CN106839981B - 一种丝杠动态检测仪头架及其丝杆动态检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种丝杠动态检测仪头架，包括箱体，箱体上安装上罩和前罩；箱体内水平固定主轴，主轴内设通孔，通孔内设顶杆、螺母和头架顶尖；主轴前端安装角接触球轴承，角接触球轴承上支撑安装大齿轮，大齿轮上固定圆光栅和拨盘；拨盘上固定精密卡盘和拨杆。箱体上部安装伺服电机和减速器，减速器输出轴前端连接小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合；丝杠动态检测仪头架将精密卡盘结合在丝杆动态检测仪头架上，既能用丝杠动态检测仪安装丝杠方法，还可用精密卡盘夹紧丝杠安装外圆，另一端尾架顶尖顶在丝杠中心孔内检测。丝杠动态检测仪头架在被测丝杠光轴部分直径小于主轴通孔直径时，光轴穿到主轴通孔，找正中心，尾架顶尖顶在丝杠中心孔内进行检测。

Description

一种丝杠动态检测仪头架及其丝杆动态检测仪

技术领域

本发明涉及丝杆检测技术领域，尤其涉及一种丝杠动态检测仪头架及其丝杆动态检测仪。

背景技术

精密丝杠传统的生产方法是：将精密丝杠的两端的中心孔作为工艺基准，在精密丝杠车床或精密螺纹磨床上，将丝杠顶在机床的头架顶尖(13)和尾架顶尖(未画出)之间进行加工。按照有关国家标准和行业标准的要求，精密丝杠的质量检验必须采用丝杠动态检测仪，在丝杠动态检测仪上的检验丝杠时，也是将精密丝杠的两端中心孔作为检验基准，顶在测量仪头架顶尖和尾架顶尖之间进行，传统的丝杠动态检测仪安装丝杠的方法只有上述这一种。

随着技术的进步，精密丝杠生产工艺增加了旋风铣和冷轧等，新工艺的效率高，切削力大，为了克服切削力，并利用丝杠的安装外圆作为工艺基准，都采用在机床的头架端用卡盘夹紧工件，在机床的尾架端用头架顶尖顶住工件的方式进行丝杠加工。要提高丝杠动态检测仪的检测精度，要求丝杠的加工和检验的工艺基准要统一，但传统的丝杠动态检测仪安装方式是不能满足这一要求的。

丝杠动态检测仪是一种价格昂贵的仪器，对使用环境要求高(如要求恒温)，一般的生产单位只有少数一两台，因此希望同一台丝杠动态检测仪能够检测丝杠的长度越长越好，丝杠的头部经常是没有螺纹的光轴，这部分是不需要检测，顶在丝杠动态检测仪头架顶尖和尾架两头架顶尖之间的丝杠，它的光轴部分的长度，浪费了丝杠动态检测仪的检测能力，这就限制了丝杠动态检测仪可检测丝杠的长度。

例如中国专利(申请号：200920125351.X)公开了一种光栅式滚珠丝杆行程动态检测仪，属于长度计量仪器,在底座(1)上安装头架(2)、可移动的尾架(7)、工作台滑架(6)、具有自动调心功能的浮动支承(5),贴附在底座光栅尺座上的金属光栅尺(10),在工作台滑架(6)上安装柔性随动测量架(9),光栅头(8)连接在柔性随动测量架(9)的柔性随动系统上,在头架(2)内装有精密圆光栅和伺服电机,在头架的前面安装拨盘(3),另有电控箱(11)、计算机(12)和打印机(13),整个系统由计算机测量软件控制,可以连续测量大量数据并通过计算机进行实时处理,计算机显示测得数据与打印测量结果,适用于长度计量。但是该技术方案在检测过程中，只能用精密丝杠的两端中心孔作为检验基准，因此还是不能适应其他加工基准的丝杆的检测，如：一端用安装外圆(其上无需要检验的螺纹)，另一端用中心孔作为加工和检验基准的丝杠。此外如果丝杠的长度大于该仪器头、尾架之间的最大距离，就无法进行丝杠的检测了。

发明内容

为克服现有技术中存在的传统的丝杠动态检测仪安装丝杠的方法只有一种，不能适应多种不同丝杆检测的问题，本发明提供了一种丝杠动态检测仪头架及其丝杆动态检测头架。

本发明采用的技术方案为：一种丝杠动态检测仪头架，包括箱体，箱体上安装有上罩和前罩；所述在箱体内水平固定了主轴，所述主轴内部有通孔，通孔内设置有顶杆、螺母和头架顶尖；所述顶杆一端旋入螺母中，另一端靠近头架顶尖；所述主轴的前端安装有一组高精度角接触球轴承，一组高精度角接触球轴承上支撑安装有大齿轮，大齿轮上分别固定了圆光栅和拨盘；其创新点在于：所述拨盘上固定有精密卡盘和拨杆，所述主轴、一组高精度角接触球轴承、大齿轮、圆光栅、拨盘、精密卡盘和拨杆一起构成精密旋转轴系。

在此基础上，所述箱体的上部安装有传动机构，所述传动结构带动、大齿轮、圆光栅、拨盘、精密卡盘和拨杆一起旋转。

在此基础上，所述传动机构包括伺服电机和减速器，减速器与伺服电机相连，减速器的输出轴上连接了小齿轮，小齿轮与大齿轮组成了一对齿轮传动。

在此基础上，所述传动机构为皮带传动、同步带传动或多楔带传动。

在此基础上，所述箱体的前罩下方区域水平安装有支架，支架与箱体固定；支架上安装有圆光栅读数头，用来采集丝杠的回转角度信息。

在此基础上，还包括有夹头，所述夹头与拨杆垂直连接，且与被测丝杆固定。

本发明的另一个目的是提供两种具有上述头架的丝杠动态检测仪，第一种是光栅式丝杠动态检测仪，它包括有底座、权利要求1所述头架、浮动支承、尾架、工作台滑架、光栅头、柔性随动测量架、金属光栅尺；所述底座上安装头架、尾架、工作台滑架和浮动支承，金属光栅尺贴附在底座的光栅尺座上，在工作台滑架上安装柔性随动测量架，光栅头连接在柔性随动测量架上。第二种是激光丝杠动态检测仪，它包括有底座、权利要求1所述头架、浮动支承、尾架、工作台滑架、柔性随动测量架、激光反射镜、激光发射器；所述底座上安装头架、尾架、工作台滑架、激光发射器和浮动支承，在工作台滑架上安装柔性随动测量架，激光反射镜连接在柔性随动测量架上。

与现有技术相比，本发明的创新点是：本发明的上述丝杠动态检测仪头架，首次将精密卡盘结合在丝杆动态检测仪头架上，这样，除了能用传统的丝杠动态检测仪安装丝杠的方法，即以丝杠的头尾两端中心孔作为检验基准，将丝杠顶在测量仪头架顶尖和尾架顶尖之间进行检测外，见图1；还能如图2，在仪器上的头架端用精密卡盘夹紧丝杠的安装外圆(其上无需要检验的螺纹)，并找正中心，另一端用尾架顶尖顶在丝杠中心孔内，用“前端安装外圆、后端中心孔作检测基准”的方式进行检测。这就可以根据丝杠加工基准，选择对应的丝杠检测基准，实现丝杠的加工基准与检验基准相统一，从而提高丝杠的检测精度。

本发明的创新点还有：传统的丝杠动态检测仪，当被测丝杠的长度大于仪器头、尾架之间的最大距离，就无法进行丝杠的检测了。本发明的上述丝杠动态检测仪头架，可以在被测丝杠的安装外圆(其上无需要检验的螺纹)的直径小于主轴通孔直径时，将安装外圆穿到主轴的通孔中，再将精密卡盘夹紧被测丝杠安装外圆并找正中心，另一端用尾架顶尖顶在丝杠中心孔内的方式进行检测，见图2，这就增加了丝杠动态检测仪可检测丝杠的长度。

附图说明

图1是采用第一种实施方式安装丝杠的方式时的结构示意图；

图2是采用第二种实施方式安装丝杆的方式时的结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明披露一种丝杠动态检测仪头架，如图1、2所示，从外观上看，它包含箱体1、上罩2、前罩7、以及作为本发明发明点之一：安装有精密卡盘12。上罩2固定安装在箱体1上方，前罩7固定安装在箱体1前侧。具体的，前罩7的整体高度为覆盖箱体1和上罩2的总高度，在本发明中，上罩2和前罩7内部连通，精密卡盘12前端安装有拨杆14。

如图1、2所示：在所述箱体1内水平固定了主轴3，所述主轴3的内部有通孔，通孔内设置有顶杆5、螺母20和头架顶尖13，所述顶杆5一端旋入螺母20中，另一端靠近头架顶尖13。

如图1、2所示：所述主轴3的前端安装有一组高精度角接触球轴承19，这组高精度角接触球轴承19上支撑安装有大齿轮9，所述大齿轮9上分别固定了圆光栅10和拨盘11；所述拨盘10上固定有精密卡盘12和拨杆14；所述主轴3、一组高精度角接触球轴承19、大齿轮9、圆光栅10、拨盘11、精密卡盘12和拨杆14一起构成精密旋转轴系。

为了带动上述本发明的精密旋转轴系旋转，在本发明的此实施方式中，箱体1的上部安装有传动机构，所述传动结构带动上述大齿轮9、圆光栅10、拨盘11、精密卡盘12和拨杆14旋转。作为进一步优选的，如图1、2所示：所述传动机构包括伺服电机4和减速器6，减速器6与伺服电机4相连，减速器6的输出端轴上连接了小齿轮8，小齿轮8与大齿轮9组成了一对齿轮传动。伺服电机4启动后，经过减速器6减速，再经过小齿轮8与大齿轮9组成的一对齿轮传动，使固定在大齿轮9上的圆光栅10、拨盘11、精密卡盘12和拨杆14按照规定的程序旋转。

如图1、2所示：箱体1的前罩7下方区域水平安装有支架18，支架18与箱体1固定；支架18上安装有圆光栅读数头17，圆光栅读数头17利用支架18与箱体1固连，用来采集被测丝杠16的回转角度信息。

本发明的上述丝杠动态检测仪头架，首次将精密卡盘结合在丝杆动态检测仪头架上，这样，除了能用传统的丝杠动态检测仪安装丝杠的方法，即以丝杠的头尾两端中心孔作为检验基准，将丝杠顶在测量仪头架顶尖和尾架顶尖之间进行检测外，见图1；还能如图2，在仪器上的头架端用精密卡盘夹紧丝杠的安装外圆(其上无需要检验的螺纹)，并找正中心，另一端用尾架顶尖顶在丝杠中心孔内，用“前端安装外圆、后端中心孔作检测基准”的方式进行检测。这就可以根据丝杠加工基准，选择对应的丝杠检测基准，实现丝杠的加工基准与检验基准相统一，从而提高丝杠的检测精度。

通常的丝杠动态检测仪，当被测丝杠的长度大于仪器头、尾架之间的最大距离，就无法进行丝杠的检测了。本发明的上述丝杠动态检测仪头架，可以在被测丝杠的安装外圆(其上无需要检验的螺纹)的直径小于主轴通孔直径时，将安装外圆穿到主轴的通孔中，再将精密卡盘夹紧被测丝杠安装外圆并找正中心，这就增加了丝杠动态检测仪可检测丝杠的长度，适用性大大增强。见图2。

实施例1

在本发明的此实施方式中，披露了利用本发明的丝杆检测装置进行传统加工基准下加工的丝杆进行检测的具体方法：

本实施方式中的丝杠动态检测仪头架，如图1、2所示，从外观上看，它包含箱体1、上罩2、前罩7、以及作为本发明发明点之一：前罩7覆盖着精密卡盘12。上罩2固定安装在箱体1上方，前罩7固定安装在箱体1前侧。具体的，前罩7的整体高度为覆盖箱体1和上罩2的总高度，在本发明中，上罩2和前罩7内部连通，精密卡盘12前端安装有拨杆14。

如图1、2所示：在所述箱体1内水平固定了主轴3，主轴3的内部有通孔，通孔内设置有顶杆5、螺母20和头架顶尖13，所述顶杆5一端旋入螺母20中，另一端靠近头架顶尖13。

如图1、2所示：所述主轴3的前端安装有一组高精度角接触球轴承19，这组高精度角接触球轴承19上支撑安装有大齿轮9，所述大齿轮9上分别固定了圆光栅10和拨盘11；所述拨盘10上固定有精密卡盘12和拨杆14；所述主轴3、一组高精度角接触球轴承19、大齿轮9、圆光栅10、拨盘11、精密卡盘12和拨杆14一起构成精密旋转轴系。

为了带动上述本发明的精密旋转轴系旋转，在本发明的此实施方式中，所述箱体1的上部安装有传动机构，所述传动结构带动上述大齿轮9、圆光栅10和拨盘11旋转。作为进一步优选的，如图1、2所示：所述传动机构包括伺服电机4和减速器6，减速器6与伺服电机4相连，减速器6的输出端轴上连接了小齿轮8，小齿轮8与大齿轮9组成了一对齿轮传动。伺服电机4启动后，经过减速器6减速，再经过小齿轮8与大齿轮9组成的一对齿轮传动，使固定在大齿轮9上的圆光栅10、拨盘11、精密卡盘12和拨杆14按照规定的程序旋转。

如图1、2所示：所述箱体1的前罩7下方区域水平安装有支架18，支架18与箱体1固定；支架18上安装有圆光栅读数头17，圆光栅读数头17利用支架18与箱体1固连，用来采集被测丝杠16的回转角度信息。

具体检测方法：

如图1所示：先将被测丝杠16顶在测量仪的头架顶尖13和尾架顶尖(未画出)之间来给被测丝杠16定心，再启动伺服电机4，经过一系列传动使大齿轮9、圆光栅10、拨盘11、精密卡盘12及其前端安装的拨杆14一块旋转，拨杆14再拨动连接在被测丝杠16上的夹头15，带动被测丝杠16旋转来完成检验。此时，精密卡盘12仅起到连接传动的作用。

实施例2

在本发明的此实施方式，打破了通常丝杠动态检测仪只能以丝杠的头尾两端中心孔作为检验基准，将丝杠顶在测量仪头架顶尖和尾架顶尖之间进行检测的惯例，披露了利用本发明的丝杆检测装置，采用精密卡盘夹紧被测丝杠的安装外圆部分来进行检测的具体方法：

本实施方式中的丝杠动态检测仪头架，如图1、2所示，从外观上看，它包含箱体1、上罩2、前罩7、以及作为本发明发明点之一：前罩7覆盖着精密卡盘12。上罩2固定安装在箱体1上方，前罩7固定安装在箱体1前侧。具体的，前罩7的整体高度为覆盖箱体1和上罩2的总高度，在本发明中，上罩2和前罩7内部连通，精密卡盘12前端安装有拨杆14。

如图1、2所示：在所述箱体1内水平固定了主轴3，主轴3的内部有通孔，通孔内设置有顶杆5、螺母20和头架顶尖13，所述顶杆5一端旋入螺母20中，另一端靠近头架顶尖13。

如图1、2所示：所述主轴3的前端安装有一组高精度角接触球轴承19，这组高精度角接触球轴承19上支撑安装有大齿轮9，所述大齿轮9上分别固定了圆光栅10和拨盘11；所述拨盘10上固定有精密卡盘12和拨杆14；所述主轴3、一组高精度角接触球轴承19、大齿轮9、圆光栅10、拨盘11、精密卡盘12和拨杆14一起构成精密旋转轴系。

为了带动上述本发明的精密旋转轴系旋转，在本发明的此实施方式中，所述箱体1的上部安装有传动机构，所述传动结构带动上述大齿轮9、圆光栅10和拨盘11旋转。作为进一步优选的，如图1、2所示：所述传动机构包括伺服电机4和减速器6，减速器6与伺服电机4相连，减速器6的输出端轴上连接了小齿轮8，小齿轮8与大齿轮9组成了一对齿轮传动。伺服电机4启动后，经过减速器6减速，再经过小齿轮8与大齿轮9组成的一对齿轮传动，使固定在大齿轮9上的圆光栅10、拨盘11、精密卡盘12及其前端安装的拨杆14一块旋转。

如图1、2所示：所述箱体1的前罩7下方区域水平安装有支架18，支架18与箱体1固定；支架18上安装有圆光栅读数头17，圆光栅读数头17利用支架18与箱体1固连，用来采集被测丝杠16的回转角度信息。

具体检测方法：

如图2所示：先利用安装在拨盘11上的精密卡盘12夹紧被测丝杠16的前端安装外圆部分并找正中心，被测丝杠16的后端用尾架顶尖(图中未画出)顶住，再启动伺服电机4，经过一系列传动使大齿轮9、圆光栅10、拨盘11和精密卡盘12一块旋转，并带动夹紧在精密卡盘12上的被测丝杠16旋转来完成检验。用这种新的方式检测用旋风铣和冷轧等新工艺生产的精密丝杠，达到了检测时所用的基准与加工时所用的基准统一的要求，提高了丝杠的检测精度。

在实施例2方式中，在安装被测丝杠16前，可以转动顶杆5将头架顶尖13顶离开主轴3的锥孔，折卸下来，再将顶杆5和螺母20折卸下来，这样，被测丝杠16上，光轴直径小于主轴3通孔直径的部分就可穿到主轴3的通孔中。再用精密卡盘12夹紧被测丝杠16并找正中心。对光轴部分(其上无需要检验的螺纹)直径小于主轴3通孔直径的这一类被测丝杠16，有时会因长度过长，在传统的丝杠动态检测仪上无法检测，但利用上述办法，就可在具有本发明的仪器上检测，这就进一步扩大了仪器的应用范围，增加了丝杠动态检测仪可检测丝杠的长度。

实施例3

在上述实施例1或2的基础上，本实施方式披露了两种具有上述实施例1或2的头架的丝杠动态检测仪，第一种是光栅式丝杠动态检测仪，它包括有底座、权利要求1所述头架、浮动支承、尾架、工作台滑架、光栅头、柔性随动测量架、金属光栅尺；所述底座上安装头架、尾架、工作台滑架和浮动支承，金属光栅尺贴附在底座的光栅尺座上，在工作台滑架上安装柔性随动测量架，光栅头连接在柔性随动测量架上。第二种是激光丝杠动态检测仪，它包括有底座、权利要求1所述头架、浮动支承、尾架、工作台滑架、柔性随动测量架、激光反射镜、激光发射器；所述底座上安装头架、尾架、工作台滑架、激光发射器和浮动支承，在工作台滑架上安装柔性随动测量架，激光反射镜连接在柔性随动测量架上。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种丝杠动态检测仪头架，包括箱体(1)，箱体上安装有上罩(2)和前罩(7)；所述在箱体(1)内水平固定了主轴(3)，所述主轴(3)的内部有通孔，通孔内设置有顶杆(5)、螺母(20)和头架顶尖(13)，所述顶杆(5)一端旋入螺母(20)中，另一端靠近头架顶尖(13)，其特征在于：所述主轴(3)的前端安装有一组高精度角接触球轴承(19)，这组高精度角接触球轴承(19)上支撑安装有大齿轮(9)，大齿轮(9)上分别固定了圆光栅(10)和拨盘(11)，将拨盘(11)与圆光栅(10)连接在一起；所述拨盘(11)上固定有精密卡盘(12)和拨杆(14)；还包括有夹头(15)，所述夹头(15)与拨杆(14)垂直连接，且与被测丝杆(16)固定；所述箱体(1)的上部安装有传动机构，所述传动结构带动大齿轮(9)、圆光栅(10)和拨盘(11)旋转；所述箱体(1)的前罩(7)内安装有支架(18)，支架(18)与箱体(1)固定；支架(18)上安装有圆光栅读数头(17)，用来采集丝杠的回转角度信息。

2.根据权利要求1所述的丝杠动态检测仪头架，其特征在于：所述传动机构包括伺服电机(4)和减速器(6)，减速器(6)与伺服电机(4)相连，减速器(6)的输出轴上连接小齿轮(8)，小齿轮(8)与大齿轮(9)组成了一对齿轮传动。

3.根据权利要求1所述的丝杠动态检测仪头架，其特征在于：所述传动机构为皮带传动、同步带传动或多楔带传动。

4.一种具有权利要求1所述头架的丝杠动态检测仪，其特征在于：包括底座、头架、浮动支承、尾架、工作台滑架、光栅头、柔性随动测量架、金属光栅尺；所述底座上安装头架、尾架、工作台滑架和浮动支承，在工作台滑架上安装柔性随动测量架，光栅头连接在柔性随动测量架上，金属光栅尺贴附在底座的光栅尺座上。

5.一种具有权利要求1所述头架的丝杠动态检测仪，其特征在于：包括底座、头架、浮动支承、尾架、工作台滑架、柔性随动测量架、激光反射镜、激光发射器；所述底座上安装头架、尾架、工作台滑架、激光发射器和浮动支承，在工作台滑架上安装柔性随动测量架，激光反射镜连接在柔性随动测量架上。