CN202225073U - 一种在线检测光学仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种在线检测光学仪器其特征在于：立柱的一侧设有主显微镜座和与主显微镜座相配合的照明装置，立柱的另一侧设有立柱倾斜机构，主显微镜座上方设有滚珠双圆弧目镜，主显微镜座下方设有物镜和长工作距离物镜组。使用时，在线检测光学仪器又直接安放内、外螺纹磨床的工作台面上，将加工丝杆螺母的磨床砂轮外圆磨削部位移到目镜视场内，通过调节度盘旋转手轮转动双圆弧目镜度盘，找到与被加工丝杆相对应的检测图像，经调节后使砂轮外圆图像与检测图像中的双圆弧相切瞄准，根据检测结果就可调整修磨器的金刚石笔的调节手轮对砂轮进行磨砂，这种在线直接检测及时调校的方式，大大提高了砂轮修磨后的几何形状尺寸的精确度，从而保证了被加工丝杆螺母的质量。

Description

一种在线检测光学仪器

技术领域

本实用新型涉及光学仪器的技术领域，具体地说是一种用于滚动功能部件的零件加工前机床预调的在线直接检测光学仪器。

背景技术

目前市场上的滚动功能部件（泛指滚珠丝杆副、滚动直线导轨副、滚动花键副等的统称）应用广泛，以当前适用面很广的滚珠丝杆副为例，所谓滚珠丝杆副机构，就是在丝杆和螺母之间装入适量的滚珠，当丝杆或螺母转动时，滚珠沿着螺旋槽向前滚动，在丝杆和螺母之间滚过数圈后，通过装在螺母上的反向装置逐个地又滚回到后面的丝杆和螺母之间，构成一个闭合的循环滚珠回路。滚珠丝杆副中丝杆、滚珠和螺母是三个核心件。其中滚珠是市场上购买的，丝杆是通过精密外螺纹磨床的磨削加工而成，螺母是通过紧密内螺纹磨床的磨削加工而成。丝杆与螺母的加工顺序为丝杆加工结束后，螺母以丝杆的双圆弧滚道直径实际尺寸磨削配置的，丝杆、螺母加工前对磨床预调项目是相同的，但操作方法上略有区别，下面以丝杆加工前外螺纹磨床预调为例，进行阐述。

操作人员接到工作指令，在对本批次的丝杆磨削加工前，按其规格、品种的设计图纸的三项技术要求对磨床的砂轮进行预调：

1、              丝杆的螺旋升角(左旋或右旋)；

2、              丝杆采用滚珠直径的；

3、              丝杆导程数值（由于为现有技术，下面就不再赘述）。

对技术要求1：首先对外螺纹磨床的磨头的砂轮架调整其倾斜角（即螺旋升角），其操作是通过磨床后部的一个圆弧金属标尺及游标对砂轮架机构调整，丝杆设计图纸上技术要求例标有2°11′或2°55′或3°39′等螺旋升角值，圆弧金属标尺为度格值，然而游标的分格值根据机床型号不同，常为1°或30′或15′等，操作人员以估计大约位置来设定其螺旋升角。

对技术要求2：一般操作人员用磨床上带有的双圆弧金刚石修磨器，按滚珠的直径通过金刚石笔的转动手轮选择相对应的双圆弧滚道，对砂轮的磨削部位进行修磨，然后用薄钢片（或锯条片）放在磨床上某个部位，由修磨过的砂轮对其磨削，于是薄钢片上留下经砂轮磨削的双圆弧缺口，操作人员将该薄钢片送计量室检定，检定时将薄钢片平放在光学计量仪器的投影仪玻璃工作台面上，操作仪器在仪器的投影屏上呈现清晰的薄钢片缺口的双圆弧图像，然后将由手工绘图仪器或电脑应用CAD软件绘制的带有双圆弧滚道描图纸，贴附在仪器投影屏上进行对比测量，操作人员根据检定结果，通过修磨器的转动手轮改变金刚石笔的位置，再重复上述的操作过程，直至与描图纸上双圆弧滚道的几何形状相符为止，接下来操作人员就开始对丝杆进行磨削加工了。上述操作中不难看出其存在的缺陷和不足：

1、对磨床上磨头的砂轮架调整倾斜角，外螺纹磨床的圆弧金属标尺配置的游标分度值很粗，根本满足不了设计图纸上标称的螺旋升角的技术要求，这是磨床制造本身存在先天性不足之处。

2、 比对测量用的检测图像是手工绘图仪器或电脑应用CAD软件绘制的，在一张描图纸上，采用绘制方法本身自然产生较大的几何形状尺寸误差，根本不符合计量传递规范要求。

3、描图纸是纸质物质，一旦受到潮湿空气或水质等因素影响下，描图纸自然会产生不规则涨缩变化而影响到检测图像变形。

4、操作人员对薄钢片摆放位置、磨削缺口深浅都带有随意性，给测量带来较大的检定误差。

5、使用投影仪其物镜的成像结构存在先天性结构误差，如畸变、场曲、鉴别率、放大倍率和光源照度等。

正因为检测仪器先天性结构系统误差、使用描图纸的缺陷和薄钢片缺口的制作误差，由此采用间接检测，即借助薄钢片的缺口检测得到的检定结果并不能真实反映修磨的砂轮其双圆弧滚道的几何形状的准确性，所以会造成加工后的丝杆、螺母装配偏差大、质量不稳定，使用寿命短、这直接影响到企业正常的生产秩序。从国内滚动功能部件开始生产以来，现有技术一直袭用至今，没有任何改变，上述存在的缺陷和不足，说明现有技术已经制约滚珠丝杆制造企业的产品质量提高及延长使用寿命目标，适应不了市场对滚珠功能部件日益增长及高质量的要求。滚动功能部件制造企业迫切需要一种体积小、重量轻、精度高、操作方便的可以提供在线检测的光学仪器。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种改进的在线检测光学仪器，它可克服现有技术的间接检测造成加工后的丝杆、螺母装配偏差大、质量不稳定，使用寿命短的一些不足。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种在线检测光学仪器，它主要包括底座、设在底座上的立柱，其特征在于：立柱的一侧设有主显微镜座和与主显微镜座相配合的照明装置，立柱的另一侧设有立柱倾斜机构，主显微镜座上方设有滚珠双圆弧目镜，主显微镜座下方设有物镜和长工作距离物镜组。

本实用新型的在线检测光学仪器设有主显微镜座和照明装置，主显微镜座上方设有滚珠双圆弧目镜，使用时，在线检测光学仪器又直接安放在内、外螺纹磨床的工作台面上，将加工丝杆螺母的磨床砂轮外圆磨削部位移到目镜视场内，通过调节度盘旋转手轮转动双圆弧目镜度盘，找到与被加工丝杆相对应的检测图像，经调节后使砂轮外圆图像与检测图像中的双圆弧相切瞄准，根据检测结果就可调整修磨器的金刚石笔的调节手轮对砂轮进行修磨，用光学倾斜仪对砂轮及立柱的倾斜角进行调校，这种在线直接检测及时调校的方式，大大提高了砂轮修磨后的双圆弧几何形状尺寸的精确度，使砂轮的倾斜角得到高准确度从而保证了被加工丝杆螺母的质量。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型光学倾斜仪的结构示意图。

图3为本实用新型滚珠双圆弧目镜的结构示意图。

图4为本实用新型双圆弧目镜度盘的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型主要包括底座1、设在底座上的立柱5，其与现有技术的区别在于：立柱的一侧设有主显微镜座9和与主显微镜座相配合的照明装置16，立柱的另一侧设有立柱倾斜机构6，主显微镜座上方设有滚珠双圆弧目镜10，主显微镜座下方设有物镜12和长工作距离物镜组13。底座上设有二维移动平台2，立柱的底部设有立柱连座4，二维移动平台与立柱连座之间通过螺钉固定连接，，二维移动平台设有二组测量机构3。立柱上设有可移动的横臂7，横臂上设有升降手轮8，横臂的上方依次设有联接板14、微动手轮11和主显微镜座。照明装置上设有支架15，支架与联接板固定相连。立柱倾斜机构可以使立柱向左或向右倾斜，其倾斜角可达±32o，立柱倾斜机构的上方设有托板17，托板与立柱固定连接，托板上设有光学倾斜仪18。光学倾斜仪是现有技术，具体来说该仪器是基于水准器原理，装置了光学度盘等辅助设备而构成的一种直接测角仪器其外形，光学倾斜仪的规格，仪器的极限误差                                                

″，测量之极限误差

′，水准器19长水准器格值为30″/2毫米，横水泡20为4′/2毫米，光学度盘格值为1°，分划板格值为1′，测量范围为°。滚珠双圆弧目镜包括上、下盖体，设在上盖体21上方的目镜体22和设在下盖体23下方的度盘旋转手轮24构成，上、下盖体之间设有一双圆弧目镜度盘25，双圆弧目镜度盘上刻有检测图像。

检测图像包括一组英制滚珠滚道的检测图像26和一组公制滚珠滚道的检测图像27，一组英制滚珠滚道的检测图像包括6个双向双圆弧滚道图像组，每个双向双圆弧滚道图像组由3—4个不同尺寸双向双圆弧滚道图像构成，双向双圆弧滚道图像由4个不相接的圆弧组成，每个圆弧的两端各设有一条短刻线；一组公制检滚珠滚道的测图像包括6个双向双圆弧滚道图像组，每个双向双圆弧滚道图像组由3—4个不同尺寸双向双圆弧滚道图像构成，双向双圆弧滚道图像由4个不相接的圆弧组成，每个圆弧的两端各设有一条短刻线。双圆弧目镜度盘由光学玻璃制成，光学玻璃为圆形平行平面薄片，光学玻璃的直径为83—86mm，厚度为1.8—2mm，光学玻璃的中心处设有安装孔。检测图像的刻线精度为0.003—0.005mm，刻线粗细度为0.008—0.012mm，刻线均匀度为0.001—0.002mm。

在实施中，为了使在线检测光学仪器满足体积小、重量轻，一般操作人员能轻松安装在机床上的要求，首先将大部分零件，例如底座、二维移动平台、立柱照明装置、立柱连座、立柱倾斜机构和横臂均采用轻质的为铝合金铸件或零件，对主显微镜座机构和照明装置结构进行简化设计，使得本实用新型在不影响测量精度的前提下，减少零件数、缩小体积，以达到减轻仪器重量的目的。采用分体安装，仪器的总净重控制在12-15kg之间。

该仪器底座是根据磨床的工作台面外形而设计，单独一组，并以两个磁性吸铁表架使底座与工作台面固定，而二维移动平台放置在底座平台面上，由底座上螺钉紧固，立柱连座是用螺钉将其紧固在移动平台面上，立柱和立柱连座通过转轴的轴孔上下相连接，而转轴装在立柱的下部孔内，用螺钉将二者紧固，立柱通过转轴可绕立柱连接座两孔左右摆动，立柱倾斜是通过蜗轮副固定在立柱连座的前面，转动蜗轮杆上的偏摆手轮，带动蜗轮与轴键相连接的拨杆转动，拨杆上部由螺钉紧固在立柱前平面上，从而带动立柱向左或向右倾斜。横臂与立柱是通过燕尾槽相配连接，横臂上带齿轮轴的手轮转动与立柱上的齿条吻合，使横臂在立柱上做升降移动。主显微镜是安装在横臂的孔里，连成一体，主显微镜光轴垂直于二维移动平台台面，立柱倾斜机构的偏摆手轮的读数圈零刻度线与指标线对齐已校正，在主显微镜上部安装滚珠双圆弧目镜，中部装有螺纹联接的微动旋转环，下部利用螺纹联接可调换各种倍率的物镜。

现有技术使用各种物镜的工作距离为74-82mm之间，但外螺纹磨床的砂轮最大直径为500mm，当物镜对砂轮外圆进行调焦瞄准时，物镜外壳碰到砂轮。故本申请使用工作距离为120mm物镜组装在物镜的外壳上，避免物镜外壳与砂轮相碰（而内螺纹磨床砂轮直径在100mm，故此不存在前述问题）。因受磨床的工作台面外形限制，而将照明装置装在仪器的后面，其通过压圈将联接板与横臂上平面相连，两支架与联接板相连接，照明装置就装在支架上，照明装置的光轴能很方便调整与主显微镜光轴重合，当立柱倾斜时，使主显微镜与照明装置随立柱及横臂左右摆动而产生联动。

实施中，将底座放在磨床的工作台面上，放上30″水平器通过底座的调平螺钉，使底座上平面平行于磨头的工作台面，用两个吸铁表架使底座固定在工作台面上，将本发明仪器放在底座上平面上，由底座上螺钉紧固仪器，通过机床工作台面左右移动及砂轮架前后移动的手轮，使仪器物镜入光口初对准砂轮外圆磨削部位，若磨床已经调好砂轮架的倾斜角时，将光学倾斜仪放置在立柱上方托板上，并用两个C型夹将其固定，在立柱垂直二维移动台面时，通过该仪器上微动手轮使30″水泡居中，从该仪器读数目镜里读出数值，然后松开该仪器的制动扳手转动金属度盘到与砂轮架相同倾斜角附近，通过制动扳手锁紧金属度盘，转动仪器的微动手轮，按技术要求螺旋升角加上前第一次读数值（必须带正、负号）计算出需要调的实际数值，调整该仪器里读数值与计算实际值相符，转动立柱偏摆手轮，使光学倾斜仪的30″水泡再次居中。这样就完成对立柱的倾斜角的调整。

总之达到立柱与砂轮架的倾斜角一致，通过转动横臂上升降手轮对砂轮外圆调焦及转动二维移动平台上X向、Y向测微手轮，将砂轮外圆移到目镜视场内，通过滚珠双圆弧目镜上的转动手轮转动度盘，找到被加工丝杆相对应的图形进入目镜视场，并调整其水平线与固定分划板水平线对准，转动移动平台上测微手轮，使砂轮外圆图像与双圆弧相切瞄准，用X向的测微手轮测出图像不相切的检测值，以检测值的1/2值，可按公式计算出实际调整值，即（1/2检测值）/cosα，其中α为螺旋升角值，即调整修磨器的金刚石笔的调节手轮对砂轮进行修磨。注意在对砂轮修磨时，本仪器通过机床的头架工作台面移动，使本仪器移出砂轮架部位，防止修磨砂轮飞出的砂粒弹向物镜及照明聚光镜的外表面而受到损伤。而磨床的砂轮处于垂直状态时，则不必用公式计算，直接取1/2检测值调整。

对磨头的砂轮架倾斜角调整，在磨床砂轮架后部适当位置上用螺钉将L型托板安装固定（此板安装后不必拆去，长期使用）将光学倾斜仪安放在托板上，以两个C型夹对仪器进行固定。

在磨床的安装砂轮转轴上换装上检验心轴，头尾架之间装上检验心轴，在头架的工作台面安装上机床附件的桥板，在桥板上放上带表的吸铁表架，检验砂轮转轴的轴线与头尾架轴线在垂直面方向平行度，通过转动砂轮架调整使之平行。此时查看圆弧金属标尺0°刻线与游标刻线是否对齐。若未对齐，将磨床游标调整对齐，这项调整工作并不需要每次都操作，应是具体要求而定。此时调节光学倾斜仪的微动手轮，使30″水泡居中，从其读数目镜里读数，根据被加工丝杆的螺旋升角的技术指标加上前读数（必须带正、负号）计算出实际值，调整该仪器里读数值与计算实际值相符，再调砂轮架的立柱倾斜机构，使该仪器30″水泡居中，紧固该立柱倾斜机构螺钉，仪器水泡仍然居中，借助光学倾斜仪完成对砂轮倾斜角的调整。取下光学倾斜仪。

本装置将现有技术光学倾斜仪应用在对磨床的砂轮架倾斜角及仪器立柱倾斜的调整在国内还是第一次，该仪器具有精度为

″，用于磨床精密调整砂轮的倾斜角完全可以达到丝杆及螺母的标称的技术要求所允许范围内。本仪器也可用于对内螺纹磨床的砂轮预调及修磨在线检测。

Claims (9)

1.一种在线检测光学仪器，它主要包括底座、设在底座上的立柱，其特征在于：立柱的一侧设有主显微镜座和与主显微镜座相配合的照明装置，立柱的另一侧设有立柱倾斜机构，主显微镜座上方设有滚珠双圆弧目镜，主显微镜座下方设有物镜和长工作距离物镜组。

2.根据权利要求1所述的一种在线检测光学仪器，其特征在于：底座上设有二维移动平台，立柱的底部设有立柱连座，二维移动平台与立柱连座之间通过螺钉固定连接，二维移动平台设有二组测量机构。

3.根据权利要求1所述的一种在线检测光学仪器，其特征在于：立柱上设有可移动的横臂，横臂上设有升降手轮，横臂的上方依次设有联接板、微动手轮和主显微镜座。

4.根据权利要求3所述的一种在线检测光学仪器，其特征在于：照明装置上设有支架，支架与联接板固定相连。

5.根据权利要求1所述的一种在线检测光学仪器，其特征在于：立柱倾斜机构的上方设有托板，托板与立柱固定连接，托板上设有光学倾斜仪。

6.根据权利要求1所述的一种在线检测光学仪器，其特征在于：滚珠双圆弧目镜包括上、下盖体、设在上盖体上方的目镜体和设在下盖体下方的度盘旋转手轮构成，上、下盖体之间设有一双圆弧目镜度盘，双圆弧目镜度盘上刻有检测图像。

7.根据权利要求6所述的一种在线检测光学仪器，其特征在于：检测图像包括一组英制滚珠滚道的检测图像和一组公制滚珠滚道的检测图像，一组英制滚珠滚道的检测图像包括6个双向双圆弧滚道图像组，每个双向双圆弧滚道图像组由3—4个双向双圆弧滚道图像构成，双向双圆弧滚道图像由4个不相接的圆弧组成，每个圆弧的两端各设有一条短刻线；一组公制检滚珠滚道的测图像包括6个双向双圆弧滚道图像组，每个双向双圆弧滚道图像组由3—4个双向双圆弧滚道图像构成，双向双圆弧滚道图像由4个不相接的圆弧组成，每个圆弧的两端各设有一条短刻线。

8.根据权利要求6所述的一种在线检测光学仪器，其特征在于：双圆弧目镜度盘由光学玻璃制成，光学玻璃为圆形平行平面薄片，光学玻璃的直径为83—86mm，厚度为1.8—2mm，光学玻璃的中心处设有安装孔。

9.根据权利要求6所述的一种在线检测光学仪器，其特征在于：检测图像的刻线精度为0.003—0.005mm，刻线粗细度为0.008—0.012mm，刻线均匀度为0.001—0.002mm。

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