CN111941023A - 一种指导直线进给导轨低应力装配的测量装置及方法 - Google Patents

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陈江涛
凌佳玉
张大卫
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    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes

Abstract

本发明提出了一种指导直线进给导轨低应力装配的测量装置与方法，该装置包括应力检测板以及应力测量组件，所述应力测量组件包括应力传感器、数据采集器、电荷放大器以及数据采集系统。本发明的技术方案是将检测板安装于双导轨四滑块机构上，使用应力测量组件测量出检测板内部8处测量点的应力，即可得到直线进给导轨系统装配应力的大小。测量结果可以为直线进给导轨副低应力装配以及导轨直线度优化提供依据，对低应力装配以及提高导轨精度保持性具有十分重要的意义。

Description

一种指导直线进给导轨低应力装配的测量装置及方法
技术领域
本发明涉及一种指导直线进给导轨低应力装配的测量装置及方法，属于直线进给导轨系统装配应力测量及低应力装配技术领域。
背景技术
机床是机械制造业的心脏，性能水平已经成为衡量一个国家机械制造业水平的重要标志。随着精密机床行业的逐渐发展，产品对机床精度的要求也越来越高。机床导轨是机床上用来确定各主要部件相对位置的基准，机床上的运动部件是通过导轨进行导向的。导轨在装配过程中会产生内部应力，而应力放散效应对精度和精度保持性具有很大的影响，导轨直线度误差是导致导轨系统中存在装配应力的主要原因，因此，降低导轨副的装配应力，研究直线进给导轨低应力装配，对提高机床精度以及精度保持性具有重大意义。
发明内容
本发明为了实现直线进给导轨的低应力装配，提供了一种便于测量直线进给导轨装配应力的装置，为导轨的低应力装配提供优化依据。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种指导直线进给导轨低应力装配的测量装置，所述装置包括检测板和应力测量组件。
所述检测板是一块可安装于双导轨四滑块机构上的平板。板总厚60厘米，检测板上方两对角线位置以及四边框位置有凸起高度30厘米的条形结构，该结构使检测板的应力集中于条形结构上，便于观察检测板因导轨误差所产生的内部应力变化。检测板四个角均布于滑块相对应的螺纹孔。条形结构上有螺纹孔，用安装应力传感器。
所述应力测量组件包括应力传感器、数据采集器、电荷放大器以及数据采集系统。
其中，应变传感器适用于测量固定或移动部件上的动态和准静态力。
其中，数据采集器用于连接和控制电荷放大器和数据采集系统，该数据采集器为8通道，可同时连接8个传感器。
其中，电荷放大器将点和信号转换为比例输出电压，可同时插入多通道放大器模块。
其中，数据采集系统适用于多组分力传感器测量力，实现测量曲线的实时可视化。
本发明方法采用以下步骤：
一)将8个应力传感器安装于检测板的条形突起机构上，用于测量因导轨误差引起的检测板内部应力，并将传感器连接信号采集器、电荷放大器以及信号采集系统；
二)将检测板放置于导轨滑块上，按照工作台螺栓紧固原则将螺栓拧紧，在导轨上滑动检测板，通过应力采集系统，读出检测板位于不同位置时，8处测量点的应力值。
三)检测板四边框位置所测得的应力反应相邻两滑块位置处的高低关系，检测板对角线位置测得的应力反应对角两滑块位置处的高低关系。根据所测应力的数值大小可知两滑块位置相差高低的大小。读取导轨位于某一位置时8个应力测量值大小，即可得到导轨该位置处的相对高低关系，从而为直线进给导轨低应力装配提供优化依据。
有益效果
通过测量检测板内部应力，较为直观的得到导轨四滑块之间的相对误差，便于指导导轨的刮研和装配，降低导轨副装配应力，实现低应力装配，提高精度以及精度保持性。结构简单，操作方便，效率高。
附图说明
图1低应力装配的测量装置示意图；
图2检测板示意图；
图3应力测量组件连接流程图；
图4指导低应力装配的方法流程图。
其中1、4为导轨，2、5、10、13为滑块，3、6、7、8、9、11、12、14为应力传感器。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图4，一种指导直线进给导轨低应力装配的测量装置，所述装置包括检测板和应力测量组件。
所述检测板是一块可安装于双导轨四滑块机构上的平板，如图2所示，板总厚60厘米，检测板上方两对角线位置以及四边框位置有凸起高度30厘米的条形结构，该结构使检测板的应力集中于条形结构上，便于观察检测板因导轨误差所产生的内部应力变化。检测板四个角均布于滑块相对应的螺纹孔。条形结构上有螺纹孔，用安装应力传感器。
如图3所示，所述应力测量组件包括应力传感器、数据采集器、电荷放大器以及数据采集系统。
其中，应变传感器适用于测量固定或移动部件上的动态和准静态力。
其中，数据采集器用于连接和控制电荷放大器和数据采集系统。
其中，电荷放大器将点和信号转换为比例输出电压，可同时插入多通道放大器模块。
其中，数据采集系统适用于多组分力传感器测量力，实现测量曲线的实时可视化。
一)为了便于测量检测板内部应力的变化，较为明显的得到应力变化情况，将8个传感器分别安装于加强筋处，安装位置如图1所示，将传感器连接数据采集器以及电荷放大器。
二)将检测板放置于滑块上。为了消除检测板自身内部应力的影响，在未拧紧螺栓时便进行应力数据采集，然后按照螺栓紧固原则，将螺栓按顺序以30N·cm的拧紧力矩拧紧。推动检测板在导轨上滑动，通过数据采集系统即可得到检测板位于导轨不同位置时，8处测量点的应力变化情况。
三)因为检测板条形结构的存在，因导轨误差引起的检测板内部应力变化集中反应在突起条形结构上。检测板四边框位置的应力主要由相邻两滑块位置处的误差决定。检测板对角线位置的应力主要由对角两滑块位置处的误差关系决定。根据所测应力的数值大小可知两滑块位置误差的大小。以2、5、10三个滑块为例，通过读取3、6、8、9传感器所测应力值，可得到三个滑块中每两个之间的高低差量，对比高低差量的大小，可知三个滑块具体的高低关系。同理，通过读取8个应力测量值，即可得到导轨四滑块位置处的相对高低关系，从而为直线进给导轨低应力装配提供优化依据。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种指导直线进给导轨低应力装配的测量装置，其特征在于，该装置包括应力检测板以及应力测量组件；
所述检测板为安装于双导轨四滑块机构上的平板，检测板上方两对角线位置以及四边框位置有凸起的条形结构，该结构使检测板的应力集中于条形结构上，检测板四个角均布于滑块相对应的螺纹孔，螺纹孔用于安装应力传感器；
所述应力测量组件包括应力传感器、数据采集器、电荷放大器以及数据采集系统；
其中，应变传感器适用于测量固定或移动部件上的动态和准静态力。
其中，数据采集器用于连接和控制电荷放大器和数据采集系统，该数据采集器为8通道，可同时连接8个传感器；
其中，电荷放大器将点和信号转换为比例输出电压，可同时插入多通道放大器模块；
其中，数据采集系统适用于多组分力传感器测量力，实现测量曲线的实时可视化。
2.根据权利要求1中所述装置的测量导轨误差方法，该方法包括以下步骤：
1)将8个应力传感器安装于检测板的条形突起机构上，用于测量因导轨误差引起的检测板内部应力，并将传感器连接信号采集器、电荷放大器以及信号采集系统；
2)将检测板放置于导轨滑块上，按照工作台螺栓紧固原则将螺栓拧紧，在导轨上滑动检测板，通过应力采集系统，读出检测板位于不同位置时，8处测量点的应力值。
3)检测板四边框位置所测得的应力反应相邻两滑块位置处的高低关系，检测板对角线位置测得的应力反应对角两滑块位置处的高低关系：
根据所测应力的数值大小可知两滑块位置相差高低的大小；
读取导轨位于某一位置时8个应力测量值大小，即可得到导轨该位置处的相对高低关系，从而为直线进给导轨低应力装配提供优化依据。
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