三球动态定位机构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种三球动态定位机构，包括：移动模板和固定模板，所述固定模板上固定设置有三个球体，所述三个球体的中心彼此连线为等边三角形，所述移动模板上固定设置有一内圆锥块、一V形槽块和一平块，所述内圆锥块的外端面上向内凹陷有一圆锥孔，所述V形槽块的外端面上向内凹陷有一V形槽，所述平块的外端面为一平面，所述内圆锥块、V形槽块和平块分别与所述三个球体中的其中一个相对设置，所述内圆锥块、V形槽块和平块与相对应的所述球体靠近接触时为同时接触。本发明的三球动态定位机构可以快速精确地对加工或测量装置进行定位，操作方便，作业效率高。
【专利说明】三球动态定位机构
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种动态定位机构，特别是涉及一种两个相对运动的模块中，对其中 一个固定模块上的零件进行测量或加工时用到的定位机构。
【背景技术】
[0002] 在机械加工或产品测量生产中，加工或测量装置与被加工或被测量对象之间的位 置关系始终是需要考虑的问题。为了保证加工或测量精度，需要加工或测量装置与被加工 或被测量对象之间的定位准确。普通的定位方法很难保证定位的高精度要求，或者是定位 的过程复杂，定位过程需要的时间长，影响生产效率。当一个模板固定，另一个模板运动时， 每次运动两个模板之间很容易出现定位偏差。
【发明内容】
[0003] 本发明主要解决的技术问题是提供一种三球动态定位机构，利用该三球动态定位 机构，可以快速精确地对加工或测量装置进行定位，操作方便，作业效率高。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种三球动态定位机 构，包括移动模板和固定模板，所述固定模板上固定设置有三个球体，所述三个球体的中心 彼此连线为等边三角形，所述移动模板上固定设置有一内圆锥块、一 V形槽块和一平块，所 述内圆锥块的外端面上向内凹陷有一圆锥孔，所述V形槽块的外端面上向内凹陷有一 V形 槽，所述平块的外端面为一平面，所述内圆锥块、V形槽块和平块分别与所述三个球体中的 其中一个相对设置，所述内圆锥块、V形槽块和平块与相对应的所述球体靠近接触时为同时 接触，所述内圆锥块与相对应的所述球体的接触为所述球体在所述圆锥孔内壁上的环形线 接触，所述V形槽块与相对应的所述球体的接触为所述球体在所述V形槽的两相对侧壁上 的点接触，所述平块与相对应的所述球体的接触为所述球体在所述平块的外端面上的点接 触，所述V形槽的中心线穿过所述圆锥孔的开口端端面的中心线并平分所述圆锥孔的所述 开口端端面。
[0005] 在本发明一个较佳实施例中，所述固定模板上固定设置有固定座，所述球体固定 设置在所述固定座上。
[0006] 在本发明一个较佳实施例中，所述平块为块状或柱状。
[0007] 在本发明一个较佳实施例中，所述内圆锥块为块状或柱状。
[0008] 在本发明一个较佳实施例中，所述移动模板上设置有驱动所述移动模板运动的驱 动杆。
[0009] 在本发明一个较佳实施例中，所述移动模板上设置有测量杆，所述测量杆的轴线 与所述固定模板上放置的被测量对象的轴线平行或同轴。
[0010] 在本发明一个较佳实施例中，所述测量杆和被测量对象均落在所述三个球体的中 心构成的等边三角形范围内。
[0011] 本发明的有益效果是：本发明的三球动态定位机构可以快速精确地对加工或测量 装置进行定位，通过球与平块的单点接触可以防止加工或测量装置的摆动，通过球与V形 槽的两相对侧壁上的两个点接触可以防止加工或测量装置的转动，并且可以避免过度定 位，通过球与圆锥孔内壁的环形线接触可以防止加工或测量装置的浮动，操作方便，作业效 率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它 的附图，其中： 图1是本发明的三球动态定位机构的结构示意图； 图2是图1中A向视图； 图3是本发明的三球动态定位机构中的内圆锥块、V形槽块和平块与相对应的球体接 触状态时的示意图。
[0013] 附图中各部件的标记如下：1、移动模板,2、平块，3、驱动杆，4、内圆锥块，5、测量 杆，6、V形槽，7、V形槽块，8、固定座，9、球体，10、零件，11、盲孔，12、固定模板，13、圆锥孔， 14、接触线，15、接触点，16、开口端端面。
【具体实施方式】
[0014] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0015] 本发明实施例包括： 如图1至图3所75, 一种三球动态定位机构，包括移动模板1和固定模板12,所述固定 模板12上固定设置有三个球体9，所述三个球体9的中心彼此连线为等边三角形，所述移动 模板1上固定设置有一内圆锥块4、一 V形槽块7和一平块2,所述内圆锥块4的外端面上 向内凹陷有一圆锥孔13，所述V形槽块7的外端面上向内凹陷有一 V形槽6，所述平块2的 外端面为一平面，所述内圆锥块4、V形槽块7和平块2分别与所述三个球体9中的其中一 个相对设置，所述内圆锥块4、V形槽块7和平块2与相对应的所述球体9靠近接触时为同 时接触。
[0016] 所述内圆锥块4与相对应的所述球体9的接触为所述球体9在所述圆锥孔13内 壁上的环形线接触，即球体9的外周面与圆锥孔13的内壁周面进行一周的周线接触。所述 V形槽块7与相对应的球体9的接触为所述球体9在所述V形槽6的两相对侧壁上进行点 接触，所述平块2与相对应的所述球体9的接触为所述球体9在所述平块2的外端面上的 点接触，也就是球体9的顶端与平块2的外端面的点接触。所述V形槽6的中心线穿过所 述圆锥孔13的开口端端面16的中心线并平分所述圆锥孔13的所述开口端端面16。
[0017] 通过球体9与平块2的单点接触可以防止加工或测量装置的摆动，该单点接触处 即如图3所示的接触点15 ;通过球体9与V形槽6的两相对侧壁上的两个接触点15可以 防止加工或测量装置的转动，并且球体9在V形槽6内可以有微小量的自适应移动，可以避 免过度定位；通过球体9与圆锥孔13内壁的环形接触线14可以防止加工或测量装置的浮 动。这样当移动模板1下移使上述各点接触以及线接触后，移动模板1固定，不再运动。此 时移动模板1与固定模板12的相对位置便被固定，以后移动模板1再进行上下运动时其位 置也不会发生变化。移动模板1与固定模板12的相对位置始终保持精确，移动模板1上的 加工或测量装置与固定模板12上的待加工或测量的零件10的相对位置也始终保持不变。
[0018] 优选地,所述固定模板12上固定设置有固定座8,所述球体9固定设置在所述固定 座8上，可以使球体9固定的更稳，受力能力更强。
[0019] 优选地，所述平块2为块状或柱状。
[0020] 优选地，所述内圆锥块4为块状或柱状。
[0021] 优选地，所述移动模板1上设置有驱动所述移动模板1运动的驱动杆3。通过气动 或电动使驱动杆3上下移动，进而带动移动模板1上下移动，使靠近或远离球体9。
[0022] 优选地，所述移动模板1上设置有测量杆5,所述测量杆5的轴线与所述固定模板 12上放置的被测量对象的轴线平行或同轴。
[0023] 以测量零件10的盲孔11为例，将零件10固定在固定模板12上，使盲孔11的中 心轴线与测量杆5的中心轴线尽量重合。驱动杆3驱动移动模板1下移使内圆锥块4、V形 槽块7和平块2与相对应的球体9同时接触，此时移动模板1停止不动，测量杆5伸入盲孔 11内进行深度测量。移动模板1每次下移都会落在原来的位置。
[0024] 另外，测量杆5的直径远小于盲孔11的直径。测量杆5下探伸入盲孔11内时，通 过计算和气压及传感器控制，可以控制测量杆5的下探距离，使测量杆5的端部与盲孔11 的底端保持一个最小的安全间隙，使测量杆5不会碰坏。
[0025] 优选地，所述测量杆5和被测量对象均落在所述三个球体9的中心构成的等边三 角形范围内。测量杆5和被测量对象偏离等边三角形外会增加定位的误差，偏离等边三角 形外越远误差越大，测量杆5和被测量对象位于等边三角形的中心时测量最准确。
[0026] 球体9采用耐磨材料，抗冲击能力强，不易碎，以保证其使用寿命。
[0027] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领 域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1. 一种三球动态定位机构，其特征在于，包括移动模板和固定模板，所述固定模板上固 定设置有三个球体，所述三个球体的中心彼此连线为等边三角形，所述移动模板上固定设 置有一内圆锥块、一 V形槽块和一平块，所述内圆锥块的外端面上向内凹陷有一圆锥孔，所 述V形槽块的外端面上向内凹陷有一 V形槽，所述平块的外端面为一平面，所述内圆锥块、 V形槽块和平块分别与所述三个球体中的其中一个相对设置，所述内圆锥块、V形槽块和平 块与相对应的所述球体靠近接触时为同时接触，所述内圆锥块与相对应的所述球体的接触 为所述球体在所述圆锥孔内壁上的环形线接触，所述V形槽块与相对应的所述球体的接触 为所述球体在所述V形槽的两相对侧壁上的点接触，所述平块与相对应的所述球体的接触 为所述球体在所述平块的外端面上的点接触，所述V形槽的中心线穿过所述圆锥孔的开口 端端面的中心线并平分所述圆锥孔的所述开口端端面。
2. 根据权利要求1所述的三球动态定位机构，其特征在于，所述固定模板上固定设置 有固定座，所述球体固定设置在所述固定座上。
3. 根据权利要求1所述的三球动态定位机构，其特征在于，所述平块为块状或柱状。
4. 根据权利要求1所述的三球动态定位机构，其特征在于，所述内圆锥块为块状或柱 状。
5. 根据权利要求1所述的三球动态定位机构，其特征在于，所述移动模板上设置有驱 动所述移动模板运动的驱动杆。
6. 根据权利要求1所述的三球动态定位机构，其特征在于，所述移动模板上设置有测 量杆，所述测量杆的轴线与所述固定模板上放置的被测量对象的轴线平行。
7. 根据权利要求1所述的三球动态定位机构，其特征在于，所述移动模板上设置有测 量杆，所述测量杆的轴线与所述固定模板上放置的被测量对象的轴线同轴。
8. 根据权利要求6或7所述的三球动态定位机构，其特征在于，所述测量杆和被测量对 象均落在所述三个球体的中心构成的等边三角形范围内。
【文档编号】G01B5/18GK104057409SQ201410266155
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】查尔斯·理查德·梅热耶夫斯基, 张绪增 申请人:苏州爱德蒙得测控系统有限公司