CN118067173A - 用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及编码器精度测试技术领域，具体提供一种用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台，主要包括旋转主轴、基准转台和温控箱，其中，温控箱具有加热和制冷功能，用于调节被测编码器在精度测试中的环境温度，被测编码器设置在温控箱内，并与旋转主轴连接，旋转主轴穿过温控箱底部面板上的轴孔，与基准转台同轴连接；旋转主轴采用隔热材料，用于隔绝所述被测编码器通过所述旋转主轴与所述基准转台进行热交换。本发明通过温控箱可以测试编码器的在不同温度下的精度表现，形成温度‑精度曲线，用于了解在不同温度下编码器的温度表现及可能带来的误差，以便对误差进行补偿。

Description

用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台

技术领域

本发明涉及编码器精度测试技术领域，具体提供一种用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台。

背景技术

编码器作为高端数控机床、自动化、智能传感的关键部件，其精度指标直接影响所在设备的运行和定位精度。通常对于高精度编码器而言，其提供的精度曲线为某一预设温度状态下0～360°的分度误差，而并不提供其他温度条件下的精度曲线及随温度变化的精度变化。

目前，国内外编码器厂家在提供精度曲线时，均提供指定恒温下的精度曲线，对于非此温度下的编码器精度变化，无法提供数据曲线，但编码器的实际工作环境通常并不是编码器厂家提供的指定温度，因此，编码器厂家提供的指定恒温下的精度曲线并不可靠。

现有精度检测方案有两种：一种是使用多面棱体作为检测基准，测试编码器的精度，另一种是以转台或其他高精度数字连续测量设备为检测基准，测试编码器的精度。上述两种精度检测方案均未考虑温度对编码器精度误差的影响，并且将检测基准与测试编码器设置在同一温度环境下，当需要对测试编码器进行变温测试时，检测基准与测试编码器的环境温度均会发生变化，但检测基准仅能够在额定温度条件下保证高精度，当实际工作温度与额定温度不同时，检测基准的精度会受到温度影响，导致其精度不足以作为编码器精度检测的基准，因此无法实现对编码器的变温测试，无法测量在多个不同温度下编码器的精度。

此外，还存在通过对基准进行温度补偿的方案，避免温度对于编码器精度测试的影响，但其精度范围有限，仅适用于部分产品，其温度补偿函数的正确性无法验证，且对于高精度产品的精度测试，不满足基准使用要求。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台，通过温控箱将被测编码器和基准转台进行温度隔离，并通过隔热材料的旋转主轴避免了被测编码器和基准转台间的热交换，通过温控箱实现了被测编码器在不同温度下的精度测试。

本发明提供的用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台，包括：旋转主轴、基准转台、温控箱、固定板和密封圈；

其中，固定板设置在温控箱内，用于支撑和固定被测编码器，固定板上开有第一轴孔；温控箱具有加热和制冷功能，用于调节被测编码器在精度测试中的环境温度，温控箱的底部面板上开有第二轴孔；第二轴孔的内沿连接有密封圈，密封圈的内径与旋转主轴的外径相同；被测编码器设置在固定板的上方，旋转主轴与被测编码器连接，并且旋转主轴穿过第一轴孔和第二轴孔与基准转台同轴连接；旋转主轴采用隔热材料，用于隔绝被测编码器通过旋转主轴与基准转台进行热交换。

优选的，还包括支撑架，支撑架用于支撑温控箱，温控箱设置在支撑架的上表面，基准转台设置在支撑架的下方。

优选的，温控箱的内部设置有加热片和制冷器，用于调节温控箱内部的温度。

优选的，温控箱的箱体面板采用聚氨酯发泡材料或聚苯板，具有隔热效果。

优选的，还设置有恒温箱，基准转台设置在恒温箱内，恒温箱内的温度等于基准转台的额定温度。

优选的，隔热材料为氧化铝陶瓷或碳化硅陶瓷。

优选的，密封圈包括内层密封圈和外层密封圈，内层密封圈和外层密封圈之间设有空气层，用于减少温控箱与外界的热交换。

与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

本发明通过温控箱将被测编码器和基准转台进行温度隔离，并通过隔热材料的旋转主轴和密封圈避免了被测编码器和基准转台间的热交换，通过温控箱可以测试编码器的在不同温度下的精度表现，形成温度-精度曲线，帮助用户了解在不同温度下编码器的温度表现及可能带来的误差，以便于用户对误差进行补偿。

本发明可在现有精度检测平台进行升级和搭建，无需格外购买高精度测试设备，节约开发成本，并且结构紧凑、占用空间小、拆卸方便、搭建高效，技术人员可自行操作。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台的结构示意图。

其中的附图标记包括：

被测编码器1、旋转主轴2、基准转台3、温控箱4、固定板5、密封圈6、支撑架7。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例提供了一种用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台，用于检测被测编码器1在不同温度条件下的精度，具体包括：旋转主轴2、基准转台3、温控箱4、固定板5、密封圈6和支撑架7，其中，被测编码器1设置在温控箱4内，在编码器变温精度测试过程中，温控箱4需要为被测编码器1提供一个可变温且可保持温度的独立环境，需要将被测编码器1与基准转台3进行隔离，避免被测编码器1的温度环境对基准转台3造成影响。温控箱4内设置有加热片和制冷器，可以通过加热片和制冷器实现加热或制冷功能，通过对温控箱4内局部环境的加热或制冷，改变被测编码器1的工作环境温度，以满足被测编码器1不同温度的测试需求。此外，温控箱4还需要具备良好的隔热保温效果，温控箱4的所有面板上均采用隔热材料，具体的，可采用聚氨酯发泡材料或聚苯板，尽可能避免温控箱4与箱体外界的环境进行热交换。

作为一种优选的实施例，温控箱4内还设置有温度传感器，当用于测量和显示温控箱4内的环境温度，此外，当环境温度低于或高于测试所需的温度，自动控制加热片或制冷器实现升温或降温调节，保证温控箱4内的温度在测试过程中始终保持恒定。

固定板5设置在温控箱4内且偏下位置，固定板5与温控箱4的底部面板之间存在一定距离。固定板5与温控箱4的侧面板面相对固定，且其高度可调。固定板5的中央位置开有第一轴孔，第一轴孔用于容纳旋转主轴2。在精度检测过程中，固定板5用于支撑和固定被测编码器1，将被测编码器1放置在固定板5的上表面。温控箱4的底部面板上还开有第二轴孔，第二轴孔的尺寸略大于旋转主轴2的直径。

在精度检测过程中，温控箱4设置在支撑架7上，基准转台3设置在支撑架7的下方。基准转台3通过旋转主轴2与被测编码器1同轴连接，并且被测编码器1随基准转台3同步转动，基准转台3的转动角度为参考量，被测编码器1的读数为测量量，通过计算测量量与参考量之间的单位角度差，即可求得被测编码器1在温控箱4设定温度下的精度误差。由于基准转台3的转动精度也会受到温度影响，基准转台3只有在其额定温度下，其转动角度的精度才可靠，因此，在测试过程中，基准转台3工作时的环境温度需要保证为额定温度，基准转台3的额定温度通常在20℃左右，与室温较为接近，所以通常基准转台3只需在室温条件下工作即可，其精度受影响较小。但被测编码器1受到工作环境以及机械发热等影响，通常工作在-40℃至100℃之间，目前编码器厂家通常仅会提供某一温度下，被测编码器1的工作精度，但该温度通常与实际工作温度相差较大，因此需要测量在实际工作温度条件下的编码器精度。为了满足不同工作环境的需求，还需要展开测量被测编码器1在多个不同温度下的精度表现，并形成温度-精度曲线，以便于了解在不同温度下编码器的温度表现及可能带来的误差。但当检测时的工作温度与室温偏差较大时，基准转台3的精度会受到温度影响，例如被测编码器1的实际工作温度为-25℃或80℃，基准转台3的转动角度会存在较大偏差，导致最终测得的温度-精度曲线中既包含被测编码器1的误差，也包含基准转台3受温度影响产生的误差。而在现有的编码器精度测试过程中，被测编码器1和基准转台3均是处于同一温度环境下，一方面难以调控被测编码器1的工作温度，另一方面基准转台3工作在非额定温度下会产生误差。

因此，本发明实施例设计了温控箱4，即可以实现被测编码器1工作温度的调控，也将被测编码器1与基准转台3的工作环境进行了隔离，保证被测编码器1在变温过程中，基准转台3的工作环境始终保持在额定温度。

由于被测编码器1和基准转台3是通过旋转主轴2实现同步转动，常规的金属旋转主轴2会导致被测编码器1和基准转台3通过旋转主轴2实现热交换，所以本发明实施例中的旋转主轴2采用隔热材料，具体可采用氧化铝陶瓷或碳化硅陶瓷，减少温控箱4与基准转台3的热交换，既保证被测编码器1温度恒定，也可以保证了基准转台3在额定温度下的精度保持能力。此外，氧化铝陶瓷或碳化硅陶瓷也具有较高的刚度，满足旋转主轴2的机械要求。

此外，由于温控箱4的底部面板上开有第二轴孔，会导致温控箱4与外部环境进行热交换，影响基准转台3所在环境的温度，因此，在第二轴孔的内沿还连接有密封圈6，密封圈6采用柔性保温或隔热材料，例如人造橡胶、聚氨酯、聚苯乙烯等。密封圈6的内径与旋转主轴2的外径相同。

作为一种优选的实施例，温控箱4的第二轴孔采用双层密封，密封圈6包括内层密封圈和外层密封圈，其中内层密封圈和外层密封圈之间具有一定距离，中间形成空气层，减少温控箱4与外界环境进行热交换。

作为一种优选的实施例，为了进一步提升测试精度，还设置有恒温箱，将基准转台3设置在恒温箱内，调节恒温箱内的温度，使其等于基准转台3的额定温度，以保证基准转台3始终工作在额定温度下。

通过本发明实施例提供的用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台，可以检测被测编码器1的在不同温度下的精度表现，对于编码器厂家，可以在编码器出厂时提供能多组温度-精度曲线，供用户参考，以提升编码器的用户认可度。对于用户，可以根据实际的工作需求，按照实际的工作环境温度测量编码器对应的实际精度误差，以便于进行误差补偿。此外，本发明结构简单、拆卸方便、搭建高效，技术人员可自行操作，无需厂家指导或现场调试。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台，其特征在于，包括：旋转主轴、基准转台、温控箱、固定板和密封圈；

其中，所述固定板设置在所述温控箱内，用于支撑和固定被测编码器，所述固定板上开有第一轴孔；所述温控箱具有加热和制冷功能，用于调节被测编码器在精度测试中的环境温度，所述温控箱的底部面板上开有第二轴孔；所述第二轴孔的内沿连接有所述密封圈，所述密封圈的内径与所述旋转主轴的外径相同；所述被测编码器设置在所述固定板的上方，所述旋转主轴与所述被测编码器连接，并且所述旋转主轴穿过所述第一轴孔和所述第二轴孔与所述基准转台同轴连接；所述旋转主轴采用隔热材料，用于隔绝所述被测编码器通过所述旋转主轴与所述基准转台进行热交换。

2.如权利要求1所述的用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台，其特征在于，还包括支撑架，所述支撑架用于支撑所述温控箱，所述温控箱设置在所述支撑架的上表面，所述基准转台设置在所述支撑架的下方。

3.如权利要求1所述的用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台，其特征在于，所述温控箱的内部设置有加热片和制冷器，用于调节所述温控箱内部的温度。

4.如权利要求3所述的用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台，其特征在于，所述温控箱的箱体面板采用聚氨酯发泡材料或聚苯板，具有隔热效果。

5.如权利要求1所述的用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台，其特征在于，还设置有恒温箱，所述基准转台设置在所述恒温箱内，所述恒温箱内的温度等于所述基准转台的额定温度。

6.如权利要求1所述的用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台，其特征在于，所述隔热材料为氧化铝陶瓷或碳化硅陶瓷。

7.如权利要求1所述的用于编码器变温精度测试的温度隔离检测台，其特征在于，所述密封圈包括内层密封圈和外层密封圈，内层密封圈和外层密封圈之间设有空气层，用于减少所述温控箱与外界的热交换。