[实用新型]水平臂式三坐标测量机

说明书

本实用新型涉及三坐标测量机，更明确地说，是用于精密测量零件的几何尺寸、形位公差的水平臂式三坐标测量机。

迄今为止的水平臂式三坐标测量机，有一根水平放置在支架上的矩形截面的导轨做为三坐标测量机X向运动的导轨。“”形滑座通过主向静压式空气止推轴承和侧向静压式空气止推轴承装在X向导轨上。主立柱固定连接在滑座上，做为三坐标测量机Z向运动导轨。滑架通过静压式空气止推轴承套装在主立柱上。能水平运动（三坐标测量机的Y向）的水平臂通过静压式空气止推轴承装在滑架中。辅助立柱沿Y向与主立柱并列固定在滑座上。中空辅助立柱中装有配重。配重用两根钢丝绳绕过主立柱和辅助立柱上方的滑轮与滑架连接。

X、Y、Z三个方向的运动分别由用伺服电机、减速装置、摩擦轮或钢带传动装置驱动。在X向导轨、主立柱和水平臂上分别装有光栅尺。在水平臂的前端装有测头。

当测头触测零件时，安装在滑座上的X向光栅尺读数头和安装在滑架上的Y向、Z向光栅尺读数头读取光栅位置信号，通过计算机系统处理，得出被测零件的几何尺寸或形状、位置误差结果。

由于滑座为“”形结构，只有主向和侧向静压式空气止推轴承，即其X向导轨支承系统不是封闭的。因此，三坐标测量机运动过程中俯仰误差较大。特别是对于大型三坐标测量机，其运动部件的惯量大，对测量精度影响更大。

由于水平臂为悬臂结构，从其支点（静压式空气止推轴承）到水平臂端部的测头为其悬臂长度。此悬臂长度在测量过程中是可变的，因此，在测头端由于水平臂自重和测头重量引起的挠度变形也是可变的，从而影响测量精度。

滑座上的主立柱和辅助立柱沿Y向排列，虽然有利于立柱门架Y向的刚性，但沿X向刚性不好，特别是对于大型三坐标测量机。

水平臂和配重之间由两根钢丝绳绕过立柱门架顶部的滑轮连接。由于两根钢丝绳的张力很难调得一致，水平臂受力不均，也会影响测量精度。

以上诸种原因，造成水平臂式三坐标测量机测量精度不高。

本实用新型的目的，在于克服上述缺点和不足，提供一种X向采用封闭导轨结构形式，水平臂采用直线导轨形式，测杆长度固定，主立柱与辅助立柱沿X向布置，配重与水平臂之间用一根钢丝绳连接的，从而可较大提高测量精度，同时便于安装、运输的水平臂式三坐标测量机。

为了达到上述目的，本实用新型水平臂式三坐标测量机由支架，安装在支架上的X向导轨，以静压式空气轴承支承安装在X向导轨上的滑座，安装在滑座上的主立柱和空心的辅助立柱，连接主立柱和辅助立柱顶部使之构成框架结构的金属板，以静压式空气轴承支承安装在主立柱上的水平臂，安装在主立柱和辅助立柱顶部的金属板上的两个滑轮，安装在空心的辅助立柱内用钢丝绳绕过滑轮与水平臂连接的配重，紧固在水平臂上的测杆，装在测杆前端的测头，分别驱动滑座、水平臂、测杆使之分别沿X、Z、Y向运动的伺服电机、减速装置、摩擦轮或钢带传动装置及其电气控制系统，分别安装在X向导轨、主立柱和水平臂上以配合读取X、Z、Y三个方向的位置座标的光栅尺和读数头，与测头和读数头连结以处理测量数据的计算机系统所构成。

X向导轨的横截面为“T”形。安装在X向导轨上的滑座由“”形的滑座上体、两块平板形的下板、连接并紧固上体与下板的螺栓和定位销分体构成。把滑座支承安装在X向导轨上的静压式空气轴承由主向静压式空气止推轴承、侧向静压式空气止推轴承和底部静压式空气止推轴承在X向导轨的“T”形横截面的上、下、左、右四个方向构成封闭式导轨支承系统。这种封闭式导轨支承系统有利于减小俯仰误差、提高滑座的运动精度。另外，由滑座上体、下板、螺栓和定位销构成的分体式滑座，便于安装与拆卸、运输。

安装在滑座上的辅助立柱沿X向位于主立柱的后方，主立柱的横截面为“”形或“工”字形，其横截面的宽度高度比为2～3。辅助立柱沿X向布置在主立柱的后方，这一X向的框架结构有利于提高其沿X向的刚性。主立柱沿Y向的刚性靠加大主立柱的宽度高度比解决。即：使主立柱的宽度（沿Y向的尺寸）大于其高度（沿X向的尺寸）。宽度高度比为2～3时效果最好，其刚性大。主立柱宽度尺寸的加大将增加惯量，为此，将主立柱的横截面设计成“”形或“工”字形。