CN114485413B - 一种超高精度位移测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精度位移测量装置，包括底座、气浮滑台、V型定位块、直线光栅传感器，其中底座上设有大理石导轨；气浮滑台设于底座的大理石导轨上；V型定位块设于所述气浮滑台上；气缸设于所述气浮滑台上；V型限位块与所述气缸的输出端连接，在气缸回拉时，所述V型限位块的V型凸出端能够与所述V型定位块的V型槽匹配对接；直线光栅传感器设于所述V型限位块上，所述直线光栅传感器能够实时获取与目标物表面之间的距离值。与现有技术相比，本发明通过V型定位块、V型限位块、气缸的相互配合，实现测量头的精准收放，显著提升了位移测量的精度。

Description

一种超高精度位移测量装置

技术领域

本发明涉及高精度检测装置领域，尤其是涉及一种超高精度位移测量装置。

背景技术

随着制造业的飞速发展，因对于RV减速机的需求量较大，打破全部依赖进口的格局，从而启动对各类RV减速机的设计生产，并要求配套相应曲轴检测设备。曲轴的检测是质量保障的重要环节，严重影响装配精度。对于曲轴的检测，包含同轴度检测及相对夹角的检测。同轴度检测以产品几何形状精度为主，相对夹角包含齿相位及两曲轴的相对夹角；将曲轴置于与曲轴磨床相同的装夹方式，驱动其做低速旋转运动，在运行状态下检测曲轴的各项运行特性。

原有的检验方法，是对曲轴在旋转过程中的径向运动量采集并做数值分析，且由于工况的原因，很多检测数据由于设备本身的误差，无法达到想要得到的精度。检测机构的重复精度、温度等都会影响检测结果的准确性，此时位移测量装置极其重要，其运行过程的精密度对具体的测试指标的精密度极其重要，其中测量头的定位精准性尤为关键，可见目前亟需研发一种超高精度位移测量装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超高精度位移测量装置，通过V型定位块、V型限位块、气缸的相互配合，实现测量头的精准收放，显著提升了位移测量的精度。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的目的是保护一种超高精度位移测量装置，包括底座、气浮滑台、V型定位块、直线光栅传感器，其中具体地：

底座上设有大理石导轨；

气浮滑台设于底座的大理石导轨上；

V型定位块设于所述气浮滑台上；

气缸设于所述气浮滑台上；

V型限位块与所述气缸的输出端连接，在气缸回拉时，所述V型限位块的V型凸出端能够与所述V型定位块的V型槽匹配对接；

直线光栅传感器设于所述V型限位块上，所述直线光栅传感器能够实时获取与目标物表面之间的距离值。

进一步地，所述直线光栅传感器的端部设有红宝石球形测头。

进一步地，所述红宝石球形测头上设有微型钢球衬套。

进一步地，所述气浮滑台上固定设有弹簧盖板，所述弹簧盖板的位置位于所述V型限位块上方。

进一步地，所述弹簧盖板下表面设有弹簧压板，所述弹簧压板的下表面设有抵压盖板，所述V型限位块在全行程中其上表面均与所述抵压盖板抵压式紧密接触。

进一步地，所述弹簧压板包括上压板、下压板、设于上压板和下压板之间的多个弹簧。

进一步地，所述V型定位块通过平键与所述气浮滑台固定连接。

进一步地，所述V型限位块下表面固定设有连接杆，所述连接杆下表面固定设有传感器辅助定位块，所述连接杆的端部设有传感器主固定块；

所述直线光栅传感器的一端与所述主固定块固定连接，所述直线光栅传感器的另一端与所述传感器辅助定位块固定连接，所述微型钢球衬套与所述主固定块固定连接。

进一步地，所述气浮滑台上还设有3个0.1μm精度的笔式传感器，所述笔式传感器设于所述传感器辅助定位块的一侧，所述笔式传感器作为测量误差补偿数据采集单元，并配合预设的固定式基准面，在不同工况下设备测试数据的准确性；

所述笔式传感器的端部匹配设有抽吸管，所述笔式传感器的一端嵌设于所述抽吸管中，所述抽吸管上连接有真空吸管，所述真空吸管与外设的真空泵连接，在气浮滑台移动时，通过真空抽吸力能够将所述笔式传感器真空吸回，以此避免移动过程中对测头的磨损。

进一步地，所述气浮滑台与大理石导轨之间设有过滤减压后的气膜，以此实现无摩擦高精密运动。

进一步地，本技术方案中气浮滑台的移动采用伺服电机配合丝杆传动，丝杆的端部通过轴承座固定，即丝杆的端部贯穿连接于轴承座的内圈，丝杆贯穿气浮滑台并通过螺纹配合传动，且配有高精度直线光栅尺作为反馈调节，实现高精度的纵向控制移动。

与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：

1)本技术方案中测头在非工作时处于缩回状态，工作时由气缸推到工作位置，其工作位置的重复精度保证通过线性导向轴引导，并最终通过V形限位块及两侧对夹紧结构保证。V形定位块与V形限位块采用表面氮化技术，达到超高的硬度及耐磨性，V形限位块与气浮滑台之间通过紧配的两个平键进行固定，保障其在使用过程中不发生位移。V形限位块块下侧采用固定式引导结构，上侧采用作用于弹簧盖板与弹簧压板之间的矩形弹簧的压紧力，对V形块实现压紧，保证其纵向重复定位精度。

2)本技术方案中配有三个0.1μm精度笔式传感器，作为测量误差补偿数据采集装置，配合固定式基准面，可实现在不同工况下设备测试数据的准确性，该传感器在气浮滑台移动时，可进行真空吸回，保证移动过程中对测头的磨损。

3)本技术方案中的直线光栅式传感器配合两个高精度微型钢球衬套，使测头在收到径向力时，不会产生对直线光栅式传感器的损害，极大减少了因测头径向产生位移对检测数据的影响。

附图说明

图1为本技术方案中超高精度位移测量装置的结构示意图。

图中：1、丝杆，2、轴承座，3、气浮滑台，4、笔式传感器，5、线性导向轴，6、无油衬套，7、气缸，8、防护罩，9、弹簧盖板，10、弹簧压板，11、盖板，12、V型定位块，13、V型限位块，14、传感器辅助定位块，15、连接杆，16、主固定块，17、红宝石球形测头，18、微型钢球衬套，19、直线光栅传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本技术方案中如未明确说明的部件型号、材料名称、连接结构、控制方法、算法等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。

本发明中的超高精度位移测量装置，包括底座、气浮滑台3、V型定位块12、直线光栅传感器19，其中具体地参见图1。

底座上设有大理石导轨，气浮滑台3与大理石导轨之间设有过滤减压后的气膜，以此实现无摩擦高精密运动。

气浮滑台3设于底座的大理石导轨上；V型定位块12设于所述气浮滑台3上；气缸7设于所述气浮滑台3上；V型限位块13与所述气缸7的输出端连接，在气缸7回拉时，所述V型限位块13的V型凸出端能够与所述V型定位块12的V型槽匹配对接。本技术方案中测头在非工作时处于缩回状态，工作时由气缸推到工作位置，其工作位置的重复精度保证通过线性导向轴引导，并最终通过V形限位块及两侧对夹紧结构保证。V形定位块与V形限位块采用表面氮化技术，达到超高的硬度及耐磨性，V形限位块与气浮滑台之间通过紧配的两个平键进行固定，保障其在使用过程中不发生位移。V形限位块块下侧采用固定式引导结构，上侧采用作用于弹簧盖板与弹簧压板之间的矩形弹簧的压紧力，对V形块实现压紧，保证其纵向重复定位精度。直线光栅式传感器测量位移变化，其封闭式结构保障了长久使用的精度保持，其测量行程达到25mm，测量精度0.2μm。光栅式传感器通过定位块上螺钉的抱紧力实现固定，配合柔性非金属材料辅助固定装置，保障其在检测过程中的震动影响。

具体实施时，直线光栅传感器19设于所述V型限位块13上，所述直线光栅传感器19能够实时获取与目标物表面之间的距离值。直线光栅传感器19的端部设有红宝石球形测头17。红宝石球形测头17上设有微型钢球衬套18。

具体实施时，气浮滑台3上固定设有弹簧盖板9，所述弹簧盖板9的位置位于所述V型限位块13上方。弹簧盖板9下表面设有弹簧压板10，所述弹簧压板10的下表面设有抵压盖板11，所述V型限位块13在全行程中其上表面均与所述抵压盖板11抵压式紧密接触。弹簧压板10包括上压板、下压板、设于上压板和下压板之间的多个弹簧。V型定位块12通过平键与所述气浮滑台3固定连接。V型限位块13下表面固定设有连接杆15，所述连接杆15下表面固定设有传感器辅助定位块14，所述连接杆15的端部设有传感器主固定块16；直线光栅传感器19的一端与所述主固定块16固定连接，所述直线光栅传感器19的另一端与所述传感器辅助定位块14固定连接，所述微型钢球衬套18与所述主固定块16固定连接。

具体实施时，气浮滑台3上还设有3个0.1μm精度的笔式传感器4，所述笔式传感器设于所述传感器辅助定位块14的一侧，所述笔式传感器4作为测量误差补偿数据采集单元，并配合预设的固定式基准面，在不同工况下设备测试数据的准确性；所述笔式传感器4的端部匹配设有抽吸管，所述笔式传感器4的一端嵌设于所述抽吸管中，所述抽吸管上连接有真空吸管，所述真空吸管与外设的真空泵连接，在气浮滑台3移动时，通过真空抽吸力能够将所述笔式传感器4真空吸回，以此避免移动过程中对测头的磨损。本技术方案中配有三个0.1μm精度笔式传感器，作为测量误差补偿数据采集装置，配合固定式基准面，可实现在不同工况下设备测试数据的准确性，该传感器在气浮滑台移动时，可进行真空吸回，保证移动过程中对测头的磨损。

具体实施时，本技术方案中气浮滑台的移动采用伺服电机配合丝杆1传动，丝杆1的端部通过轴承座2固定，即丝杆1的端部贯穿连接于轴承座2的内圈，丝杆1贯穿气浮滑台并通过螺纹配合传动，且配有高精度直线光栅尺作为反馈调节，实现高精度的纵向控制移动。

具体实施时，本技术方案中还在气缸7的两侧固定有无油衬套6，无油衬套6中贯穿设有线性导向轴5，线性导向轴5的一端与V型限位块13连接，以此实现导向功能。本技术方案中在气浮滑台3上还部分设有防护罩8。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种超高精度位移测量装置，其特征在于，包括：

底座，其上设有大理石导轨；

气浮滑台（3），设于底座的大理石导轨上；

V型定位块（12），设于所述气浮滑台（3）上；

气缸（7），设于所述气浮滑台（3）上；

V型限位块（13），与所述气缸（7）的输出端连接，在气缸（7）回拉时，所述V型限位块（13）的V型凸出端能够与所述V型定位块（12）的V型槽匹配对接；

直线光栅传感器（19），设于所述V型限位块（13）上，所述直线光栅传感器（19）能够实时获取与目标物表面之间的距离值；

所述气浮滑台（3）上固定设有弹簧盖板（9），所述弹簧盖板（9）的位置位于所述V型限位块（13）上方；

所述弹簧盖板（9）下表面设有弹簧压板（10），所述弹簧压板（10）的下表面设有抵压盖板（11），所述V型限位块（13）在全行程中其上表面均与所述抵压盖板（11）抵压式紧密接触；

所述V型定位块（12）通过平键与所述气浮滑台（3）固定连接；

所述V型限位块（13）下表面固定设有连接杆（15），所述连接杆（15）下表面固定设有传感器辅助定位块（14），所述连接杆（15）的端部设有传感器主固定块（16）；

所述直线光栅传感器（19）的端部设有红宝石球形测头（17）；

所述红宝石球形测头（17）上设有微型钢球衬套（18）；

所述直线光栅传感器（19）的一端与所述主固定块（16）固定连接，所述直线光栅传感器（19）的另一端与所述传感器辅助定位块（14）固定连接，所述微型钢球衬套（18）与所述主固定块（16）固定连接；

所述气浮滑台（3）上还设有3个0.1μm精度的笔式传感器（4），所述笔式传感器设于所述传感器辅助定位块（14）的一侧，所述笔式传感器（4）作为测量误差补偿数据采集单元，并配合预设的固定式基准面，实现在不同工况下设备测试数据的准确性；

所述笔式传感器（4）的端部匹配设有抽吸管，所述笔式传感器（4）的一端嵌设于所述抽吸管中，所述抽吸管上连接有真空吸管，所述真空吸管与外设的真空泵连接，在气浮滑台（3）移动时，通过真空抽吸力能够将所述笔式传感器（4）真空吸回，以此避免移动过程中对测头的磨损。

2.根据权利要求1所述的一种超高精度位移测量装置，其特征在于，所述弹簧压板（10）包括上压板、下压板、设于上压板和下压板之间的多个弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种超高精度位移测量装置，其特征在于，所述气浮滑台（3）与大理石导轨之间设有过滤减压后的气膜，以此实现无摩擦高精密运动。

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