CN101907441B - 滚珠丝杠的激光螺距测量仪及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚珠丝杠的激光螺距测量仪及其测量方法，该滚珠丝杠的激光螺距测量仪包括主轴箱、机座、阻尼机构、跟踪测量机构、尾架和激光发射机构，主轴箱、尾架和激光发射机构固定在机座上，阻尼机构和跟踪测量机构顺序地排列在主轴箱和尾架之间，阻尼机构和跟踪测量机构通过一滑板与机座滑动配合，激光发射机构位于尾架的外侧。本发明能检测滚珠丝杠螺距的精度状况，从而保证滚珠丝杠的质量。

Description

滚珠丝杠的激光螺距测量仪及其测量方法

技术领域

本发明涉及测量技术，特别涉及一种滚珠丝杠的激光螺距测量仪及其测量方法。

背景技术

滚珠丝杠的激光螺距测量仪是对高精度的滚珠丝杠螺距进行测量的仪器，该仪器属于高尖端技术的装备，如果没有这台仪器将无法检测加工产品的精度状况，从而也无法保证高精度滚珠丝杠的品质，而目前也没有一家企业能够生产这种成熟可靠的装备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的缺陷，提供一种滚珠丝杠的激光螺距测量仪及其测量方法，其能检测滚珠丝杠螺距的精度状况，从而保证高精度滚珠丝杠的质量。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种滚珠丝杠的激光螺距测量仪，其特征在于，其包括主轴箱、机座、阻尼机构、跟踪测量机构、尾架和激光发射机构，主轴箱、尾架和激光发射机构固定在机座上，阻尼机构和跟踪测量机构顺序地排列在主轴箱和尾架之间，阻尼机构和跟踪测量机构通过一滑板与机座滑动配合，激光发射机构位于尾架的外侧。

优选地，所述机座和滑板的材料采用天然花岗岩。

优选地，所述机座和滑板的相互运动方式为气浮静压导轨方式。

优选地，所述滚珠丝杠的激光螺距测量仪还包括滚轮支撑机构，滚轮支撑机构位于主轴箱和尾架之间。

优选地，所述滚轮支撑机构采用气浮式滚轮支撑机构且具有两个轴承。

优选地，所述主轴箱上设有第一顶针和圆光栅，跟踪测量机构为浮动式跟踪测量机构且具有双点测量头或单点测量头，尾架上设有第二顶针，滚珠丝杠由第一顶针和第二顶针夹持，激光发射机构具有水平方向对称的双通道激光尺系统。

优选地，所述双通道激光尺系统采用激光干涉仪。

本发明的另一技术方案提供一种滚珠丝杠的激光螺距测量仪对滚珠丝杠螺距的测量方法，其特征在于，该测量方法还需采用一计算机及其控制的交流伺服电机，该测量方法包括以下步骤：

S1、将滚珠丝杠放入测量仪中，通过第一顶针和第二顶针将滚珠丝杠夹持，并通过滚轮支撑机构的两个轴承夹住和支撑；

S2、由计算机控制的交流伺服电机通过机械装置无间隙地带动滚珠丝杠旋转，滚珠丝杠的旋转角度量由装在主轴箱上的圆光栅发出信号给计算机；

S3、滚珠丝杠旋转时，滚珠丝杠的螺纹槽作轴向移动来带动跟踪测量机构的双点测量头或单点测量头与双通道激光尺系统随同滑板一起轴向移动，滚珠丝杠的轴向位移量由双通道激光尺系统发出信号给计算机；

S4、由计算机采集并处理滚珠丝杠的旋转角度量和轴向位移量，并通过比较计算出滚珠丝杠的螺距和误差值。

本发明的积极进步效果在于：

A、本发明采用圆光栅和激光尺及计算机三者有机的结合使用，可精确地在丝杠同一截面任意分度取样测量，也可在设定的长度上任意分段取样测量。

B、本发明设计由丝杠旋转时的螺纹槽直接带动双点测量头或单点测量头作轴向移动的动力源，省去中间传动环节，保证二者的同步性，避免测量误差。

C、本发明机座和滑板的相互运动设计为气浮静压导轨方式，从中采用正压负吸技术，使导轨的精度在工艺和制作上得到完美的体现和保证。

D、本发明设计浮动式双点支撑机构，有效地减小因丝杠弯曲带来的测量误差。

E、本发明采用水平方向180°对称的双通道激光尺系统，实时补偿水平方向的阿贝误差。

F、本发明采用天然花岗石为测量仪器的机座和滑板，有效地减小测量仪的微小变形。

G、本发明整个测量仪设有温度和环境变化等补偿装置，进一步提高测量精度的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

如图1所示，本发明滚珠丝杠的激光螺距测量仪包括主轴箱1、机座2、滚轮支撑机构3、阻尼机构4、跟踪测量机构5、尾架6和激光发射机构7，主轴箱1、尾架6和激光发射机构7固定在机座2上，滚轮支撑机构3、阻尼机构4和跟踪测量机构5通过一滑板与机座2滑动配合，即滚轮支撑机构3、阻尼机构4和跟踪测量机构5相对于机座2可以沿轴向滑动，机座2和滑板的相互运动方式为气浮静压导轨方式，阻尼机构4和跟踪测量机构5顺序地排列在主轴箱1和尾架6之间，滚轮支撑机构3位于主轴箱1和尾架6之间，激光发射机构7位于尾架6的外侧。其中，主轴箱1上设有第一顶针11和圆光栅，机座2和滑板的材料采用天然花岗岩，滚轮支撑机构3采用气浮式滚轮支撑机构且具有两个轴承，跟踪测量机构5具有双点测量头或单点测量头，尾架6上设有第二顶针61，滚珠丝杠由第一顶针11和第二顶针61夹持，对于细长丝杠(长度与直径比值大于40)通过滚轮支撑机构3上端的两个轴承，限制了除丝杠绕自身轴线转动外的其它自由度，这样能使丝杠在旋转的时候由于自重产生的弯曲量为最小，阻尼机构4使丝杠以均匀速度旋转，丝杠旋转时，丝杠的螺纹槽直接带动跟踪测量机构5的双点测量头或单点测量头作轴向移动，能避免测量误差；激光发射机构7具有水平方向对称的双通道激光尺系统，该双通道激光尺系统采用激光干涉仪，实时补偿水平方向的阿贝误。在上述测量仪中，如果被测的滚珠丝杠较短时，可以不使用滚轮支撑机构3。当然，本测量仪上还可以设有温度和环境变化等补偿装置，通过温度探测仪测得实际温度与标准温度(20℃)的比较差值，由计算机计算出被测丝杠出现的胀缩量误差，对该环境中测得数据作修正，以进一步提高测量精度的稳定性和可靠性。

滚珠丝杠的激光螺距测量仪测量滚珠丝杠螺距时，还需采用计算机和计算机控制的交流伺服电机，该测量滚珠丝杠螺距的方法包括以下步骤：

S1、将滚珠丝杠放入滚珠丝杠的激光螺距测量仪中，通过第一顶针11和第二顶针61将滚珠丝杠夹持，并通过滚轮支撑机构3的两个轴承夹住和支撑；

S2、由计算机控制的交流伺服电机通过机械装置无间隙地带动滚珠丝杠旋转，滚珠丝杠的旋转角度量由装在主轴箱1上的圆光栅发出信号给计算机；

S3、滚珠丝杠旋转时，滚珠丝杠的螺纹槽作轴向移动来带动跟踪测量机构5的双点测量头或单点测量头与双通道激光尺系统随同滑板一起轴向移动，滚珠丝杠的轴向位移量由双通道激光尺系统发出信号给计算机；

S4、由计算机采集并处理滚珠丝杠的旋转角度量和轴向位移量，并通过比较计算出滚珠丝杠的螺距和误差值。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (4)

1.一种滚珠丝杠的激光螺距测量仪，其特征在于，其包括主轴箱、机座、滚轮支撑机构、阻尼机构、跟踪测量机构、尾架和激光发射机构，主轴箱、尾架和激光发射机构固定在机座上，滚轮支撑机构、阻尼机构和跟踪测量机构通过一滑板与机座滑动配合，即滚轮支撑机构、阻尼机构和跟踪测量机构相对于机座可以沿轴向滑动，阻尼机构和跟踪测量机构顺序地排列在主轴箱和尾架之间，滚轮支撑机构位于主轴箱和尾架之间，激光发射机构位于尾架的外侧；其中，主轴箱上设有第一顶针和圆光栅，滚轮支撑机构采用气浮式滚轮支撑机构且具有两个轴承，跟踪测量机构具有双点测量头或单点测量头，尾架上设有第二顶针，滚珠丝杠由第一顶针和第二顶针夹持，对于细长丝杠通过滚轮支撑机构上端的两个轴承，限制除丝杠绕自身轴线转动外的其它自由度，这样能使丝杠在旋转的时候由于自重产生的弯曲量为最小，阻尼机构使丝杠以均匀速度旋转，丝杠旋转时，丝杠的螺纹槽直接同步带动跟踪测量机构的双点测量头或单点测量头作轴向移动，能避免测量误差；激光发射机构具有水平方向对称的双通道激光尺系统，该双通道激光尺系统采用激光干涉仪，实时补偿水平方向的阿贝误差；对于较短被测的滚珠丝杠，不使用滚轮支撑机构；所述激光螺距测量仪上还设有温度和环境变化补偿装置，通过温度探测仪测得实际温度与标准温度的比较差值，由计算机计算出被测丝杠出现的胀缩量误差，对该环境中测得数据作修正。

2.如权利要求1所述的滚珠丝杠的激光螺距测量仪，其特征在于，所述机座和滑板的材料采用天然花岗岩。

3.如权利要求1所述的滚珠丝杠的激光螺距测量仪，其特征在于，所述机座和滑板的相互运动方式为气浮静压导轨方式。

4.一种如权利要求1至3中任一项所述的滚珠丝杠的激光螺距测量仪对滚珠丝杠螺距的测量方法，其特征在于，该测量方法还需采用一计算机及其控制的交流伺服电机，该测量方法包括以下步骤：

S1、将滚珠丝杠放入测量仪中，通过第一顶针和第二顶针将滚珠丝杠夹持，并通过滚轮支撑机构的两个轴承夹住和支撑；

S2、由计算机控制的交流伺服电机通过机械装置无间隙地带动滚珠丝杠旋转，滚珠丝杠的旋转角度量由装在主轴箱上的圆光栅发出信号给计算机；

S3、滚珠丝杠旋转时，滚珠丝杠的螺纹槽作轴向移动来带动跟踪测量机构的双点测量头或单点测量头与双通道激光尺系统随同滑板一起轴向移动，滚珠丝杠的轴向位移量由双通道激光尺系统发出信号给计算机；

S4、由计算机采集并处理滚珠丝杠的旋转角度量和轴向位移量，并通过比较计算出滚珠丝杠的螺距和误差值。