CN106767387A - 一种静压导轨直线度测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种静压导轨直线度测量装置，包括标准件、电感测头、与所述电感测头电性连接的控制装置和与所述控制装置电性连接的显示装置，所述标准件用于与和待测静压导轨配合的溜板保持相对静止，所述电感测头与所述标准件的标准表面接触以检测所述标准件随所述待测静压导轨运动产生的位移并发送检测数据至所述控制装置，所述控制装置用于将所述检测数据处理并通过所述显示装置显示。本发明提供的静压导轨直线度测量装置，检测操作简单，装置成本低，性价比高，可以满足精度需求0.1微米的直线度测量。本发明还公开了一种静压导轨直线度测量方法。

Description

一种静压导轨直线度测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及直线度测量技术领域，更具体地说，涉及一种静压导轨直线度测量装置，还涉及一种静压导轨直线度测量方法。

背景技术

静压导轨是超精密机床的核心零部件，其利用具有一定压力的薄油膜支承与之配合的溜板运动，使导轨面之间处于纯液体摩擦状态。导轨运动的直线度误差会直接反映在加工零件上，影响产品的互换性和产品精度。因此，在导轨安装过程中需要对导轨的直线度进行测量，并视直线度为机床精度的重要指标之一。

随着科学技术的不断发展，工业生产的不断变革，工业上对各项几何参数的测量精度要求越来越高，使得工业测量的内容和手段也发生了很大的变化。形状和位置误差影响着产品的质量和使用性能。对加工和测量也不断提出更新更高的要求。

现有技术中对静压导轨直线的度测量常用的有激光准直法，然而由于光线在空气中并非绝对准直，测量范围越大，其偏差就越大。再者所采用的光电位置敏感元件的测量精度较难大幅度提高，且光束在传播过程中容易受到干扰而出现偏移，因而该方法进行直线度测量不易达到很高的精度。且检测设备昂贵，性价比较低。

综上所述，如何有效地解决静压导轨直线度测量成本高、性价比低等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种静压导轨直线度测量装置，该静压导轨直线度测量装置的结构设计可以有效地解决静压导轨直线度测量成本高、性价比低的问题，本发明的第二个目的是提供一种静压导轨直线度测量方法。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种静压导轨直线度测量装置，包括标准件、电感测头、与所述电感测头电性连接的控制装置和与所述控制装置电性连接的显示装置，所述标准件用于与和待测静压导轨配合的溜板保持相对静止，所述电感测头与所述标准件的标准表面接触以检测所述标准件随所述待测静压导轨运动产生的位移并发送检测数据至所述控制装置，所述控制装置用于将所述检测数据处理并通过所述显示装置显示。

优选地，上述静压导轨直线度测量装置中，还包括用于带动所述标准件运动以调整所述标准件测试初始位置的伺服电机。

优选地，上述静压导轨直线度测量装置中，还包括用于置于所述溜板上的基座，所述标准件固定安装于所述基座上。

优选地，上述静压导轨直线度测量装置中，所述伺服电机用于带动所述基座运动以调整所述标准件的测试初始位置。

优选地，上述静压导轨直线度测量装置中，所述基座的顶面开设有凹槽，所述标准件卡接于所述凹槽内。

优选地，上述静压导轨直线度测量装置中，所述标准件为光学镜面。

优选地，上述静压导轨直线度测量装置中，所述显示装置为显示屏。

优选地，上述静压导轨直线度测量装置中，还包括底座、与所述底座垂直固定连接的支撑杆、能够相对所述支撑杆滑动并锁紧的支架，所述电感测头与所述支架固定连接。

本发明提供的静压导轨直线度测量装置包括标准件、电感测头、控制装置和显示装置。其中，标准件用于和溜板保持相对静止，以反映溜板沿待测静压导轨移动时的位移。电感测头用于与标准件的标准表面接触，在标准件随溜板沿待测静压导轨移动过程中，电感测头感应标准件的位移并将检测数据发送至控制装置，控制装置相应的对检测数据进行处理并发送至显示装置进行显示。

应用本发明提供的静压导轨直线度测量装置对待测静压导轨进行直线度测量时，首先将标准件置于溜板上，并调节电感测头与标准件的标准表面接触。而后溜板带动标准件沿静压导轨移动，并采集电感测头对应标准表面两端的检测数据；根据检测数据调整标准件的位置使得电感测头对应标准表面两端时的检测数据相同，即完成对测量装置的校准。而后连续采集溜板带动标准件移动过程中电感测头的检测数据，由于待测静压导轨有倾斜时，溜板沿待测静压导轨移动相对电感测头产生位移，进而与溜板相对静止的标准件相对电感测头产生位移，从而电感测头的检测数据发生变化。将检测数据处理后输出，进而根据检测结果即可对待测静压导轨的直线度进行评估。上述结构的静压导轨直线度测量装置检测操作简单，装置成本低，性价比高，可以满足精度需求0.1微米的直线度测量。

为了达到上述第二个目的，本发明提供如下技术方案：

静压导轨直线度测量方法，采用如上述任一种静压导轨直线度测量装置；包括步骤：

步骤一：所述溜板带动所述标准件沿所述待测静压导轨移动，采集所述电感测头接触所述标准件的标准表面两端时的检测数据；

步骤二：根据所述检测数据调整所述标准件的位置并重复步骤一，直至所述电感测头对应所述标准表面两端时的检测数据相同；

步骤三：连续采集所述溜板带动所述标准件移动过程中所述电感测头的检测数据，并将所述检测数据处理后输出。

优选地，上述静压导轨直线度测量方法中，所述步骤三具体包括：

连续采集所述溜板带动所述标准件由一端移动至另一端对应所述电感测头时所述电感测头的检测数据，并将所述检测数据处理后输出。

应用本发明提供的静压导轨直线度测量方法，检测操作简单，成本低，性价比高，可以满足精度需求0.1微米的直线度测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个具体实施例的静压导轨直线度测量装置的结构示意图。

附图中标记如下：

待测静压导轨1、溜板2、伺服电机3、基座4、光学镜面5、底座6、支架7、控制装置8、显示装置9、伺服电机信号线10、伺服电机动力线11、电感测头信号线12、电感测头13。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种静压导轨直线度测量装置，以降低静压导轨直线度测量成本、提高性价比。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明一个具体实施例的静压导轨直线度测量装置的结构示意图。

在一个实施例中，本发明提供的静压导轨直线度测量装置包括标准件、电感测头13、控制装置8和显示装置9。

其中，标准件用于和溜板2保持相对静止，也就是将标准件静置于标准件上，从而溜板2沿待测静压导轨1移动时，标准件能够反映待测静压导轨1移动时的位移。标准件具有标准表面，即平面度精度得到测量要求的标准表面，其具体精度可根据需要进行设置，此处不作限定。

电感测头13用于与标准件表面接触，以在标准件随溜板2沿待测静压导轨1移动过程中感应标准件的位移。也就是通过调整电感测头13或者标准件的位置使得标准件随溜板2移动过程中，标准件的标准表面保持与电感测头13接触。进而检测时，标准件随溜板2沿待测静压导轨1移动，同时也就相对电感测头13移动，因而电感测头13感应由标准表面一端移动至另一端过程中的位移，并将检测数据发送至控制装置8。例如，待测静压导轨1的直线度有偏移时，标准表面对电感测头13的按压作用力发生变化，因而检测数据相应的发生变化。具体的，电感测头13可以通过电感测头信号线12与控制装置8连接。

控制装置8用于对检测数据进行处理并发送至显示装置9进行显示。需要说明的是，电感测头13的测试原理及控制装置8对检测数据的处理原理等请参考现有技术，此处不再赘述。

应用本发明提供的静压导轨直线度测量装置对待测静压导轨1进行直线度测量时，首先将标准件置于溜板2上，并调节电感测头13与标准件的标准表面接触。而后溜板2带动标准件沿静压导轨1移动时，并采集电感测头13对应标准表面两端的检测数据；根据检测数据调整标准件的位置使得电感测头13对应标准表面两端时的检测数据相同，即完成对测量装置的校准。而后连续采集溜板2带动标准件移动过程中电感测头13的检测数据，由于待测静压导轨1有倾斜时，溜板2沿待测静压导轨1移动相对电感测头13产生位移，进而与溜板2相对静止的标准件相对电感测头13产生位移，从而电感测头13的检测数据发生变化。将检测数据处理后输出，进而根据检测结果即可对待测静压导轨1的直线度进行评估。上述结构的静压导轨直线度测量装置检测操作简单，装置成本低，性价比高，可以满足精度需求0.1微米的直线度测量。

进一步地，还包括用于带动标准件运动以调整标准件初始位置的伺服电机3。检测时将标准件置于溜板2上，通过调整标准件的位置进行初步校准，为了便于对其位置的精确调整，可以设置伺服电机3，通过伺服电机3带动标准件相对溜板2移动，以使标准件移动至能够满足测试要求的预设初始位置。优选的，伺服电机3可以与控制装置8电性连接，从而通过控制装置8自动控制伺服电机3对标准件的位置进行调整，提高测量装置的自动化程度，进一步简化测量操作。需要说明的是，此处的伺服电机3带动标准件移动既包括伺服电机3通过传动件等直接带动标准件移动，也包括伺服电机3通过传动件等带动与标准件连接的其他部件进而带动标准件移动。具体的，伺服电机3可以分别通过伺服电机信号线10和伺服电机动力线11与控制装置8电连接。

更进一步地，还包括用于置于溜板2上的基座4，标准件固定安装于基座4上。为了便于标准件的放置，可以设置基座4，标准件安装于基座4上，测量时将基座4放置于溜板2上，溜板2移动时，基座4能够随溜板2同步移动，从而安装于基座4上的标准件能够反映出溜板2沿待测静压导轨1移动时是否发生偏移，也就是反映出待测静压导轨1的直线度。通过基座4的设置，便于标准件的放置，进一步便于测量操作。

在设置有基座4的情况下，伺服电机3优选的用于带动基座4运动以调整标准件的初始位置。伺服电机3带动基座4移动进而带动标准件移动，便于伺服电机3的布置及与基座4的传动设置。

优选的，基座4的顶面开设有凹槽，标准件卡接于凹槽内。也就是将标准件与基座4卡接，一方面便于标准件的安装，同时在基座4或标准件损坏等情况下能够方便的将二者拆卸，便于二者的维修或更换，降低测量装置的后期维护成本。具体凹槽的形状可根据标准件的形状进行设置，此处不作具体限定。当然，根据需要标准件与基座4也可以通过其他的可拆卸固定连接方式连接。

在上述各实施例中，标准件优选的为光学镜面5，其优异的表明特性，能够真实反应溜板2随待测静压导轨1的移动。当然，根据需要标准件也可以采用其他具有标准表面的部件。标准件具体可以呈圆片状，也就是标准表面呈圆形，则优选的电感测头13相对标准表面的直径移动以进行测量。

在上述各实施例中，显示装置9优选的为显示屏。通过显示屏能够直观的显示出溜板2沿待测静压导轨1移动过程中，标准表面对电感测头13的推动作用，也就是待测静压导轨1的直线度变化。当然，根据需要显示装置9也并不局限于显示屏，其他能够将检测结果输出的设备均可。

在上述各实施例的基础上，还可以包括底座6、与底座6垂直固定连接的支撑杆、能够相对支撑杆滑动并锁紧的支架7，电感测头13与支架7固定连接。也就是通过上述结构的电感测头13固定装置将电感测头13固定，由于支架7能够相对支撑杆滑动并锁紧，故测量时根据待测静压导轨1及溜板2的高度，将标准件放置于溜板2上时，通过调整支架7在支撑杆上的位置使得电感测头13的高度与标准表面相适应。支架7的具体结构可以不作限定，其能够固定支撑电感测头13即可。

优选的，支架7上开设有用于固定电感测头13的通孔，测量时将电感测头13卡接于该通孔内。支架7上开设有支撑杆通孔以使支架7套设在支撑杆外，与支撑杆通孔连通的可以开设螺栓孔，进而通过螺栓将支架7锁紧在合适位置。当需要调整支架7相对与支撑杆的位置时，松开螺栓即可，便于对电感测头13的位置进行调整。

本发明还公开了一种静压导轨直线度测量方法，适用于上述任一种实施例中的静压导轨直线度测量装置，包括步骤：

S1：溜板2带动标准件沿待测静压导轨1移动，采集电感测头13接触标准件的标准表面两端时的检测数据；

即通过将标准件置于溜板2上，并调整电感测头13与标准件的标准表面接触，而后控制溜板2移动以带动其上的标准件沿待测静压导轨1移动，采集电感测头13对应标准表面两端时的检测数据。

S2：根据检测数据调整标准件的位置并重复步骤S1，直至电感测头13对应标准表面两端时的检测数据相同；

根据电感测头13对应标准表面两端时的检测数据，调整标准件的位置，而后再采集电感测头13接触标准件的标准表面两端时的检测数据。若电感测头13接触标准表面一端时的检测数据与电感测头13接触标准表面另一端的检测数据相同，即完成对标准表面的校准，执行后续步骤S3，测量待测静压导轨1的直线度；否则，继续调整标准件的位置并再次采集电感测头13接触标准件的标准表面两端时的检测数据，直至电感测头13对应标准表面两端时的检测数据相同。

S3：连续采集溜板2带动标准件移动过程中电感测头13的检测数据，并将检测数据处理后输出。

标准表面调整完成后，控制溜板2沿待测静压导轨1移动，进而位于溜板2上的标准件随之移动。标准件移动过程中，电感测头13连续采集对应接触标准表面不同位置的检测数据，进而控制装置8对检测数据进行处理，以对待测静压导轨1的直线度进行评估。

具体的，上述步骤S3具体可以包括：

连续采集溜板2带动标准件由一端移动至另一端对应电感测头13时电感测头13的检测数据，并将检测数据处理后输出。

也就是溜板2带动标准件由标准表面的一端与电感测头13接触，移动至标准表面的另一端与电感测头13接触，连续采集此过程中的检测数据，以对待测静压导轨1的直线度进行评估。优选的，溜板2重复运动三次，对三次获得的检测数据进行平均处理对待测静压导轨1的直线度进行评估。在待测静压导轨1的行程大于标准表面能够与电感测头13接触的宽度时，则可以通过将待测静压导轨1额行程划分为多个检测区间，分别重复上述检测步骤S1-S3，以综合评价待测静压导轨1的直线度。

以下以一个优选的实施例说明静压导轨直线度测量方法：首先调节电感测头13接触光学镜面5，记录示数。然后控制静压导轨1移动，电感测头13实时采集数据，并存储在存储元件中。一个移动过程后，即光学镜面5的一端对应电感测头13移动至光学镜面5的另一端对应电感测头13，两端示数可能不同，控制装置8对这两个数据进行比较并控制伺服电机3带动基座4微位移，然后静压导轨1重复运动直到光学镜面5两端时电感测头13测得的数据一致方可进行下一步的直线度测量。基座4调节完毕发出脉冲信号，则可进行直线度测量。静压导轨1重复运动三次，电感测头13的信号经过控制装置8处理实时显示在液晶显示屏上，三次运动过后，导轨停止运动，同时控制装置8对三次数据进行平均处理给出待测静压导轨1直线度评估数据。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种静压导轨直线度测量装置，其特征在于，包括标准件、电感测头、与所述电感测头电性连接的控制装置和与所述控制装置电性连接的显示装置，所述标准件用于与和待测静压导轨配合的溜板保持相对静止，所述电感测头与所述标准件的标准表面接触以检测所述标准件随所述待测静压导轨运动产生的位移并发送检测数据至所述控制装置，所述控制装置用于将所述检测数据处理并通过所述显示装置显示。

2.根据权利要求1所述的静压导轨直线度测量装置，其特征在于，还包括用于带动所述标准件运动以调整所述标准件测试初始位置的伺服电机。

3.根据权利要求2所述的静压导轨直线度测量装置，其特征在于，还包括用于置于所述溜板上的基座，所述标准件固定安装于所述基座上。

4.根据权利要求3所述的静压导轨直线度测量装置，其特征在于，所述伺服电机用于带动所述基座运动以调整所述标准件的测试初始位置。

5.根据权利要求4所述的静压导轨直线度测量装置，其特征在于，所述基座的顶面开设有凹槽，所述标准件卡接于所述凹槽内。

6.根据权利要求1所述的静压导轨直线度测量装置，其特征在于，所述标准件为光学镜面。

7.根据权利要求1所述的静压导轨直线度测量装置，其特征在于，所述显示装置为显示屏。

8.根据权利要求1-7任一项所述的静压导轨直线度测量装置，其特征在于，还包括底座、与所述底座垂直固定连接的支撑杆、能够相对所述支撑杆滑动并锁紧的支架，所述电感测头与所述支架固定连接。

9.一种静压导轨直线度测量方法，采用如权利要求1-8任一项所述的静压导轨直线度测量装置；其特征在于，包括步骤：

步骤一：所述溜板带动所述标准件沿所述待测静压导轨移动，采集所述电感测头接触所述标准件的标准表面两端时的检测数据；

步骤二：根据所述检测数据调整所述标准件的位置并重复步骤一，直至所述电感测头对应所述标准表面两端时的检测数据相同；

步骤三：连续采集所述溜板带动所述标准件移动过程中所述电感测头的检测数据，并将所述检测数据处理后输出。

10.根据权利要求9所述的静压导轨直线度测量方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：

连续采集所述溜板带动所述标准件由一端移动至另一端对应所述电感测头时所述电感测头的检测数据，并将所述检测数据处理后输出。