文档介绍：文章编号: 1674
7070( 2009) 01
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国产柔性坐标测量机机械部分设计与调试
胡鹏浩 1
费业泰 1
王春花 2
摘要 0
引言
经过 4 a 研制出了 6 自由度柔性坐
Introduction
标测量机并形成产品投放到国内市场.
主要介绍了其机械部分设计、制造与调
近十年来, 国外的柔性关节坐标测量机陆续进入并完全占据了
试的思路和措施, 选用高精度光栅传感
器并精心调整光栅偏心, 通过圆光栅读国内市场, 主要是 C im core、Faro 和 Rom er 3家公司的产品. 国内先后
数误差试验, 实现对光栅测角误差的修有若干科研院所从事该技术和产品的研究, 并取得了很多科研成果,
正, 从而确保了该产品的测量精度.
但真正形成产品制造能力的并不多见. 本文通过 4 a的研制, 初步完
关键词
柔性坐标测量机; 角度测量误差修成了技术的产业化进程, 目前产品已小批量投放市场, 仪器的精度指
正; 精密圆光栅应用标已稳定地达到进口中高档产品的水准.
关节式柔性 3坐标测量机具有结构灵活、便于携带、适应范围广
中图分类号 TH 71; TG 803
文献标志码 A 等优点, 但由于其结构本质上与串联机器人相似, 具有天生的误差累
积和放大效应, 因而仪器的精度很难保证, 本文从仪器关键部件设
计、制造和装配以及仪器的误差修正和精度标定 2个方面进行了研
究, 采用了多项自主技术保证了仪器的精度[ 1
3] .
1
关节设计
D esign of jo int
如图 1所示, 柔性测量机的机械结构主要是由基座、立柱、2个测
量臂、6个旋转关节、测头和平衡系统组成. 其中旋转关节的设计和制
造最为重要, 关节回转精度将直接影响整台仪器的性能和精度指标.
关节的设计、工艺和装配调试必须全面考虑和优化. 其中主要包含内
嵌轴和交叉轴的结构设计、滚动轴承选取、角度编码器选择和调试,
以及装配中轴系预紧等问题.
6个旋转关节是由 3对交叉十字关节组成的, 每对交叉十字关节
结构都是相同的, 结构如图 2所示. 内嵌轴 9和交叉轴 5垂直配置, 2
轴均采用 2套精密滚动轴承支撑和定位, 依据轴的受力特点、考虑到
收稿日期 2009
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28 调整装配的方便, 关节上选配的是进口 P 2级角接触球轴承, 角接触球
资助项目国家自然科学基金( 50875083 ); 安轴承不仅可以同时承受轴向和径向载荷, 而且调整预紧方便, 便于提
徽高校省级自然科学研究重点项目( K J2008
A005) 高轴系刚性和回转精度. 从图 2上可以看出, 2轴上角接触球轴承的
作者简介配置方式是不同的. 内嵌轴上轴承承受的力作用于 2轴承的中间, 类
胡鹏浩, 男, 博士, 教授, 研究方向为精密
似简直梁因此轴承采用了面对面排列的方式图中点是角接
仪器设计与制造. hup enghao@ yahoo. com. cn , ( DF). S
触球轴承实际载荷支撑点, 可见采用这样的配置方式实际上相当于
1 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院, 缩短了简直梁个支点的位置有利于提高该轴的刚性交叉轴受力