CN102679916A - 一种表面粗糙度测量装置及其测量工作台 - Google Patents

Abstract

本发明的一种表面粗糙度测量装置，包括测量机构和测量工作台，测量工作台由上下两层台架构成，每层台架均包括直线导向移动副，直线导向移动副包括定导轨和气浮导轨，气浮导轨由上气浮块、与上气浮块底部两侧固连的两个侧气浮块以及分别与两个侧气浮块底部固连并相向延伸的底气浮块构成，气浮导轨的内表面由各气浮块的出气面构成，出气面与定导轨正对的位置上设有出气孔，各气浮块的出气孔在气浮导轨内部通过气体通道相互连通并共用一个进气孔；同时本发明还提供一种测量工作台。本发明构成测量工作台的气浮导轨可沿定导轨无摩擦运动，解决了现有技术中测量工作台响应速度慢、移动速度低且控制精度低的问题。

Description

一种表面粗糙度测量装置及其测量工作台

技术领域

本发明涉及一种表面粗糙度测量装置。

背景技术

表面粗糙度对零件的装配性、密封性、疲劳、磨损、腐蚀、噪声等均有较大影响，它是评定表面质量的重要内容之一，因此，对工件表面粗糙度进行客观、科学的检测和评定，早已成为加工领域中的一个重要课题。

目前，国内外粗糙度的检测大部分还是采用接触式触针轮廓仪，接触式测量仪缺点是：

(1)金刚石测量头的硬度一般很高，这样测量头不易很快磨损，但其测量工件表面时容易划伤工件，所以不适宜测量高质量和软质材料表面。

(2)为满足测量头头部的耐磨性和刚度要求，测量头不能做的过于细小和尖锐，如果测量头部曲率半径大于被测表面微观凹坑的半径，那么将使得该处测量数据产生偏差，测量形貌与实际形貌不符，从而影响测量精度。

(3)测量微观表面轮廓时，为了保证扫描路径方向上的精度和横向分辨率，进给步距很小，所以测量速度不高。

接触式测量仪的测量工作台主要是上下滚珠丝杠和直线导轨实现，因为滑块与导轨间的摩擦，使得测量工作台具有以下缺点：

(1)滑块与导轨间的摩擦使得测量工作台响应速度慢，移动速度低。

(2)滑块与导轨间的摩擦使得测量工作台精度降低，不能满足高精密测量的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面粗糙度测量装置，以解决现有技术中的测量装置的测量工作台响应速度慢、移动速度低且控制精度低的问题，同时还提供一种测量工作台。

为了解决上述问题，本发明的一种表面粗糙度测量装置，包括测量机构和用于驱动工件移动的测量工作台，所述测量工作台包括上下两层台架，每层所述台架均包括直线导向移动副，所述直线导向移动副包括定导轨和与所述定导轨导向配合的气浮导轨，所述气浮导轨由上气浮块、与所述上气浮块底部两侧密封固连的两个侧气浮块以及分别与所述两个侧气浮块底部密封固连并相向延伸的底气浮块构成，所述气浮导轨的内表面由各所述气浮块的出气面构成，所述出气面与所述定导轨正对的位置上设有出气孔，各气浮块的出气孔在所述气浮导轨内部通过气体通道相互连通并共用一个进气孔。

所述上层台架具有一套所述直线导向移动副，所述下层台架具有平行设置的两套直线导向移动副，所述下层台架还包括一个架设在该下层台架的两所述气浮导轨上的支撑平台，所述上层台架固设在该支撑平台上并和该下层台架一起构成“工”字型结构。

每层台架上均设有一个驱动气浮导轨沿对应定导轨运动的直线电机。

所述支撑板与所述下层台架的两气浮导轨之间均设有横截面为Z形支撑板，该支撑板的纵向两端均固设有防止所述支撑平台纵向窜动的挡位结构。

该测量装置还包括设于所述测量工作台一侧的立柱，所述测量机构为设于所述立柱上的激光测量机构，所述激光测量机构通过进步电机驱动的滚珠丝杠在所述立柱上沿竖直方向上下运动。

该激光测量机构包括在所述立柱沿上沿竖直方向上下运动的测量台、固连在该测量台上的传感器支架及固连在该传感器支架端部的激光传感器。

一种测量工作台，所述测量工作台包括上下两层台架，每层所述台架均包括直线导向移动副，所述直线导向移动副包括定导轨和与所述定导轨导向配合的气浮导轨，所述气浮导轨由上气浮块、与所述上气浮块底部两侧密封固连的两个侧气浮块以及分别与所述两个侧气浮块底部密封固连并相向延伸的底气浮块构成，所述气浮导轨的内表面由各所述气浮块的出气面构成，所述出气面与所述定导轨正对的位置上设有出气孔，各气浮块的出气孔在所述气浮导轨内部通过气体通道相互连通并共用一个进气孔。

所述上层台架具有一套所述直线导向移动副，所述下层台架具有平行设置的两套直线导向移动副，所述下层台架还包括一个架设在该下层台架的两所述气浮导轨上的支撑平台，所述上层台架固设在该支撑平台上并和该下层台架一起构成“工”字型结构。

每层台架上均设有一个驱动气浮导轨沿对应定导轨运动的直线电机。

所述支撑板与所述下层台架的两气浮导轨之间均设有横截面为Z形支撑板，该支撑板的纵向两端均固设有防止所述支撑平台纵向窜动的挡位结构。

本发明构成测量工作台的导轨为气浮导轨，这样气浮导轨可沿定导轨无摩擦运动解决了现有技术中测量工作台响应速度慢、移动速度低且控制精度低的问题。

更进一步的，气浮导轨由气浮块固定构成，各所述气浮块的出气孔通过气体通道相互连通并共用一个进气孔，这样可以通过一个进气口对各个气浮块统一供气，减少了各个气浮块分别供气造成的积累误差。

更进一步的，在所述立柱上设置沿竖直方向上下运动的激光测量机构，对工件进行三维全方位测量，从整体上对工件的表面特征进行描述，具有全局性，同时激光测量与传统的接触式测量相比，不存在划伤工件、测量头部曲率半径大造成测量偏差以及测量速度低的问题。

附图说明

图1是本发明实施例测量装置的主视图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是气浮导轨与定导轨的结构示意图。

具体实施方式

一种表面粗糙度测量装置实施例，如图1~4所示，包括大理石底座12、固设于底座12上表面测量工作台、固设于底座12上表面并位于维测量工作台一侧中部的大理石立柱2及在立柱上沿竖直方向上下运动的激光测量机构，测量工作台包括上下两层台架，每层所述台架均包括直线导向移动副，所述上层台架具有一套所述直线导向移动副，包括一个定导轨13和与对应定导轨13导向配合的气浮导轨11，气浮导轨11上设有工件固定台5，下层台架具有平行设置的两套直线导向移动副，包括两个定导轨8、8’和与对应定导轨8、8’导向配合的两个气浮导轨4、4’，下层台架还包括一个架设在该下层台架的两气浮导轨上的大理石支撑平台10，上层台架固设在该支撑平台10上并和该下层台架一起构成“工”字型结构，支撑平台10与两气浮导轨之间均设有横截面为Z形支撑板6、6’，该支撑板6、6’的纵向两端均固设有防止支撑平台纵向窜动的挡位结构，该挡位结构为挡位板9，该气浮导轨均由上气浮块16，与上气浮块16底部两侧密封固连的两个侧气浮块17、18以及分别与两个侧气浮块17、18底部密封固连并相向延伸的底气浮块19、20构成，所述定导轨横截面的上部为T形，所述气浮导轨的内表面由各所述气浮块的出气面构成，所述出气面与所述定导轨正对的位置上设有出气孔22，各气浮块的出气孔22在所述气浮导轨内部通过气体通道21相互连通并共用一个进气孔23，在下层台架的定导轨8’上设有直线电机支板14，直线电机支板14上安装有直线电机定子15，气浮导轨4’上安装拖动板24，拖动板24与直线电机动子25连接；在下层台架的定导轨13上设有直线电机支板26，直线电机支板26上设有直线电机定子（未画出），在气浮导轨11上色还有托动板27，托动板27上设有直线电机动子（未画出），该测量装置还包括激光测量装置，激光测量装置通过步进电机驱动的滚珠丝杠3在所述立柱2上沿竖直方向上下运动，该激光测量装置包括在所述立柱2沿上沿竖直方向上下运动的测量台1、固连在该测量台1上的传感器支架7及固连在该传感器支架7端部的激光传感器16，所述的激光传感器为现有技术，在此不做赘述。

工作时，将工件固定在上层台架的气浮导轨上，然后根据需要在测量工作台上沿横向、纵向调整位置，还可以调整激光测量装置在立柱上沿竖直方向调整位置，从整体上对工件的表面特征进行描述，具有全局性。

本发明将测量工作台中的气浮导轨为气浮导轨，这样气浮导轨可沿定导轨无摩擦运动解决了现有技术中测量工作台响应速度慢、移动速度低且控制精度低的问题，气浮导轨由五个气浮块固定构成，各所述气浮块的进气孔及出气孔通过气体通道相互连通，这样可以通过一个进气口对各个气浮块统一供气，减少了各个气浮块分别供气造成的积累误差误差，在立柱上设置沿竖直方向上下运动的激光测量机构，与传统的接触式测量装置相比，不存在划伤工件、测量头部曲率半径大造成测量偏差以及测量速度低的问题。

在本发明一种表面粗糙度测量装置的其他实施例中，与上述实施例不同的是，所述上层台架由两套直线导向移动副以及一个架设在两移动副上的支撑平台构成，支撑平台用于支撑固定工件；在本发明一种表面粗糙度测量装置的其他实施例中，与上述实施例不同的是，所述的挡位结构还可以为挡位块、挡位台阶，所述直线电机动子、定子还可以根据需要互换的设置位置。

本发明结构简单，测量速度快，具有实时在线测量能力并且使用灵活，用于机器人视觉、实物仿形、自动加工、工业检测等领域。

一种测量工作台的实施例，如图1~4所示，测量工作台包括上下两层台架，每层所述台架均包括直线导向移动副，上层台架具有一套所述直线导向移动副，包括一个定导轨13和与对应定导轨13导向配合的气浮导轨11，气浮导轨11上设有工件固定台5，下层台架具有平行设置的两套直线导向移动副，包括两个定导轨8、8’和与对应定导轨8、8’导向配合的两个气浮导轨4、4’，下层台架还包括一个架设在该下层台架的两气浮导轨上的大理石支撑平台10，上层台架固设在该支撑平台10上并和该下层台架一起构成“工”字型结构，支撑平台10与两气浮导轨之间均设有横截面为Z形支撑板6、6’，该支撑板6、6’的纵向两端均固设有防止支撑平台纵向窜动的挡位结构，该挡位结构为挡位板9，该气浮导轨均由上气浮块16，与上气浮块16底部两侧密封固连的两个侧气浮块17、18以及分别与两个侧气浮块17、18底部密封固连并相向延伸的底气浮块19、20构成，所述定导轨横截面的上部为T形，所述气浮导轨的内表面由各所述气浮块的出气面构成，所述出气面与所述定导轨正对的位置上设有出气孔22，各气浮块的出气孔22在所述气浮导轨内部通过气体通道21相互连通并共用一个进气孔23，在下层台架的定导轨8’上设有直线电机支板14，直线电机支板14上安装有直线电机定子15，气浮导轨4’上安装拖动板24，拖动板24与直线电机动子25连接；在下层台架的定导轨13上设有直线电机支板26，直线电机支板26上设有直线电机定子（未画出），在气浮导轨11上色还有托动板27，托动板27上设有直线电机动子（未画出）。

在本发明一种测量工作台的其他实施例中，与上述实施例不同的是，所述上层台架由两套直线导向移动副以及一个架设在两移动副上的支撑平台构成，支撑平台用于支撑固定工件；在本发明的其他实施例中，与上述实施例不同的是，所述的挡位结构还可以为挡位块、挡位台阶，所述直线电机动子、定子还可以根据需要互换的设置位置。

Claims (10)

1.一种表面粗糙度测量装置，包括测量机构和用于驱动工件移动的测量工作台，其特征在于：所述测量工作台包括上下两层台架，每层所述台架均包括直线导向移动副，所述直线导向移动副包括定导轨和与所述定导轨导向配合的气浮导轨，所述气浮导轨由上气浮块、与所述上气浮块底部两侧密封固连的两个侧气浮块以及分别与所述两个侧气浮块底部密封固连并相向延伸的底气浮块构成，所述气浮导轨的内表面由各所述气浮块的出气面构成，所述出气面与所述定导轨正对的位置上设有出气孔，各气浮块的出气孔在所述气浮导轨内部通过气体通道相互连通并共用一个进气孔。

2.根据权利要求书1所述的一种表面粗糙度测量装置，其特征在于：所述上层台架具有一套所述直线导向移动副，所述下层台架具有平行设置的两套直线导向移动副，所述下层台架还包括一个架设在该下层台架的两所述气浮导轨上的支撑平台，所述上层台架固设在该支撑平台上并和该下层台架一起构成“工”字型结构。

3.根据权利要求书1或2所述的一种表面粗糙度测量装置，其特征在于：每层台架上均设有一个驱动气浮导轨沿对应定导轨运动的直线电机。

4.根据权利要求书3所述的一种表面粗糙度测量装置，其特征在于：所述支撑板与所述下层台架的两气浮导轨之间均设有横截面为Z形支撑板，该支撑板的纵向两端均固设有防止所述支撑平台纵向窜动的挡位结构。

5.根据权利要求书1或2或4所述的一种表面粗糙度测量装置，其特征在于：该测量装置还包括设于所述测量工作台一侧的立柱，所述测量机构为设于所述立柱上的激光测量机构，所述激光测量机构通过进步电机驱动的滚珠丝杠在所述立柱上沿竖直方向上下运动。

6.根据权利要求书5所述的一种表面粗糙度测量装置，其特征在于：该激光测量机构包括在所述立柱沿上沿竖直方向上下运动的测量台、固连在该测量台上的传感器支架及固连在该传感器支架端部的激光传感器。

7.一种测量工作台，其特征在于：所述测量工作台包括上下两层台架，每层所述台架均包括直线导向移动副，所述直线导向移动副包括定导轨和与所述定导轨导向配合的气浮导轨，所述气浮导轨由上气浮块、与所述上气浮块底部两侧密封固连的两个侧气浮块以及分别与所述两个侧气浮块底部密封固连并相向延伸的底气浮块构成，所述气浮导轨的内表面由各所述气浮块的出气面构成，所述出气面与所述定导轨正对的位置上设有出气孔，各气浮块的出气孔在所述气浮导轨内部通过气体通道相互连通并共用一个进气孔。

8.根据权利要求书7所述的一种测量工作台，其特征在于：所述上层台架具有一套所述直线导向移动副，所述下层台架具有平行设置的两套直线导向移动副，所述下层台架还包括一个架设在该下层台架的两所述气浮导轨上的支撑平台，所述上层台架固设在该支撑平台上并和该下层台架一起构成“工”字型结构。

9.根据权利要求书7或8所述的一种测量工作台，其特征在于：每层台架上均设有一个驱动气浮导轨沿对应定导轨运动的直线电机。

10.根据权利要求书9所述的一种测量工作台，其特征在于：所述支撑板与所述下层台架的两气浮导轨之间均设有横截面为Z形支撑板，该支撑板的纵向两端均固设有防止所述支撑平台纵向窜动的挡位结构。

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