專利名稱：數顯水平儀及機床導軌校平方法
技術領域：
本發明涉及一種用于測量機械設備平直度或平面度的儀器，具體的說，涉及了一種數顯水平儀及機床導軌校平方法。
背景技術：
現有技術中，對機床導軌的校平檢測大多是采用框式水平儀，在使用前，必須把水平儀的水平珠對準兩端刻度線中間，然后才能校平；技工人員位移測量時，水平儀容易和機床導軌微量碰撞或震動，從而易使水平珠偏離刻度中心，這就使得測量易產生累積誤差。采用半導體激光準直儀校驗機床導軌，只能測量29米之內的平直度，其具有距離的限制，另外，使用時，要排除電磁干擾、環境振動、灰塵、溫差等不確定因素，否則，其精度 將會受到極大影響，再則，半導體激光準直儀價格昂貴，不利于控制生產成本。為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，從而提供一種操作簡單、使用方便、不受環境影響、不受距離限制、精確度高、無累計誤差、成本低、利于提高工作效率的數顯水平儀，還提供了一種簡單實用、校平精度高、校平效率高的機床導軌校平方法。為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是一種數顯水平儀，它包括不少于一臺水平儀和一個水槽；所述水平儀包括水平底座、設置在所述水平底座上的豎向導軌、豎向設置在所述豎向導軌內的滾珠絲杠、設置在所述豎向導軌內的豎向滑動塊、安裝在所述豎向導軌頂部的步進電機、與所述步進電機電連接的步進電機驅動器、與所述步進電機驅動器電連接的手搖輪、數顯光柵尺、豎向設置在所述豎向滑動塊上的導電絲、指示燈和工作電源；其中，所述步進電機的轉軸通過聯軸器與所述滾珠絲杠的頂部連接，所述豎向滑動塊上設置有滾珠絲杠孔，所述滾珠絲杠設置在所述滾珠絲杠孔內；所述數顯光柵尺包括豎向設置在所述水平底座上的光柵尺、安裝在所述豎向滑動塊上的光柵尺讀數頭和與所述光柵尺讀數頭電連接的光柵尺顯示器，所述光柵尺讀數頭對應所述光柵尺設置；所述工作電源兩端分別連接所述水槽和所述指示燈一端，所述指示燈另一端連接所述導電絲上端，所述導電絲下端對應所述水槽設置；所述工作電源分別電連接所述手搖輪和所述步進電機驅動器以提供工作電源。基于上述，所述水平底座上豎向設置有光柵尺靠板，所述光柵尺設置在所述光柵尺靠板上。基于上述，所述水平儀還包括有安裝在所述光柵尺靠板上的電器控制箱，所述步進電機驅動器和所述工作電源分別安裝在所述電器控制箱內，所述手搖輪、所述光柵尺顯示器和所述指示燈分別安裝在所述電器控制箱上。基于上述，所述水平儀還包括有導電絲調整裝置，所述導電絲調整裝置包括一端具有豎孔的橫向調整桿、鎖緊螺栓和設置在所述豎孔內的豎向絕緣桿，所述橫向調整桿上設置有連通所述豎孔的鎖緊螺栓孔，所述鎖緊螺栓設置在所述鎖緊螺栓孔內；所述豎向滑動塊上設置有橫向插孔，所述橫向調整桿設置在所述橫向插孔內，所述導電絲豎向設置在所述豎向絕緣桿下端部。基于上述，所述豎向滑動塊上設置有連通所述橫向插孔的鎖緊螺釘孔，所述鎖緊螺釘孔內設置有鎖緊螺釘。基于上述，所述豎向導軌上設置有燕尾狀導軌槽，所述豎向滑動塊上設置有滑動卡體，所述滑動卡體與所述燕尾狀導軌槽間隙配合且安裝在所述燕尾狀導軌槽內。基于上述，所述豎向滑動塊包括與所述滾珠絲杠配套的滾珠絲杠螺母和具有滾珠絲杠豎向穿孔的滑塊，所述滾珠絲杠螺母對應所述滾珠絲杠豎向穿孔設置并固定在所述滑塊上，所述滾珠絲杠螺母與所述滾珠絲杠豎向穿孔構成所述滾珠絲杠孔。一種機床導軌校平方法，采用上述數顯水平儀對機床導軌進行校平，所述數顯水平儀包括三臺水平儀，所述機床導軌包括平導軌和V型導軌，具體包括以下步驟
步驟I、在地面上安裝水槽并向水槽內注入水，其中，水槽沿機床的平導軌和V型導軌鋪設；
步驟2、將第一臺水平儀安裝在水平地面上，在所述平導軌和所述V型導軌上分別選取校平坐標參照點，并將第二和第三臺水平儀分別放置在所述平導軌和所述V型導軌的校平坐標參照點上；
步驟3、檢測和清零，包括以下子步驟
步驟3. I、檢測分別通過三臺水平儀的手搖輪調整導電絲的位置，使導電絲自上而下與水槽內的水微量接觸并使指示燈點亮；
步驟3. 2、清零將三臺水平儀的數顯光柵尺分別清零，即，使三臺水平儀的光柵尺顯示器的測試值統一調整為零；
步驟4、機床導軌校平，包括以下子步驟
步驟4. I、選取校平位置將第二和第三臺水平儀分別沿所述平導軌和所述V型導軌向同一個方向移動至第一校平位置；
步驟4. 2、檢測并獲取測試值重復步驟3. 1，并通過光柵尺顯示器分別讀取三臺水平儀的測試值(Hn，H12, H13)；
步驟4. 3、測試值值差計算第二臺水平儀與第一臺水平儀測試值值差HD21= H12-H11,即為第二臺水平儀在第一校平位置處與在校平坐標參照點的高度差；
第三臺水平儀與第一臺水平儀測試值值差HD31= H13-H11,即為第三臺水平儀在第一校平位置處與在校平坐標參照點的高度差；
步驟4. 4、導軌調整根據值差HD21和值差HD31，分別調整所述平導軌和所述V型導軌在該校平位置的水平；
步驟4. 5、再校驗重復步驟4. 2、步驟4. 3和步驟4. 4，直至值差HD21和值差HD31為零；步驟5、將第二和第三臺水平儀分別沿所述平導軌和所述V型導軌向同一個方向移動至下一個校平位置，并重復步驟4. 2、步驟4. 3、步驟4. 4和步驟4. 5，直至將機床導軌校平完畢。基于上述，在步驟I中，向水槽內的水中加入煤油，形成煤油漂浮層。本發明相對現有技術具有突出的實質性特點和顯著進步，具體的說，本發明具有以下優點
I、該數顯水平儀無檢測長度限制，精度誤差小，且不存在累計誤差，其具有操作簡單、使用方便、不受環境影響、不受距離限制、精確度高、無累計誤差、成本低、利于提高工作效率的優點。2、傳統框式水平儀或臺式電子水平儀只能對簡單平面度調整校驗，因為它是單件儀器，只能在本體顯示讀數，只能對機床導軌單面位移調整校驗，但無法對床身的雙導軌一次性進行調整校驗。采用該機床導軌校平方法，使用三臺水平儀同時對機床導軌進行校平，其中，第一臺水平儀單獨固定并提供水平面的參照坐標，另外兩臺水平儀分別放在平導軌和V型導軌的校平位置上，以用于動態測試導軌的相對水平度，通過三臺水平儀的配合，使得機床導軌的校平精度和校平效率大大提高。3、采用水槽內的水作為平面度基準坐標點，對水的平面度進行高精度的模擬。
圖I是單臺水平儀與水槽的結構示意圖。圖2是單臺水平儀與水槽的側面結構示意圖。圖3是豎向導軌與豎向滑動塊的橫截面結構示意圖。圖4是工作電源、指示燈、導電絲與水槽之間的電連接結構示意圖。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。如圖I所示，一種數顯水平儀，它包括不少于一臺水平儀和一個水槽11，S卩，一臺或多臺水平儀共用一個水槽U，并將水槽11內的同一個水平面作為水平基準進行高精度的模擬。所述水平儀包括水平底座I、設置在所述水平底座I上的豎向導軌2、豎向設置在所述豎向導軌2內的滾珠絲杠5、設置在所述豎向導軌2內的豎向滑動塊3、安裝在所述豎向導軌2頂部的步進電機4、與所述步進電機4電連接的步進電機驅動器18、與所述步進電機驅動器18電連接的手搖輪13、數顯光柵尺、豎向設置在所述豎向滑動塊3上的導電絲10、指示燈12和工作電源19 ;其中，所述步進電機4的轉軸41通過聯軸器6與所述滾珠絲杠5的頂部連接，所述豎向滑動塊3上設置有滾珠絲杠孔31，所述滾珠絲杠5設置在所述滾珠絲杠孔31內；在手搖輪13的轉動下，手搖輪13的轉動量轉變為脈沖信號并傳遞給步進電機驅動器18，步進電機驅動器18根據脈沖信號控制步進電機4轉動，進而，步進電機4通過滾珠絲杠5帶動豎向滑動塊3上下運動，即，在手搖輪13的控制下，豎向滑動塊3可帶動導電絲10沿豎直方向進行精確的微調。所述數顯光柵尺包括豎向設置在所述水平底座I上的光柵尺7、安裝在所述豎向滑動塊3上的光柵尺讀數頭8和與所述光柵尺讀數頭8電連接的光柵尺顯示器9，所述光柵尺讀數頭8對應所述光柵尺7設置；通過數顯光柵尺，可提供導電絲10的準確位置，并可顯示出來；在本實施例中，具體的是，手搖輪13轉動一個刻度，通過光柵尺讀數頭8在光柵尺顯示器9上顯示出5秒的數據精度。 如圖4所示，所述工作電源19兩端分別連接所述水槽11和所述指示燈12 —端，所述指示燈12另一端連接所述導電絲10上端，所述導電絲10下端對應所述水槽11設置；一旦導電絲10與水槽11內的水有微量接觸，指示燈12馬上點亮。所述工作電源19分別電連接所述手搖輪13和所述步進電機驅動器18以提供工作電源。在本實施例中，所述工作電源19是5V — 24V電源，其中，為所述手搖輪13通過5V電源，為所述步進電機驅動器18和所述指示燈12提供24V電源。如圖I所示，在本實施例中，所述水平底座I上豎向設置有光柵尺靠板14，所述光柵尺7設置在所述光柵尺靠板14上；采用光柵尺靠板14，使光柵尺7的安裝更為穩固、牢
O如圖I和圖4所示，在本實施例中，所述水平儀還包括有安裝在所述光柵尺靠板14上的電器控制箱15，所述步進電機驅動器18和所述工作電源19分別安裝在所述電器控制箱15內，所述手搖輪13、所述光柵尺顯示器9和所述指示燈12分別安裝在所述電器控制箱15上；采用電器控制箱15，使各個電氣部件的安裝整齊有序，便于使用。 如圖I、圖2和圖3所示，在本實施例中，所述水平儀還包括有導電絲調整裝置，所述導電絲調整裝置包括一端具有豎孔的橫向調整桿16、鎖緊螺栓和設置在所述豎孔內的豎向絕緣桿17，所述橫向調整桿16上設置有連通所述豎孔的鎖緊螺栓孔，所述鎖緊螺栓設置在所述鎖緊螺栓孔內。所述豎向滑動塊3上設置有橫向插孔32，所述橫向調整桿16設置在所述橫向插孔32內，所述導電絲10豎向設置在所述豎向絕緣桿17下端部。所述豎向滑動塊3上設置有連通所述橫向插孔32的鎖緊螺釘孔，所述鎖緊螺釘孔內設置有鎖緊螺釘。通過導電絲調整裝置，可方便的調整導電絲10的位置，進而利于調整導電絲10與水槽11之間的位置關系，可使水平儀適合更多、更廣的檢測平臺，也避免了滾珠絲杠5行程的局限性。如圖3所示，在本實施例中，所述豎向導軌2上設置有燕尾狀導軌槽，所述豎向滑動塊3上設置有滑動卡體，所述滑動卡體與所述燕尾狀導軌槽間隙配合且安裝在所述燕尾狀導軌槽內；其中，在所述豎向導軌2上安裝有滑動塊壓板20，以防止豎向滑動塊3滑脫或移位；在所述燕尾狀導軌槽內設置有間隙調整條21，以便于調整燕尾狀導軌槽與滑動卡體之間的間隙。需要說明的是，在其它實施例中，所述豎向滑動塊包括與所述滾珠絲杠配套的滾珠絲杠螺母和具有滾珠絲杠豎向穿孔的滑塊，所述滾珠絲杠螺母對應所述滾珠絲杠豎向穿孔設置并固定在所述滑塊上，所述滾珠絲杠螺母與所述滾珠絲杠豎向穿孔構成所述滾珠絲杠孔。所述水槽11的長度和形狀，按照被測設備的長度和形狀加工，以便于多臺水平儀能夠同時使用，使用時，確保水槽11內的水保持靜態水平。使用本數顯水平儀，對被測設備進行校平時1、可將不少于兩臺相同的水平儀放在被測設備的不同位置，在水槽11內添加用于導電的水，然后，調整每臺水平儀，即，通過手搖輪13調整導電絲10的位置，使導電絲10與水槽11內的水自上而下微量接觸并使指示燈12點亮，此時，數顯光柵尺采集到光柵尺讀數頭8相對于水槽11內水平面的位置數據，然后，通過光柵尺顯示器9讀取，由此計算水平儀之間的數據差別，即，兩臺水平儀之間的數據差別為零時，則說明兩臺水平儀之間是水平的，反之，數據差別即二者之間的高度差，然后，再根據數據差別對被測設備進行調整；具體使用時，根據需要，可以采用兩臺水平儀測量兩點之間的平直度，也可以使用三臺或者三臺以上的水平儀測量平面的平面度。2、也可將一臺水平儀放在被測設備的不同位置分別進行校平首先選取第一個位置作為校平坐標參照點，則第二個位置與第一個位置的位置數據之差，即是第二個位置與第一個位置的高度差，然后根據該數據差校平，同理，其它位置與第一個位置的位置數據之差，即是該位置與第一個位置的高度差，再據此校平即可。需要特別說明的是在本發明中，采用多臺水平儀時，可以合用一個光柵尺顯示器，也可以合用一個工作電源。一種機床導軌校平方法，采用上述數顯水平儀對機床導軌進行校平，所述數顯水平儀包括三臺水平儀，所述機床導軌包括平導軌和V型導軌，具體包括以下步驟
步驟I、在地面上安裝水槽，向水槽內注入水，并向水槽內的水中加入煤油，形成煤油漂浮層，其中，水槽沿機床的平導軌和V型導軌鋪設；· 在應用過程中，外部環境的微量震動或灰塵，會給水平面造成微量波紋或灰塵垃圾，導電絲10與水平面導電接通時，會產生微量的誤差，因此，在水槽11內的水面上加上一點煤油，形成煤油漂浮層，即能夠消除水平面的微量震動波紋，又能夠浮起水平面上的灰塵垃圾，還能夠控制水槽11內的水不再蒸發，這樣，確保了水槽11內的水保持靜態水平。使用時，導電絲10向下位移，穿過煤油漂浮層，直達靜態的水平面，并與水接通點亮指示燈12。步驟2、將第一臺水平儀安裝在水平地面上，在所述平導軌和所述V型導軌上分別選取校平坐標參照點，并將第二和第三臺水平儀分別放置在所述平導軌和所述V型導軌的校平坐標參照點上；
步驟3、檢測和清零，包括以下子步驟
步驟3. I、檢測分別通過三臺水平儀的手搖輪調整導電絲的位置，使導電絲自上而下與水槽內的水微量接觸并使指示燈點亮；
步驟3. 2、清零將三臺水平儀的數顯光柵尺分別清零，即，使三臺水平儀的光柵尺顯示器的測試值統一調整為零，也就是指水的平面度設為坐標值的零點；
步驟4、機床導軌校平，包括以下子步驟
步驟4. I、選取校平位置將第二和第三臺水平儀分別沿所述平導軌和所述V型導軌向同一個方向移動至第一校平位置；
步驟4. 2、檢測并獲取測試值重復步驟3. 1，并通過光柵尺顯示器分別讀取三臺水平儀的測試值(Hn，H12, H13);此時，若不受外界影響，比如環境溫度，水槽內的水的體積無變化，則第一臺水平儀的測試值H11應該為零；換言之，設置第一臺水平儀的目的，就是為了對水的平面度進行高精度的模擬，并提供一個參照的水平面值，確保另外兩臺水平儀的校平精度；即，實時監測水槽內的水，以防止水平面的微量變化對整個校平精度的影響。步驟4. 3、測試值值差計算第二臺水平儀與第一臺水平儀測試值值差HD21=H12-H11,即為第二臺水平儀在第一校平位置處與在校平坐標參照點的高度差；
第三臺水平儀與第一臺水平儀測試值值差HD31= H13-H11,即為第三臺水平儀在第一校平位置處與在校平坐標參照點的高度差；
步驟4. 4、導軌調整根據值差HD21和值差HD31，采用墊鐵分別調整所述平導軌和所述V型導軌在該校平位置的水平；
步驟4. 5、再校驗重復步驟4. 2、步驟4. 3和步驟4. 4，直至值差HD21和值差HD31為零；步驟5、將第二和第三臺水平儀分別沿所述平導軌和所述V型導軌向同一個方向移動至下一個校平位置，并重復步驟4. 2、步驟4. 3、步驟4. 4和步驟4. 5，直至將機床導軌校平完畢。最后應當說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發 明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案范圍當中。
權利要求
1.一種數顯水平儀，其特征在于它包括不少于一臺水平儀和一個水槽；所述水平儀包括水平底座、設置在所述水平底座上的豎向導軌、豎向設置在所述豎向導軌內的滾珠絲杠、設置在所述豎向導軌內的豎向滑動塊、安裝在所述豎向導軌頂部的步進電機、與所述步進電機電連接的步進電機驅動器、與所述步進電機驅動器電連接的手搖輪、數顯光柵尺、豎向設置在所述豎向滑動塊上的導電絲、指示燈和工作電源；其中，所述步進電機的轉軸通過聯軸器與所述滾珠絲杠的頂部連接，所述豎向滑動塊上設置有滾珠絲杠孔，所述滾珠絲杠設置在所述滾珠絲杠孔內；所述數顯光柵尺包括豎向設置在所述水平底座上的光柵尺、安裝在所述豎向滑動塊上的光柵尺讀數頭和與所述光柵尺讀數頭電連接的光柵尺顯示器，所述光柵尺讀數頭對應所述光柵尺設置；所述工作電源兩端分別連接所述水槽和所述指示燈一端，所述指示燈另一端連接所述導電絲上端，所述導電絲下端對應所述水槽設置；所述工作電源分別電連接所述手搖輪和所述步進電機驅動器以提供工作電源。
2.根據權利要求I所述的數顯水平儀，其特征在于所述水平底座上豎向設置有光柵尺靠板，所述光柵尺設置在所述光柵尺靠板上。
3.根據權利要求2所述的數顯水平儀，其特征在于所述水平儀還包括有安裝在所述光柵尺靠板上的電器控制箱，所述步進電機驅動器和所述工作電源分別安裝在所述電器控制箱內，所述手搖輪、所述光柵尺顯示器和所述指示燈分別安裝在所述電器控制箱上。
4.根據權利要求I或2或3所述的數顯水平儀，其特征在于所述水平儀還包括有導電絲調整裝置，所述導電絲調整裝置包括一端具有豎孔的橫向調整桿、鎖緊螺栓和設置在所述豎孔內的豎向絕緣桿，所述橫向調整桿上設置有連通所述豎孔的鎖緊螺栓孔，所述鎖緊螺栓設置在所述鎖緊螺栓孔內；所述豎向滑動塊上設置有橫向插孔，所述橫向調整桿設置在所述橫向插孔內，所述導電絲豎向設置在所述豎向絕緣桿下端部。
5.根據權利要求4所述的數顯水平儀，其特征在于所述豎向滑動塊上設置有連通所述橫向插孔的鎖緊螺釘孔，所述鎖緊螺釘孔內設置有鎖緊螺釘。
6.根據權利要求I或2或3或5所述的數顯水平儀，其特征在于所述豎向導軌上設置有燕尾狀導軌槽，所述豎向滑動塊上設置有滑動卡體，所述滑動卡體與所述燕尾狀導軌槽間隙配合且安裝在所述燕尾狀導軌槽內。
7.根據權利要求I或2或3或5所述的數顯水平儀，其特征在于所述豎向滑動塊包括與所述滾珠絲杠配套的滾珠絲杠螺母和具有滾珠絲杠豎向穿孔的滑塊，所述滾珠絲杠螺母對應所述滾珠絲杠豎向穿孔設置并固定在所述滑塊上，所述滾珠絲杠螺母與所述滾珠絲杠豎向穿孔構成所述滾珠絲杠孔。
8.一種機床導軌校平方法，其特征在于，采用權利要求1-7所述的數顯水平儀對機床導軌進行校平，所述數顯水平儀包括三臺水平儀，所述機床導軌包括平導軌和V型導軌，具體包括以下步驟 步驟I、在地面上安裝水槽并向水槽內注入水，其中，水槽沿機床的平導軌和V型導軌鋪設； 步驟2、將第一臺水平儀安裝在水平地面上，在所述平導軌和所述V型導軌上分別選取校平坐標參照點，并將第二和第三臺水平儀分別放置在所述平導軌和所述V型導軌的校平坐標參照點上； 步驟3、檢測和清零，包括以下子步驟步驟3. I、檢測分別通過三臺水平儀的手搖輪調整導電絲的位置，使導電絲自上而下與水槽內的水微量接觸并使指示燈點亮； 步驟3. 2、清零將三臺水平儀的數顯光柵尺分別清零，即，使三臺水平儀的光柵尺顯示器的測試值統一調整為零； 步驟4、機床導軌校平，包括以下子步驟 步驟4. I、選取校平位置將第二和第三臺水平儀分別沿所述平導軌和所述V型導軌向同一個方向移動至第一校平位置； 步驟4. 2、檢測并獲取測試值重復步驟3. 1，并通過光柵尺顯示器分別讀取三臺水平儀的測試值(Hn，H12, H13)； 步驟4. 3、測試值值差計算第二臺水平儀與第一臺水平儀測試值值差HD21= H12-H11,即為第二臺水平儀在第一校平位置處與在校平坐標參照點的高度差； 第三臺水平儀與第一臺水平儀測試值值差HD31= H13-H11,即為第三臺水平儀在第一校平位置處與在校平坐標參照點的高度差； 步驟4. 4、導軌調整根據值差HD21和值差HD31，分別調整所述平導軌和所述V型導軌在該校平位置的水平； 步驟4. 5、再校驗重復步驟4. 2、步驟4. 3和步驟4. 4，直至值差HD21和值差HD31為零；步驟5、將第二和第三臺水平儀分別沿所述平導軌和所述V型導軌向同一個方向移動至下一個校平位置，并重復步驟4. 2、步驟4. 3、步驟4. 4和步驟4. 5，直至將機床導軌校平完畢。
9.根據權利要求8所述的機床導軌校平方法，其特征在于在步驟I中，向水槽內的水中加入煤油，形成煤油漂浮層。
全文摘要
本發明提供一種數顯水平儀及機床導軌校平方法，該數顯水平儀包括水平儀和水槽；水平儀包括水平底座、豎向導軌、滾珠絲杠、豎向滑動塊、步進電機、步進電機驅動器、手搖輪、數顯光柵尺、導電絲、指示燈和工作電源；步進電機傳動滾珠絲杠，滾珠絲杠帶動豎向滑動塊上下運動；數顯光柵尺包括光柵尺、光柵尺讀數頭和光柵尺顯示器；工作電源兩端分別連接水槽和指示燈一端，指示燈另一端連接導電絲上端，導電絲下端對應水槽設置。該方法使用三臺水平儀同時對機床導軌進行校平，第一臺水平儀單獨固定并提供水平面的參照坐標，另外兩臺水平儀分別放在平導軌和V型導軌上，用于動態測試導軌的相對水平度。該數顯水平儀精確度高；采用該方法校平效率高。
文檔編號G01C9/00GK102759343SQ20121028189
公開日2012年10月31日 申請日期2012年8月9日 優先權日2012年8月9日
發明者齊國崴 申請人:齊國崴