CN101949696B - 一种可更换测针的定位锁紧机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可更换测针的定位锁紧机构，包括测针座与测针，所述测针座与所述测针均为非导磁材料，所述测针座内设置至少三个磁力吸附装置，所述磁力吸附装置包括磁铁和两个平行柱体，所述测针，在与所述测针座接触一端设置有与所述磁力吸附装置数量相等的导磁球体，用于和所述磁力吸附装置中的两个平行柱体啮合、定位，并紧紧吸附在一起。利用测针座上的磁力吸附装置和设置在测针上的导磁球体，导磁球体与磁力吸附装置既能组成运功学定位机构，又能紧密地紧密吸附在一起，解决定位机构与锁紧机构不重合，消除由此产生的问题。
Description
技术领域
本发明涉及坐标测量技术领域，尤其涉及一种可更换测针的定位锁紧机构。
背景技术
在数控齿轮测量机等坐标测量仪器上使用的三维测头部件，往往要求其测针可以方便的更换。
美国专利US5209131公开了一种快速更换测针的机构，如图1所示，图中三个球39固结在测针座34上，测针组件52上有三个槽58与测针座34上的球39啮合，实现测针精确的可重复定位。固结在测针座34上的磁铁38利用磁力将测针52与测针座吸引在一起。更换测针时，用外力克服磁铁38的磁力，可将测针52与测针座34分离。重新安装测针时，只需将测针52上的槽58对准测针座34上的球39，在磁铁38的吸力作用下，就可将测针锁紧在测针座上。
现有技术中的定位机构与锁紧机构各成一体、相互独立，由此带来的问题有：
1.三球与三槽组成了运功学定位机构，实现测针在测针座上的定位；用来将测针锁紧在测针座上的磁铁是锁紧机构。由于两者不重合，如果锁紧力过小，使得定位机构的接触面没有可靠接触，不能使测针精确定位；如果锁紧力过大，会破坏定位面，同样影响定位精度，同时取下测头时需要很大的外力。
2.采用磁力锁紧时，磁力大小与磁铁和铁磁物质之间的距离呈非线性关系，既当两者距离很远时磁铁吸力很小，随着距离减小，吸力迅速增大，一旦接触吸力非常大。由于定位机构各零件的制造误差和装配误差存在，准确设定测针与测针座上磁铁的距离是很困难的，为此往往将磁铁吸力设计有很大的裕度，造成取下测头需要很大的外力，安装测头时会产生冲击力。
3.当测头工作时，一旦测头与工件干涉，一个定位点脱离啮合，磁性吸力迅速减小，测头就会马上从测头座上掉落下来，使测针损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种定位机构与锁紧机构合二为一的可更换测针的定位锁紧机构。
本发明技术方案如下：
一种可更换测针的定位锁紧机构，包括测针座与测针，所述测针座与所述测针均为非导磁材料，所述测针座内设置至少三个磁力吸附装置，所述磁力吸附装置包括磁铁和两个平行柱体，所述测针，在与所述测针座接触一端设置有与所述磁力吸附装置数量相等的导磁球体，用于和所述磁力吸附装置中的两个平行柱体啮合、定位，并紧紧吸附在一起。
所述的定位锁紧机构，所述磁力吸附装置包括磁铁和两个圆柱体，所述圆柱体均为铁磁材料。
所述的定位锁紧机构，所述两个圆柱体并排设置，所述磁铁固定或者吸附在所述两个圆柱体的柱面上，所述磁铁和所述圆柱体形成U形磁铁组件。
所述的定位锁紧机构，所述两个圆柱体并排设置，所述磁铁固定或者吸附在所述两个圆柱体的端部，所述磁铁和所述圆柱体形成U形磁铁组件。
所述的定位锁紧机构，所述磁力吸附装置包括磁铁和两个三棱柱，所述三棱柱均为铁磁材料。
所述的定位锁紧机构，所述两个三棱柱并排设置，所述磁铁固定或者吸附在所述两个三棱柱的侧面上，所述磁铁和所述两个三棱柱形成U形磁铁组件。
所述的定位锁紧机构，所述两个三棱柱并排设置，所述磁铁固定或者吸附在所述两个三棱柱的端部，所述磁铁和所述三棱柱形成U形磁铁组件。
所述的定位锁紧机构，包括三个磁力吸附装置，所述三个磁力吸附装置由六个个圆柱体和三个圆弧形磁铁构成，所述圆柱体两两并排为一组，形成三组圆柱体，所述三组圆柱体与所述三个圆弧形磁铁在一个平面内交叉排列，形成所述三个磁力吸附装置。
所述的定位锁紧机构，包括三个磁力吸附装置，所述三个磁力吸附装置由六个个三棱柱和三个圆弧形磁铁构成，所述三棱柱两两并排为一组，形成三组三棱柱组合，所述三组三棱柱组合与所述三个圆弧形磁铁在一个平面内交叉排列，形成所述三个磁力吸附装置。
这样本发明利用测针座上的磁力吸附装置和设置在测针上的导磁球体，导磁球体与磁力吸附装置既能组成运功学定位机构，又能紧密地吸附在一起，解决了定位机构与锁紧机构不重合，消除由此产生的问题。
附图说明
图1是现有技术的示意图；
图2是本发明测针安装在测针座上的轴向剖面图；
图3是图2在I-I截面的剖视图；
图4是本发明测针座的轴侧图；
图5是本发明测针的轴侧图；
图6是本发明一种具体实施方案的示意图；
图7是本发明另一种具体实施方法的示意图；
图8是本发明另一种具体实施方法的示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
如图2所示，测针4安装在测针座1上，与测针座一起作为三维测头(图中没有表示)的可动部件，触测工件。测针4的测杆有不同的形状、规格，在测量工作过程中要求能更换，以适应被测工件的结构特征。
参考图3、图4、图5，测针座1和测针4为非导磁材料，圆柱31、32和球5为铁磁材料。与三对圆柱31、32一起固结在测针座1上的还有三个磁铁2。磁铁2与圆柱31、圆柱32组成了开口向下的U形磁铁组件，圆柱31为N极，圆柱32为S极。当球5与圆柱31、32啮合时，磁铁2——圆柱31——球5——圆柱32——磁铁2形成封闭磁路。根据磁学原理，磁路有保持磁阻最小的趋势，因此，球5将被紧紧地吸附在两个圆柱31、32的表面上。
测针座1上固结的六个圆柱31、32与测针4上固结的3个球5组成运动学定位机构，通过三球六柱的啮合，即可将测针4精确地定位在测针座1上。
于是三球六柱机构既实现了测针在测针座上的定位，又在磁铁2的作用下产生了锁紧力，使得定位机构与锁紧机构重合。
1.本发明将磁铁置于两个圆柱之间，使两个圆柱分别作为磁铁组件的N极和S极，实现了定位机构与锁紧机构的重合。锁紧力不会破坏定位精度。
2.球5与磁极直接接触，可以最大地利用磁铁的吸引力，且保证换用不同测针时磁力稳定，避免选用磁力过大，减小了安装冲击。
3.适当设计磁力大小，正常啮合时留有一定的安全裕度。当测针与工件碰撞时，只剩下一个球与圆柱啮合时，仍可以提供足够的磁力承担测针总重量，避免测针掉落。
实施例2
参考图6，本实施例提供另外一种具体实施方案，与实施例1的区别在于，磁铁2与圆柱31、32还可以形成图6所示的U形磁铁组件，即磁铁2固定设置在圆柱31、32的一端，整体固定在测针座中。
实施例3
参考图7，本实施例提供另外一种具体实施方案，与实施例1和实施例2的区别在于，磁铁2与圆柱31、32还可以形成图7所示的圆环形磁铁组件，整体固定在测针座中。例如，定位锁紧机构中，包括三个磁力吸附装置，三个磁力吸附装置由六个个圆柱体和三个圆弧形磁铁构成，圆柱体两两并排为一组，形成三组圆柱体，三组圆柱体与三个圆弧形磁铁在一个平面内交叉排列，形成三个磁力吸附装置。
实施例4
参考图8，本实施例提供另外一种具体实施方案，与实施例1、2、3的区别在于，六个圆柱31、32也可以用图8所示六个三棱柱代替。一个例子，在定位锁紧机构中，包括三个磁力吸附装置，三个磁力吸附装置由六个个三棱柱和三个圆弧形磁铁构成，三棱柱两两并排为一组，形成三组三棱柱组合，三组三棱柱组合与三个圆弧形磁铁在一个平面内交叉排列，形成所述三个磁力吸附装置。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种可更换测针的定位锁紧机构，包括测针座与测针，其特征在于，所述测针座与所述测针均为非导磁材料，所述测针座内设置至少三个磁力吸附装置，所述磁力吸附装置包括磁铁和两个平行柱体，所述测针，在与所述测针座接触一端设置有与所述磁力吸附装置数量相等的导磁球体，用于和所述磁力吸附装置中的两个平行柱体啮合、定位，并紧紧吸附在一起；所述两个平行柱体为铁磁材料，所述两个平行柱体并排设置，所述磁铁固定或者吸附在所述平行柱体的柱面或者端部。
2.根据权利要求2所述的定位锁紧机构，其特征在于，所述磁铁和所述平行柱体形成U形磁铁组件。
3.根据权利要求1所述的定位锁紧机构，其特征在于，所述磁力吸附装置包括磁铁和两个三棱柱，所述三棱柱均为铁磁材料。
4.根据权利要求3所述的定位锁紧机构，其特征在于，所述两个三棱柱并排设置，所述磁铁固定或者吸附在所述两个三棱柱的侧面上，所述磁铁和所述两个三棱柱形成U形磁铁组件。
5.根据权利要求3所述的定位锁紧机构，其特征在于，所述两个三棱柱并排设置，所述磁铁固定或者吸附在所述两个三棱柱的端部，所述磁铁和所述三棱柱形成U形磁铁组件。
6.根据权利要求1所述的定位锁紧机构，其特征在于，包括三个磁力吸附装置，所述三个磁力吸附装置由六个圆柱体和三个圆弧形磁铁构成，所述圆柱体两两并排为一组，形成三组圆柱体，所述三组圆柱体与所述三个圆弧形磁铁在一个平面内交叉排列，形成所述三个磁力吸附装置。
7.根据权利要求1所述的定位锁紧机构，其特征在于，包括三个磁力吸附装置，所述三个磁力吸附装置由六个三棱柱和三个圆弧形磁铁构成，所述三棱柱两两并排为一组，形成三组三棱柱组合，所述三组三棱柱组合与所述三个圆弧形磁铁在一个平面内交叉排列，形成所述三个磁力吸附装置。
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