CN205482795U - 非球面测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非球面测量仪，其包括测量仪安装台和接触式气浮测头；所述测量仪安装台底座、工作台、Y轴运动机构、X轴运动机构和角度调整台；所述接触式气浮侧头安装于所述X轴运动机构上。本实用新型的非球面测量仪，当将气浮测头安装于所述测量仪安装台时，其通过X轴运动机构和Y轴运动机构能实现非球面测量仪的二维运动，并结合所述角度调整台的一维平动，能实现对待测量的工件进行全方位的测量，而且这种将三维运动分解为非球面测量仪的二维运动和待测量工件的一维运动的方式，避免了传统的非球面测量仪三维运动的误差的累积，具有较高的精度，而且操作方便。

Description

非球面测量仪

技术领域

本实用新型涉及一种测量设备，尤其涉及一种非球面测量仪。

背景技术

随着科学技术的日益发展，非球面器件在各种关键设备中都起着十分重要的作用，现代精密机床设备对零部件的精密度要求极高，相应的对高精密检测技术要求更高；对非球面光学镜片的测量则采用非球面测量仪，该测量仪为接触式测量机。然而采用传统的平面、球面测量仪测量非球面光学镜片受到限制，测量精度误差大，操作繁琐。

因此，需要研制一种新的非球面测量仪。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种非球面测量仪，其具有较高的精度，而且测量操作简单。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：一种非球面测量仪，其包括测量仪安装台和接触式气浮测头；

所述测量仪安装台包括底座、工作台、Y轴运动机构、X轴运动机构和角度调整台；

所述工作台通过气浮垫铁设置于所述底座上；

所述Y轴运动机构固定于所述工作台上，并竖直设置；

所述X轴运动机构设置于所述Y轴运动机构上；

所述角度调整台通过Z轴平移台设置于所述工作台上；

所述接触式气浮侧头安装于所述X轴运动机构上。

可选的，所述角度调整台包括调整盘、调整台、调节螺栓和调整块；

所述调整盘的上表面为内凹的球面；且在所述调整盘的中心处，沿竖直方向从所述内凹的球面向下开设有容置槽；所述调整块可滑动地设置于所述容置槽内；所述调整台的上表面为平面，所述调整台的下表面为与所述内凹的球面相配合的凸起的球面，且所述调整台的中心处，沿竖直方向从所述凸起的球面向上开设有安装槽，所述调整块的上部固定于所述安装槽内；所述调整盘的侧壁上开设有四个调节螺栓孔，所述四个调节螺栓孔沿所述调整盘的周面均匀分布，所述调节螺栓为四个，所述四个调节螺栓分别与所述四个调节螺栓孔配合。

可选的，所述Y轴运动机构包括立柱、丝杠、Y轴滑块、丝母、Y轴电机和电机座；

所述立柱固定于所述工作台上，且垂直于所述工作台；所述立柱的前表面沿竖直方向开设有凹槽，所述丝杠的两端通过轴承可转动地设置于所述立柱上，并位于所述凹槽内；所述丝杠竖直设置；所述Y轴滑块可滑动地设置于所述立柱上，所述丝母可转动地设置于所述丝杠上，且所述丝母与所述Y轴滑块相固定；所述Y轴电机固定于电机座，所述电机座固定于所述立柱上，所述Y轴电机通过联轴器与所述丝杠连接。

可选的，所述Y轴滑块包括左滑板、右滑板、前滑板和后滑板；所述左滑板、右滑板、前滑板和后滑板围合成方形空间，所述立柱位于所述方形空间内；

所述丝母固定于所述Y轴滑块的前滑板上。

可选的，所述X轴运动机构包括横向底板、X轴电机、主动同步带轮、从动同步带轮、同步带、横梁导轨和X轴滑块；

所述横向底板固定于所述Y轴滑块的前滑板上；所述主动同步带轮可转动地设置于所述横向底板上，X轴电机固定于所述横向底板上，且所述X轴电机的转子通过联轴器与所述主动同步带轮连接，所述从动同步带轮可转动地固定于所述横向底板上，且所述主动同步带轮和从动同步带轮分别位于所述横向底板的两端；所述主动同步带轮和从动同步带轮之间通过同步带传动连接；所述横梁导轨的两端分别固定于所述横向底板上，且所述横梁导轨与所述同步带的运动方向平行；所述X轴滑块套设与所述横梁导轨上，并可以沿所述横梁导轨滑动，且所述X轴滑块通过压板固定于所述同步带上。

可选的，所述X轴运动机构还包括第一光栅尺和第一光栅尺读数头，所述第一光栅尺固定于所述横向底板上，所述第一光栅尺读数头固定于所述X轴滑块上。

可选的，所述工作台为方形，所述气浮垫铁的数量的四个，所述四个气浮垫铁分别设置于所述工作台的四个角部。

可选的，所述接触式气浮测头包括安装板、气浮轴、测量杆组件、摆杆组件、配重组件和光栅尺；

所述安装板固定于所述X轴滑块上；

所述气浮轴通过气浮轴承固定安装在安装板上，所述气浮轴上固定安装有测量杆组件、配重组件和摆杆组件；

所述测量杆组件包括测头安装板、测头安装块、测头连接件和测头，所述测头安装板穿过气浮轴后，通过螺栓与气浮轴固定；所述测头连接件的一端通过测头安装块固定于所述测头安装板上，所述测头连接件的另一端固定有测头，且所述测头连接件的轴心线与所述气浮轴的轴心线垂直，且具有一定的距离；

所述摆杆组件包括摆杆，所述摆杆固定安装在气浮轴上，所述光栅尺的标尺光栅固定安装在摆杆上，所述光栅尺的光栅读数头固定安装在安装板上；

所述配重组件包括配重块、配重杆和配重螺母，所述配重块固定于所述气浮轴上，且随气浮轴一同转动；所述配重杆的一端固定于所述配重块，且其外表面上形成为外螺纹；所述配重螺母可转动地设置于所述配重杆上，并与所述配重杆的外螺纹螺纹配合；

所述测量杆组件、摆杆组件、配重组件和光栅尺作用于气浮轴上的转动力矩为零。

可选的，所述摆杆安装标尺光栅的表面为圆弧面，所述圆弧面的圆心位于气浮轴的轴线上，所述标尺光栅贴合在所述圆弧面上。

可选的，所述测量杆组件位于所述安装板的后侧；所述摆杆组件位于所述安装板的前侧，所述配重组件位于所述摆杆组件的前侧。

本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的非球面测量仪，当将气浮测头安装于所述测量仪安装台时，其通过X轴运动机构和Y轴运动机构能实现非球面测量仪的二维运动，并结合所述角度调整台的一维平动，能实现对待测量的工件进行全方位的测量，而且这种将三维运动分解为非球面测量仪的二维运动和待测量工件的一维运动的方式，避免了传统的非球面测量仪三维运动的误差的累积，具有较高的精度，而且操作方便。

附图说明

图1为本实用新型的非球面测量仪的结构示意图；

图2为本实用新型的气浮垫铁的结构示意图；

图3为本实用新型的Y轴运动机构的结构示意图；

图4为本实用新型的Y轴运动机构的结构示意图；

图5为本实用新型的Y轴滑块的结构示意图；

图6为本实用新型的X轴运动机构的结构示意图；

图7为本实用新型的角度调整台的结构示意图；

图8为图7的剖视图；

图9为本实用新型的接触式气浮测头的主视图；

图10为图9中沿B-B方向的剖视图；

图中标记示意为：1-底座；2-工作台；3-Y轴运动机构；31-立柱；32-丝杠；33-Y轴滑块；34-Y轴电机；35-丝母；36-电机座；4-X轴运动机构；41-横向底板；42-X轴电机；43-主动同步带轮；44-从动同步带轮；45-同步带；46-横梁导轨；47-X轴滑块；48-光栅尺；49-光栅尺读数头；5-角度调整台；51-调整盘；52-调整台；53-调节螺栓；54-调整块；6-气浮垫铁；61-内胎安装件；62-内胎；63-上盖板；7-Z轴平移台；8-气浮测头。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种非球面测量仪，其包括测量仪安装台和接触式气浮测头。

所述测量仪安装台包括底座1、工作台2、Y轴运动机构3、X轴运动机构4和角度调整台5。

所述工作台呈方形，所述工作台通过气浮垫铁6设置于所述底座上，优选地，所述气浮垫铁为四个，所述四个气浮垫铁分别位于所述工作台的四个角部，以通过所述四个气浮垫铁稳定地支撑所述工作台。

所述Y轴运动机构固定于所述工作台上，并竖直设置；而且所述X轴运动机构设置于所述Y轴运动机构上，以实现所述X轴运动机构沿竖直方向的运动，所述X轴运动机构上可以设置气浮测头8，以使得所述非球面测量仪能沿X轴和Y轴二维平动。

所述角度调整台通过Z轴平移台7设置于所述工作台上，待测量工件可以放置于所述角度调整台上，实现对待测量工件的角度调整和沿Z轴方向的调整。

本实施例中，所述气浮垫铁包括内胎安装件61、内胎62和上盖板63；所述内胎安装件固定于所述底座上，所述上盖板固定于所述工作台的下表面上，所述内胎设置于所述内胎安装件内，并与所述上盖板接触。

所述Y轴运动机构包括立柱31、丝杠32、Y轴滑块33、Y轴电机34、丝母35和电机座36；

所述立柱固定于所述工作台上，且垂直于所述工作台，所述立柱的前表面沿竖直方向开设有凹槽，所述丝杠的两端通过轴承可转动地设置于所述立柱上，并位于所述凹槽内；本实施例中，所述丝杠竖直设置；所述Y轴滑块可滑动地设置于所述立柱上，本实施例中，所述Y轴滑块包括左滑板、右滑板、前滑板和后滑板；所述左滑板、右滑板、前滑板和后滑板围合成方形空间，所述立柱位于所述方形空间内，以使得所述Y轴滑块可以沿所述立柱上下滑动；所述丝母可转动地设置于所述丝杠上，且所述丝母与所述前滑板相固定，以当所述丝杠转动时，所述丝母平动，从而带动所述前滑板运动，进一步使得所述Y轴滑块上下运动；所述Y轴电机固定于电机座，所述电机座固定于所述立柱上，所述Y轴电机通过联轴器与所述丝杠连接，以通过所述Y轴电机驱动所述丝杠转动，从而实现所述Y轴滑块的运动。

本实施例中，所述立柱采用大理石制备，大理石经长期天然时效,组织结构均匀,线胀系数极小,内应力完全消失,不变形。刚性好,硬度高,耐磨性强,温度变形小。且不怕酸,碱液物侵蚀,不会生锈,不必涂油,不易粘微尘,维护,保养方便简单,使用寿命长。不会出现划痕,不受恒温条件阻止,在常温下也能保持测温量精度。

所述X轴运动机构包括横向底板41、X轴电机42、主动同步带轮43、从动同步带轮44、同步带45、横梁导轨46和X轴滑块47。

所述横向底板固定于所述Y轴滑块的前滑板上；所述主动同步带轮可转动地设置于所述横向底板上，X轴电机固定于所述横向底板上，且所述X轴电机的转子通过联轴器与所述主动同步带轮连接，以通过所述X轴电机驱动所述同步带轮转动，所述从动同步带轮可转动地固定于所述横向底板上，且所述主动同步带轮和从动同步带轮分别位于所述横向底板的两端；所述主动同步带轮和从动同步带轮之间通过同步带传动连接；所述横梁导轨的两端分别固定于所述横向底板上，且所述横梁导轨与所述同步带的运动方向平行；所述X轴滑块套设与所述横梁导轨上，并可以沿所述横梁导轨滑动，且所述X轴滑块通过压板固定于所述同步带上，以通过所述同步带的运动，驱动所述X轴滑块沿所述横梁导轨滑动。

本实施例中，为了精确获得所述X轴滑块的位置，所述X轴运动机构还包括第一光栅尺48和第一光栅尺读数头49，所述第一光栅尺固定于所述横向底板上，所述第一光栅尺读数头固定于所述X轴滑块上，以在所述X轴滑块在运动时，能通过所述第一光栅尺读数头读取第一光栅尺的位置，从而精确地获得X轴滑块的位置。

本实施例中，所述角度调整台包括调整盘51、调整台52、调节螺栓53和调整块54；所述调整盘的上表面为内凹的球面，且在所述调整盘的中心处，沿竖直方向从所述内凹的球面向下开设有容置槽，所述调整块位于所述容置槽内，并可以沿所述容置槽的底面滑动；所述调整台的上表面为平面，所述调整台的下表面为与所述内凹的球面相配合的凸起的球面，且所述调整台的中心处，沿竖直方向从所述凸起的球面向上开设有安装槽，所述调整块的上部固定于所述安装槽内，本实施例中，所述调整盘的侧壁上开设有四个调节螺栓孔，所述四个调节螺栓孔沿所述调整盘的周面均匀分布，所述调节螺栓为四个，所述四个调节螺栓分别与所述四个调节螺栓孔配合，以实现所述调整块位置的调整，从而实现所述调整台的调整。

所述接触式气浮测头包括安装板801、气浮轴802、测量杆组件、摆杆组件、配重组件和光栅尺。安装板的截面呈L形，安装板通过螺栓固定安装在X轴滑块上。

气浮轴通过气浮轴承803固定安装在安装板上，本实施例中在安装板上开设有气孔，气孔与气浮轴承的进气口连通，以为气浮轴承供气。在气浮轴上固定安装有测量杆组件和摆杆组件，所述测量杆组件包括测头安装板804、测头安装块805、测头连接件806和测头807，所述测头安装板穿过气浮轴后，通过螺栓与气浮轴固定，从而可以和气浮轴一起转动；所述测头连接件的一端通过测头安装块固定于所述测头安装板上，所述测头连接件的另一端固定有测头，且所述测头连接件的轴心线与所述气浮轴的轴心线垂直，且具有一定的距离；从而通过所述测头实现对工件的测量；本实施例中，所述测头连接杆包括针规、第一测头连接杆、碳纤维棒和第二测头连接杆；所述测头安装板上开设有V形槽，所述针规位于所述V形槽内，当将所述测头安装块固定于所述测头安装板上时，能将所述针规固定于所述测头安装块和测头安装板之间，且所述测头安装块和针规之间还设置有板簧808，从而通过板簧实现对针规的进一步的夹紧。由此使得针规依靠弹簧片的弹力和侧头安装板上的V型三点固定，保证每次拆装的重复性可靠，以及安装完成后具有较好的稳定性，从而能够便捷地更换不同型号测量杆。

所述第一测头连接杆的两端均沿其轴向开设有沉孔，所述针规的一端插入所述第一测头连接杆的一端的沉孔内；所述碳纤维棒的一端插入所述所述第一测头连接杆的另一端的沉孔内，且所述碳纤维的另一端与所述第二测头连接杆固定，同时所述测头固定于所述第二测头连接杆上，而且优选地，所述测头垂直于所述第二测头连接杆。

所述摆杆组件包括摆杆809，摆杆固定安装在气浮轴上，光栅尺的标尺光栅810固定安装在摆杆上，光栅尺的光栅读数头811固定安装在安装板上，光栅尺的标尺光栅和光栅读数头的位置相对应。

所述配重组件包括配重块812、配重杆813和配重螺母814，所述配重块固定于所述气浮轴上，且随气浮轴一同转动；所述配重杆的一端固定于所述配重块，且其外表面上形成为外螺纹；所述配重螺母可转动地设置于所述配重杆上，并与所述配重杆的外螺纹螺纹配合；从而可以通过旋转配重螺母调节所述配重螺母与所述气浮轴的距离；本实施例中，所述配重杆的轴心线与所述气浮轴的轴心线垂直，且间隔一距离。

而且本实施例中，所述测量杆组件、摆杆组件、配重组件和光栅尺作用于气浮轴上的转动力矩为零，所述摆杆组件位于安装板的前方，且所述配重组件位于所述摆杆组件的前方。

本接触式气浮测头的工作过程为：将测量杆组件的测头与被测物表面接触，将被测物的圆弧变化传递给气浮轴，气浮轴在气浮轴承内无摩擦、无阻力的转动，从而气浮轴带动摆杆摆动，摆杆带动其上的标尺光栅转动，然后将信号传递给光栅读数头，完成测量。

为了进一步提到测量的精度，本实施例中摆杆安装标尺光栅的表面为圆弧面，圆弧面的圆心位于气浮轴的轴线上，标尺光栅贴合在所述圆弧面上。

本实用新型的非球面测量仪工作原理如下：通过测头接触被测件带动气浮轴转动，气浮轴带动摆杆摆动，最后将信号传递给光栅读数头，达到准确测量；

本实用新型的非球面测量仪，当将气浮测头安装于所述测量仪安装台时，其通过X轴运动机构和Y轴运动机构能实现非球面测量仪的二维运动，并结合所述角度调整台的一维平动，能实现对待测量的工件进行全方位的测量，而且这种将三维运动分解为非球面测量仪的二维运动和待测量工件的一维运动的方式，避免了传统的非球面测量仪三维运动的误差的累积，具有较高的精度，而且操作方便。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种非球面测量仪，其特征在于，包括测量仪安装台和接触式气浮测头；

所述测量仪安装台包括底座、工作台、Y轴运动机构、X轴运动机构和角度调整台；

所述工作台通过气浮垫铁设置于所述底座上；

所述Y轴运动机构固定于所述工作台上，并竖直设置；

所述X轴运动机构设置于所述Y轴运动机构上；

所述角度调整台通过Z轴平移台设置于所述工作台上；

所述接触式气浮侧头安装于所述X轴运动机构上。

2.根据权利要求1所述的非球面测量仪，其特征在于，所述角度调整台包括调整盘、调整台、调节螺栓和调整块；

所述调整盘的上表面为内凹的球面；且在所述调整盘的中心处，沿竖直方向从所述内凹的球面向下开设有容置槽；所述调整块可滑动地设置于所述容置槽内；所述调整台的上表面为平面，所述调整台的下表面为与所述内凹的球面相配合的凸起的球面，且所述调整台的中心处，沿竖直方向从所述凸起的球面向上开设有安装槽，所述调整块的上部固定于所述安装槽内；所述调整盘的侧壁上开设有四个调节螺栓孔，所述四个调节螺栓孔沿所述调整盘的周面均匀分布，所述调节螺栓为四个，所述四个调节螺栓分别与所述四个调节螺栓孔配合。

3.根据权利要求2所述的非球面测量仪，其特征在于，所述Y轴运动机构包括立柱、丝杠、Y轴滑块、丝母、Y轴电机和电机座；

所述立柱固定于所述工作台上，且垂直于所述工作台；所述立柱的前表面沿竖直方向开设有凹槽，所述丝杠的两端通过轴承可转动地设置于所述立柱上，并位于所述凹槽内；所述丝杠竖直设置；所述Y轴滑块可滑动地设置于所述立柱上，所述丝母可转动地设置于所述丝杠上，且所述丝母与所述Y轴滑块相固定；所述Y轴电机固定于电机座，所述电机座固定于所述立柱上，所述Y轴电机通过联轴器与所述丝杠连接。

4.根据权利要求3所述的非球面测量仪，其特征在于，所述Y轴滑块包括左滑板、右滑板、前滑板和后滑板；所述左滑板、右滑板、前滑板和后滑板围合成方形空间，所述立柱位于所述方形空间内；

所述丝母固定于所述Y轴滑块的前滑板上。

5.根据权利要求4所述的非球面测量仪，其特征在于，所述X轴运动机构包括横向底板、X轴电机、主动同步带轮、从动同步带轮、同步带、横梁导轨和X轴滑块；

所述横向底板固定于所述Y轴滑块的前滑板上；所述主动同步带轮可转动地设置于所述横向底板上，X轴电机固定于所述横向底板上，且所述X轴电机的转子通过联轴器与所述主动同步带轮连接，所述从动同步带轮可转动地固定于所述横向底板上，且所述主动同步带轮和从动同步带轮分别位于所述横向底板的两端；所述主动同步带轮和从动同步带轮之间通过同步带传动连接；所述横梁导轨的两端分别固定于所述横向底板上，且所述横梁导轨与所述同步带的运动方向平行；所述X轴滑块套设与所述横梁导轨上，并可以沿所述横梁导轨滑动，且所述X轴滑块通过压板固定于所述同步带上。

6.根据权利要求5所述的非球面测量仪，其特征在于，所述X轴运动机构还包括第一光栅尺和第一光栅尺读数头，所述第一光栅尺固定于所述横向底板上，所述第一光栅尺读数头固定于所述X轴滑块上。

7.根据权利要求6所述的非球面测量仪，其特征在于，所述工作台为方形，所述气浮垫铁的数量的四个，所述四个气浮垫铁分别设置于所述工作台的四个角部。

8.根据权利要求7所述的非球面测量仪，其特征在于，所述接触式气浮测头包括安装板、气浮轴、测量杆组件、摆杆组件、配重组件和光栅尺；

所述安装板固定于所述X轴滑块上；

所述气浮轴通过气浮轴承固定安装在安装板上，所述气浮轴上固定安装有测量杆组件、配重组件和摆杆组件；

所述测量杆组件包括测头安装板、测头安装块、测头连接件和测头，所述测头安装板穿过气浮轴后，通过螺栓与气浮轴固定；所述测头连接件的一端通过测头安装块固定于所述测头安装板上，所述测头连接件的另一端固定有测头，且所述测头连接件的轴心线与所述气浮轴的轴心线垂直，且具有一定的距离；

所述摆杆组件包括摆杆，所述摆杆固定安装在气浮轴上，所述光栅尺的标尺光栅固定安装在摆杆上，所述光栅尺的光栅读数头固定安装在安装板上；

所述配重组件包括配重块、配重杆和配重螺母，所述配重块固定于所述气浮轴上，且随气浮轴一同转动；所述配重杆的一端固定于所述配重块，且其外表面上形成为外螺纹；所述配重螺母可转动地设置于所述配重杆上，并与所述配重杆的外螺纹螺纹配合；

所述测量杆组件、摆杆组件、配重组件和光栅尺作用于气浮轴上的转动力矩为零。

9.根据权利要求8所述的非球面测量仪，其特征在于，所述摆杆安装标尺光栅的表面为圆弧面，所述圆弧面的圆心位于气浮轴的轴线上，所述标尺光栅贴合在所述圆弧面上。

10.根据权利要求9所述的非球面测量仪，其特征在于，所述测量杆组件位于所述安装板的后侧；所述摆杆组件位于所述安装板的前侧，所述配重组件位于所述摆杆组件的前侧。