專利名稱：光柵式滾珠絲杠行程動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及長(zhǎng)度計(jì)量?jī)x器，特別是一種光柵式滾珠絲杠 行程動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀。
技術(shù)背景l.目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)絲杠檢測(cè)儀的廠家極少，價(jià)格昂貴。進(jìn)口儀器 的價(jià)格更是高不可攀。2.目前市場(chǎng)上也可見(jiàn)到激光式的絲杠檢測(cè)儀，但由于 激光對(duì)檢測(cè)環(huán)境的要求較苛刻，且價(jià)格昂貴，因此只有在精度要求極高的情 況下才選用。3.—些廠家用萬(wàn)工顯等通用儀器來(lái)進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量，測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù) 少，誤差值代表性差，不可靠，測(cè)量過(guò)程操作困難。且不能測(cè)量大工件。4. 由于市場(chǎng)上可供選擇的絲杠檢測(cè)儀規(guī)格品種、品牌極少，價(jià)格昂貴，導(dǎo)致很 多絲杠生產(chǎn)廠家采用自制檢具來(lái)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果無(wú)權(quán)威性。5.目前絲杠動(dòng)態(tài) 檢測(cè)儀的一項(xiàng)技術(shù)缺陷是其高頻振動(dòng)誤差難以控制及數(shù)據(jù)處理困難。6.絲杠 變形調(diào)整方法存在問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種光柵式滾珠絲杠行程動(dòng)態(tài) 檢測(cè)儀，該檢測(cè)儀使用方便、操作簡(jiǎn)單，測(cè)量范圍大、由計(jì)算機(jī)控制的動(dòng)態(tài) 測(cè)量及可進(jìn)行大量的測(cè)量數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)顯示測(cè)量過(guò)程數(shù)據(jù)、測(cè)量精度高、 測(cè)量效率高、結(jié)構(gòu)通用性極高而系列產(chǎn)品生產(chǎn)成本低的高精度的光柵式滾珠 絲杠動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀。
本實(shí)用新型的構(gòu)成由底座、頭架、撥盤、浮動(dòng)支承、工作臺(tái)滑架、尾 架、光柵頭、柔性隨動(dòng)測(cè)量架、金屬光柵尺、電控箱、計(jì)算機(jī)和打印機(jī)組成， 在底座1上安裝頭架2、尾架7、工作臺(tái)滑架6和浮動(dòng)支承5，貼附在底座光柵尺座上的金屬光柵尺10，在工作臺(tái)滑架6上安裝柔性隨動(dòng)測(cè)量架9，光柵 頭8連接在柔性隨動(dòng)測(cè)量架9的柔性隨動(dòng)系統(tǒng)上，在頭架2內(nèi)裝有精密圓光 柵和伺服電機(jī)，在頭架的前面安裝撥盤3，另有電控箱ll、計(jì)算機(jī)12和打 印機(jī)13，整個(gè)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)測(cè)量軟件控制，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理并顯示測(cè)得數(shù)據(jù) 與打印測(cè)量結(jié)果。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)
1. 在此技術(shù)下，可設(shè)計(jì)成二米、三米、五米、八米、十米等各種規(guī)格 尺寸的光柵式滾珠絲杠行程動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀。本實(shí)用新型的技術(shù)方案的通用性很 高，其頭架、尾架、工作臺(tái)及測(cè)量架、底座結(jié)構(gòu)、浮動(dòng)支承等各組件具有很 高的通用性。所以該實(shí)用新型技術(shù)下的儀器系列產(chǎn)品的生產(chǎn)成本可以大幅度 的降低，進(jìn)而降低銷售價(jià)格，具有極大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
2. 本實(shí)用新型的測(cè)量?jī)?yōu)點(diǎn)是①首先是一種動(dòng)態(tài)測(cè)量，可以連續(xù)測(cè)量大 量的數(shù)據(jù)并通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。檢測(cè)后計(jì)算機(jī)可打印原始數(shù)據(jù)曲線或 處理后的檢測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)，也可進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理，進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算與精度評(píng)定， 可以使?jié)L珠絲杠的檢測(cè)效率得到較大提高。②與靜態(tài)測(cè)量相比，動(dòng)態(tài)測(cè)量具 有采用點(diǎn)數(shù)多測(cè)量可靠、測(cè)量速度快的優(yōu)點(diǎn)，可以大幅度減輕工作強(qiáng)度。
3. 本實(shí)用新型屬于動(dòng)態(tài)自動(dòng)測(cè)量，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)自動(dòng)處理，使用十分方便， 完全避免了靜態(tài)測(cè)量中的人為錯(cuò)誤。
4. 本實(shí)用新型中，光柵式的最大優(yōu)點(diǎn)就是偏離20。C時(shí)，鋼帶光柵尺和被 檢絲杠(也是鋼材料)同步伸縮，而鋼帶光柵尺的對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)值卻是不變的， 所以理論上偏離2(TC不帶來(lái)誤差影響，所以光柵式絲杠儀也可以檢測(cè)高精度 的絲杠。
5. 軟件其他優(yōu)點(diǎn)① WIND0WS界面，用戶操作直觀、方便。
② 可在動(dòng)態(tài)測(cè)量過(guò)程中直接觀察誤差曲線過(guò)程和在界面窗口上觀察測(cè) 量值的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)記錄過(guò)程，并在測(cè)量結(jié)束后重新調(diào)出數(shù)據(jù)逐點(diǎn)檢査。
③ 測(cè)量結(jié)束后即可在電腦上進(jìn)行誤差處理并打印出測(cè)量結(jié)果。
④ 可進(jìn)行誤差補(bǔ)償操作。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的左視圖，圖3 是控制箱結(jié)構(gòu)圖，圖4是本實(shí)用新型測(cè)量原理示意圖。
圖中l(wèi).底座，2.頭架，3.撥盤，4.被測(cè)件，5.浮動(dòng)支承，6.工作臺(tái)滑架， 7.尾架，8.光柵頭，9.柔性隨動(dòng)測(cè)量架，IO.金屬光柵尺，ll.電控箱，12.計(jì)算 機(jī)，13.打印機(jī)，14.軸向位移信號(hào)，15.計(jì)數(shù)卡，16.角位移信號(hào)，17.角度，18. 長(zhǎng)度基準(zhǔn)，19.測(cè)頭。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2、圖3所示頭架2安裝在設(shè)有導(dǎo)軌的底 座1上，尾架7可在底座1上移動(dòng)，頭尾架間頂緊被測(cè)件4。金屬光柵尺10 貼附在底座上的光柵尺座上，光柵頭8連接在測(cè)量架9的柔性隨動(dòng)系統(tǒng)上， 被測(cè)量頭帶動(dòng)和工作臺(tái)滑架6同步移動(dòng)。柔性隨動(dòng)測(cè)量架9固定在工作臺(tái)滑 架6上，該測(cè)量架設(shè)計(jì)為一個(gè)柔性隨動(dòng)系統(tǒng)，可有效消除動(dòng)態(tài)測(cè)量中的多種 原因產(chǎn)生的微量振動(dòng)引起的誤差。給出轉(zhuǎn)動(dòng)角位移量的精密圓光柵固定于撥 盤3后部的頭架內(nèi)，由頭架中的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)撥盤3帶動(dòng)被測(cè)件 4旋轉(zhuǎn)。在柔性隨動(dòng)測(cè)量架9上的測(cè)頭分為帶動(dòng)頭、測(cè)量頭各一個(gè)，帶動(dòng)頭 是固定在柔性隨動(dòng)測(cè)量架9上的，固定后可視為與測(cè)量架剛性連接，帶動(dòng)頭 置于滾珠絲杠的滾道內(nèi)，絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)推動(dòng)帶動(dòng)頭沿絲杠軸線運(yùn)動(dòng)進(jìn)而推動(dòng)工 作臺(tái)滑架6運(yùn)動(dòng)。
對(duì)細(xì)長(zhǎng)絲杠，由于重力變形必須采用支承結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的浮動(dòng)支承5的一大優(yōu)點(diǎn)是在上升頂緊時(shí)對(duì)絲杠軸線無(wú)側(cè)向推力，有效避免了在頂緊調(diào)
節(jié)絲杠軸線時(shí)又帶來(lái)了水平橫向變形，同時(shí)具有浮動(dòng)式自動(dòng)定心結(jié)構(gòu)功能。 電控箱11是件獨(dú)立的直接放置在地上的箱體。電控箱內(nèi)主要有供電電 路、頭架伺服電機(jī)的受控執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)電路、圓光柵信號(hào)采集處理電路、單片
機(jī)控制及與主計(jì)算機(jī)12的通訊電路。
本實(shí)用新型測(cè)量原理說(shuō)明本實(shí)用新型的測(cè)量系統(tǒng)采用"同步位移比較 法"進(jìn)行。其測(cè)量原理由圖4所示計(jì)數(shù)卡15以一定的采樣間隔同步采集
角位移信號(hào)16以及測(cè)頭軸向位移信號(hào)14，通過(guò)計(jì)數(shù)卡15本身所具有的信號(hào)
處理系統(tǒng)將兩路信號(hào)進(jìn)行高倍電子細(xì)分后傳送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，再由相應(yīng)的軟
件將信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移量，通過(guò)計(jì)算機(jī)12實(shí)時(shí)處理計(jì)算出絲杠誤差值。兩路 信號(hào)在計(jì)算機(jī)處理之間未發(fā)生任何聯(lián)系，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理使它們成為絲杠4 運(yùn)動(dòng)的角度17基準(zhǔn)量(認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)值，由此計(jì)算出行程標(biāo)準(zhǔn)值)和軸向位 移量，并通過(guò)比較計(jì)算得出誤差值。
本實(shí)用新型的整機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)、控制及數(shù)據(jù)采集、處理、輸出過(guò)程的一般 說(shuō)明-
測(cè)量時(shí)在計(jì)算機(jī)控制界面上輸入用戶參數(shù)，包括滾珠絲杠參數(shù)、采集參 數(shù)、主軸轉(zhuǎn)速及方向、采樣周期等，啟動(dòng)測(cè)量。
控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使絲杠按給定速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
數(shù)據(jù)采集包括長(zhǎng)光柵、圓光柵；進(jìn)行實(shí)時(shí)的誤差計(jì)算與誤差補(bǔ)償。計(jì)算 出行程誤差，在電腦上顯示誤差數(shù)據(jù)及誤差曲線，也可通過(guò)打印機(jī)將其打出。 測(cè)量結(jié)束后將所測(cè)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)文件。
權(quán)利要求1.一種光柵式滾珠絲杠行程動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀，由底座、頭架、撥盤、浮動(dòng)支承、工作臺(tái)滑架、尾架、光柵頭、柔性隨動(dòng)測(cè)量架、金屬光柵尺、電控箱、計(jì)算機(jī)和打印機(jī)組成，其特征在于在底座(1)上安裝頭架(2)、尾架(7)、工作臺(tái)滑架(6)和浮動(dòng)支承(5)，貼附在底座光柵尺座上的金屬光柵尺(10)，在工作臺(tái)滑架(6)上安裝柔性隨動(dòng)測(cè)量架(9)，光柵頭(8)連接在柔性隨動(dòng)測(cè)量架(9)的柔性隨動(dòng)系統(tǒng)上，在頭架(2)內(nèi)裝有精密圓光柵和伺服電機(jī)，在頭架的前面安裝撥盤(3)，另有電控箱(11)、計(jì)算機(jī)(12)和打印機(jī)(13)，整個(gè)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)測(cè)量軟件控制，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理并顯示測(cè)得數(shù)據(jù)與打印測(cè)量結(jié)果。
專利摘要一種光柵式滾珠絲杠行程動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀，屬于長(zhǎng)度計(jì)量?jī)x器，在底座(1)上安裝頭架(2)、可移動(dòng)的尾架(7)、工作臺(tái)滑架(6)、具有自動(dòng)調(diào)心功能的浮動(dòng)支承(5)，貼附在底座光柵尺座上的金屬光柵尺(10)，在工作臺(tái)滑架(6)上安裝柔性隨動(dòng)測(cè)量架(9)，光柵頭(8)連接在柔性隨動(dòng)測(cè)量架(9)的柔性隨動(dòng)系統(tǒng)上，在頭架(2)內(nèi)裝有精密圓光柵和伺服電機(jī)，在頭架的前面安裝撥盤(3)，另有電控箱(11)、計(jì)算機(jī)(12)和打印機(jī)(13)，整個(gè)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)測(cè)量軟件控制，可以連續(xù)測(cè)量大量數(shù)據(jù)并通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，計(jì)算機(jī)顯示測(cè)得數(shù)據(jù)與打印測(cè)量結(jié)果，適用于長(zhǎng)度計(jì)量。
文檔編號(hào)G01B11/02GK201434668SQ20092012535
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
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