轉角測量機構的結構的製作方法

2023-12-04 10:07:56

專利名稱：轉角測量機構的結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及測量技術工程和機械設計工程，具體是一種轉角測量機構的結構。
背景技術：
目前，在採用直線位移傳感器作為測量元器件而構建的並聯四邊形測量轉角的機構中，可以採用多種結構設計形式，但根據實際情況，在測量精度要求較高時，對機械結構設計的要求較高，如何保證設計要求而較小引入加工誤差是設計的關鍵。對於該機構的測量原理而言，如何保證直線位移傳感器移動軌跡與兩端迴轉軸心連線平行或重合和初始位置參數的標定是提高測量精度的難點。人們一般採用串聯式結構，在轉角處裝碼盤。採用滾珠直線導軌滑塊運動結構作為導向，直線位移傳感器只作為測量元器件的設計結構還未見報導。

發明內容
為提高並聯四邊型測量轉角機構的測量精度，本發明的目的是提供一種轉角測量機構的結構，採用本發明能在保證運動精度的情況下，儘量簡化設計結構。
本發明的目的是這樣實現的包括帶有動尺頭的直線位移傳感器，導向機構，軸，其中直線位移傳感器為三根，每根直線位移傳感器通過動尺頭分別安裝在導向機構上；其中直線位移傳感器A的一端安裝在A軸上，另一端與直線位移傳感器B的一端一起安裝在D軸上，直線位移傳感器C的一端安裝在B軸上，另一端與直線位移傳感器B的另一端一起安裝在C軸上，三根直線位移傳感器為上、下兩層分布結構，整體呈「N」字型結構；A軸和B軸通過轉動副設在固定端上；C軸和D軸通過轉動副和運動端連接；所述導向機構由直線位移傳感器和導軌支撐板，直線滾珠導軌，滾珠滑塊支撐板，滾珠滑塊及連接塊組成，直線位移傳感器和導軌平行安裝，動尺頭分別安裝在滾珠滑塊上，滾珠滑塊與直線滾珠導軌滑動連接，直線滾珠導軌安裝在直線位移傳感器和導軌支撐板上，其中兩塊直線位移傳感器和導軌支撐板同軸、並與兩塊滾珠滑塊支撐板同軸，即直線位移傳感器A、和直線位移傳感器C與導軌支撐板同軸、並與所在的兩塊滾珠滑塊支撐板同軸，直線位移傳感器和導軌支撐板及滾珠滑塊支撐板分別通過轉動副和四根軸連接，三根直線滾珠導軌、滾珠滑塊安裝的中心線分別通過兩端支撐用的軸中心的連線；所述直線位移傳感器的動尺和滾珠滑塊支撐板通過連接塊連接。
本發明具有如下優點1.本發明將測量元器件和運動直線導向結構分開，提高測量精度。
2.採用導軌滑塊結構使直線運動導向結構簡單、精度高。
3.上下兩層的設計結構、同軸設計思想更有利於標定和提高精度。
4.結構簡單，更能從加工上保證測量角度的精度指標。


圖1為本發明結構設裝配圖。
圖2為圖1的俯視圖。
圖3為圖2的A-A旋轉視圖。
圖4為圖2的B-B旋轉視圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
如圖1所示，本發明由包括帶有動尺頭1的直線位移傳感器(直線位移傳感器A10，直線位移傳感器B11，直線位移傳感器C12)，移動機構，軸，其中直線位移傳感器為三根，每根直線位移傳感器通過動尺頭1分別安裝在移動機構上，具體為直線位移傳感器A10的一端安裝在A軸9上，另一端與直線位移傳感器B11的一端一起安裝在D軸16上，直線位移傳感器C12的一端安裝在B軸13上，另一端與直線位移傳感器B11的另一端一起安裝在C軸14上，三根直線位移傳感器呈「N」字型結構；A軸9和B軸13通過轉動副(軸承)設在固定端8上；C軸14和D軸16通過轉動副(軸承)和運動端5連接。
所述移動機構由直線位移傳感器和導軌支撐板3，直線滾珠導軌4，滾珠滑塊支撐板6，滾珠滑塊7及連接塊15組成，直線位移傳感器和導軌平行安裝，動尺頭1分別安裝在滾珠滑塊7上，滾珠滑塊7與直線滾珠導軌4滑動連接，直線滾珠導軌4安裝在直線位移傳感器和導軌支撐板3上，其中兩塊直線位移傳感器和導軌支撐板3同軸、並與兩塊滾珠滑塊支撐板6同軸(即直線位移傳感器A10、和直線位移傳感器C12與導軌支撐板3同軸、並與所在的兩塊滾珠滑塊支撐板6同軸)，直線位移傳感器和導軌支撐板3及滾珠滑塊支撐板6分別通過轉動副(軸承)和四根軸連接，三根直線滾珠導軌、滾珠滑塊安裝的中心線分別通過兩端支撐用的軸中心的連線，直線位移傳感器的動尺1和滾珠滑塊支撐板6通過連接塊15連接。
本發明採用滾珠直線導軌滑塊運動結構作為導向，直線位移傳感器只作為測量元器件，其中三根直線位移傳感器和三根直線滾珠導軌4分別由3塊直線位移傳感器和導軌支撐板3支撐，三塊滑塊支撐板6分別支撐三個滑塊，滑塊在直線滾珠導軌4上滑動，直線位移傳感器和導軌支撐板3和滾珠滑塊支撐板6分別通過轉動副(軸承)和四根軸連接，並且其中兩塊直線位移傳感器和導軌支撐板3同軸、兩塊滾珠滑塊支撐板6同軸，導軌、滑塊中心線通過兩端支撐軸中心的連線，本實施例中A軸9和B軸13通過軸承和固定端8連接，C軸14和D軸16通過軸承和運動端5連接，三組直線位移傳感器、導軌、滑塊、支撐板為上、下兩層分布結構，從投影圖上看呈N字形。
卡板2標定用(標定兩軸之間距離)，在標定初始條件時安裝於直線位移傳感器之間的兩個軸上，四個軸卡三次。
本發明工作原理是本發明整個機構具有3個自由度，即運動端5可以實現平面內的兩維移動和繞垂直平面的任意軸轉動；當運動端5轉動時，由於固定端8不動，滑塊相對導軌移動，3根直線位移傳感器的動尺尺頭1隨作為相對靜尺的滾珠滑塊支撐板6移動，即兩軸間的距離發生變化，變化的距離可直接通過直線位移傳感器讀出，則運動端5相對規定端8的轉角可通過相關計算得到(已知三角形的邊求夾角)。
當運動端5轉動時，由於固定端8不動，3根直線位移傳感器兩端的轉動副轉動及動尺和靜尺相對移動，即直線位移傳感器兩端的轉動副之間的距離發生變化，變化的距離可直接通過傳感器讀出，則可通過3個位移傳感器兩端的轉動副之間的距離和運動端5和固定端8上兩個轉動副之間的距離計算出運動端5相對固定端8的轉動角度。當運動端5相對固定端8作直線兩維移動時，移動的位移也可通過上述長度計算出。
本發明整個結構設計可試用到空間對接機構緩衝試驗臺上。
權利要求
1.一種轉角測量機構的改進結構，其特徵在於包括帶有動尺頭(1)的直線位移傳感器，導向機構，軸，其中直線位移傳感器為三根，每根直線位移傳感器通過動尺頭(1)分別安裝在導向機構上；其中直線位移傳感器A(10)的一端安裝在A軸(9)上，另一端與直線位移傳感器B(11)的一端一起安裝在D軸(16)上，直線位移傳感器C(12)的一端安裝在B軸(13)上，另一端與直線位移傳感器B(11)的另一端一起安裝在C軸(14)上，三根直線位移傳感器為上、下兩層分布結構，整體呈「N」字型結構；A軸(9)和B軸(13)通過轉動副設在固定端(8)上；C軸(14)和D軸(16)通過轉動副和運動端(5)連接。
2.按權利要求1所述轉角測量機構的改進結構，其特徵在於所述導向機構由直線位移傳感器和導軌支撐板(3)，直線滾珠導軌(4)，滾珠滑塊支撐板(6)，滾珠滑塊(7)及連接塊(15)組成，直線位移傳感器和導軌平行安裝，動尺頭(1)分別安裝在滾珠滑塊(7)上，滾珠滑塊(7)與直線滾珠導軌(4)滑動連接，直線滾珠導軌(4)安裝在直線位移傳感器和導軌支撐板(3)上，其中兩塊直線位移傳感器和導軌支撐板(3)同軸、並與兩塊滾珠滑塊支撐板(6)同軸，即直線位移傳感器A(10)、和直線位移傳感器C(12)與導軌支撐板(3)同軸、並與所在的兩塊滾珠滑塊支撐板(6)同軸，直線位移傳感器和導軌支撐板(3)及滾珠滑塊支撐板(6)分別通過轉動副和四根軸連接，三根直線滾珠導軌、滾珠滑塊安裝的中心線分別通過兩端支撐用的軸中心的連線。
3.按權利要求2所述轉角測量機構的改進結構，其特徵在於所述直線位移傳感器的動尺(1)和滾珠滑塊支撐板(6)通過連接塊(15)連接。
全文摘要
本發明涉及測量技術工程和機械設計工程，具體是一種轉角測量機構的結構。包括帶有動尺頭的直線位移傳感器，導向機構，軸，其中直線位移傳感器為三根，每根直線位移傳感器通過動尺頭分別安裝在導向機構上；其中直線位移傳感器A的一端安裝在A軸上，另一端與直線位移傳感器B的一端一起安裝在D軸上，直線位移傳感器C的一端安裝在B軸上，另一端與直線位移傳感器B的另一端一起安裝在C軸上，三根直線位移傳感器為上、下兩層分布結構，整體呈「N」字型結構；A軸和B軸通過轉動副設在固定端上；C軸和D軸通過轉動副和運動端連接。本發明可提高並聯四邊型測量轉角機構的測量精度，能在保證運動精度的情況下，儘量簡化設計結構。
文檔編號G01B5/24GK1743790SQ20041005035
公開日2006年3月8日 申請日期2004年9月1日 優先權日2004年9月1日
發明者徐志剛, 房立金, 趙明揚, 王洪光 申請人:中國科學院瀋陽自動化研究所