CN115855497A - 一种空气静压主轴的径向刚度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气静压主轴的径向刚度测量装置，包括支撑架，支撑架由两个平面板和多个支撑柱组成，两个平面板与多个支撑柱固定连接，两个平面板之间上下平行设置，在处于上方的平面板设置锁紧组件，在两个平面板上均通过调节组件连接有力加载装置、力传感器和位移传感器，通过调节组件能够调节力加载装置、力传感器和位移传感器在竖直方向上的高度。本发明通过设置锁紧组件，将空气静压主轴竖直放入贯穿孔内，并拉动操作杆，使得环体相应旋转，带动各个联动杆相应转动，并带动调节杆向着贯穿孔中心处延伸，直至多个橡胶块对处于贯穿孔内的空气静压主轴同步进行夹持，保证空气静压主轴在夹持时始终处于中心处，提高测量精准度。

Description

一种空气静压主轴的径向刚度测量装置

技术领域

本发明涉及测量设备技术领域，尤其涉及一种空气静压主轴的径向刚度测量装置。

背景技术

空气静压主轴是轴承的一种，其采用气体(多为空气)作为润滑介质，具有精度高、无磨损和寿命长等优点，被广泛应用于超精密切削机床中。

公开号为CN206339380U、名称为一种空气静压主轴的径向刚度测量装置的专利文件，公开了所述的支架放置在隔振地基上；空气静压主轴竖直固定在支架上，空气静压主轴的空气静压主轴转子悬浮在空气静压主轴外壳中，空气静压主轴转子和空气静压主轴外壳之间的缝隙为压缩空气形成的空气静压主轴气膜，空气静压主轴外壳的底部固定在支架上；所述的力传感器B固定在水平放置的力加载装置B的前端，力加载装置B的后端固定在支架上，力传感器B和力加载装置B固定安装在空气静压主轴的下部，空气静压主轴的上部对应安装结构相同的力传感器A和力加载装置A；所述的支架上安装有位移传感器A、位移传感器C和位移传感器B，位移传感器A测量空气静压主轴气膜的径向间隙变化量△HA，位移传感器B测量空气静压主轴气膜的径向间隙变化量△HB，位移传感器C测量空气静压主轴的变形量△HC；

上述技术方案实现测量过程中空气静压主轴径向变形误差的有效分离，从而提高了空气静压主轴径向刚度测量精度，但发明人还发现存在如下缺陷：

空气静压主轴竖直固定安装在支架上，传统地固定方式对空气静压主轴的固定难以保证空气静压主轴在测量过程承压中不会偏离，从而容易导致测量结果不精准。

发明内容

本发明的目的是提出的一种空气静压主轴的径向刚度测量装置，具有对承压中的空气静压主轴起到稳固功能，以提高测量精准度。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种空气静压主轴的径向刚度测量装置，包括支撑架，所述支撑架由两个平面板和多个支撑柱组成，两个所述平面板均与多个所述支撑柱固定连接，且两个所述平面板之间上下平行设置，在处于上方的所述平面板设置锁紧组件，在两个所述平面板上均通过调节组件连接有力加载装置、力传感器和位移传感器，通过所述调节组件能够调节力加载装置、力传感器和位移传感器在竖直方向上的高度。

优选地，所述锁紧组件包括贯穿处于上方的所述平面板的圆形贯穿孔和开设在该平面板内部的腔室，所述腔室内的四角处一共至少固定连接有两个配合块，所述配合块具有弧面，所述腔室内设置有环体，所述环体的外缘与所述弧面相适配，所述环体与所述配合块滑动连接。

优选地，所述环体内周侧壁固定连接有至少三个固定座，所述固定座通过销轴方式转动连接有联动杆，所述联动杆的另一端通过销轴方式转动连接有调节杆，所述调节杆的另一端穿过所述腔室向所述贯穿孔中心延伸，并固定连接有橡胶块。

优选地，处于上方的所述平面板开设有操作槽，所述环体外周侧壁固定连接有操作杆，所述操作杆部分伸出所述操作槽。

优选地，处于上方的所述平面板固定连接有固定块，所述固定块与所述操作杆处于同一高度，所述固定块具有螺纹槽，并螺纹连接有第一螺纹杆，所述第一螺纹杆的一端固定连接有垫块。

优选地，处于上方的所述平面板固定连接有固定杆，所述固定杆与所述操作杆处于同一高度，所述操作杆系有绳体，所述绳体绕过所述固定杆向下延伸，并连接有配重块。

优选地，所述绳体上还具有可装卸的多个加重块，所述加重块开设有安装槽，所述安装槽从所述加重块的外缘延伸至其中心。

优选地，所述调节组件含有两个竖直块，同一组的两个所述竖直块相对固定连接在所述平面板上，所述竖直块开设有竖直槽，所述竖直槽转动连接有第二螺纹杆，所述竖直槽滑动连接有调节块，所述调节块具有螺纹槽，与所述第二螺纹杆螺纹连接。

优选地，同一组的两个所述调节块分别与力加载装置和位移传感器连接，所述力加载装置的力施加端与力传感器连接。

相比现有技术，本发明的有益效果为：

1、本发明通过设置锁紧组件，将需要测量的空气静压主轴竖直放入贯穿孔内，并拉动操作杆，使得环体相应旋转，带动各个联动杆相应转动，并带动调节杆向着贯穿孔中心处延伸，直至多个橡胶块对处于贯穿孔内的空气静压主轴同步进行夹持，保证空气静压主轴在夹持时始终处于中心处，提高测量精准度。

2、本发明通过设置可抵触的第一螺纹杆和配重块，都是对操作杆起到稳定作用，从而保证了对空气静压主轴进行稳固夹持，提高测量精准度。

3、本发明通过设置调节组件，使得力加载装置、力传感器和位移传感器的高度上能够调节，从而实现对力加载装置、力传感器和位移传感器高度上调节，便于适用于测量不同高度的空气静压主轴，适用范围广。

附图说明

图1为本发明提出的一种空气静压主轴的径向刚度测量装置含有第一螺纹杆的结构示意图；

图2为本发明提出的一种空气静压主轴的径向刚度测量装置中其中一个平面板的剖面结构示意图；

图3为本发明提出的一种空气静压主轴的径向刚度测量装置含有配重块的结构示意图；

图4为本发明提出的一种空气静压主轴的径向刚度测量装置中其中一个竖直块与相应的调节块之间的连接结构示意图；

图5为本发明提出的一种空气静压主轴的径向刚度测量装置中加重块的结构示意图。

图中：

10、支撑架；11、平面板；12、支撑柱；

20、贯穿孔；21、腔室；22、配合块；23、弧面；24、环体；25、固定座；26、联动杆；27、调节杆；28、橡胶块；29、操作槽；210、操作杆；

30、固定块；31、第一螺纹杆；32、垫块；33、固定杆；34、绳体；35、配重块；36、加重块；37、安装槽；

40、竖直块；41、竖直槽；42、第二螺纹杆；43、调节块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1-图5，一种空气静压主轴的径向刚度测量装置，包括支撑架10，支撑架10由两个平面板11和多个支撑柱12组成，两个平面板11均与多个支撑柱12固定连接，且两个平面板11之间上下平行设置，在处于上方的平面板11设置锁紧组件，在两个平面板11上均通过调节组件连接有力加载装置、力传感器和位移传感器，通过调节组件能够调节力加载装置、力传感器和位移传感器在竖直方向上的高度。

需要说明的是，利用力加载装置、力传感器和位移传感器对空气静压主轴的检测方法以及步骤均为现有技术，在此不做赘述。

进一步地，锁紧组件包括贯穿处于上方的平面板11的圆形贯穿孔20和开设在该平面板11内部的腔室21，腔室21内的四角处一共至少固定连接有两个配合块22，配合块22具有弧面23，腔室21内设置有环体24，环体24的外缘与弧面23相适配，环体24与配合块22滑动连接。

两个配合块22为相对设置，处于腔室21的对角线上，这样，环体24相对于腔室21能够旋转；

进一步地，环体24内周侧壁固定连接有至少三个固定座25，固定座25通过销轴方式转动连接有联动杆26，联动杆26的另一端通过销轴方式转动连接有调节杆27，调节杆27的另一端穿过腔室21向贯穿孔20中心延伸，并固定连接有橡胶块28。

参考附图2，该状态下，调节杆27上的橡胶块28最接近贯穿孔20的中心处。

进一步地，处于上方的平面板11开设有操作槽29，环体24外周侧壁固定连接有操作杆210，操作杆210部分伸出操作槽29。

通过拉动操作杆210，带动环体24旋转，从而实现对调节杆27的调节，能够对不同直径的空气静压主轴进行稳固夹持。

进一步地，处于上方的平面板11固定连接有固定块30，固定块30与操作杆210处于同一高度，固定块30具有螺纹槽，并螺纹连接有第一螺纹杆31，第一螺纹杆31的一端固定连接有垫块32。

为了保证贯穿孔20中的空气静压主轴的稳固夹持，设置了上述技术方案，通过对第一螺纹杆31的控制，从而对操作杆210的稳固抵触，保证了对不同直径的空气静压主轴进行稳固夹持。

进一步地，处于上方的平面板11固定连接有固定杆33，固定杆33与操作杆210处于同一高度，操作杆210系有绳体34，绳体34绕过固定杆33向下延伸，并连接有配重块35。

为了保证贯穿孔20中的空气静压主轴的稳固夹持，设置了另一个上述技术方案，通过配重块35的重力作用下，始终对操作杆210起到拉动作用，从而使得操作杆210稳固静止不动，保证了对不同直径的空气静压主轴进行稳固夹持。

进一步地，绳体34上还具有可装卸的多个加重块36，加重块36开设有安装槽37，安装槽37从加重块36的外缘延伸至其中心。

加重块36的设置，用于配合配重块35起到加重的作用。

进一步地，调节组件含有两个竖直块40，同一组的两个竖直块40相对固定连接在平面板11上，竖直块40开设有竖直槽41，竖直槽41转动连接有第二螺纹杆42，竖直槽41滑动连接有调节块43，调节块43具有螺纹槽，与第二螺纹杆42螺纹连接。

上述技术方案是对力加载装置、力传感器和位移传感器在竖直方向上高度的调节，便于适应不同高度的空气静压主轴。

进一步地，同一组的两个调节块43分别与力加载装置和位移传感器连接，力加载装置的力施加端与力传感器连接。

本发明的工作原理：

首先，消除第一螺纹杆31对操作杆210的限制，并拉动操作杆210，使得环体24如附图2逆时针旋转至一个临界端，此时各个调节杆27距离贯穿孔20的中心处最远；

将需要测量的空气静压主轴竖直放入贯穿孔20内，并反向拉动操作杆210，使得环体24如附图2顺时针旋转，带动各个联动杆26相应转动，并带动调节杆27向着贯穿孔20中心处延伸，直至多个橡胶块28对处于贯穿孔20内的空气静压主轴同步进行夹持；

通过调节第一螺纹杆31，使得垫块32紧密抵触操作杆210，保证了对空气静压主轴进行稳固夹持；

或者直接通过配重块35和加重块36的重力作用，使得操作杆210稳固静止不动，保证了对空气静压主轴进行稳固夹持；

另外，还可以旋转第二螺纹杆42，当第二螺纹杆42旋转时，与之螺纹连接的调节块43会随着第二螺纹杆42的旋转方向不同而上下移动，从而实现对力加载装置、力传感器和位移传感器高度上调节，便于适用于测量不同高度的空气静压主轴。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种空气静压主轴的径向刚度测量装置，其特征在于，包括支撑架(10)，所述支撑架(10)由两个平面板(11)和多个支撑柱(12)组成，两个所述平面板(11)均与多个所述支撑柱(12)固定连接，且两个所述平面板(11)之间上下平行设置，在处于上方的所述平面板(11)设置锁紧组件，在两个所述平面板(11)上均通过调节组件连接有力加载装置、力传感器和位移传感器，通过所述调节组件能够调节力加载装置、力传感器和位移传感器在竖直方向上的高度。

2.根据权利要求1所述的一种空气静压主轴的径向刚度测量装置，其特征在于，所述锁紧组件包括贯穿处于上方的所述平面板(11)的圆形贯穿孔(20)和开设在该平面板(11)内部的腔室(21)，所述腔室(21)内的四角处一共至少固定连接有两个配合块(22)，所述配合块(22)具有弧面(23)，所述腔室(21)内设置有环体(24)，所述环体(24)的外缘与所述弧面(23)相适配，所述环体(24)与所述配合块(22)滑动连接。

3.根据权利要求2所述的一种空气静压主轴的径向刚度测量装置，其特征在于，所述环体(24)内周侧壁固定连接有至少三个固定座(25)，所述固定座(25)通过销轴方式转动连接有联动杆(26)，所述联动杆(26)的另一端通过销轴方式转动连接有调节杆(27)，所述调节杆(27)的另一端穿过所述腔室(21)向所述贯穿孔(20)中心延伸，并固定连接有橡胶块(28)。

4.根据权利要求3所述的一种空气静压主轴的径向刚度测量装置，其特征在于，处于上方的所述平面板(11)开设有操作槽(29)，所述环体(24)外周侧壁固定连接有操作杆(210)，所述操作杆(210)部分伸出所述操作槽(29)。

5.根据权利要求4所述的一种空气静压主轴的径向刚度测量装置，其特征在于，处于上方的所述平面板(11)固定连接有固定块(30)，所述固定块(30)与所述操作杆(210)处于同一高度，所述固定块(30)具有螺纹槽，并螺纹连接有第一螺纹杆(31)，所述第一螺纹杆(31)的一端固定连接有垫块(32)。

6.根据权利要求4所述的一种空气静压主轴的径向刚度测量装置，其特征在于，处于上方的所述平面板(11)固定连接有固定杆(33)，所述固定杆(33)与所述操作杆(210)处于同一高度，所述操作杆(210)系有绳体(34)，所述绳体(34)绕过所述固定杆(33)向下延伸，并连接有配重块(35)。

7.根据权利要求5所述的一种空气静压主轴的径向刚度测量装置，其特征在于，所述绳体(34)上还具有可装卸的多个加重块(36)，所述加重块(36)开设有安装槽(37)，所述安装槽(37)从所述加重块(36)的外缘延伸至其中心。

8.根据权利要求1所述的一种空气静压主轴的径向刚度测量装置，其特征在于，所述调节组件含有两个竖直块(40)，同一组的两个所述竖直块(40)相对固定连接在所述平面板(11)上，所述竖直块(40)开设有竖直槽(41)，所述竖直槽(41)转动连接有第二螺纹杆(42)，所述竖直槽(41)滑动连接有调节块(43)，所述调节块(43)具有螺纹槽，与所述第二螺纹杆(42)螺纹连接。

9.根据权利要求8所述的一种空气静压主轴的径向刚度测量装置，其特征在于，同一组的两个所述调节块(43)分别与力加载装置和位移传感器连接，所述力加载装置的力施加端与力传感器连接。

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