴座侧壁两对称位置分别沿轴座中心轴线方向设有螺纹孔，且螺纹孔右端分别穿过圆套左侧与圆套内连通，所述内嵌套组件包括同轴装配在支撑内右侧的套筒，套筒左端封闭，且套筒左端同轴连接有套管，套管管腔与套筒筒腔直径相同且同轴连通，套筒左端环绕套管设有两半圆槽，两半圆槽彼此不相连，且两半圆槽深度渐变，所述内嵌套组件中套管同轴装配在内嵌轴组件中圆套中，且套管外壁与圆套内壁之间有空隙，内嵌轴组件中的支撑轴同轴伸入内嵌套组件的套管中，内嵌轴组件的螺纹孔中分别螺合安装有保持柱，两保持柱右端分别伸入圆套内并伸入套管与圆套之间空隙，且两保持柱右端分别连接有弹簧，两弹簧右端分别转动装配有滚珠，且两滚珠一一对应卡入内嵌套组件中套筒左端两半圆槽中。
[0006]所述内嵌套组件的套管内，内嵌轴组件的支撑轴上套装有一对结构相同的轴承，两轴承之间还设有套在支撑轴上的隔圈，由隔圈隔开两轴承，右端的轴承右侧的支撑轴上从左至右还依次套装由螺母、光栅、光栅支架，其中外螺母通过与内嵌套组件中套筒右端螺合压紧轴承外圈，内螺母通过与内嵌轴组件中的支撑轴右端螺合压紧轴承内圈，光栅与光栅支架之间间隔一定距离，且光栅支架右侧面两对称位置分别安装有读数头。
[0007]所述的一种同时具有平衡和限位机构的关节式坐标测量机摆动关节，其特征在于:所述轴承分别由套装在支撑轴上的内圈、套在内圈外的外圈构成，对应的，隔圈由套装在支撑轴上并隔开两轴承内圈的内隔圈、套在内隔圈外并隔开两轴承外圈的外隔圈构成，螺母由螺合装配在右端轴承内圈右侧面的内螺母、套在内螺母外并螺合装配在右端轴承外圈右侧面的外螺母构成。
[0008]本发明包括内嵌轴组件、内嵌套组件、轴承、两个相同的轴承、两个相同的弹簧、两个相同的保持柱、两个相同的滚珠、内隔圈、外隔圈、内螺母、外螺母、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，内嵌轴组件的轴座上加工有两个螺纹孔，在内嵌套组件上，与内嵌轴组件的轴座上螺纹孔对应的面上加工有两个深度渐变的槽，用以让滚珠沿其运动，内嵌套组件上面的两个槽不相连，两端均有间隔。
[0009]内嵌轴组件的轴座上加工有两个螺纹孔，安装有两个保持柱，弹簧套在保持柱上面，弹簧的一端顶着滚珠，当内嵌轴组件和内嵌套组件相对旋转时，弹簧会带动滚珠在槽内滚动，由于槽的深度逐渐减小，故在运动过程中，滚珠会压缩弹簧，弹簧对滚珠有反向的作用力，使滚珠在运动中对槽的压力增大，滚珠和槽之间的摩擦力增大，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]内嵌轴组件的轴座上面加工有两个螺纹孔，安装有两个保持柱，弹簧套在保持柱上面，弹簧的一端顶着滚珠，内嵌套组件上面的两个槽不相连，两端均有间隔，当内嵌轴组件和内嵌套组件相对旋转时，弹簧会带动滚珠在槽内滚动，当滚珠滚动到槽的一端时，就会被阻挡，从而起到了限位的作用。
[0011 ]内嵌轴组件和内嵌套组件相对旋转时，滚珠和槽之间的摩擦力的方向和内嵌轴的运动方向是正好相反的，所以这个摩擦力完全用来平衡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。
[0012]本发明提供一种利用内置压簧实现力平衡和机构限位的摆动关节，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。
[0013]本发明具有的有益效果是:
1、减小测量机由于自重产生的结构变形。
[00M] 2、减轻测量者的测量强度。
[0015]3、可以锁定摆动关节摆动范围，从而起到限位作用。
[0016]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】
[0017]图1是关节式坐标测量机示意图；
图2是关节式坐标测量机摆动关节内部爆炸图；
图3是内嵌套和内嵌套的位置示意图。
【具体实施方式】
[0018]参见图1一图3所示，一种利用内置压簧实现力平衡和机构限位的摆动关节，包括有管套形的支撑，以及设置在支撑内的内嵌轴组件5、内嵌套组件7，其中内嵌轴组件5包括同轴装配在支撑内左侧的圆形轴座5.1，轴座5.1右侧面同轴连接有相对轴座5.1右侧面扩径的圆套5.2，轴座5.1右侧面中心同轴连接有从圆套伸出的支撑轴5.3，轴座5.1侧壁两对称位置分别沿轴座5.1中心轴线方向设有螺纹孔5.4，且螺纹孔5.4右端分别穿过圆套5.2左侧与圆套5.2内连通，内嵌套组件7包括同轴装配在支撑内右