一種微小型滾珠絲杠副行程誤差測量裝置的制作方法

本發明屬于測量技術領域，特別是一種微小型滾珠絲杠副行程誤差測量裝置。

背景技術：

絲杠行程誤差的測量原理已經較為成熟，通過測量絲杠旋轉角，計算得到絲杠理論行程，將絲杠理論行程與測量得到的實際行程比較，得到絲杠的行程誤差。目前，中大型滾珠絲杠副的行程誤差檢測系統已經較為完備，雖然行程誤差測量儀的測量范圍可調節，但是對于微小型滾珠絲杠的測量仍有限制。在結構布局上，現有的檢測裝置和微小型滾珠絲杠不適應；在軟件處理上，微小型滾珠絲杠還沒有專門的檢測軟件，需要調試。使用現有檢測裝置測量微小型滾珠絲杠效率低下，精度低，且限制較多。

綜上所述，現階段并無專用設備檢測微小型滾珠絲杠副，現有的檢測裝置無法準確測量其行程誤差。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種微小型滾珠絲杠副行程誤差測量裝置。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種微小型滾珠絲杠副行程誤差測量裝置，包括大理石床身和設置在床身上的頭架、尾架和測量架，其中大理石床身的一側設置頭架，大理石床身的另一側設置尾架，測量架位于大理石床身中部，用于對被測絲杠進行測量，大理石床身上固連標尺光柵；

所述頭架上設置主軸、圓光柵、頭架頂尖撥盤，其中圓光柵包括標尺光柵和指示光柵，頭架的主軸上套有撥盤和指示光柵，圓光柵的標尺光柵固定在頭架上；頭架[1]的主軸上設置頭架頂尖，該頭架頂尖與主軸同軸；

所述尾架上設置尾架頂尖、頂尖套、鋃鋼套、齒輪軸和手柄；尾架座上固連鋃鋼套，鋃鋼套內部設置頂尖套，鋃鋼套和頂尖套之間裝有齒輪軸，用于跟頂尖套上的齒條配合，手柄與齒輪軸相固連，頂尖套內設置頂尖，頂尖套在軸向同頂尖一起伸縮；

測量架上設置指示光柵、托板、支撐板、凸輪、支架、導向套和測量頭，托板設置在床身的氣浮導軌上，并可沿氣浮導軌軸向移動；托板上裝有導軌，導軌上設置支撐板，支撐板上連接螺桿，螺桿與托板上的凸輪相配合，托板和支撐板之間設置彈簧，凸輪轉動時，螺桿失去支撐，在彈簧的拉力下，支撐板被拉出，支撐板上的測量架同時被拉出，實現測量頭從絲杠螺旋槽的快速退出；支撐板上設置燕尾導軌，燕尾導軌上裝有支架，支架可在支撐板上沿燕尾導軌移動，支架上設置相互固連的導向套和測量頭，導向套內裝有小絲桿，轉動小絲桿用于調整測量頭的徑向位移。

本發明的裝置工作時，頭尾架頂尖夾持裝置裝夾被測絲杠，絲杠先和頭架頂尖配合，尾架通過t型螺栓在床身的t型槽內運動，調整位置至絲杠被穩定夾持時，固定尾架；測量架上的支架和支撐板通過燕尾導軌連接，支架通過燕尾導軌調整在支撐板上的徑向位置，待到達合適地點后固定；調節測量架上測量頭部分的捏手，小絲桿的旋轉使得導向套進行相應的徑向移動，以此來調整測量頭的徑向位置，確保測量頭與絲杠螺旋槽中徑貼合，小絲桿和導向套之間的彈簧由于被壓縮產生彈簧預緊力，保持測量頭受力后位置不變；打開開關，電動機工作，電機主軸通過皮帶輪將動力傳輸到頭架中的齒輪減速裝置，帶動撥盤旋轉，撥盤上的撥叉撥動絲杠使其同步旋轉，圓光柵的指示光柵隨撥盤運動測量絲杠旋轉角度；測量頭位于絲杠螺旋槽中徑，絲杠的旋轉帶動測量頭做直線運動，長光柵的指示光柵與測量架固連，標尺光柵與床身固連，可測量測量架運動的直線距離，即絲杠的實際行程；光柵信號通過計數卡采集，輸入計算機進行數據處理，得到被測絲桿的行程誤差；測量架上的支撐板和托板通過導軌連接，支撐板上固連螺桿，托板上固連凸輪，螺桿與凸輪接觸，支撐板受到凸輪的支持力，支撐板和托板之間裝有彈簧，支撐板在彈簧拉力和凸輪支持力的作用下平衡，測量結束后，轉動測量架上的凸輪，支撐板失去支持力，在彈簧拉力作用下被快速拉出，測量頭離開絲杠螺旋槽；尾架手柄和齒輪軸固連，頂尖套上有齒條結構，轉動手柄，頂尖套在齒輪軸和齒條的配合下快速撤回，尾架頂尖快速退出；絲杠失去尾架頂尖支撐，可輕易卸下。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：1)本發明的測量裝置的測量儀器體積小、精度高、效率高、自動化程度高，適用于微小型滾珠絲杠副行程誤差的檢測；2)本發明的裝置提高了微小型滾珠絲杠的測量精度和測量效率，解決現有測量裝置的局限性問題。

下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為微小型滾珠絲杠副行程誤差測量裝置總體結構示意圖。

圖2為測量裝置頭架示意圖。

圖3為檢測裝置測量架示意圖。

圖4為檢測裝置尾架示意圖。

具體實施方式

結合附圖，本發明的一種微小型滾珠絲杠副行程誤差測量裝置，包括大理石床身2和設置在床身上的頭架1、尾架4和測量架3，其中大理石床身2的一側設置頭架1，大理石床身2的另一側設置尾架4，測量架3位于大理石床身2中部，用于對被測絲杠進行測量，大理石床身2上固連標尺光柵5-1；

所述頭架1上設置主軸1-5、圓光柵、頭架頂尖1-1和撥盤1-2，其中圓光柵包括標尺光柵1-3和指示光柵1-4，頭架1的主軸1-5上套有撥盤1-2和指示光柵1-4，圓光柵的標尺光柵1-3固定在頭架上；頭架1的主軸1-5上設置頭架頂尖1-1，該頭架頂尖1-1與主軸同軸；

所述尾架4上設置尾架頂尖4-1、頂尖套4-2、鋃鋼套4-3、齒輪軸4-5和手柄4-4；尾架座上固連鋃鋼套4-3，鋃鋼套4-3內部設置頂尖套4-2，鋃鋼套4-3和頂尖套4-2之間裝有齒輪軸4-5，用于跟頂尖套4-2上的齒條配合，手柄4-4與齒輪軸4-5相固連，頂尖套4-2內設置頂尖4-1，頂尖套4-2在軸向同頂尖4-1一起伸縮；

測量架3上設置指示光柵5-2、托板3-4、支撐板3-5、凸輪3-7、支架3-9、導向套3-2和測量頭3-3，托板3-4設置在床身2的氣浮導軌上，并可沿氣浮導軌軸向移動；托板3-4上裝有導軌，導軌上設置支撐板3-5，支撐板3-5上連接螺桿3-6，螺桿3-6與托板3-4上的凸輪3-7相配合，托板3-4和支撐板3-5之間設置彈簧，凸輪3-7轉動時，螺桿3-6失去支撐，在彈簧的拉力下，支撐板3-5被拉出，支撐板上的測量架3同時被拉出，實現測量頭3-3從絲杠螺旋槽的快速退出；支撐板3-5上設置燕尾導軌3-8，燕尾導軌3-8上裝有支架3-9，支架3-9可在支撐板3-5上沿燕尾導軌3-8移動，支架3-9上設置相互固連的導向套3-2和測量頭3-3，導向套3-2內裝有小絲桿3-1，轉動小絲桿3-1用于調整測量頭3-3的徑向位移。

其中頭架1、尾架4與床身2接觸部分充分貼合，頭架頂尖1-1和尾架頂尖4-1所在軸線位于一條水平線上。

所述測量架3運動方向與頭尾架頂尖連線平行，測量頭3-3的測量中心在頭尾架頂尖連線上。

所述圓光柵的指示光柵1-4安裝中心與撥盤1-2的回轉中心重合。

所述長光柵與頭尾架頂尖連線平行，指示光柵5-2和標尺光柵5-1之間存在間隙且平行。

所述導向套3-2內還裝有彈簧，彈簧套在小絲桿3-1上。

一種基于上述微小型滾珠絲杠副行程誤差測量裝置的測量方法，包括以下步驟：

步驟1、將被測絲杠一端與頭架頂尖相緊靠，調整尾架在床身上的位置固定被測絲杠另一端，完成被測絲杠的夾持；

步驟2、將測量架置于絲杠螺旋槽起始端，調節支架和測量頭的徑向移動，使測量頭置于絲杠螺旋槽中徑；

步驟3、打開測量裝置的開關，工控機發出指令控制電動機工作，電動機的電機軸通過帶傳動和齒輪傳動使撥盤旋轉，撥盤與指示光柵固連，撥盤轉動時，撥叉撥動絲杠勻速旋轉，指示光柵轉過相同角度；

步驟4、絲杠旋轉，位于絲杠螺旋槽中徑的測量頭進行相應的軸向運動，指示光柵固連在測量架托板上同步移動；

步驟5、計數卡收集圓光柵信號和長光柵信號，得到絲杠旋轉角度和實際行程；

步驟6、計算機根據收集到的絲杠旋轉角度和實際行程，確定被測絲杠行程誤差。

本發明的測量裝置的測量儀器體積小、精度高、效率高、自動化程度高，適用于微小型滾珠絲杠副行程誤差的檢測。

下面結合實施例對本發明做進一步詳細的描述。

實施例

一種微小型滾珠絲杠副行程誤差測量裝置，包括頭架、尾架、測量架和床身；頭架頂尖和尾架頂尖夾持被測絲杠；頭架中設置圓光柵，用于測量絲杠旋轉角度；床身上固連標尺光柵，測量架上固連相應的指示光柵，用于測量測量架的軸向運動距離；上述參數經由計算機處理可得微小型滾珠絲杠副行程誤差。

參照圖1，一種微小型滾珠絲杠副行程誤差測量裝置，其特征在于，包括大理石床身和設置在床身上的頭架、尾架和測量架，其中大理石床身的一側設置頭架，大理石床身的另一側設置尾架，測量架位于大理石床身中部，用于測量被測絲杠，大理石床身上固連標尺光柵；床身斜面a、上平面b、背面c為支撐頭尾架的配合面，背面c為垂直于地面的豎直平面，上平面b與豎直平面呈102.5°，斜面a與上平面呈102.5°；頭架頂尖、尾架頂尖和測量頭的測量中心位于同一條直線上；

參照圖2，所述頭架上設置主軸、圓光柵、頭架頂尖和撥盤，其中圓光柵包括標尺光柵和指示光柵，頭架的主軸上套有撥盤和指示光柵，標尺光柵固定在頭架上；頭架的主軸上設置頭架頂尖，該頭架頂尖與主軸同軸；

參照圖3，所述尾架上設置尾架頂尖、頂尖套、鋃鋼套、齒輪軸和手柄；尾架座上固連鋃鋼套，鋃鋼套內部設置頂尖套，鋃鋼套和頂尖套之間裝有齒輪軸，用于跟頂尖套上的齒條配合，手柄與齒輪軸相固連，頂尖套內設置頂尖，頂尖套在軸向同頂尖一起伸縮；

參照圖4，測量架上設置指示光柵、托板、支撐板、凸輪、支架、導向套和測量頭，托板設置在床身的氣浮導軌上，可沿氣浮導軌軸向移動；托板上裝有導軌，導軌上設置支撐板，支撐板上連接螺桿，螺桿與托板上的凸輪相配合，托板和支撐板之間設置彈簧，凸輪轉動時，螺桿失去支撐，在彈簧的拉力下，支撐板及支撐板上的測量架同時被拉出，實現測量頭從絲杠螺旋槽中快速退出；支撐板上設置燕尾導軌，燕尾導軌上裝有支架，支架可在支撐板上沿燕尾導軌移動，支架上設置相互固連的導向套和測量頭，導向套內裝有小絲桿，轉動小絲桿可調整測量頭的徑向位移。

其中頭架、尾架與床身接觸部分充分貼合，頭架頂尖和尾架頂尖所在軸線位于一條水平線上。測量架運動方向與頭尾架頂尖連線平行，測量頭的測量中心在頭尾架頂尖連線上。圓光柵的指示光柵安裝中心與撥盤的回轉中心重合。長光柵與頭尾架頂尖連線平行，指示光柵和標尺光柵之間存在間隙且平行。導向套內裝有彈簧，彈簧套在小絲桿上，彈簧預緊力保證工作時測量頭位置不變。

參照圖2、圖3，所述的絲杠夾持裝置包括頭架頂尖和尾架頂尖，頭架頂尖固定在頭架主軸上，與主軸同軸，頭架與床身固連；尾架中的頂尖套中設置頂尖，尾架上設置t型螺栓，t型螺栓可在床身上的t型槽內移動，根據待測件的具體長度確定尾架位置后，用鎖緊捏手固定尾架。

工作時，頭尾架頂尖夾持裝置裝夾被測絲杠，絲杠先和頭架頂尖配合，尾架通過t型螺栓在床身的t型槽內運動，調整位置至絲杠被穩定夾持時，固定尾架；測量架上的支架和支撐板通過燕尾導軌連接，支架通過燕尾導軌調整在支撐板上的徑向位置，待到達合適地點后固定；調節測量架上測量頭部分的捏手，小絲桿的旋轉使得導向套進行相應的徑向移動，以此來調整測量頭的徑向位置，確保測量頭與絲杠螺旋槽中徑貼合，小絲桿和導向套之間的彈簧由于被壓縮產生彈簧預緊力，保持測量頭受力后位置不變；打開開關，電動機工作，電機主軸通過皮帶輪將動力傳輸到頭架中的齒輪減速裝置，帶動撥盤旋轉，撥盤上的撥叉撥動絲杠使其同步旋轉，圓光柵的指示光柵隨撥盤運動測量絲杠旋轉角度；測量頭位于絲杠螺旋槽中徑，絲杠的旋轉帶動測量頭做直線運動，長光柵的指示光柵與測量架固連，標尺光柵與床身固連，可測量測量架運動的直線距離，即絲杠的實際行程；光柵信號通過計數卡采集，輸入計算機進行數據處理，得到被測絲桿的行程誤差；測量架上的支撐板和托板通過導軌連接，支撐板上固連螺桿，托板上固連凸輪，螺桿與凸輪接觸，支撐板受到凸輪的支持力，支撐板和托板之間裝有彈簧，支撐板在彈簧拉力和凸輪支持力的作用下平衡，測量結束后，轉動測量架上的凸輪，支撐板失去支持力，在彈簧拉力作用下被快速拉出，測量頭離開絲杠螺旋槽；尾架手柄和齒輪軸固連，頂尖套上有齒條結構，轉動手柄，頂尖套在齒輪軸和齒條的配合下快速撤回，尾架頂尖快速退出；絲杠失去尾架頂尖支撐，可輕易卸下。

本發明的裝置提高了微小型滾珠絲杠的測量精度和測量效率，解決現有測量裝置的局限性問題。