CN106225738B - 一种直线导轨精度检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线导轨精度检测装置及其测量方法，所述装置包括床身，床身左右各设置一组相互平行的直线导轨副，导轨副上固连桥架，所述桥架左侧下方设置有驱动装置，桥架中间固定安装有圆盘测量架，所述测量架上对称设置了七个非接触式位移传感器，分别对准被测导轨顶面中心、被测导轨上面左右两侧滚道、被测导轨基准侧面、被测导轨非基准侧面、被测导轨底面宽度方向的左右两侧，所述床身底部设置有直线导轨副，导轨副上方固连有三个相同的可独立沿床身长度方向移动的Z轴直线滑台，所述滑台上设置有拖承被测导轨的托架。该测量装置结构简单，且导轨无需用螺栓固定，不仅减低制造成本，而且能提高测量效率。

Description

一种直线导轨精度检测装置及方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别是一种直线导轨精度测量装置及其测量方法。

背景技术

目前，滚动直线导轨精度测量大多采用手工测量或接触式传感器进行测量，手工测量导轨滚道平行度时，将导轨装夹在测量平板的夹具上，将表座与导轨侧基准面和导轨安装平面对齐，并将表头对准导轨滚道面上，然后移动表座进行测量，测量的最大和最小值的差值即为导轨滚道平行度误差，该方法需要繁琐的装夹工作，对试验员素质要求高且测量结果重复性差；中国发明公开号CN103438839A，名称为：一种直线导轨精度自动测量装置及其测量方法，该专利介绍了使用非接触式传感器测量导轨精度，该传感器是在接触式传感器上加装了气动部件，使其在非工作期间不接触被测物体，测量时加装了该种传感器的标准滑块以一定的间隔移动，实现对被测导轨高度和平行度的测量，该方法测量不同型号导轨时需要制作相应的标准导轨和标准滑块，增加经济成本和维护费用。

综上所述，现阶段使用的各种导轨精度测量仪器覆盖的测量项目少，尤其是针对滚道相关精度的测量较少，测量效率与测量精度、重复性都有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用非接触方式测量滚动直线导轨精度的方法，以提高测量效率，解决现有测量方法的不足。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种直线导轨精度检测装置，该装置包括床身，床身左右各设置一组相互平行的直线导轨副，导轨副上固连桥架，所述桥架左侧下方设置有驱动装置，桥架中间固定安装有圆盘测量架，所述测量架上设置了第一非接触式位移传感器、第二非接触式位移传感器、第三非接触式位移传感器、第四非接触式位移传感器、第五非接触式位移传感器、第六非接触式位移传感器、第七非接触式位移传感器，分别对准被测导轨顶面中心、被测导轨上面左右两侧滚道、被测导轨基准侧面、被测导轨非基准侧面、被测导轨底面宽度方向的左右两侧，所述7个非接触式位移传感器关于圆盘测量架对称，所述床身底部设置有直线导轨副，导轨副上方固连第一Z轴直线滑台、第二Z轴直线滑台、第三Z轴直线滑台，所述三个Z轴直线滑台完全相同且可独立的沿床身长度方向移动，所述第一Z轴直线滑台、第二Z轴直线滑台、第三Z轴直线滑台上分别设置拖承被测导轨的第一托架、第二托架、第三托架，床身两侧第一Z轴直线滑台和第三Z轴直线滑台上的第一托架和第三托架上设置有第一端面挡块和第三端面挡块。

所述的第一非接触式位移传感器、第二非接触式位移传感器、第三非接触式位移传感器、第四非接触式位移传感器、第五非接触式位移传感器、第六非接触式位移传感器、第七非接触式位移传感器为气动位移传感器。

对准被测导轨上面左右两侧滚道的第二非接触式位移传感器、第三非接触式位移传感器与水平面成45°夹角。

所述第一Z轴直线滑台、第二Z轴直线滑台、第三Z轴直线滑台，每个滑台上都设置有两套驱动装置，其中一套驱动装置带动固连于第一Z轴直线滑台、第二Z轴直线滑台、第三Z轴直线滑台上的第一托架、第二托架、第三托架上下移动，另一套驱动装置带动第一Z轴直线滑台、第二Z轴直线滑台、第三Z轴直线滑台整体沿床身长度方向移动。

一种应用上述直线导轨精度检测装置的测量方法，具体包括以下步骤：

步骤1、根据被测导轨长度设置第一Z轴直线滑台、第二Z轴直线滑台、第三Z轴直线滑台的位置，将被测导轨放置于第一托架、第二托架、第三托架上，使被测导轨两端抵住第一端面挡块和第三端面挡块，通过三个滑台竖直方向的同步运动调节圆盘测量架与被测导轨位置，使圆盘测量架上的7个非接触式位移传感器分别对准导轨顶面中心、导轨上面左右两侧滚道、导轨基准侧面、导轨非基准侧面、导轨底面宽度方向的左右两侧。

步骤2、启动7个非接触式位移传感器，将初始位置的传感器读数置零。

步骤3、启动桥架上的驱动装置带动桥架、圆盘测量架及其上的7个非接触式位移传感器沿被测导轨方向运动，此时7个非接触式位移传感器进行测量，收集测量值Ai、Bi、Ci、Di、Ei、Fi、Gi，当路过中间的滑台时，托架沿竖直方向向下运动，给圆盘测量架让位。

步骤4、通过以上的测量架计算并评定被测导轨的高度、宽度变化量及平行度。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明的测量装置采用的非接触式位移传感器测量稳定性好，精度高，相比于接触式位移传感器，其受振动的影响小，且试验台结构也相对简单；与传统手工打表的测量方法相比，免去了繁琐的装夹与平台维护工作，极大的提高了测量效率，降低了操作员的劳动强度与学习时间；由于采用了相对测量原理，免去了高成本、高精度的检测平台费用，降低了试验台的加工成本。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为直线导轨精度测量装置的总体结构示意图。

图2为滑台的结构示意图。

图3为非接触式位移传感器的安装布局图。

具体实施方式

结合图1、图2、图3，本发明的一种直线导轨精度检测装置，包括床身1，床身1左右各设置一组相互平行的直线导轨副19，桥架3固连在两组直线导轨副的上方，所述桥架3的下方设置驱动装置，桥架3中间固定安装圆盘测量架2，所述测量架2上设置第一非接触式位移传感器12、第二非接触式位移传感器13、第三非接触式位移传感器14、第四非接触式位移传感器15、第五非接触式位移传感器16、第六非接触式位移传感器17和第七非接触式位移传感器18，上述七个非接触式位移传感器分别对准被测导轨顶面中心、被测导轨上面左右两侧滚道、被测导轨基准侧面、被测导轨非基准侧面、被测导轨底面宽度方向的左右两侧；

所述床身1底部设置有直线导轨副8，导轨副8上方固连第一Z轴直线滑台Ⅰ、第二Z轴直线滑台Ⅱ和第三Z轴直线滑台Ⅲ，上述三个Z轴直线滑台完全相同且可独立的沿床身长度方向移动，第二Z轴直线滑台Ⅱ位于第一Z轴直线滑台Ⅰ和第三Z轴直线滑台Ⅲ之间，所述第一Z轴直线滑台Ⅰ、第二Z轴直线滑台Ⅱ、第三Z轴直线滑台Ⅲ上分别设置拖承被测导轨的第一托架21、第二托架22、第三托架23，

第一Z轴直线滑台Ⅰ上的第一托架21上设置第一端面挡块24，第三Z轴直线滑台Ⅲ上第三托架23上设置第三端面挡块25。

所述第一非接触式位移传感器12、第二非接触式位移传感器13、第三非接触式位移传感器14、第四非接触式位移传感器15、第五非接触式位移传感器16、第六非接触式位移传感器17、第七非接触式位移传感器18均为气动位移传感器。

对准被测导轨上面左右两侧滚道的第二非接触式位移传感器13、第三非接触式位移传感器14与水平面成45°夹角。

所述第一Z轴直线滑台Ⅰ、第二Z轴直线滑台Ⅱ、第三Z轴直线滑台Ⅲ中，每个滑台上均设置两套驱动装置，其中一套驱动装置带动对应的托架上下移动，另一套驱动装置带动对应的Z轴直线滑台整体沿床身长度方向移动。

一种基于上述装置的测量方法，具体包括以下步骤：

步骤1、根据被测导轨长度设置第一Z轴直线滑台Ⅰ、第二Z轴直线滑台Ⅱ、第三Z轴直线滑台Ⅲ的位置，将被测导轨放置于第一托架21、第二托架22、第三托架23上，使被测导轨两端抵住第一端面挡块24和第三端面挡块25，通过三个托架竖直方向的同步运动调节圆盘测量架2与被测导轨位置，使圆盘测量架2上的7个非接触式位移传感器分别对准导轨顶面中心、导轨上面左右两侧滚道、导轨基准侧面、导轨非基准侧面、导轨底面宽度方向的左右两侧；

步骤2、启动7个非接触式位移传感器，将初始位置的传感器读数置零；

步骤3、启动桥架3上的驱动装置带动桥架3、圆盘测量架2及其上的7个非接触式位移传感器沿被测导轨长度方向运动，此时7个非接触式位移传感器进行测量，收集测量值Ai、Bi、Ci、Di、Ei、Fi、Gi，当经过中间的滑台Ⅱ时，托架22沿竖直方向向下运动，给圆盘测量架2让位；

步骤4、通过以上的测量架计算被测导轨的高度、宽度变化量及平行度。

由上述所得测量值Ai、Bi、Ci、Di、Ei、Fi、Gi(i＝1,2,3,...n)，可分别求出被测导轨高度变化量，宽度变化量、导轨上滚道相对于导轨底面基准的平行度，导轨上滚道相对于导轨侧面基准的平行度，计算方法如下：

被测导轨在某一测量位置相对于初始位置高度变化为：Hi＝Ai+0.5(Fi+Gi)；

被测导轨在某一测量位置相对于初始位置宽度变化为：Wi＝Di+Ei；

被测导轨在某一测量位置相对于初始位置左侧滚道相对于导轨底面基准的变化量为：LDi＝0.5(Ci+Fi+Gi)；

被测导轨在某一测量位置相对于初始位置右侧滚道相对于导轨底面基准的变化量为：RDi＝0.5(Di+Fi+Gi)；

被测导轨在某一测量位置相对于初始位置左侧滚道相对于导轨侧面面基准的变化量为：LSi＝-0.5Ci+Di；

被测导轨在某一测量位置相对于初始位置左侧滚道相对于导轨侧面面基准的变化量为：RSi＝-0.5Ci+Ei；

根据各个位置的测量值可以计算被测导轨的高度、宽度变化量及平行度误差。

取max(Hi)-min(Hi)为被测导轨高度变动量；

取max(LDi)-min(LDi)为被测导轨左侧上滚道相对于导轨底面基准的平行度；

取max(RDi)-min(RDi)为被测导轨右侧上滚道相对于导轨底面基准的平行度；

取max(LSi)-min(LSi)为被测导轨左侧上滚道相对于导轨侧面基准的平行度；

取max(RSi)-min(RSi)为被测导轨右侧上滚道相对于导轨侧面基准的平行度；

由上可知，本发明的装置能够测试直线导轨精度动态测量，试验效率高，测量数据真实可靠。

Claims (4)

1.一种直线导轨精度检测装置，其特征在于，包括床身(1)，床身(1)左右各设置一组相互平行的直线导轨副(19)，桥架(3)固连在两组直线导轨副的上方，所述桥架(3)的下方设置驱动装置，桥架(3)中间固定安装圆盘测量架(2)，所述测量架(2)上设置第一非接触式位移传感器(12)、第二非接触式位移传感器(13)、第三非接触式位移传感器(14)、第四非接触式位移传感器(15)、第五非接触式位移传感器(16)、第六非接触式位移传感器(17)和第七非接触式位移传感器(18)，上述七个非接触式位移传感器分别对准被测导轨顶面中心、被测导轨上面左右两侧滚道、被测导轨基准侧面、被测导轨非基准侧面、被测导轨底面宽度方向的左右两侧；

所述床身(1)底部设置有直线导轨副(8)，导轨副(8)上方固连第一Z轴直线滑台(Ⅰ)、第二Z轴直线滑台(Ⅱ)和第三Z轴直线滑台(Ⅲ)，上述三个Z轴直线滑台完全相同且可独立的沿床身长度方向移动，第二Z轴直线滑台(Ⅱ)位于第一Z轴直线滑台(Ⅰ)和第三Z轴直线滑台(Ⅲ)之间，所述第一Z轴直线滑台(Ⅰ)、第二Z轴直线滑台(Ⅱ)、第三Z轴直线滑台(Ⅲ)上分别设置拖承被测导轨的第一托架(21)、第二托架(22)、第三托架(23)，每个滑台上均设置两套驱动装置，其中一套驱动装置带动对应的托架上下移动，另一套驱动装置带动对应的Z轴直线滑台整体沿床身长度方向移动；

第一Z轴直线滑台(Ⅰ)上的第一托架(21)上设置第一端面挡块(24)，第三Z轴直线滑台(Ⅲ)上第三托架(23)上设置第三端面挡块(25)。

2.根据权利要求1所述的直线导轨精度检测装置，其特征在于，所述的第一非接触式位移传感器(12)、第二非接触式位移传感器(13)、第三非接触式位移传感器(14)、第四非接触式位移传感器(15)、第五非接触式位移传感器(16)、第六非接触式位移传感器(17)、第七非接触式位移传感器(18)均为气动位移传感器。

3.根据权利要求1所述的直线导轨精度检测装置，其特征在于，对准被测导轨上面左右两侧滚道的第二非接触式位移传感器(13)、第三非接触式位移传感器(14)与水平面成45°夹角。

4.一种基于权利要求1所述装置的测量方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、根据被测导轨长度设置第一Z轴直线滑台(Ⅰ)、第二Z轴直线滑台(Ⅱ)、第三Z轴直线滑台(Ⅲ)的位置，将被测导轨放置于第一托架(21)、第二托架(22)、第三托架(23)上，使被测导轨两端抵住第一端面挡块(24)和第三端面挡块(25)，通过三个托架竖直方向的同步运动调节圆盘测量架(2)与被测导轨位置，使圆盘测量架(2)上的7个非接触式位移传感器分别对准导轨顶面中心、导轨上面左右两侧滚道、导轨基准侧面、导轨非基准侧面、导轨底面宽度方向的左右两侧；

步骤2、启动7个非接触式位移传感器，将初始位置的传感器读数置零；

步骤3、启动桥架(3)上的驱动装置带动桥架(3)、圆盘测量架(2)及其上的7个非接触式位移传感器沿被测导轨长度方向运动，此时7个非接触式位移传感器进行测量，收集测量值Ai、Bi、Ci、Di、Ei、Fi、Gi，当经过中间的滑台(Ⅱ)时，托架(22)沿竖直方向向下运动，给圆盘测量架(2)让位；

步骤4、通过以上的测量架计算被测导轨的高度、宽度变化量及平行度。