CN102889863B - 一种丝杆直线度自动检测装置及其应用 - Google Patents

一种丝杆直线度自动检测装置及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种丝杆直线度自动检测装置及其应用,属于直线度自动检测装置领域。它包括基台和激光位移传感器,还包括移动测量台、测量台运动控制系统和待测丝杆转动系统,所述的激光位移传感器安装在移动测量台上,激光位移传感器经数据传输线与工业计算机连接,所述的测量台运动控制系统包括第一移动导轨、第二移动导轨、滚珠丝杆、第一联轴器、第一伺服电机和第一伺服控制器组成。本发明能自动地针对有螺旋槽特征的丝杆直线度进行检测,具有检测过程快速、结果精确及产品检测成本低的优点。

Description

一种丝杆直线度自动检测装置及其应用
技术领域
[0001] 本发明属于直线度自动检测装置领域,更具体地说,涉及一种丝杆直线度自动检测装置及其应用。
背景技术
[0002] 丝杆在机械行业中是应用广泛且极为重要的零件,一般用于传动机构中,将回转运动转换为直线运动(或将直线运动转换为回转运动)并传递动力,如在数控机床、轨道车辆门系统中。丝杆除了传递运动和动力外,还须保证一定的传动精度,以实现运动的平稳性,特别是在精密机床中,这取决于丝杆加工的外形尺寸与形状。在影响丝杆运动平稳性的众多因素中,丝杆的直线度是最主要因素,也是评价丝杆加工质量的主要参数。因此,丝杆在加工后必须经过严格的直线度测量以保证其加工精度。如何实现直线度快速、准确检测已成为相关企业亟待解决的关键问题之一。
[0003] 直线度测量是长度计量技术的重要内容之一,是限制实际直线对理想直线变动量的一种形状公差,主要是测量圆锥体、圆柱体等回转体的中心线直线度误差,如轴、丝杆等;导轨面以及工件直线导向面的直线度误差,如机床导轨、电梯导轨等。传统常用测量直线度的方法有直尺法、准直法、重力法和直线法等。这些方法主要是以人工检测为主,测量效率低,而且测量精度受人工操作水平的影响较大,已不能满足现代企业高速运行的需要。
[0004] 近年来,随着计算机、电子、自动化、激光等技术的发展,国内外出现了多种以激光测量技术为核心的现代检测技术。如中国专利号200810051009.X,公开日2008年12月24日,公开了一份名称为一种动态测量导轨直线度的方法的专利。这种测量方法由于受激光束漂移、空气扰动等影响不易达到高测量精度,没有得到普遍使用。如中国专利号200920200580.3,公开日2010年08月11日,公开了一份名称为T型导轨直线度自动检测装置的专利文件,以及中国专利号200910162503.8,公开日2009年12月30日,公开了一份名称为电梯导轨直线度全自动检测机的专利文件,采用激光位移传感器测量技术,实现了导轨直线度的自动精确测量。但是这些专利所示的检测装置和检测方法只使用于导轨平面直线度的测量,而不适合回转体直线度的测量,更加不适合具有螺旋槽的丝杆。这是由于其螺旋槽,特别是变导轨、不规则的螺旋槽严重影响了丝杆直线度的检测,且丝杆直线度的检测是属于空间直线度的范围,这也增加了检测的难度。因此,迫切需要对具有螺旋槽特征的丝杆直线度进行检测的装置。
发明内容
[0005] 要解决的问题
[0006] 针对现有丝杆直线度的检测以人工为主的检测方法存在着检测速度慢、检测精度差的问题,本发明提供一种丝杆直线度自动检测装置及其应用,能全自动地针对有螺旋槽特征的丝杆直线度进行检测,实现丝杆直线度检测的自动化,检测过程快速、结果精确,提尚广品检测的质量。
[0007] 技术方案
[0008] 为了解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:
[0009] 一种丝杆直线度自动检测装置,包括基台和激光位移传感器,还包括移动测量台、测量台运动控制系统和待测丝杆转动系统,所述的激光位移传感器安装在移动测量台上,激光位移传感器经数据传输线与工业计算机连接;
[0010] 所述的测量台运动控制系统包括第一移动导轨、第二移动导轨、滚珠丝杆、第一联轴器、第一伺服电机和第一伺服控制器组成;所述的第一移动导轨和第二移动导轨平行的布置在基台上;所述的滚珠丝杆与第一移动导轨和第二移动导轨平行,滚珠丝杆的一端依次与第一联轴器、第一伺服电机和第一伺服控制器连接,第一伺服控制器与工业计算机连接;工业计算机通过第一伺服控制器控制第一伺服电机的转动,进而控制滚珠丝杆的转动;
[0011] 所述的待测丝杆转动系统由尾架、回转卡盘、第二联轴器、第二伺服电机和第二伺服控制器组成;所述的尾架与回转卡盘中心的连线与滚珠丝杆平行;回转卡盘依次与第二联轴器、第二伺服电机和第二伺服控制器连接,第二伺服控制器与工业计算机连接;使用时,被测丝杆装配在尾架与回转卡盘之间,工业计算机通过第二伺服控制器、第二伺服电机和第二联轴器控制回转卡盘的转动,进而带动被测丝杆的转动;
[0012] 所述的移动测量台安装在测量台运动控制系统的第一移动导轨和第二移动导轨上,移动测量台上有与滚珠丝杆对应的螺孔,滚珠丝杆穿过移动测量台的螺孔;通过滚珠丝杆的转动带动移动测量台顺着第一移动导轨和第二移动导轨移动。
[0013] 进一步地,还包括第一限位开关和第二限位开关,所述的第一限位开关和第二限位开关分别位于第二移动导轨的两端。第一限位开关和第二限位开关可以控制移动测量台的移动距离,防止移动测量台滑出轨道。
[0014] 更进一步地,所述的工业计算机控制第一伺服电机和第二伺服电机同步转动。当进行被测丝杆直线度测量时,移动测量台移动,且被测丝杆同步转动,保证激光位移传感器发射光在被测丝杆每个测量横截面上的反射点相对不变。
[0015] 进一步地,所述的激光位移传感器有1-4个。
[0016] 该丝杆直线度自动检测装置,用于带有规则或不规则螺旋槽的回转体的检测。
[0017] 有益效果
[0018] 相比于现有技术,本发明的有益效果为:
[0019] (1)本发明不但包括基台和激光位移传感器,还包括移动测量台、测量台运动控制系统和待测丝杆转动系统,移动测量台安装在测量台运动控制系统的第一移动导轨和第二移动导轨上,通过滚珠丝杆的转动带动移动测量台顺着第一移动导轨和第二移动导轨移动,移动测量台的移动实现了自动化控制;尾架与回转卡盘中心的连线与滚珠丝杆平行,而滚珠丝杆与第一移动导轨和第二移动导轨平行,保证了移动测量台的移动路线与被测丝杆平行,激光位移传感器与被测丝杆的距离始终不变,保证了测量结果的准确性。
[0020] (2)本发明工业计算机通过第一伺服控制器控制第一伺服电机的转动,进而控制滚珠丝杆的转动,同时,工业计算机也通过第二伺服控制器、第二伺服电机和第二联轴器控制回转卡盘的转动,进而带动被测丝杆的转动,保证了被测丝杆与滚珠丝杆转动的同步性,测量结果更加准确。
[0021] (3)本发明还包括第一限位开关和第二限位开关,所述的第一限位开关和第二限位开关分别位于第二移动导轨的两端,第一限位开关和第二限位开关可以控制移动测量台的移动距离,防止移动测量台滑出轨道,保证了检测的安全性,实现了检测的自动化。
[0022] (4)本发明激光位移传感器有1-4个,设置灵活,使用方便。
[0023] (5)本发明工业计算机控制第一伺服电机和第二伺服电机同步转动,当进行被测丝杆直线度测量时,移动测量台移动,且被测丝杆同步转动,保证激光位移传感器发射光在被测丝杆每个测量横截面上的反射点相对不变,可以用于带有规则或不规则螺旋槽的回转体的检测,应用范围广。
[0024] (6)本发明的所有操作均有工业计算机控制,提高了检测的自动化程度,同时也提高了检测效率,降低了检测成本。
[0025] (7)本发明结构简单,设计合理,易于制造。
附图说明
[0026] 图1为本发明的结构示意图;
[0027] 图2为本发明安装被测丝杆后的使用示意图;
[0028] 图3为本发明实施例1对应的图2的A-A剖面图;
[0029] 图4为本发明实施例2对应的图2的A-A剖面图;
[0030] 图5为本发明实施例3对应的图2的A-A剖面图。
[0031] 图中:1、基台;2、移动测量台;3、第一移动导轨;4、滚珠丝杆;5、第一联轴器;6、第一伺服电机;7、第二伺服电机;8、第二联轴器;9、回转卡盘;10、第一限位开关;11、第二移动导轨;12、第二限位开关;13、尾架;14、被测丝杆;15、工业计算机;16、激光位移传感器;17、第一伺服控制器;18、第二伺服控制器。
具体实施方式
[0032] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。
[0033] 实施例1
[0034] 如图1、图2、图3所示,一种丝杆直线度自动检测装置,包括基台1和激光位移传感器16,激光位移传感器16有1-4个,本实施例优选的选择4个,还包括移动测量台2、测量台运动控制系统和待测丝杆转动系统,激光位移传感器16安装在移动测量台2上,激光位移传感器16经数据传输线与工业计算机15连接;
[0035] 测量台运动控制系统包括第一移动导轨3、第二移动导轨11、滚珠丝杆4、第一联轴器5、第一伺服电机6和第一伺服控制器17组成;第一移动导轨3和第二移动导轨11平行的布置在基台1上;滚珠丝杆4与第一移动导轨3和第二移动导轨11平行,滚珠丝杆4的一端依次与第一联轴器5、第一伺服电机6和第一伺服控制器17连接,第一伺服控制器17与工业计算机15连接;工业计算机15通过第一伺服控制器17控制第一伺服电机6的转动,进而控制滚珠丝杆4的转动;
[0036] 待测丝杆转动系统由尾架13、回转卡盘9、第二联轴器8、第二伺服电机7和第二伺服控制器18组成;尾架13与回转卡盘9中心的连线与滚珠丝杆4平行;回转卡盘9依次与第二联轴器8、第二伺服电机7和第二伺服控制器18连接,第二伺服控制器18与工业计算机15连接;
[0037] 移动测量台2安装在测量台运动控制系统的第一移动导轨3和第二移动导轨11上,移动测量台2上有与滚珠丝杆4对应的螺孔,滚珠丝杆4穿过移动测量台2的螺孔;通过滚珠丝杆4的转动带动移动测量台2顺着第一移动导轨3和第二移动导轨11移动。
[0038] 进一步地,还包括第一限位开关10和第二限位开关12,第一限位开关10和第二限位开关12分别位于第二移动导轨11的两端。第一限位开关10和第二限位开关12可以控制移动测量台2的移动距离,防止移动测量台2滑出轨道。
[0039] 使用时,被测丝杆14装配在尾架13与回转卡盘9之间,工业计算机15通过第二伺服控制器18、第二伺服电机7和第二联轴器8控制回转卡盘9的转动,进而带动被测丝杆14的转动;工业计算机15控制第一伺服电机6和第二伺服电机7同步转动。当进行被测丝杆14直线度测量时,移动测量台2移动,且被测丝杆14同步转动,保证激光位移传感器16发射的光在被测丝杆14每个测量横截面上的反射点相对不变。被测丝杆14装配在尾架13与回转卡盘9之间后,工业计算机15通过第一伺服控制器17和第二伺服控制器18控制第一伺服电机6和第二伺服电机7转动,第一伺服电机6和第二伺服电机7的转动带动滚珠丝杆4和被测丝杆14的同步转动,激光位移传感器16开始对被测丝杆14表面进行检测,同时滚珠丝杆4带动移动测量台2的移动,使激光位移传感器16完成对被测丝杆14表面从一端到另一端的检测。激光位移传感器16所得到的信号传输到工业计算机15中进行分析处理,在每个扫描截面上根据四个激光位移传感器16测量的数据,拟合计算出该截面上圆心数据;通过每个截面圆心数据的计算,得出被测丝杆14轴线的数据,并拟合得出被测丝杆14的直线度,最后,给出是否合格的评价结论。
[0040] 该丝杆直线度自动检测装置,可以广泛用于带有规则或不规则螺旋槽的回转体的检测。
[0041] 实施例2
[0042] 如图1、图2、图4所示,同实施例1,所不同的是激光位移传感器16有1个,则当一次扫描测量后,第二伺服电机7自动控制被测丝杆14转动,分别定位在如图2所式的被测丝杆14的a、b、c、d位置上,分别再进行扫描测量。当四个位置的数据都测量后,再由工业计算机15进行数据处理,并拟合得出被测丝杆14的直线度,最后,给出是否合格的评价结论。
[0043] 实施例3
[0044] 如图1、图2、图5所示,同实施例1,所不同的是激光位移传感器16有2个,则当一次扫描测量后,第二伺服电机7自动控制被测丝杆14转动,由原先如图5所式的被测丝杆14的a、b位置上转到c、d位置上,再进行扫描测量。当四个位置的数据都测量后,再由工业计算机15进行数据处理,并拟合得出被测丝杆14的直线度,最后,给出是否合格的评价结论。
[0045] 以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,例如仅仅改变激光位移传感器16的数量或者分布方式,均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种丝杆直线度自动检测装置,包括基台(1)和激光位移传感器(16),其特征在于,还包括移动测量台(2)、测量台运动控制系统和待测丝杆转动系统,所述的激光位移传感器(16)安装在移动测量台(2)上,激光位移传感器(16)经数据传输线与工业计算机(15)连接; 所述的测量台运动控制系统包括第一移动导轨(3)、第二移动导轨(11)、滚珠丝杆(4)、第一联轴器(5)、第一伺服电机(6)和第一伺服控制器(17)组成;所述的第一移动导轨(3)和第二移动导轨(11)平行布置在基台(1)上;所述的滚珠丝杆(4)与第一移动导轨(3)和第二移动导轨(11)平行,滚珠丝杆(4)的一端依次与第一联轴器(5)、第一伺服电机(6)和第一伺服控制器(17)连接,第一伺服控制器(17)与工业计算机(15)连接; 所述的待测丝杆转动系统由尾架(13)、回转卡盘(9)、第二联轴器(8)、第二伺服电机(7)和第二伺服控制器(18)组成;所述的尾架(13)与回转卡盘(9)中心的连线与滚珠丝杆(4)平行;回转卡盘(9)依次与第二联轴器(8)、第二伺服电机(7)和第二伺服控制器(18)连接,第二伺服控制器(18)与工业计算机(15)连接; 所述的移动测量台(2)安装在测量台运动控制系统的第一移动导轨(3)和第二移动导轨(11)上,移动测量台⑵上有与滚珠丝杆⑷对应的螺孔,滚珠丝杆⑷穿过移动测量台⑵的螺孔;通过滚珠丝杆⑷的转动带动移动测量台⑵顺着第一移动导轨⑶和第二移动导轨(11)移动。
2.根据权利要求1所述的丝杆直线度自动检测装置,其特征在于,还包括第一限位开关(10)和第二限位开关(12),所述的第一限位开关(10)和第二限位开关(12)分别位于第二移动导轨(11)的两端。
3.根据权利要求1或2所述的丝杆直线度自动检测装置,其特征在于,所述的工业计算机(15)控制第一伺服电机(6)和第二伺服电机(7)同步转动。
4.根据权利要求3所述的丝杆直线度自动检测装置,其特征在于,所述的激光位移传感器(16)有1-4个。
5.权利要求1所述的丝杆直线度自动检测装置在带有规则或不规则螺旋槽的丝杆的检测中的应用。
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