CN212692771U - 一种导轨平行度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及检测领域，公开一种导轨平行度测量装置，包括：横跨基准导轨和待测导轨的搭桥横梁；搭桥横梁一端固设有第一支撑组件，第一支撑组件可沿所述基准导轨的延伸方向位置可调地安装于所述基准导轨；搭桥横梁另一端固设有第二支撑组件，第二支撑组件用于与待测导轨的安装平面抵接；搭桥横梁靠近第二支撑组件一端安装有用于测量待测导轨平行度的仪表。上述导轨平行度测量装置采用的是普通平行度测量的原理，但是解决了普通调节机构在导轨跨度加长后带来的工程性问题。

Description

一种导轨平行度测量装置

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，特别涉及一种导轨平行度测量装置。

背景技术

目前液晶显示、机床等行业，其产品尺寸越来越大，同时需要设备的尺寸也越来越大，在设备尺寸增加的同时，导轨的精度与平行度要求并未降低，两平行导轨间的距离越长平行度的测量越难，当基准导轨与待测量侧导轨间跨度较长时(达到1m以上)，普通的平行度测量方法会出现普通的千分表夹持机构长度不足或当长度满足时长跨度支撑杆会产生下垂或抖动等影响测量精度，故普通的测量方法无法满足测量需求及精度要求。

实用新型内容

本实用新型公开了一种导轨平行度测量装置，解决了长跨距导轨平行度无法测量的问题，并能提高测量精度。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

本实用新型提供一种导轨平行度测量装置，包括：横跨基准导轨和待测导轨的搭桥横梁；

所述搭桥横梁一端固设有第一支撑组件，所述第一支撑组件可沿所述基准导轨的延伸方向位置可调地安装于所述基准导轨；

所述搭桥横梁另一端固设有第二支撑组件，所述第二支撑组件用于与所述待测导轨的安装平面抵接；

所述搭桥横梁靠近所述第二支撑组件一端安装有用于测量所述待测导轨平行度的仪表。

上述导轨平行度测量装置中，搭桥横梁横跨基准导轨和待测导轨，因搭桥横梁的刚性，搭桥横梁不会出现较大的变形，并且搭桥横梁的基准侧与第一支撑组件刚性连接，搭桥横梁的待测量侧与第二支撑组件刚性连接，用于检测待测导轨平行度的仪表安装在搭桥横梁上，搭桥横梁两端均设有支撑组件即第一支撑组件和第二支撑组件，相对于普通的千分表夹持机构处于悬空状态更加稳定，在一定程度上避免了因普通的千分表夹持机构长度不足或当长度满足时长跨度支撑杆会产生下垂或抖动等影响测量精度的问题。

因此，上述导轨平行度测量装置采用的是普通平行度测量的原理，但是解决了普通调节机构在导轨跨度加长后带来的工程性问题。

可选地，所述第二支撑组件包括气浮喷嘴，所述气浮喷嘴的喷气方向背离所述搭桥横梁，以使所述第二支撑组件与所述待测导轨的安装平面之间形成气膜。

可选地，所述第一支撑组件包括滑块，所述滑块背离所述搭桥横梁一侧设有用于与所述基准导轨配合的滚珠。

可选地，所述第一支撑组件还包括第一转接板，所述第一转接板固设于所述滑块与所述搭桥横梁之间。

可选地，所述第一支撑组件还包括第一安装基板，所述第一安装基板固设于所述第一转接板与所述搭桥横梁之间。

可选地，所述第二支撑组件还包括第二转接板，所述第二转接板固设于所述气浮喷嘴与所述搭桥横梁之间。

可选地，所述第二支撑组件还包括第二安装基板，所述第二安装基板固设于所述第二转接板与所述搭桥横梁之间。

可选地，所述搭桥横梁可拆卸连接有用于安装所述仪表的表座固定板。

可选地，所述仪表为千分表。

可选地，所述导轨平行度测量装置还包括水平仪，所述水平仪用于测量所述搭桥横梁与安装所述待测导轨以及所述基准导轨的安装平面之间的平行度。

附图说明

图1为采用本实用新型实施例提供的一种导轨平行度测量装置测量导轨平行度的示意图；

图2为图1的主视图；

图3为搭桥横梁下垂分析示意图；

图4为搭桥横梁沿X方向偏移误差分析示意图。

图标：1-搭桥横梁；2-第一支撑组件；3-第二支撑组件；4-仪表；5-基准导轨；6-待测导轨；7-定盘；8-固定板；21-滑块；22-第一转接板；23-第一安装基板；31-气浮喷嘴；32-第二转接板；33-第二安装基板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

如图1至图2所示，本实用新型实施例提供了一种导轨平行度测量装置，包括：横跨基准导轨5和待测导轨6的搭桥横梁1；搭桥横梁1一端固设有第一支撑组件2，第一支撑组件2可沿基准导轨5的延伸方向位置可调地安装于基准导轨5；搭桥横梁1另一端固设有第二支撑组件3，第二支撑组件3用于与待测导轨6的安装平面抵接；搭桥横梁1靠近第二支撑组件3一端安装有用于测量待测导轨6平行度的仪表4。

上述导轨平行度测量装置中，搭桥横梁1横跨基准导轨5和待测导轨6，因搭桥横梁1的刚性，搭桥横梁1不会出现较大的变形，并且搭桥横梁1的基准侧与第一支撑组件2刚性连接，搭桥横梁1的待测量侧与第二支撑组件3刚性连接，用于检测待测导轨6平行度的仪表4安装在搭桥横梁1上，搭桥横梁 1两端均设有支撑组件即第一支撑组件2和第二支撑组件3，相对于普通的千分表夹持机构处于悬空状态更加稳定，在一定程度上避免了因普通的千分表夹持机构长度不足或当长度满足时，长跨度支撑杆会产生下垂或抖动等影响测量精度的问题。

因此，上述导轨平行度测量装置采用的是普通平行度测量的原理，但是解决了普通调节机构在导轨跨度加长后带来的工程性问题。

可以理解的是，第二支撑组件3的主要作用是与导轨的安装平面抵接以支撑搭桥横梁1，因而凡是能实现上述作用的结构均可称作本实施例所称的第二支撑组件3，例如轴承、滚轮或者其它接触式结构(即第二支撑组件3与导轨的安装平面接触式抵接)或者非接触式结构(磁悬浮或者气浮结构)。

本实用新型的实施例提供的导轨平行度测量装置采用的是普通平行度测量的原理，主要影响精度检测因素如下：

1、如果采用普通的调节结构，导轨跨度加长时搭桥横梁1会产生下垂(Z 向变化)，并且会在Z向产生抖动，影响测量精度(参考图3)；

2、如果在搭桥横梁1待测量侧增加普通的支撑机构会产生较大的摩擦力，导致搭桥横梁1在Y向产生变化，同样影响导轨测量精度(参考图4)。

为了解决以上问题，在搭桥横梁1末端增加了气浮喷嘴31，与第二支撑组件3相对的支撑面为导轨的安装平面，即该面的整体平面度等相关参数与导轨安装面的相关参数是一致的。具体地，第二支撑组件3包括气浮喷嘴31，气浮喷嘴31的喷气方向背离搭桥横梁1，以使第二支撑组件3与待测导轨6的安装平面之间形成气膜。

针对影响前述影响检测精度因素1分析如下，参考图3：

参数定义：

L为搭桥横梁1的长度；

Δθ1为搭桥横梁1的实际位置与理想位置的竖直方向的夹角；

L1为搭桥横梁1的实际位置与理想位置的竖直方向的位置差；

ΔL1为搭桥横梁1实际位置与理想位置产生Δθ1偏差的情况下发生的沿 Y向的误差；

Δθ2为搭桥横梁1的实际位置与理想位置的水平方向夹角；

L2为搭桥横梁1的实际位置与理想位置的水平方向的位置差；

ΔL2为搭桥横梁1实际位置与理想位置产生Δθ2偏差的情况下发生的沿 Y向的误差。

气浮喷嘴31形成的气隙(即气膜厚度)可根据实际需求进行调整，假设气隙调整间距为20μm。则搭桥横梁1向下变化的最大变化量为20μm，假设变化量为最大值(实际中是不可能的)，即L1＝20μm，假设L＝1m即L1＝0.02mm， L＝1000mm，则sinΔθ1＝L1/L＝0.00002。

根据三角函数关系，则仪表4沿Y向的变动量，即测量误差为ΔL1＝L*sin Δθ1*sinΔθ1＝1000*0.00002*0.00002＝0.0000004mm，即ΔL1＝0.0008μm，该变化量远未达到微米级，即不影响检测结果。

针对前述影响检测精度因素2的分析如下，参考图4(此处不对搭桥横梁 1受力变形做详细分析，仅简单的等效杠杆原理进行分析)：

当搭桥横梁1在推力的作用下进行运动时，搭桥横梁1的另一端(待检测导轨端)会受到一个反作用力即摩擦力，假设搭桥横梁1的变化与摩擦力间有一个简单的正相关关系：L2＝k*f＝k*μ*mg，k为假设的横梁变化量与摩擦力间的正相关系数，μ为摩擦系数。

则根据三角函数关系可以得出以下关系式：

ΔL2＝L2*sinΔθ2*sinΔθ2＝k*f*sinΔθ2*sinΔθ2＝k*μ*mg*sinΔθ2*sinΔθ2

由于sinΔθ2＝L2/L＝k*μ*mg/L，所以当k与mg固定时，在锐角范围内Δθ2与μ是线性正比关系，所以ΔL2与μ也是线性正比关系。

当采用气浮方式进行支撑时，μ趋近于0，可以忽略不计，所以ΔL2也趋向于0，故气浮支撑状态下此方向产生的误差不影响测量精度。应用上述导轨平行度测量装置进行测量时，基准导轨5和待测导轨6安装在定盘7上，第一支撑组件2滑动安装在基准导轨5上，第二支撑组件3位于待测导轨6旁边，且第二支撑组件3中的气浮喷嘴31朝向定盘7上安装导轨的平面不断喷气，使得第二支撑组件3与导轨的安装平面形成气膜，在重力恒定的情况下气膜厚度一致，稳定性较高，这样通过气浮的方式，第二支撑组件3与导轨的安装平面间实现非接触支撑以减少摩擦力对于整体机构的影响。同时，通过调节气浮喷嘴31的喷气量还可以实现搭桥横梁1与导轨安装平面之间的距离，以保证搭桥横梁1与导轨安装平面平行。安装在搭桥横梁1上的仪表4位于搭桥横梁 1的待测量侧，测量待测导轨6的平行度。具体地，导轨平行度测量的步骤为：将待测量的导轨进行预装；将上述导轨平行度测量装置进行装配；将搭桥横梁 1调整至与导轨安装平面平行；仪表4归零；从搭桥横梁1的基准导轨5侧推动搭桥横梁1运动，直至到达基准导轨5的另一端，观察过程中仪表4的读数变化，仪表4读数最大与最小值的差既是待测导轨6的平行度。

可选地，第一支撑组件2包括滑块21，滑块21背离搭桥横梁1一侧设有用于与基准导轨5配合的滚珠。基准导轨5上设有与滚珠配合的滑槽。

可选地，第一支撑组件2还包括第一转接板22，第一转接板22固设于滑块21与搭桥横梁1之间。

可选地，第一支撑组件2还包括第一安装基板23，第一安装基板23固设于第一转接板22与搭桥横梁1之间。

可选地，第二支撑组件3还包括第二转接板32，第二转接板32固设于气浮喷嘴31与搭桥横梁1之间。

可选地，第二支撑组件3还包括第二安装基板33，第二安装基板33固设于第二转接板32与搭桥横梁1之间。

需要说明的是，第一支撑组件2和第二支撑组件3的外形不局限于上述结构以及图示形式，可以根据导轨安装面及空间来选择适合使用的外形结构。

可选地，搭桥横梁1可拆卸连接有用于安装仪表4的表座固定板8。

一种可能实现的方式中，表座固定板8与搭桥横梁1磁性连接。

可选地，仪表4为千分表，也可以根据需求更换成其它测量仪器。

需要说明的是，本实施例中可对应的导轨数量不限于图中所示数量，基准侧与待测量侧的导轨数量可以是单根也可以是多根；千分表的固定位置可以根据需求进行更换，既可以固定在搭桥横梁1的两侧也可以固定在搭桥横梁1的端面或底面位置。

可选地，还包括水平仪，水平仪用于测量搭桥横梁1与安装待测导轨6以及基准导轨5的安装平面之间的平行度。

上述导轨平行度测量装置采用水平仪优先将搭桥横梁1与导轨安装面调整平行，减少由于搭桥横梁1与导轨安装面不平行对导轨平行度造成的影响，提高整体的检测精度。

采用上述导轨平行度测量装置进行导轨平行度的测量方法及步骤如下：

1)将待测量的导轨进行预装：导轨两端及中间沉头孔与安装螺纹孔对中，并将两端螺钉预紧，中间螺钉紧固；

2)装置装配：按照图1方式将搭桥横梁1的一端即基准侧与第一安装基板23、第一转接板22通过螺钉分别与两个基准导轨5配合的滑块21进行刚性连接；搭桥横梁1的另一端即待测量侧与第二安装基板33之间通过螺钉刚性连接，第二转接板32与第二安装基板33之间通过螺钉刚性连接，气浮喷嘴31 与第二转接板32之间通过细牙螺钉进行连接，同时可以根据需求进行调节(可调节搭桥横梁1与定盘7的平行度)。

3)水平调节：通过气浮喷嘴31进行Z向的调节工作，使用水平仪确认将搭桥横梁1调整至水平状态(导轨安装面安装导轨时已调整至水平)；

4)千分表置零：移动搭桥横梁1将千分表表头移动至导轨一端，按照图2 将千分表头与导轨侧面(导轨基准面一侧)接触并将千分表置零；

5)如图1所示，从搭桥横梁1的基准导轨5侧推动搭桥横梁1运动，直至到达导轨的另一端，观察过程中千分表的读数的变化，千分表读数最大与最小值的差既是导轨平行度。

本实用新型通过将搭桥横梁1一端固定在基准导轨5上，与导轨滑块21 间刚性连接，另一端采用气浮支撑在待检测侧导轨安装面上(只做支撑不做导向限制)，由基准导轨5进行导向；将千分表固定于搭桥横梁1待测量端，表针贴于导轨侧基准面上，通过千分表的数值变化来判断待测量侧导轨与基准侧导轨的平行度，从而解决了长跨距导轨平行度无法测量的问题，并能提高测量精度。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种导轨平行度测量装置，其特征在于，包括：横跨基准导轨和待测导轨的搭桥横梁；

所述搭桥横梁一端固设有第一支撑组件，所述第一支撑组件可沿所述基准导轨的延伸方向位置可调地安装于所述基准导轨；

所述搭桥横梁另一端固设有第二支撑组件，所述第二支撑组件用于与所述待测导轨的安装平面抵接；

所述搭桥横梁靠近所述第二支撑组件一端安装有用于测量所述待测导轨平行度的仪表。

2.根据权利要求1所述的导轨平行度测量装置，其特征在于，所述第二支撑组件包括气浮喷嘴，所述气浮喷嘴的喷气方向背离所述搭桥横梁，以使所述第二支撑组件与所述待测导轨的安装平面之间形成气膜。

3.根据权利要求1所述的导轨平行度测量装置，其特征在于，所述第一支撑组件包括滑块，所述滑块背离所述搭桥横梁一侧设有用于与所述基准导轨配合的滚珠。

4.根据权利要求3所述的导轨平行度测量装置，其特征在于，所述第一支撑组件还包括第一转接板，所述第一转接板固设于所述滑块与所述搭桥横梁之间。

5.根据权利要求4所述的导轨平行度测量装置，其特征在于，所述第一支撑组件还包括第一安装基板，所述第一安装基板固设于所述第一转接板与所述搭桥横梁之间。

6.根据权利要求2所述的导轨平行度测量装置，其特征在于，所述第二支撑组件还包括第二转接板，所述第二转接板固设于所述气浮喷嘴与所述搭桥横梁之间。

7.根据权利要求6所述的导轨平行度测量装置，其特征在于，所述第二支撑组件还包括第二安装基板，所述第二安装基板固设于所述第二转接板与所述搭桥横梁之间。

8.根据权利要求1所述的导轨平行度测量装置，其特征在于，所述搭桥横梁可拆卸连接有用于安装所述仪表的固定板。

9.根据权利要求7所述的导轨平行度测量装置，其特征在于，所述仪表为千分表。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的导轨平行度测量装置，其特征在于，所述导轨平行度测量装置还包括水平仪，所述水平仪用于测量所述搭桥横梁与安装所述待测导轨以及所述基准导轨的安装平面之间的平行度。

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