CN104596406B - 多工位微定位线位移测量装置 - Google Patents

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刘书选
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Abstract

本发明属于一种直线式位移测量装置，具体公开一种多工位多自由度高精度微定位直线位移测量装置。该装置包括基准载体，固定在基准载体上的测量夹持结构、固定在基准载体上的测量驱动结构、位于基准载体上且在测量驱动结构的驱动下可以相对于基准载体移动的多自由度调节装置，测量夹持结构、多自由度调节装置、测量驱动结构位于一条直线上；多自由度调节装置的移动方向为沿所述直线方向。该装置缩短测量时间，提高工作效率，节省了购买设备数量和经济成本；多自由度调节结构操作方便，执行灵活，体积小，稳定性高；高精度的滚珠丝杠作为连接装置，有效的减小系统的配合误差，提高了测量的精度。

Description

多工位微定位线位移测量装置
技术领域
本发明涉及一种直线式位移测量装置，具体涉及一种多工位多自由度高精度微定位直线位移测量装置。
背景技术
随着高精度非接触式LVDT位移传感器在战略和运载型号上的广泛使用，对LVDT位移传感器的线性度的检测需要一种高精度的直线式位移测量装置。目前在车间使用的瑞典进口的测长仪，主要是用于位移传感器和电子盒的高低温的配套测量以及位移传感器和压差传感器的配套测量，其只有一个工位，且一台测长仪只能测量一个传感器和电子盒的高低温配套测量同时需要两工人，这样工作效率低下，生产成本过高，在产品批量生产情况下，显然是不能满足生产率的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多工位微定位线位移测量装置，在对LVDT位移传感器的线性度检验时候，实现多个工位多台产品同时并行工作，进行检验。
为解决上述技术问题，本发明一种直线式位移测量装置包括基准载体，固定在基准载体上的测量夹持结构、固定在基准载体上的测量驱动结构、位于基准载体上且在测量驱动结构的驱动下可以相对于基准载体移动的多自由度调节装置，测量夹持结构、多自由度调节装置、测量驱动结构位于一条直线上；多自由度调节装置的移动方向为沿所述直线方向。
所述的测量驱动结构为高精度陶瓷电机。
所述测量夹持结构上有三个并排放置的测量夹具，测量夹具的工作方向与所述多自由度调节装置的移动方向平行。
所述测量夹具的夹具槽为V型。
所述多自由度调节装置包括下部平台和三个与所述测量夹具一一对应的铁芯夹具，位于中间的铁芯夹具固定于下部平台上；位于两侧的铁芯夹具分别独立依次通过Z微定位调节装置、X微定位调节装置与所述下部平台固定。
所述的X微定位调节装置为M10X0.5-6h弹簧拉杆装置。
所述的Z微定位调节装置包括穿过所述铁芯夹具的导向柱、套在导向柱外且位于铁芯夹具与所述的X微定位调节装置之间的M12X0.5-6h螺栓、安装在导向柱上的调节螺母和锁紧螺母，所述调节螺母和锁紧螺母位于导向柱穿出所述铁芯夹具部分。
本发明的有益技术效果在于：
设计了同基准测量基体的多工位并列结构，可实现多工位同时测量，缩短测量时间，提高工作效率，节省了购买设备数量和经济成本，现在的测长仪是单工位的测量系统，测量需要时间长，测量需要设备多。
设计了多自由度空间调节结构，可实现多工位六自由度的空间调节，多自由度调节结构操作方便，执行灵活，体积小，稳定性高。
设计了上下空间方向上精密定位，前后空间方向上柔性配合机构，可实现系统测量没有误差累计，保证了测量的精度。
设计了高精度的陶瓷电机作为测量驱动结构，可以有效的保证系统的测试精度。陶瓷电机和测试基体通过高精度的滚珠丝杠作为连接装置，有效的减小系统的配合误差，大大提高了系统的测量精度。
附图说明
图1为多工位微定位测量装置系统整体结构俯视图；
图2为多工位微定位测量装置系统整体结构主视图；
图3为多工位微定位测量装置系统整体结构左视图。
图中：1为测量夹持结构，2为测量驱动结构，3为多自由度调节装置，4为螺钉，5为测量夹具，6为铁芯夹具，7为Z微定位调节装置，8为X微定位调节装置，9为基准载体，10为基块，11为基台，12为调节板，13为调节栓。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1～3所示为多工位微定位测量装置系统整体结构示意图，本发明包括测量夹持结构1、测量驱动结构2、多自由度调节装置3、基准载体9、基块10。其中基准载体9上部长方体上有两个滑道，滑道为测量驱动结构2的滚轴丝杆的工作位置，基准载体9需要严格的水平放置；测量夹持结构1通过螺杆和方螺母固定在基准载体9的滑道里，测量夹持结构1上有三个测量夹具5，为传感器的夹持部位；基块10位于基准载体9上，多自由度调节装置3通过六个紧固螺钉4固定在基块10上，可以在前后方向和上下方向进行微调节，多自由度调节装置3上有铁芯夹具6，其上放置传感器铁芯，与测量夹持结构1上的测量夹具5中放置的传感器位置进行定位；测量驱动结构2为高精度的陶瓷电机，通过螺钉固定在基准载体9上，通过高精度滚珠丝杠和基块10相连接，滚珠丝杠位于基准载体9的滑道内，驱动多自由度调节装置3相对于测量夹持结构1运动，从而实现校准。
测量夹持结构1下部基台11固定在基准载体9的滑道里，测量夹持结构1下部平台上有调节板12，调节板12可以进行左右上下前后俯仰的调节，为该类设备的通用部件，调节板12上有三个测量夹具5，中间的测量夹具5，为调节的基准，与测量夹持结构下部的调节板12通过螺钉固定，不能进行调节，两边的测量夹具5放置在下部的调节板12的槽内，外侧均有一个调节栓13，在水平左右方向上调节两侧的测量夹具5，调节栓13为螺母，通过调节螺纹，可以在左右方向的移动测量夹具5，三个测量夹具5彼此独立，上部均有夹具槽，夹具槽采用V字形的设计方案，即将其设置为V型槽，在V形槽正上方有水平的锁紧螺栓，传感器放置下部两条棱放置在V两个面上，锁紧螺栓平面与传感器上表面重合，锁紧后可以固定其处于水平且与下部的V字形的设计可以保持传感器不同外径的都可以放置且同时可以满足受力的均衡性，保持了传感器的水平夹持，在轻微的震动环境下可以实现传感器的平衡和稳态，不至于影响测量结果。
多自由度调节装置3下部平台固定在基块10表面，多自由度调节装置3下部平台上分为三个部分，分别与测量夹持结构1的三个测量夹具5一一对应，两侧的部分下部有X微定位调节装置8，上部有Z微定位调节装置7，Z微定位调节装置7上部有传感器的铁芯夹具6，中间的部分固定于下部平台上，上部同样有传感器的铁芯夹具6，传感器的铁芯夹具6在安装传感器铁芯后，其传感器铁芯和传感器的线圈必须同轴同心，中部的传感器的铁芯夹具6以此来严格的设计高度，两侧的传感器的铁芯夹具6同样以此设计，但是可以通过X微定位调节装置8和Z微定位调节装置7进行微调；X微定位调节装置8为M10X0.5-6h弹簧拉杆，其调节利用M10X0.5-6h弹簧拉杆配合结构手动精细调节来实现，弹簧作用主要是消去拉杆和传感器的铁芯夹具6之间的柔性配合，提高人工手动进行微调时候的灵敏度同时调节了系统的响应速度，实现该平台的高精度和高分辨率，垫片实现了拉杆的面接触应力的均衡，是弹簧和拉杆之间的有机结合的中间桥梁，这种结构能够减小间隙误差，提高手动操作的灵敏度，在结构力学中降低了系统的能量损耗同时进行了能量储存；Z微定位调节装置7，采用在M12X0.5-6h螺栓上安装一个锁紧螺母和一个调节螺母通过导向柱来实现铁芯的上下微定位调节，其中的两个导向柱是用来起一个竖直方向导向定位的功能，这两个导向柱之间保持较高的垂直度和平行度，调节螺母是采用细牙螺纹，在中心支柱上面移动，当操作者手动调节的时候，只要操作者能够缓慢的旋转调节螺母，实现在竖直方向的微调节和微定位；Z微定位调节装置7的上部平台和传感器的铁芯夹具6为一个整体。
工作时，将传感器放置在测量夹持结构1的三个测量夹具5上，将传感器铁芯放置在多自由度调节装置3的铁芯夹具6上，首先，调节调节板12，使得中间测量夹具5上的传感器的线圈中心对准中间的铁芯夹具6上的铁芯，固定，再调节多自由度调节装置3上的X微定位调节装置8和Z微定位调节装置7，使得两侧的铁芯夹具6上的铁芯分别对准测量夹具5上的传感器的线圈中心，固定，通过驱动测量驱动结构2，带动多自由度调节装置3，进而带动传感器铁芯沿滑道移动，进行测量，检验其线性度是否合格。

Claims (4)

1.一种多工位微定位线位移测量装置，其特征在于：该装置包括基准载体(9)，固定在基准载体(9)上的测量夹持结构(1)、固定在基准载体(9)上的测量驱动结构(2)、位于基准载体(9)上且在测量驱动结构(2)的驱动下可以相对于基准载体(9)移动的多自由度调节装置(3)，测量夹持结构(1)、多自由度调节装置(3)、测量驱动结构(2)位于一条直线上；多自由度调节装置(3)的移动方向为沿所述直线方向；所述的测量驱动结构(2)为高精度陶瓷电机；所述测量夹持结构(1)上有三个并排放置的测量夹具(5)，测量夹具(5)的工作方向与所述多自由度调节装置(3)的移动方向平行；所述多自由度调节装置(3)包括下部平台和三个与所述测量夹具(5)一一对应的铁芯夹具(6)，位于中间的铁芯夹具(6)固定于下部平台上；位于两侧的铁芯夹具(6)分别独立依次通过Z微定位调节装置(7)、X微定位调节装置(8)与所述下部平台固定。
2.根据权利要求1所述的一种多工位微定位线位移测量装置，其特征在于：所述测量夹具(5)的夹具槽为V型。
3.根据权利要求1所述的一种多工位微定位线位移测量装置，其特征在于：所述的X微定位调节装置(8)为M10X0.5-6h弹簧拉杆装置。
4.根据权利要求1所述的一种多工位微定位线位移测量装置，其特征在于：所述的Z微定位调节装置(7)包括穿过所述铁芯夹具(6)的导向柱、套在导向柱外且位于铁芯夹具(6)与所述的X微定位调节装置(8)之间的M12X0.5-6h螺栓、安装在导向柱上的调节螺母和锁紧螺母，所述调节螺母和锁紧螺母位于导向柱穿出所述铁芯夹具(6)部分。
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