CN204195391U - 一种机床安装导轨精密校调装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机床安装导轨精密校调装置，包括滑台安装座，滑台安装座上安装有精密导轨，精密导轨上安装有滑台，滑台通过软杆连接有激光位移传感器，滑台安装座上安装有轮毂式步进电机和同步带轮，轮毂式步进电机通过同步带与同步带轮连接，滑台安装座通过销轴铰接有电机座，电机座上安装有电机及微调机构，所述电机座包括用于吸附到机床的安装导轨上的磁性底座。本实用新型采用滑台作为调节基准，并通过激光位移传感器自动找基准，较传统校调装置与方法的精度更高，更加快捷，工作量大大减小，使得导轨的校直、检验工作能够快速进行，能有效提高机床的安装导轨的校直效率。

Description

一种机床安装导轨精密校调装置

技术领域

本实用新型属于机床装配用检具领域，更具体地，涉及一种机床安装导轨精密校调装置。

背景技术

针对精密机床的安装导轨安装，导轨的直线度和平行度都至关重要，同时这些量测量难度非常大。在中国实用新型专利说明书CN101648342A中公开了一种机床导轨的安装方法。该方法通过铲刮等手段制备与导轨底面配合的安装面，用于高精度定位第一条导轨，第二条导轨通过直尺检具找正来定位，从而尽可能保证对一条导轨之间的平行度，在一定程度上减轻了工作量。在中国实用新型专利说明书CN102179699A中公布了一种直线导轨的安装定位方法，该方法依旧采用先安装第一根导轨，第二根导轨以第一根导轨为基准的安装策略，但该方法的优点在于其导轨安装精度不直接取决于导轨固定基准面，使用了楔块与定位胶来逐步定位、修正导轨。

在这两种针对导轨校调的方法中，由于采用常规检具的原因，其校调出来的导轨精度只能达到一般机床应用所需级别，难以达到精密机床所需导轨安装精度要求。如第一种方法中，第一条安装导轨a的安装通过铲刮的方式来保证，由于目前导轨加工面多采用磨制手段完成，而安装面材料多为铸铁，由于磨床精度及铸铁变形等问题，若安装面通过铲刮来保证，则铲刮面积非常大，铲刮精度难保证，人工成本非常大；第二种方法中，依旧类似于第一种方法，都是基于传统导轨的安装方式，且由于定位胶易变形等原因，导轨安装后会随时间蠕变，所校调的导轨精度一般较难长时间保证，且接触面较为恶劣，会恶化机床固有频率，带来一系列问题。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种机床安装导轨精密校调装置，其能克服现有技术中导轨安装耗时费力、精度不够等缺陷，在省时省力的前提下，保证导轨的高精度安装，可以用于各种机床的安装导轨的校准与检测。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种机床安装导轨精密校调装置，包括滑台安装座，所述滑台安装座上安装有精密导轨，所述精密导轨上安装有滑台，所述滑台通过软杆连接有激光位移传感器，滑台安装座上安装有轮毂式步进电机和同步带轮，轮毂式步进电机通过同步带与同步带轮连接，同步带的一端安装在滑台的一侧，同步带的另一端绕过轮毂式步进电机和同步带轮后连接在滑台的另一侧，所述滑台安装座通过销轴铰接有电机座，轮毂式步进电机转动时能通过同步带驱动滑台在精密导轨上滑动，所述电机座上安装有电机及由电机驱动运动的用于带动滑台安装座绕销轴旋转的微调机构，所述电机座包括用于吸附到机床的安装导轨上的磁性底座。

优选地，所述电机为步进电机，电机上连接有减速机，减速机的输出轴上安装有第一锥齿轮，所述微调机构包括安装在电机座上的微调螺杆，微调螺杆与减速机的输出轴垂直，微调螺杆的一端安装有与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮，微调螺杆的另一端螺纹连接有调节球，滑台安装座在对应于调节球的位置固定连接有中空的调节座，调节球位于调节座内，调节球与滑台安装座之间存在间隙，调节座具有抵掣端，抵掣端抵靠在调节球上，所述调节座内壁与调节球接触的部分设置为弧形，抵掣端设置有通孔，微调螺杆从抵掣端的通孔处穿过后与调节球连接，抵掣端在通孔处的内壁与微调螺杆的外侧存在间隙，微调螺杆上穿装有能推动调节座绕销轴旋转的压缩弹簧，压缩弹簧的一端连接在调节座上，其另一端连接在电机座上，调节座的内壁设置有限位台，调节球的侧面在对应于限位台的位置设置有便于调节球绕销轴旋转的弧形限位槽，限位台伸入弧形限位槽内。

优选地，所述减速机为行星齿轮减速机。

优选地，所述电机座包括用于吸附到机床的安装导轨上的磁性底座。

优选地，所述磁性底座通过微调支板与滑台安装座连接，所述微调支板通过所述的销轴铰接在滑台安装座上。

优选地，所述软杆通过磁性支座连接在滑台上，磁性支座吸附在滑台上。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本实用新型采用滑台作为调节基准，并通过激光位移传感器自动找基准，较传统校调装置与方法的精度更高，更加快捷，工作量大大减小，使得机床的安装导轨的校直、检验工作能够快速进行，能有效提高机床的安装导轨的校直效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型对机床的安装导轨的前后端面校直时的结构示意图；

图3是本实用新型对机床的安装导轨的前后端面检测时的结构示意图

图4是本实用新型中电机驱动微调机构工作时的结构示意图；

图5是图4中A处的放大图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1～图5所示，一种机床安装导轨精密校调装置，包括滑台安装座1，所述滑台安装座1上安装有精密导轨11，所述精密导轨11上安装有滑台12，所述滑台12通过软杆13连接有激光位移传感器14。软杆13是目前常用的一种杆件，其具有一定的韧性，折弯变形后就能保持该弯曲状态。优选地，所述软杆13通过磁性支座18连接在滑台12上，磁性支座18吸附在滑台12上。滑台安装座1上安装有轮毂式步进电机2和同步带轮22，轮毂式步进电机2通过同步带21与同步带轮22连接，同步带21的一端安装在滑台12的一侧，同步带21的另一端绕过轮毂式步进电机2和同步带轮22后连接在滑台12的另一侧，所述滑台安装座1通过销轴15铰接有电机座30，轮毂式步进电机2转动时能通过同步带21驱动滑台12在精密导轨11上滑动，所述电机座30上安装有电机3及由电机3驱动运动的用于带动滑台安装座1绕销轴15旋转的微调机构，所述电机座30包括用于吸附到机床的安装导轨上的磁性底座16，所述磁性底座16通过微调支板17与滑台安装座1连接，所述微调支板17通过所述的销轴15铰接在滑台安装座1上。

优选地，所述电机3为步进电机，电机3上连接有减速机4，优选地，所述减速机4为行星齿轮减速机。减速机4的输出轴41上安装有第一锥齿轮42，所述微调机构包括安装在电机座30上的微调螺杆5，微调螺杆5与减速机4的输出轴41垂直，微调螺杆5的一端安装有与第一锥齿轮42啮合的第二锥齿轮51，微调螺杆5的另一端螺纹连接有调节球6，滑台安装座1在对应于调节球6的位置固定连接有中空的调节座7，调节球6位于调节座7内，调节球6与滑台安装座1之间存在间隙，调节座7具有抵掣端71，抵掣端71抵靠在调节球6上，所述调节座7内壁与调节球6接触的部分设置为弧形，以便于调节球6的转动。抵掣端71上设置有通孔72，抵掣端71在通孔72处的内壁与微调螺杆5之间存在间隙。微调螺杆5从调节座7的抵掣端71处的通孔72处穿过后与调节球6连接，微调螺杆5上穿装有能推动调节座7绕销轴15旋转的压缩弹簧8，压缩弹簧8的一端连接在调节座7上，其另一端连接在电机座30上。压缩弹簧8始终施加一推力在调节座7上，从图4来看，调节座7始终有一绕销轴15顺时针摆动的趋势。

调节座7的内壁设置有限位台73，调节球6的侧面在对应于限位台73的位置设置有便于调节球6绕销轴15旋转的弧形限位槽61，限位台73伸入弧形限位槽61内。

此外，作为另一种优选，电机3也可以采用伺服电机3，微调机构采用滚珠丝杆机构和调节球6配合的结构，伺服电机3带动滚珠丝杆机构运动，滚珠丝杆机构上的滚珠螺母与调节球6连接，滚珠螺母带动调节球6移动，也可以达到与上述相同的目的。另外，微调机构可以采用现有的一些将转动转换为直线运动的结构，只要该直线运动能带动调节球6移动即可。

下面给出本实用新型针对机床的安装导轨进行调节具体的实施办法，包括安装导轨的水平方向直线度校调和安装导轨竖直方向直线度校调。

1)安装导轨水平方向直线度校准

安装导轨左右方向布置时，此校调是对安装导轨的前后方向进行校调，即调整安装导轨前后表面的直线度。

机床一般布置两根安装导轨，两根安装导轨上再安装其它零配件。两根安装导轨分别为安装导轨a91和安装导轨b92；如果要使这两条安装导轨平行，则需要选定其中的一根安装导轨a91作为基准，将此根安装导轨a91校直作为基准导轨，然后再以基准导轨为基准校调另外一根安装导轨b92。以下具体叙述将安装导轨a91和安装导轨b92校调平行的过程。

参照图2，先将磁性底座16侧向吸附于安装导轨a91之上，通过目测使精密导轨11与安装导轨a91基本平行，调整软杆13，使激光位移传感器14的激光射出口对准安装导轨a91的侧面并使两者距离保持在激光位移传感器14运行的最佳测量距离内，该距离一般在40mm以内。

此后轮毂式步进电机2进行转动，同步带21使滑台12在精密导轨11上滑动一小段距离，则此时滑台12上的激光位移传感器14也对安装导轨a91上选取的一测量小段进行测量，将该最先检测的测量小段作为基准小段。

测量得到安装导轨a91的这一基准小段的测量数据x₁、x₂、x₃、...x_n-1、x_n，其中x₁、x₂、x₃、...x_n-1、x_n为检测得到的激光位置传感器与基准小段之间的距离。然后通过“最小二乘法”或“两点法”对数据进行处理。

若采用“最小二乘法”，根据测量采集到的数据点，通过“最小二乘法”得到安装导轨a91的基准小段的拟合直线，再微调使精密导轨11绕销轴15旋转从而使其与“最小二乘法”得到的拟合直线平行。

“最小二乘法”的计算如下公式：

$P=\min \left(\sqrt{{x_1}^{\′2}+{x_2}^{\′2}+{x_3}^{\′2}+...+{x_{n-1}}^{\′2}+{x_n}^{\′2}}\right)$

其中，x₁'、x₂'、x₃'、...x_n-1'、x_n'分别为x₁、x₂、x₃、...x_n-1、x_n与x₁的差值

若使用“两点法”，则通过测量首尾两点的数据x₁和x_n，拟合出安装导轨a91所在直线，通过微调机构的运行，使精密导轨11与“两点法”得到的拟合直线平行。

参照图4、图5，微调机构进行微调的主要步骤是：控制步进电机，通过行星齿轮减速机大幅降速后，经过第一锥齿轮42和第二锥齿轮51带动微调螺杆5旋转。滑台安装座1与微调支板17通过销轴15相连，微调螺杆5与调节球6为螺纹配合，调节座7与调节球6为半球面接触，弹簧为压缩弹簧8，压缩弹簧8对调节座7和滑台安装座1有推力作用，使滑台安装座1有顺时针旋转趋势，同时也使得调节座7的内壁上的弧形面与调节球6紧密贴合而受到调节球6的限制无法转动。

步进电机通过第一锥齿轮42和第二锥齿轮51带动微调螺杆5旋转，微调螺杆5旋转时，调节球6会受到调节座7上的限位台73的约束，调节球6无法相对调节座7旋转，而微调螺杆5与调节球6之间是螺纹连接的，因此调节球6可以沿微调螺杆5的轴向移动。而调节球6沿微调螺杆5的轴向移动时，由于压缩弹簧8始终是推着调节座7的内壁与调节球6接触，因此调节座7也会随着调节球6移动，而滑台安装座1与调节座7是固定连接在一起的，调节座7的移动就能使滑台安装座1绕着销轴15旋转。另外，调节球6的侧面设有弧形槽，这样就使调节座7具有一定的转动自由度，如果没有弧形槽，则调节座7无法转动。此外，调节座7的抵掣端71上的通孔72要比微调螺杆5的半径大，否则调节座7也无法转动。另外，抵掣端71的内壁与调节球6接触的部分设置为弧形，否则调节球6无法转动。

通过步进电机的旋转运动，来驱动滑台安装座1绕销轴15旋转来进行角度微调，从而使精密导轨11旋转到与安装导轨a91的基准小段的拟合直线平行的位置。

角度微调完成后，系统还会重复上述测量过程，激光位移传感器14还会对基准小段进行多次测量，并使步进电机旋转来对滑台安装座1进行微调，直到精密导轨11与选取的安装导轨a91的基准小段之间平行度误差在精度要求范围内，至此，基准小段选取完成，即安装导轨a91的该测量小段已经校调成为基准小段。

对安装导轨a91的全长进行调节过程中，该基准小段不能变动，通过调整软杆13，来改变激光位移传感器14测量安装导轨a91上的不同小段，使整根安装导轨a91与选取的基准小段之间达到要求的直线度范围内，最终完成整根导轨的测量和直线微调。此直线微调是调节机床的安装导轨a91的其它测量小段旁边的挡块93，以调整挡块93对安装导轨a91的压力，从而使其它测量小段与精密导轨11平行，使其它测量小段的直线度达到要求。

为了更好的保证调整效果，上一测量小段校调完以后，每次调整软杆13进行下一测量小段校调时，均要保证即将测量调整的测量小段与上一测量小段有部分重合，这样才能保证整根安装导轨a91的全部位置都能被调整。

安装导轨a91的校直调整完成后，安装导轨b92的调整以调好直线度的安装导轨a91为基准，将磁性底座16放置到安装导轨a91的滑块上，调节软杆13，使激光位移传感器14的激光射出口对准安装导轨b92侧面并使两者距离保持在激光位移传感器14运行的最佳测量距离内。手动推动本校调装置运动，则本校调装置在安装导轨a91的滑块的带动下移动。通过观察实时值窗口内的数据来对安装导轨b92进行直线微调，此直线微调也是调节机床的安装导轨b92的测量小段旁边的挡块93，以调整挡块93对安装导轨a91的压力；调整安装导轨b92旁边的挡块93，使每一点的测量点数据的变化量均在要求的精度范围内。

2)导轨竖直方向直线度校调

安装导轨左右方向布置时，此校调是调整安装导轨上下方向，即调整安装导轨上下表面的直线度。

安装导轨的上下表面直线度一般都是由导轨安装面精度决定，一般都是在水平方向直线度、平行度校调结束后对竖直方向直线度及平行度进行补充检测，一般无法通过调节机床上的挡块93来进行调节，若检测不合格，则校调只能通过刮铲机床上的导轨安装面来达到精度要求。

参照图3，检测时，将磁性底座16正向放置于安装导轨b之上，掰动软杆13，使激光位移传感器14的激光射出口对准安装导轨a91的上表面并使两者距离保持在激光位移传感器14运行的最佳测量距离内。其余方法检测方法与导轨水平方向直线度检测大致相同。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机床安装导轨精密校调装置，其特征在于：包括滑台安装座(1)，所述滑台安装座(1)上安装有精密导轨(11)，所述精密导轨(11)上安装有滑台(12)，所述滑台(12)通过软杆(13)连接有激光位移传感器(14)，滑台安装座(1)上安装有轮毂式步进电机(2)和同步带轮(22)，轮毂式步进电机(2)通过同步带(21)与同步带轮(22)连接，同步带(21)的一端安装在滑台(12)的一侧，同步带(21)的另一端绕过轮毂式步进电机(2)和同步带轮(22)后连接在滑台(12)的另一侧，所述滑台安装座(1)通过销轴(15)铰接有电机座(30)，轮毂式步进电机(2)转动时能通过同步带(21)驱动滑台(12)在精密导轨(11)上滑动，所述电机座(30)上安装有电机(3)及由电机(3)驱动运动的用于带动滑台安装座(1)绕销轴(15)旋转的微调机构。

2.根据权利要求1所述的一种机床安装导轨精密校调装置，其特征在于：所述电机(3)为步进电机，电机(3)上连接有减速机(4)，减速机(4)的输出轴(41)上安装有第一锥齿轮(42)，所述微调机构包括安装在电机座(30)上的微调螺杆(5)，微调螺杆(5)与减速机(4)的输出轴(41)垂直，微调螺杆(5)的一端安装有与第一锥齿轮(42)啮合的第二锥齿轮(51)，微调螺杆(5)的另一端螺纹连接有调节球(6)，滑台安装座(1)在对应于调节球(6)的位置固定连接有中空的调节座(7)，调节球(6)位于调节座(7)内，调节球(6)与滑台安装座(1)之间存在间隙，调节座(7)具有抵掣端(71)，抵掣端(71)抵靠在调节球(6)上，所述调节座(7)内壁与调节球(6)接触的部分设置为弧形，抵掣端(71)设置有通孔(72)，微调螺杆(5)从抵掣端(71)的通孔(72)处穿过后与调节球(6)连接，抵掣端(71)在通孔(72)处的内壁与微调螺杆(5)的外侧存在间隙，微调螺杆(5)上穿装有能推动调节座(7)绕销轴(15)旋转的压缩弹簧(8)，压缩弹簧(8)的一端连接在调节座(7)上，其另一端连接在电机座(30)上，调节座(7)的内壁设置有限位台(73)，调节球(6)的侧面在对应于限位台(73)的位置设置有便于调节球(6)绕销轴(15)旋转的弧形限位槽(61)，限位台(73)伸入弧形限位槽(61)内。

3.根据权利要求2所述的一种机床安装导轨精密校调装置，其特征在于：所述减速机(4)为行星齿轮减速机。

4.根据权利要求1所述的一种机床安装导轨精密校调装置，其特征在于：所述电机座(30)包括用于吸附到机床的安装导轨上的磁性底座(16)。

5.根据权利要求4所述的一种机床安装导轨精密校调装置，其特征在于：所述磁性底座(16)通过微调支板(17)与滑台安装座(1)连接，所述微调支板(17)通过所述的销轴(15)铰接在滑台安装座(1)上。

6.根据权利要求1所述的一种机床安装导轨精密校调装置，其特征在于：所述软杆(13)通过磁性支座(18)连接在滑台(12)上，磁性支座(18)吸附在滑台(12)上。