CN110514146B - 一种中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具 - Google Patents

一种中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具，属于测量装置技术领域，包括垂直度测量单元、平行度测量单元和找正单元，所述垂直度测量单元和平行度测量单元均包括移动部件和测量部件，所述测量部件设置在移动部件上，所述找正单元包括用于确定垂直度测量单元和平行度测量单元测量位置的定位部件，所述定位部件上设有角度测量部件和高度调整部件。本发明改变了传统的人工测量的方式，通过找正单元，找准位置后自动测量，简单、快速。本发明结构简单，易于操作，找正精度高，测量准确高效，大大降低了人为的误差。

Description

一种中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具
技术领域
本发明属于测量装置技术领域，尤其涉及一种中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具
背景技术
垂直度和平行度是零件最重要的定向公差之一，它们都是用来控制提取要素的导出要素之间的误差。垂直度的被测要素对基准要保持垂直，平行度的被测要素对基准要保持平行，且它们之间的误差都应控制在两平行平面之间。线对线的测量相对于线对面、面对面、面对线的测量较为复杂，基本都是对孔进行精度的测量，基准和被测要素都需要通过芯轴来模拟，且二轴的位置关系较难控制，从而增加了测量的困难和误差。
轴承座是反映轴承精度的最直接的方式，轴承座的精度直接影响着轴承在传动系统中的精度，所以首先对轴承座的精度控制就显得尤为重要。目前立式轴承座上孔之间的精度检测大都是通过传统的测量方式，固定找正基准，然后通过人为测量，大大降低了效率，且在找正过程中精度是得不到保证的。有的轴承座底面与平面并不是绝对平行，放在平面上检测产生较大误差。另外，对于许多高科技测量装置，虽然能够得到很好的精度，但是装置复杂，价格昂贵，且对操作员的基本素质要求较高。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中轴承座孔垂直度、平行度精度检测效率低下、误差大的技术问题，提供了一种中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具，其技术方案如下：
一种中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具，其特征在于，包括垂直度测量单元、平行度测量单元和找正单元，所述垂直度测量单元和平行度测量单元均包括移动部件和测量部件，所述测量部件设置在移动部件上，所述找正单元包括用于确定垂直度测量单元和平行度测量单元测量位置的定位部件，所述定位部件上设有角度测量部件和高度调整部件。
优选的，所述垂直度测量单元的移动部件包括第一水平移动部件和第一垂直移动部件，所述第一垂直移动部件安装在所述第一水平移动部件上，所述第一水平移动部件包括安装在底板上的第一丝杠，所述第一丝杠上设有第一滑块，所述第一丝杠通过联轴器连有第一电机，所述第一垂直移动部件包括与所述第一滑块垂直设置的第二丝杠，所述第二丝杠一端与第一垂直减速机连接，另一端与固定台连接，所述第一垂直减速机安装在第一滑块上，并通过联轴器与第二电机连接，所述第二丝杠上活动安装有驱动板，所述驱动板与所述测量部件连接。第一电机带动第一滑块在水平方向移动，第二丝杠带动驱动板垂直方向移动，由于第二丝杠通过第一垂直减速机垂直安装在第一滑块上，因此，第一滑块能间接的带动驱动板沿水平方向移动。
优选的，所述垂直度测量单元还设有固定部件，所述固定部件包括上顶板，所述上顶板与立柱一端连接，所述立柱另一端穿过固定台与驱动板连接，所述上顶板上设有测量部件。驱动板在水平或垂直方向移动时带动上顶板在水平或者垂直方向移动。
优选的，所述垂直度测量单元的测量部件包括固定在上顶板上的表支架，所述表支架上安装有第一表杆，所述第一表杆上设有第一表托架，所述第一表托架与第一丝杠轴线平行，所述第一表托架上活动安装第一数显表，所述第一表托架上设有与第一数显表匹配的若干圆孔，所述第一表托架上靠近被测物最近的位置还设有第一激光测距传感器。所述被测物即为轴承座，圆孔用于第一数显表在第一表杆上选择合适的测量位置。第一数显表通过间接的方式固定上顶板上，由于上顶板可以跟随驱动板移动，因此，通过调整驱动板的位置可以调整第一数显表的位置，上顶板水平移动时，第一数显表移动沿着大孔芯轴移动，产生有不同的读数，同时激光测距传感器移动过程中会测出相对应的距离。
优选的，所述平行度测量单元的移动部件包括第二水平移动部件和第二垂直移动部件，所述第二垂直移动部件包括垂直安装在底板上的第三丝杠，所述第三丝杠与第二垂直减速机连接，所述第二垂直减速机通过联轴器与第三电机连接，所述第三丝杠上设有滑槽，所述第二水平移动部件设置在所述滑槽上，所述第二水平移动部件为第二滑块，所述第二滑块与平行度测量单元的固定部件连接。
优选的，所述平行度测量单元的固定部件包括固定在第二滑块上的立杆，所述立杆通过手转和带孔螺丝与夹扣固定，所述带孔螺丝与所述平行度测量单元的测量部件连接。通过手转和带孔螺丝将夹扣固定在立杆上。
优选的，所述平行度测量单元的测量部件包括与所述带孔螺丝固定的第二表杆，所述第二表杆上连有第二表托架，所述第二表托架上活动安装第二数显表，所述第二表托架上设有与第二数显表匹配的若干圆孔，所述第二表托架上靠近被测物最近的位置还设有第二激光测距传感器。所述被测物即为轴承座，圆孔用于第二数显表选择合适的测量位置。间接的将第二数显表固定在立杆上，由于立杆在第二滑块上，而第二滑块安装在滑槽上，因滑槽垂直移动移动可以带动第二数显表沿着微分筒轴线移动，此时第二数显表有不同的读数，同时第二激光测距传感器也测出相应的距离。
优选的，所述定位部件包括与第一丝杠垂直设置的第四丝，所述第四丝杠通过联轴器与第四电机连接，所述第四丝杠上设有导轨，所述导轨一端设有固定板，另一端设有第三滑块，所述固定板与所述第三滑块之间设有第四滑块，所述定位部件还包括与轴承座匹配的大孔芯轴，所述大孔芯轴靠近垂直度测量单元的一端设有与第一数显表测头匹配的第一凹槽。大孔芯轴及大孔芯轴上的第一凹槽用于定位第一数显表的位置。
优选的，所述高度调整部件包括分别设置在所述固定板和所述第三滑块上的微分筒，所述微分筒上设有用于固定轴承座的芯轴，所述微分筒上还设有与第二数显表测头匹配的第二凹槽。微分筒与芯轴配合使用一方面用于固定轴承座，另一方面微分筒可以用于测量轴承座距离平面的距离。
优选的，所述角度测量部件为设置在第四滑块上的激光倾角传感器。激光倾角传感器用于测量轴承座底面与平面的夹角，进而判断轴承座倾斜的高度。
通过采用上述技术方案，达到技术效果如下：
(1)本发明通过激光倾角传感器测量轴承座地面与调零面的夹角，通过正旋定理计算出一边需要调整的距离，通过调节微分筒使轴承座底面与调零面平行，找正精度高。
(2)大孔芯轴上的第一凹槽及微分筒上的第二凹槽能迅速与数显表侧头对应，确定测量位置，快速精准，垂直度测量与平行度测量同时进行，激光测距传感器检测到其到轴承座起始距离差，即相应数显表移动的距离，通过公式计算出垂直度和平行度大小，与传统方式比不仅提高了精度，还提供了效率。
(3)本发明调整好位置后，只需开启电机即可自动检测，简便快速。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图一；
图2是图1部分局部放大示意图；
图3是本发明的立体结构示意二；
图4是图2部分局部放大示意图；
图5是垂直度测量单元的正视结构示意图；
图6是找正单元和平行度测量单元结构示意图；
图7是平行度测量单元部分结构的爆炸示意图；
图8是找正装置工作原理图；
图中：1、底板，2、第一滑块，3、立柱，4、移动副，5、驱动板，6、固定台，7、第一丝杠，8、第一垂直减速机，9、立杆，10、第一电机，11、上顶板，12、表支架，13-1、第一表杆，13-2、第二表杆，14-1、第一表托架，14-2、第二表托架，15-1、第一数显表，15-2、第二数显表，16-1、第一激光测距传感器，16-2、第二激光测距传感器，17、大孔芯轴，17-1、第一凹槽，18、轴承座，19、芯轴，20、微分筒，20-1、第二凹槽，21、带孔螺丝，22、夹扣，23、手转，24、第二滑块，25、激光倾角传感器，26-1、第三滑块，26-2、第四滑块，27、导轨，27-1、固定板，28、第二电机，29、第三丝杠，30、第四丝杠，31、第四电机，32、第三电机，33、第二垂直减速机，34、第二丝杠，35、丝杠副，36、滑槽。
具体实施方式
一种中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具，其特征在于，包括垂直度测量单元、平行度测量单元和找正单元，所述垂直度测量单元和平行度测量单元均包括移动部件和测量部件，所述测量部件设置在移动部件上，所述找正单元包括包括用于确定垂直度测量单元和平行度测量单元测量位置的定位部件，所述定位部件上设有角度测量部件和高度调整部件。
如图1、图3、图5、图6所示，所述垂直度测量单元的移动部件包括第一水平移动部件和第一垂直移动部件，所述第一水平移动部件包括安装在底板1上的第一丝杠7，所述第一丝杠7上设有第一滑块2，所述第一丝杠7通过联轴器连有第一电机10，所述第一垂直移动部件包括与第一滑块2垂直设置的第二丝杠34，所述第二丝杠34一端与第一垂直减速机8连接，另一端与固定台6连接，所述第一垂直减速机8安装在第一滑块2上，并通过联轴器与第二电机28连接，所述第二丝杠34上活动安装有驱动板5。所述垂直度测量单元的固定部件包括上顶板11，所述上顶板11与立柱3一端连接，所述立柱3另一端穿过固定台6与驱动板5连接，所述上顶板11上设有测量部件。所述驱动板5还配有协助驱动板5移动的移动副4和丝杠副35。
第二电机28工作时，通过第一垂直减速机8带动驱动板5在第二丝杠34上下移动，由于上顶板11与驱动板5连接，此时上顶板11跟随驱动板5上下移动，进而带动安装在上顶板11上的测量部件上下移动；开启第一电机10，驱动第一滑块2在第一丝杠7上水平移动，由于第一垂直减速机8安装在第一滑块2上，上顶板11通过间接的方式安装在第一滑块2上，从而实现上顶板11上的测量部件水平移动。
所述垂直度测量单元的测量部件包括固定在上顶板11上的表支架12，所述表支架12上安装有第一表杆13-1，所述第一表杆13-1上设有第一表托架14-1，所述第一表托架14-1与第一丝杠7轴线平行，所述第一表托架14-1上活动安装第一数显表15-1，所述第一表托架14-1上设有与第一数显表15-1匹配的若干圆孔，所述第一表托架14-1上靠近被测物最近的位置还设有第一激光测距传感器16-1。
确定好测量位置后，第一滑块2沿着大孔芯轴向轴承座18方向移动，此时第一数显表15-1显示水平移动起始位置的数值，第一激光测距传感器16-1也测出相应的数值，通过两组数据进行垂直度计算。
所述平行度测量单元的移动部件包括第二水平移动部件和第二垂直移动部件，所述第二垂直移动部件包括垂直安装在底板1上的第三丝杠29，所述第三丝杠29与第二垂直减速机33连接，所述第二垂直减速机33通过联轴器与第三电机32连接，所述第三丝杠29上设有滑槽36，所述第二水平移动部件设置在所述滑槽36上，所述第二水平移动部件为第二滑块24，所述第二滑块24与平行度测量单元的固定部件连接。
如图7所示，所述平行度测量单元的固定部件包括固定在第二滑块24上的立杆9，所述立杆9通过手转23和带孔螺丝21与夹扣22固定。所述平行度测量单元的测量部件包括与所述带孔螺丝21固定的第二表杆13-2，所述第二表杆13-2上连有第二表托架14-2，所述第二表托架14-2上活动安装第二数显表15-2，所述第二表托架14-2上设有与第二数显表15-2匹配的若干圆孔，所述第二表托架14-2上靠近被测物最近的位置还设有第二激光测距传感器16-2。
当第二数显表15-2与微分筒20上的第二凹槽20-1对准后，说明已处于竖直轴线上，此时水平方向不动，使得第二数显表15-2测头脱离第二凹槽20-1，贴住微分筒20表面，滑块24上下移动，第二数显表15-2显示垂直移动起始位置的数值，第二激光测距传感器16-2也测出相应的数值，通过测得的数据进行平行度计算。
所述定位部件包括与第一丝杠7垂直设置的第四丝杠30，所述第四丝杠30通过联轴器与第四电机31连接，所述第四丝杠30上设有导轨27，所述导轨27一端设有固定板27-1，另一端设有第三滑块26-1，所述固定板27-1与所述第三滑块26-1之间设有第四滑块26-2，所述定位部件还包括与轴承座18匹配的大孔芯轴17，如图2所述，所述大孔芯轴17靠近垂直度测量单元的一端设有与第一数显表15-1测头匹配的第一凹槽17-1。所述高度调整部件包括分别设置在所述固定板27-1和所述第三滑块26-1上的微分筒20，所述微分筒20上设有用于固定轴承座18的芯轴19，如图4所示，所述微分筒20上还设有与第二数显表15-2测头匹配的第二凹槽20-1。所述角度测量部件为设置在第四滑块26-2上的激光倾角传感器25，所述激光倾角传感器25位于所述轴承座18的正下方。
安装轴承座18时，一端固定孔固定在固定板27-1上，另一端固定孔通过调整第三滑块26-1在导轨27的位置，固定在第三滑块26-1上，激光倾角传感器25测量轴承座18地面与调零面的夹角，所述调零面即为第四滑块26-2平面，由于轴承座18两端固定孔的距离是已知的，通过正旋定理可得出轴承座18一端倾斜的高度，通过微分筒20调整，直至轴承座18与调零面平行。
第一凹槽17-1和第二凹槽20-1分别用于快速定位垂直度、平行度测量位置。
本发明的工作原理如下：
(1)固定轴承座：将轴承座18、两个芯轴19和一个中心大孔芯轴17准备好，在找正单元上，将轴承座18一侧固定孔用芯轴19固定的微分筒20上，通过调整第三滑块26-1在导轨27上的位置，将轴承座18的另一侧固定孔固定在第三滑块26-1上。将大孔芯轴17插入轴承座18的中心大孔，并使大孔芯轴17上的第一凹槽17-1朝向正上方，启动第一电机10、第二电机28、第一垂直减速机33，调整第一数显表15-1的水平和垂直位置，启动第四电机31，通过导轨27带动轴承座18移动，同时转动两微分筒20，使第一数显表15-1的测头与第一凹槽17-1匹配。
(2)找正：轴承座18固定完成之后，移动第四滑块26-2至轴承座18正下方，开启激光倾角传感器25，对轴承座18的底面进行激光扫描，可得出轴承座底面和调零平面的夹角，根据图8可知，两固定孔之间的距离是已知的，在夹角知道的情况下，利用正弦公式可解算出倾斜的高度，再通过旋转微分筒20调节所需的高度，此时用激光倾角传感器25验证平行，如果还有倾角继续调整，直至达到平行。
(3)调整检测位置：
垂直度测量位置：找正时大孔芯轴17-1的位置发生了变化，此时通过第二电机28调整第一数显表15-1的高度即可使第一数显表15-1测头重新与第一凹槽17-1匹配；
平行度测量位置：启动第三电机32、第二垂直减速机33，第二数显表15-2通过立杆9跟随滑槽36上下移动，通过滑槽36内的第二滑块24移动调整水平位置，直至第二数显表15-2测头与第二凹槽20-1匹配。
(4)测量：启动电机10，移动块2开始向轴承座18方向移动一定的距离，第一数显表15-1脱离第一凹槽贴着大孔芯轴17轴线开始测量，记录其中起始位置的数显表数值M1和M2，同时第一表托架14-1安装的第一激光测距传感器16-1开始工作，记录起始数值为X1和X2，立式轴承座18的宽度为L1，根据线与线垂直度测量的计算公式可得中心大孔相对于两侧固定孔的垂直度误差；在测垂直度的同时可以同时测平行度，启动电机28，滑槽36开始向上移动，通过立杆9带动第二数显表15-2脱离微分筒20上的第二凹槽20-1，然后第二数显表15-2贴着微分筒20在微分筒20的轴线上移动，记录其中起始位置的第二数显表数值M3和M4，第二激光测距传感器16-2的数值为X3和X4，立式轴承座18的厚度为L2，根据线与线平行度测量的计算公式可得两固定孔的平行度误差，计算公式如下：
垂直度误差计算公式：f＝|M1-M2|*L1/(X1-X2)
平行度误差计算公式：f＝|M3-M4|*L2/(X3-X4)
测量结束后，各部件归位，进行下一个轴承座孔垂直度和平行度的测量。
当第一数显表15-1、第二数显表15-2通过各个电机驱动不能达到最佳位置时，可通过调整第一数显表15-1、第二数显表15-2分别在第一表托架14-1、第二表托架14-2上圆孔的位置及第一表托架14-1、第二表托架14-2分别在第一表杆13-1、第二表杆13-2上的位置实现。

Claims (9)

1.一种中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具，其特征在于，包括垂直度测量单元、平行度测量单元和找正单元，所述垂直度测量单元和所述平行度测量单元均包括移动部件和测量部件，所述测量部件设置在所述移动部件上，所述找正单元包括用于确定所述垂直度测量单元和所述平行度测量单元测量位置的定位部件，所述定位部件上设有角度测量部件和高度调整部件，所述平行度测量单元的移动部件包括第二水平移动部件和第二垂直移动部件，所述第二垂直移动部件包括垂直安装在底板(1)上的第三丝杠(29)，所述第三丝杠(29)与第二垂直减速机(33)连接，所述第二垂直减速机(33)通过联轴器与第三电机(32)连接，所述第三丝杠(29)上设有滑槽(36)，所述第二水平移动部件设置在所述滑槽(36)上，所述第二水平移动部件为第二滑块(24)，所述第二滑块(24)与平行度测量单元的固定部件连接。
2.根据权利要求1所述的中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具，其特征在于，所述垂直度测量单元的移动部件包括第一水平移动部件和第一垂直移动部件，所述第一垂直移动部件安装在所述第一水平移动部件上，所述第一水平移动部件包括安装在底板(1)上的第一丝杠(7)，所述第一丝杠(7)上设有第一滑块(2)，所述第一丝杠(7)通过联轴器连有第一电机(10)，所述第一垂直移动部件包括与所述第一滑块(2)垂直设置的第二丝杠(34)，所述第二丝杠(34)一端与第一垂直减速机(8)连接，另一端与固定台(6)连接，所述第一垂直减速机(8)安装在第一滑块(2)上，并通过联轴器与第二电机(28)连接，所述第二丝杠(34)上活动安装有驱动板(5)，所述驱动板(5)与所述测量部件连接。
3.根据权利要求2所述的中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具，其特征在于，所述垂直度测量单元还设有固定部件，所述固定部件包括上顶板(11)，所述上顶板(11)与立柱(3)一端连接，所述立柱(3)另一端穿过固定台(6)与驱动板(5)连接，所述上顶板(11)上设有所述测量部件。
4.根据权利要求3所述的中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具，其特征在于，所述垂直度测量单元的测量部件包括固定在上顶板(11)上的表支架(12)，所述表支架(12)上安装有第一表杆(13-1)，所述第一表杆(13-1)上设有第一表托架(14-1)，所述第一表托架(14-1)与第一丝杠(7)轴线平行，所述第一表托架(14-1)上活动安装第一数显表(15-1)，所述第一表托架(14-1)上靠近被测物最近的位置还设有第一激光测距传感器(16-1)。
5.根据权利要求1所述的中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具，其特征在于，所述平行度测量单元的固定部件包括固定在第二滑块(24)上的立杆(9)，所述立杆(9)通过手转(23)和带孔螺丝(21)与夹扣(22)固定，所述带孔螺丝(21)与所述平行度测量单元的测量部件连接。
6.根据权利要求5所述的中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具，其特征在于，所述平行度测量单元的测量部件包括与所述带孔螺丝(21)固定的第二表杆(13-2)，所述第二表杆(13-2)上连有第二表托架(14-2)，所述第二表托架(14-2)上活动安装第二数显表(15-2)，所述第二表托架(14-2)上靠近被测物最近的位置还设有第二激光测距传感器(16-2)。
7.根据权利要求4所述的中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具，其特征在于，所述定位部件包括与第一丝杠(7)垂直设置的第四丝杠(30)，所述第四丝杠(30)通过联轴器与第四电机(31)连接，所述第四丝杠(30)上设有导轨(27)，所述导轨(27)一端设有固定板(27-1)，另一端设有第三滑块(26-1)，所述固定板(27-1)与所述第三滑块(26-1)之间设有第四滑块(26-2)，所述定位部件还包括与轴承座(18)匹配的大孔芯轴(17)，所述大孔芯轴(17)靠近所述垂直度测量单元的一端设有与所述第一数显表(15-1)测头匹配的第一凹槽(17-1)。
8.根据权利要求7所述的中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具，其特征在于，所述高度调整部件包括分别设置在所述固定板(27-1)和所述第三滑块(26-1)上的微分筒(20)，所述微分筒(20)上设有用于固定轴承座(18)的芯轴(19)，所述微分筒(20)上还设有与第二数显表(15-2)测头匹配的第二凹槽(20-1)。
9.根据权利要求1所述的中大型立式轴承座孔垂直度和平行度精度的检具，其特征在于，所述角度测量部件为设置在第四滑块(26-2)上的激光倾角传感器(25)。
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