CN108344358A - 一种机床导轨安装面直线度的快速测量装置及测量方法 - Google Patents

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贾书海
申鹏程
郭凯
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01B7/30Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B7/31Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes

Abstract

本发明公开了一种机床导轨安装面直线度的快速测量装置及测量方法,属于机床导轨加工检测设备技术领域。包括支撑座,滑动小车、滑轨、传感器接头和光电传感器。支撑座负责整体装置的定位和固定;滑动小车上固定有传感器接头,传感器接头上安装有分别用于测量安装面底面直线度和侧面直线度的电涡流传感器;滑动小车可以在滑轨上滑行,滑轨本身的直线度误差控制在很小的范围内;光电传感器固定在滑轨上方,负责传输测量点的位置信息。本发明装置采用电涡流传感器测量位移,是一种非接触式连续测量方法,能够一次性测量机床导轨安装面底面和侧面的直线度,提高了测量效率,装置操作简单,重复性和稳定性好。

Description

一种机床导轨安装面直线度的快速测量装置及测量方法
技术领域
[0001]本发明属于机床导轨加工检测设备技术领域,具体涉及一种机床导轨安装面直线 度的快速测量装置及测量方法。 <
背景技术
[0002]导轨安装面的直线度误差会直接影响机床整机的最终性能,需要准确、快速的测 量出其误差。在实际生产中,由于机床导轨安装平面特殊的位置与狭小的测量面,现有检测 工具不能满足快速准确的要求,因此,开发新的检测装置是必要的。 '
[0003] 直线度误差是限制实际直线对理想直线变动量的一种形状公差。目前,水平仪、自 准直仪、激光干涉仪等工具被应用于机床导轨安装面直线度的测量中。水平仪的测量精度 较低,且不适用于狭窄的检测面;自准直仪由于测角公式的近似难以达到很高精度,并且由 于需要对桥板进行一段一段的移动,难以在机床生产现场方便地使用。激光干涉仪稳定性 好,测量精度高,但是操作复杂,成本太高。
发明内容
[0004] 为了克服上述现有技术存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种机床导轨安装面 直线度的快速测量装置及测量方法,该装置结构设计合理,操作简便,重复性和稳定性好; 该测量方法是一种非接触式连续测量方法,测量效率和精度高,适用于机床导轨安装面的 测量。
[0005] 本发明是通过以下技术方案来实现:
[0006] 本发明公开了一种机床导轨安装面直线度的快速测量装置,包括对称设置在待测 机床床身两端的支撑座,在支撑座上固定有滑轨,滑轨上套设有能够沿滑轨移动的滑动小 车,滑动小车的顶部设有反射板,在其中一端支撑座上设有能够与反射板配合测量安装面 测量点位置信息的光电传感器,在滑动小车侧壁上还连接有传感器接头,传感器接头用于 测量安装面底面直线度和侧面直线度。
[0007] 优选地,所述传感器接头包括传感器支架,传感器支架一端与滑动小车可拆卸相 连,另一端两侧对称连接有可拆卸的X滑台,X滑台上设有滑轨和滑块,滑块上固定有S5传感 器固定件,S5传感器固定件能够沿X滑台水平移动,在S5传感器固定件上设有朝向侧面的用 于测量安装面侧面直线度的S5电涡流传感器;还包括对称且垂直设置在传感器支架两侧的 U2传感器固定件,在U2传感器固定件上设有朝向底面的用于测量安装面底面直线度的U2电 祸流传感器。
[0008] 优选地,传感器支架一端与滑动小车底部设置的传感器换接接头通过螺栓垫片结 构固连。
[0009] 优选地,X滑台通过螺钉与传感器支架固定,X滑台端部设有旋钮,通过旋转旋钮使 滑块和S5传感器固定件水平移动;测量时,S5电涡流传感器通过X滑台旋钮微调至距待测床 身侧面导轨安装面〇. 2〜0 • 3mm。
[0010]优选地,U2电涡流传感器与U2传感器固定件螺纹连接,U2电涡流传感器通过螺母 缓慢调整至距待测床身底面导轨安装面lram处。 ~
[0011]优选地,S5电涡流传感器的测量量程为〇〜〇 • 电涡流传感器测量量程为〇〜 2mm 〇
[0012]优选地,滑动小车的底壁与侧壁上均安装有精密滚动轴承。
[0013]本发明还公开了基于上述的测量装置测量机床导轨安装面直线度的方法,包括以 下步骤:
[0014] 1)将待测机床调整至水平,推动滑动小车,使其匀速地从待测安装面首端移动至 末端;
[0015] 2)通过光电传感器采集待测面测量点位置信息,记为数组X,通过两个35电涡流传 感器测量得到待测安装面的侧面误差信息,记为数组(Y1,Y2),通过两个U2电涡流传感器测 量得到待测安装面的底面误差信息,记为数组(Z1 ,Z2); _6] 3)分别对数组(Y1,Y2)和数组(Z1,Z2)采用双测头消差法,得到精确的误差值Y和 Z;
[0017] 4)对步骤2)获得的测量点位置信息x和步骤3)得到的误差值Y和Z,通过(X,Y)和 (X,Z)绘制侧面和底面的直线度偏差曲线图,再利用最小包容区域法,得到最终的待测安装 面的直线度误差值。
[0018]与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
[0019]本发明公开的机床导轨安装面直线度的快速测量装置,包括支撑座,滑动小车、滑 轨、传感器接头和光电传感器。支撑座负责整体装置的定位和固定;滑动小车上固定有传感 器接头,传感器接头上安装有分别用于测量安装面底面直线度和侧面直线度的电涡流传感 器;滑动小车可以在滑轨上滑行,滑轨本身的直线度误差控制在很小的范围内;光电传感器 固定在滑轨上方,负责传输测量点的位置信息。本发明装置采用电涡流传感器测量位移,是 一种非接触式连续测量方法,能够一次性测量机床导轨安装面底面和侧面的直线度,提高 了测量效率,装置操作简单,重复性和稳定性好。
[0020]进一步地,四个电涡流传感器安装在接头上,其中两个S5电涡流传感器负责传输 机床导轨安装面的侧面形状误差,两个U2电涡流传感器负责底面形状误差,测量效率和精 度都能达到很高水平,结构设计合理,安装方便,能够根据需要进行拆装,使用方便,适用于 机床导轨安装面的测量。
[0021] 本发明公开的测量装置测量机床导轨安装面直线度的方法,基于上述装置,且由 于采用了误差分离技术,使得其测量精度能够得到较大提高。
附图说明
[0022]图1为本发明测量装置的整体结构图;
[0023]图2为本发明测量装置的传感器接头结构图;
[0024]图3为本发明测量装置的滑动小车结构图。
[0025]其中,1为待测机床床身;2为传感器接头;3为滑动小车;4为支撑座;5为反射板;6 为滑轨;7为光电传感器;8为S5电涡流传感器;9为U2传感器固定件;10为U2电涡流传感器; 11为X滑台;12为传感器支架;13为S5传感器固定件;14为传感器换接接头;15为精密滚动轴 承。
具体实施方式
[0026] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而 不是限定。
[0027] 参见图1,本发明公开的机床导轨安装面直线度的快速测量装置,包括待对称设置 在待测机床床身1两端的支撑座4,在支撑座4上固定有滑轨6,滑轨6上套设有能够沿滑轨移 动的滑动小车3,滑动小车3的顶部设有反射板5,在其中一端支撑座4上设有能够与反射板5 配合测量安装面测量点位置信息的光电传感器7,在滑动小车3侧壁上还连接有传感器接头 2,传感器接头2用于测量安装面底面直线度和侧面直线度。
[0028] 其中,传感器接头如图2所示,主要由S5电涡流传感器8,U2传感器固定件9,U2电涡 流传感器l〇,X滑台11,传感器支架12及S5传感器固定件13构成。其中,传感器支架12—端与 滑动小车3可拆卸相连,另一端两侧对称连接有可拆卸的X滑台11,X滑台11上设有滑轨和滑 块,滑块上固定有S5传感器固定件13,S5传感器固定件13能够沿X滑台11水平移动,在S5传 感器固定件13上设有朝向侧面的用于测量安装面侧面直线度的S5电涡流传感器8;还包括 对称且垂直设置在传感器支架12两侧的U2传感器固定件9,在U2传感器固定件9上设有朝向 底面的用于测量安装面底面直线度的U2电涡流传感器10。
[0029] 使用时,待测机床1在测量之前,需要将其调水平;滑轨6在套上滑动小车3后,放置 在支撑座4上,并通过螺栓固定。传感器接头2固定在滑动小车一端,其中,S5电涡流传感器8 面向床身导轨安装面的侧面,并且可以通过X滑台11进行距离的调整;U2电涡流传感器10面 向床身导轨安装面的底面。测量完一侧后,可以通过传感器换接接头14换到另一侧进行测 量。
[0030] 基于上述测量装置测量机床导轨安装面直线度的方法,包括:
[0031] 1将待测机床1调整至水平,推动滑动小车3,使其匀速地从待测安装面首端移动至 末端;
[0032] 2通过光电传感器7采集待测面测量点位置信息,记为数组X,通过两个S5电涡流传 感器8测量得到待测安装面的侧面误差信息,记为数组(Y1,Y2),通过两个U2电涡流传感器 10测量得到待测安装面的底面误差信息,记为数组(Z1,Z2);
[0033] 3分别对侧面误差信息(Y1,Y2)和底面误差信息(Z1,Z2)采用双测头消差法,得到 精确的误差值Y和Z;
[0034] 4对步骤2获得的测量点位置信息X和步骤3得到的误差值Y和Z,通过(X,Y)和(X,Z) 绘制侧面和底面的直线度偏差曲线图,再利用最小包容区域法,得到最终的待测安装面的 直线度误差值。

Claims (8)

1. 一种机床导轨安装面直线度的快速测量装置,其特征在于,包括对称设置在待测机 床床身⑴两端的支撑座⑷,在支撑座⑷上固定有滑轨(6),滑轨⑹上套设有能够沿滑轨 移动的滑动小车(3),滑动小车⑶的顶部设有反射板(5),在其中一端支撑座⑷上设有能 够与反射板(5)配合测量安装面测量点位置信息的光电传感器(7),在滑动小车⑶侧壁上 还连接有传感器接头(2),传感器接头(2)用于测量安装面底面直线度和侧面直线度。
2. 根据权利要求1所述的机床导轨安装面直线度的快速测量装置,其特征在于,所述传 感器接头⑵包括传感器支架(12),传感器支架(12) —端与滑动小车⑶可拆卸相连,另一 端两侧对称连接有可拆卸的X滑台(11),X滑台(11)上设有滑轨和滑块,滑块上固定有S5传 感器固定件(13),S5传感器固定件(13)能够沿X滑台(11)水平移动,在S5传感器固定件(13) 上设有朝向侧面的用于测量安装面侧面直线度的S5电涡流传感器(8); 还包括对称且垂直设置在传感器支架(12)两侧的U2传感器固定件(9),在U2传感器固 定件(9)上设有朝向底面的用于测量安装面底面直线度的U2电涡流传感器(10)。
3. 根据权利要求2所述的机床导轨安装面直线度的快速测量装置,其特征在于,传感器 支架(12) —端与滑动小车(3)底部设置的传感器换接接头(14)通过螺栓垫片结构固连。
4. 根据权利要求2所述的机床导轨安装面直线度的快速测量装置,其特征在于,X滑台 (11)通过螺钉与传感器支架(12)固定,X滑台(11)端部设有旋钮,通过旋转旋钮使滑块和S5 传感器固定件(13)水平移动;测量时,S5电涡流传感器(8)通过X滑台旋钮微调至距待测床 身侧面导轨安装面0.2〜0.3mm。
5. 根据权利要求2所述的机床导轨安装面直线度的快速测量装置,其特征在于,U2电涡 流传感器(10)与U2传感器固定件(9)螺纹连接,U2电涡流传感器(10)通过螺母缓慢调整至 距待测床身底面导轨安装面1mm处。
6.根据权利要求2所述的机床导轨安装面直线度的快速测量装置,其特征在于,S5电涡 流传感器⑻的测量量程为0〜0 • 5mm,U2电涡流传感器(1〇)测量量程为〇〜2mra。
7.根据权利要求1所述的机床导轨安装面直线度的快速测量装置,其特征在于,滑动小 车(3)的底壁与侧壁上均安装有精密滚动轴承(15)。
8.基于权利要求2〜7中任意一项所述的测量装置测量机床导轨安装面直线度的方法, 其特征在于,包括以下步骤: 1) 将待测机床(1)调整至水平,推动滑动小车(3),使其匀速地从待测安装面首端移动 至末端; 2) 通过光电传感器(7)采集待测面测量点位置信息,记为数组X,通过两个S5电涡流传 感器(8)测量得到待测安装面的侧面误差信息,记为数组(Y1,Y2),通过两个U2电涡流传感 器(10)测量得到待测安装面的底面误差信息,记为数组(Zl,Z2); 3) 分别对数组(Y1 J2)和数组(Z1,Z2)采用双测头消差法,得到精确的误差值Y和Z; 4) 对步骤2)获得的测量点位置信息X和步骤3)得到的误差值Y和Z,通过(X,Y)和(X,Z) 绘制侧面和底面的直线度偏差曲线图,再利用最小包容区域法,得到最终的待测安装面的 直线度误差值。
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