CN205262389U - 一种主轴径向跳动测量装置及测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种主轴径向跳动测量装置及测量系统。其中，测量装置包括：线位移信号采集器、处理器以及显示器；线位移信号采集器与主轴及处理器连接，采集主轴位移信号传输给处理器；处理器与显示器连接，接收线位移信号采集器传输的主轴位移信号，并将主轴位移信号转化成位移数据传输给显示器。主轴径向跳动测量系统包括：数控机床及上述主轴径向跳动测量装置。本实用新型，实现了主轴径向跳动的自动化测量以及数据的读取，提高了测量数据的精确度。

Description

一种主轴径向跳动测量装置及测量系统

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种主轴径向跳动测量装置及测量系统。

背景技术

主轴径向跳动是被测回转表面在同一横剖面内实际表面上各点到基准轴线间距的最大变动量，它会直接影响机床在理想加工条件下所能达到的最小形状误差和被加工表面的几何形状精度。因此，需要对机床的主轴径向跳动进行测量，根据测量结果对机床的主轴机构进行调整。

现有测量技术中，大都是采用人工方式进行测量，将测试棒插入主轴头下的锥孔中，并锁紧，然后对主轴端部以及距离主轴端部300毫米处先后进行径向跳动测试，采用直读式千分表，每隔90°读取一组数据。

但是，在上述人工测量方式中，由于采用人工读数、计数，容易带来较大的误差，给后续主轴机构的调试工作带来困难。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种主轴径向跳动测量装置及测量系统，用于解决现有技术中采用人工测量主轴径向跳动容易带来较大误差的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种主轴径向跳动测量装置，包括：线位移信号采集器、处理器以及显示器；

所述线位移信号采集器与主轴及所述处理器连接，采集主轴位移信号传输给所述处理器；

所述处理器与所述显示器连接，接收所述线位移信号采集器传输的主轴位移信号，并将所述主轴位移信号转化成位移数据传输给所述显示器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第一种可能的实现方式，其中，所述显示器为触控显示器；

所述处理器与所述触控显示器信号连接，接收所述触控显示器传输的用户输入指令并生成控制主轴变频电机旋转的控制信号。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第二种可能的实现方式，其中，所述装置还包括变频器；

所述变频器与所述处理器及所述主轴变频电机连接，接收所述处理器传输的控制信号以控制所述主轴变频电机的旋转。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第三种可能的实现方式，其中，所述线位移信号采集器包括多个绕圆周分布的位移传感器。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第四种可能的实现方式，其中，所述多个位移传感器均为电阻式位移传感器。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第五种可能的实现方式，其中，所述多个位移传感器中的每一个位移传感器包括信号采集元件及变送元件；

所述变送元件与所述信号采集元件连接，接收所述信号采集元件传输的位移信号，并将所述位移信号转化成电信号。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第六种可能的实现方式，其中，所述处理器包括：信号接收元件、信号转化元件、信号发送元件以及控制信号传输元件；

所述信号接收元件与变送元件及所述信号转化元件连接，接收所述变送元件传输的电信号，传输所述电信号给所述信号转化元件；

所述信号转化元件与所述信号发送元件连接，接收所述信号接收元件传输的电信号，并将所述电信号转化成位移数据传输给所述信号发送元件；

所述信号发送元件与所述显示器连接，接收所述信号转化元件传输的位移数据，传输所述位移数据给所述显示器；

所述控制信号传输元件与所述显示器及变频器连接，接收所述显示器传输的控制信号，传输所述控制信号给所述变频器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第七种可能的实现方式，其中，所述显示器包括显示元件及控制元件；

所述显示元件及所述控制元件均与所述处理器连接，所述显示元件接收所述处理器传输的位移数据，所述控制元件将用户输入指令转化成控制信号传输给所述处理器。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第八种可能的实现方式，其中，所述处理器为可编程控制器。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种主轴径向跳动测量系统，包括数控机床及上述第一方面所述的主轴径向跳动测量装置；

所述数控机床与所述主轴径向跳动测量装置连接。

本实用新型提供的主轴径向跳动测量装置及测量系统，主轴径向跳动测量装置中的线位移信号采集器采集主轴上的位移信号，将该位移信号传输给处理器，由处理器转化成位移数据，传输给显示器进行显示，实现了主轴径向跳动的自动化测量以及数据的读取，提高了测量数据的精确度。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例1提供的一种主轴径向跳动测量装置的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例1提供的一种主轴径向跳动测量装置中的位移传感器的分布示意图；

图3示出了本实用新型实施例1提供的一种主轴径向跳动测量装置中的处理器的结构示意图；

图4示出了本实用新型实施例2提供的一种主轴径向跳动测量系统的结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例2提供的一种主轴径向跳动测量系统的另一种结构示意图。

附图2标记说明如下：

位移传感器111，测试棒112；

附图5标记说明如下：

底座501，鞍座502，立柱503，主轴箱504，主轴变频电机505，测试棒112，线位移信号采集器110、处理器120、显示器130以及变频器506。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

考虑到现有技术中大都是采用人工方式测量主轴径向跳动，但是采用人工测量方式，由于采用人工进行读数、计数，容易带来较大的误差，给后续主轴机构的调试带来困难。基于此，本实用新型实施例提供了一种主轴径向跳动测量装置及测量系统。下面通过实施例进行描述。

实施例1

本实用新型实施例提供了一种主轴径向跳动测量装置。其中，主轴是机床的关键部件，它担负着机床的主要切削工作。机床主轴直接带动工件旋转，对工件进行切削加工，正是因为在主轴上直接安装工件，所以机床主轴的精度对加工工件的精度具有直接的影响。而主轴径向跳动是被测回转表面在同一横剖面内实际表面上各点到基准轴线间距的最大变动量，它会直接影响机床在理想加工条件下所能达到的最小形状误差和被加工表面的几何形状精度。因此，需要对机床的主轴径向跳动进行测量，根据测量结果对机床的主轴机构进行调整。

如图1所示，本实用新型实施例提供的主轴径向跳动测量装置，包括线位移信号采集器110、处理器120以及显示器130。

线位移信号采集器110与主轴及处理器120连接，采集主轴位移信号传输给处理器120；

处理器120与显示器130连接，接收线位移信号采集器110传输的主轴位移信号，并将该主轴位移信号转化成位移数据传输给显示器130。

所谓主轴，是指从发动机或者电动机接受动力并将它传给其它机件的轴，也可以称为光轴。

在本实用新型实施例中，在测试主轴径向跳动时，将测试棒插入主轴头下的锥孔中，然后将线位移信号采集器110与该测试棒接触，采集该测试棒的位移信号，而采集到的该测试棒的位移信号就是主轴的位移信号。线位移信号采集器110会将采集到的主轴位移信号传输给处理器120。

处理器120接收到线位移信号采集器110传输的主轴位移信号后，将该主轴位移信号转化成位移数据，传输给显示器130，由显示器130将该位移数据显示出来，这样工作人员可以根据显示器130显示出来的位移数据对上述主轴进行调试。

本实用新型实施例提供的主轴径向跳动测试装置，由线位移信号采集器采集主轴位移信号，并由处理器将该主轴位移信号转化成位移数据，传输给显示器进行显示，实现了主轴径向跳动的自动化测量以及数据的读取，提高了测量数据的精确度。

其中，上述显示器130为触控显示器。用户可以采用手指触控的方式在上述触控显示器上输入指令，在触控显示器上设置有多个虚拟触控按键，可以包括开启按键，该开启按键用于使主轴变频电机开始旋转，还可以包括停止按键，该停止按键用于使主轴变频电机停止旋转，还可以包括一些其它的按键，当用户想要输入指令时，就可以直接用手指触控上述触控显示器上相对应的按键。

该触控显示器与处理器120信号连接，处理器120接收触控显示器传输的用户输入指令并生成控制主轴变频电机旋转的控制信号。当用户点击开启按键后，也就是说用户输入了一个主轴变频电机开始旋转的指令，触控显示器将该指令转化成一个主轴变频电机开始旋转的控制信号，并将该控制信号传输给处理器120，处理器120接收到上述控制信号后，将该控制信号传输给主轴变频电机，控制该主轴变频电机开始旋转。

该触控显示器还可以将测量的数据保存在该触控显示器中，这样一方面可以方便后续的查找，另一方面还可以方便测量数据的分析。

数据的分析可以采用数学建模的方式，将上述测量的数据导入数学模型，这样首先会在屏幕上显示一个理想的圆柱体，之后，根据测量到的数据，会显示出一个实际的圆柱体，根据对比这两个圆柱体，可以清晰的看出主轴发生摆动的具体位置，这样很方便工作人员去调整主轴机构。

为了控制数控机床的主轴变频电机的旋转，本实施例中还在上述主轴径向跳动测量装置中设置了变频器；变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。它是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分。本实用新型实施例中的变频器，则是用于控制数控机床的主轴变频电机的旋转。

变频器与处理器120及主轴变频电机连接，接收处理器120传输的控制信号以控制主轴变频电机的旋转。

当用户在触控显示器上点击开启或者停止触控按键后，就相当于输入了一个主轴变频电机开始旋转或者停止旋转的指令，触控显示器会将用户输入的指令转化为控制信号，并将该控制信号传输给处理器120，处理器120接收到该指令后，会将该控制信号传输给变频器，由变频器控制主轴变频电机的旋转。

其中，上述线位移信号采集器110可以包括多个绕圆周分布的位移传感器。位移传感器的个数可以为3个、5个或者更多，位移传感器越多越有利于提高测量精度，但同时也会提高成本，可以根据具体的需求设置位移传感器的个数，本实用新型实施例并不限定上述多个的具体数值。

在本实用新型实施例中线位移信号采集器110是围绕测试棒均匀分布的，该测试棒可以是金属棒，并且为圆柱形状，当进行主轴径向跳动测量时，将上述测试棒插到主轴头的锥孔中，然后将上述位移传感器与该测试棒接触，进行测量，也就是说上述多个位移传感器围绕上述测试棒均匀分布。

本实用新型实施例将以3个位移传感器为例，详细介绍上述位移传感器的分布情况，如图2所示，三个位移传感器111围绕测试棒112均匀分布，并且相邻的位移传感器111之间的角度均为120°。当进行测量时，三个位移传感器同时采集主轴的位移信号。

采用多个位移传感器同时采集主轴的位移信号可以得到多组测试数据，可以将多组数据的分析结果进行对比，使得测试数据具有较高的可信度。另外，由于上述多个位移传感器分别位于测试棒的不同的方向，使测量的数据可信度更高。

其中，上述多个位移传感器可以均为电阻式位移传感器。

电阻式位移传感器工作的基本原理就是将被测物理量的变化转换成与之有对应关系的电阻值的变化，输出的是电阻。在本实用新型实施例中，电阻式位移传感器与测试棒接触，而测试棒是插在主轴头的锥孔中，因此通过测试测试棒的位移信号就可以测试出主轴的位移信号，而电阻式位移传感器会将测试的主轴位移信号转化成电阻信号，传输给处理器120。

其中，上述多个位移传感器中的每一个位移传感器包括信号采集元件及变送元件；

变送元件与信号采集元件连接，接收信号采集元件传输的位移信号，并将该位移信号转化成电信号。

上述电信号可以为电流信号，可以为电阻信号，也可以为电压信号。

位移传感器与测试棒接触，测试棒插在主轴头的锥孔中，位移传感器中的信号采集元件会采集测试棒的位移信号，所采集的测试棒的位移信号就是主轴径向跳动的位移信号，信号采集元件会将采集的位移信号传输给变送元件，由变送元件将接收到的位移信号转化为电信号，并将该电信号传输给处理器120，由处理器120将该电信号转化为位移数据并传输给显示器130进行显示。

当上述位移传感器为电阻式位移传感器时，该电阻式位移传感器中的变送元件会将接收到的位移信号转化为电阻信号，并将该电阻信号传输给处理器120，由处理器120将该电阻信号转化为位移数据传输给显示器130进行显示。

上述变送元件可以为变送器，就是把传感器的输出的非电量信号转换成电信号并将该信号放大的转换器。

其中，如图3所示，处理器120可以包括：

信号接收元件121、信号转化元件122、信号发送元件123以及控制信号传输元件124。

信号接收元件121与变送元件及信号转化元件122连接，接收变送元件传输的电信号，并传输该电信号给转化元件122；

信号转化元件122与信号发送元件123连接，接收信号接收元件121传输的电信号，并将该电信号转化成位移数据传输给信号发送元件123；

信号发送元件123与显示器130连接，接收信号转化元件122传输的位移数据，传输该位移数据给显示器130；

控制信号传输元件124与显示器130及变频器连接，接收显示器130传输的控制信号，传输该控制信号给变频器。

在本实用新型实施例中，信号采集器110采集主轴位移信号，而信号采集器110包括多个位移传感器，每个位移传感器中都包括信号采集元件及变送元件，位移传感器中的信号采集元件采集主轴的位移信号，并将该位移信号传输给变送元件，由变送元件将该位移信号转化成电信号，将该电信号传输给处理器120。

处理器120中的信号接收元件121会接收变送元件传输的电信号，并将该电信号传输给信号转化元件122，信号转化元件122接收到信号接收元件121传输的电信号后，会将该电信号转化成位移数据，该位移数据是数值量的位移，并将该位移数据传输给信号发送元件123。

信号发送元件123接收到信号转化元件122传输的位移数据后，会将该位移数据传输给显示器130，由显示器130将该位移数据显示出来。

显示器130除了显示数据之外，还可以接收用户输入的指令，该指令可以为开启指令，也可以为停止指令，还可以为其它的指令，当显示器130接收到用户输入的指令后，会将该指令转化成控制主轴变频电机旋转的控制信号，并将该控制信号传输给控制信号传输元件124，由控制信号传输元件124将该控制信号传输给变频器，由变频器控制数控机床的主轴变频电机的旋转。

其中，处理器120可以为可编程控制器。可编程控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

其中，显示器130可以包括显示元件及控制元件。

显示元件及控制元件均与处理器120连接，显示元件接收处理器120传输的位移数据，控制元件将用户输入的指令转化成控制信号传输给处理器120。

当进行主轴径向跳动测量时，用户可以通过显示器130输入开启或者停止的指令，显示器130中的控制元件会将用户输入的开启或者停止的指令转化为控制主轴变频电机开始旋转或者停止旋转的控制信号，并将该控制信号传输给处理器120，由处理器120将该控制信号传输给变频器，由变频器控制数控机床主轴变频电机的旋转。

当数控机床的主轴变频电机开始旋转后，线位移信号采集器110开始采集主轴的位移信号，并将该位移信号传输给处理器120，由处理器120将该位移信号转化为位移数据，并将该位移数据传输给显示器130中的显示元件，显示元件接收到处理器120传输的位移数据后，将该位移数据显示出来。

本实用新型实施例提供的主轴径向跳动测量装置，主轴径向跳动测量装置中的线位移信号采集器采集主轴上的位移信号，将该位移信号传输给处理器，由处理器转化成位移数据，传输给显示器进行显示，实现了主轴径向跳动的自动化测量以及数据的读取，提高了测量数据的精确度。

实施例2

本实用新型实施例提供了一种主轴径向跳动测量系统，如图4所示，该系统包括数控机床410以及上述实施例1中的主轴径向跳动测量装置420。

数控机床410与主轴径向跳动测量装置420连接。

当对主轴的径向跳动进行测量时，会将测试棒插到数控机床的主轴头的锥孔中，这时，主轴径向跳动测量装置420与测试棒接触，测量测试棒的位移信号，测试的该测试棒的位移信号就是数控机床主轴的位移信号。具体的，是主轴径向跳动测量装置420中的线位移信号采集器110采集测试棒的位移信号，并将该位移信号传输给处理器120，由处理器120将该位移信号转化成位移数据，并传输给显示器130进行显示。

为了详细的介绍上述主轴径向跳动测量系统之间各器件之间的连接关系以及如何进行测量，本实用新型实施例将举例进行说明，如图5所示，该系统中包括底座501、鞍座502、立柱503、主轴箱504、主轴变频电机505、测试棒112、线位移信号采集器110、处理器120、显示器130以及变频器506。

其中，底座501、鞍座502、立柱503、主轴箱504以及主轴变频电机505构成了数控机床410的基础。

上述本实用新型实施例只是举例对该主轴径向跳动测量系统进行了详细的介绍，并没有限定该主轴径向跳动测量系统中数控机床中的零部件，该系统中的数控机床的零部件可以为上述列举的这些，还可以为别的，本实用新型实施例只是列举了其中一种可能，并没有限定该数控机床的具体结构。

当需要进行数控机床的主轴径向跳动测量时，需要将测试棒112插入主轴头的锥孔中，然后线位移信号采集器110会采集测试棒112的位移信号，采集的测试棒112的位移信号就是主轴的位移信号，并将采集到的位移信号传输给处理器120，由处理器120将该位移信号转化成位移数据，并传输给显示器130，由显示器130将该位移数据显示出来。

并且对主轴径向跳动测量时，可以选取测试棒112上的上下不同的点进行测量，可以选择两点进行测量，如图5中的A点和B点，也可以选择多个点进行测量，本实用新型实施例只是以A点和B点为例进行说明，并没有限定上述测量点。其中上述A点和B点之间的距离可以大于300mm，也可以是其它值，本实用新型实施例并不限定上述A点和B点之间距离的具体值。

本实用新型实施例提供的主轴径向跳动测量系统中所采用的主轴径向跳动测量装置，主轴径向跳动测量装置中的线位移信号采集器采集主轴上的位移信号，将该位移信号传输给处理器，由处理器转化成位移数据，传输给显示器进行显示，实现了主轴径向跳动的自动化测量以及数据的读取，提高了测量数据的精确度。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种主轴径向跳动测量装置，其特征在于，包括：线位移信号采集器、处理器以及显示器；

所述线位移信号采集器与主轴及所述处理器连接，采集主轴位移信号传输给所述处理器；

所述处理器与所述显示器连接，接收所述线位移信号采集器传输的主轴位移信号，并将所述主轴位移信号转化成位移数据传输给所述显示器。

2.根据权利要求1所述的主轴径向跳动测量装置，其特征在于，所述显示器为触控显示器；

所述处理器与所述触控显示器信号连接，接收所述触控显示器传输的用户输入指令并生成控制主轴变频电机旋转的控制信号。

3.根据权利要求2所述的主轴径向跳动测量装置，其特征在于，所述装置还包括变频器；

所述变频器与所述处理器及所述主轴变频电机连接，接收所述处理器传输的控制信号以控制所述主轴变频电机的旋转。

4.根据权利要求1所述的主轴径向跳动测量装置，其特征在于，所述线位移信号采集器包括多个绕圆周分布的位移传感器。

5.根据权利要求4所述的主轴径向跳动测量装置，其特征在于，所述多个位移传感器均为电阻式位移传感器。

6.根据权利要求4所述的主轴径向跳动测量装置，其特征在于，所述多个位移传感器中的每一个位移传感器包括信号采集元件及变送元件；

所述变送元件与所述信号采集元件连接，接收所述信号采集元件传输的位移信号，并将所述位移信号转化成电信号。

7.根据权利要求1所述的主轴径向跳动测量装置，其特征在于，所述处理器包括：信号接收元件、信号转化元件、信号发送元件以及控制信号传输元件；

所述信号接收元件与变送元件及所述信号转化元件连接，接收所述变送元件传输的电信号，传输所述电信号给所述信号转化元件；

所述信号转化元件与所述信号发送元件连接，接收所述信号接收元件传输的电信号，并将所述电信号转化成位移数据传输给所述信号发送元件；

所述信号发送元件与所述显示器连接，接收所述信号转化元件传输的位移数据，传输所述位移数据给所述显示器；

所述控制信号传输元件与所述显示器及变频器连接，接收所述显示器传输的控制信号，传输所述控制信号给所述变频器。

8.根据权利要求1所述的主轴径向跳动测量装置，其特征在于，所述显示器包括显示元件及控制元件；

所述显示元件及所述控制元件均与所述处理器连接，所述显示元件接收所述处理器传输的位移数据，所述控制元件将用户输入指令转化成控制信号传输给所述处理器。

9.根据权利要求7所述的主轴径向跳动测量装置，其特征在于，所述处理器为可编程控制器。

10.一种主轴径向跳动测量系统，其特征在于，包括数控机床以及权利要求1～9任一项所述的主轴径向跳动测量装置；

所述数控机床与所述主轴径向跳动测量装置连接。