CN215810670U - 一种无标准棒的精密主轴径向跳动测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无标准棒的精密主轴径向跳动测量装置。目前，主轴径向跳动测量常使用标准棒，会在测量系统中引入圆度误差和安装偏心误差。本实用新型包括安装圆盘、滑移调节夹具、激光器和CMOS传感器。滑移调节夹具安装在安装圆盘外侧面，且能够沿安装圆盘的径向调节位置并锁止。滑移调节夹具上设置装夹部。装夹部上固定有激光器。激光器的激光发射方向与安装圆盘的轴线平行。安装圆盘的外侧设置有CMOS传感器。本实用新型通过CMOS传感器与跟随主轴转动的激光器相配合，能够获取主轴上一点的转动轨迹，进而能够推导出主轴的径向跳动；测量过程中不需要使用标准棒，避免了常用测量方法所需要的偏心误差分离和圆度误差分离技术环节。

Description

一种无标准棒的精密主轴径向跳动测量装置

技术领域

本实用新型属于精密测量技术领域，具体涉及一种无标准棒的精密主轴径向跳动测量装置。

背景技术

机械工业装备的水平和质量，直接影响国民经济各部门生产技术水平和经济效益。近代工业发展迅速，各科技领域的进步都需要制造业支持。目前机床的加工精度要求已逐步向纳米级水平迈进，即超精密加工。精密机床是加工精密零件的必要条件，影响机床加工精度的因素有很多，其中最为关键的是机床的核心部件—精密主轴。有实验研究表明：主轴回转误差对精密机床加工零件精度的影响大约占了所有因素的30％至70％，并且机床精度等级越高，主轴回转误差影响所占比例就越大。径向跳动是主轴回转误差最主要的成分。现今，精密主轴的径向跳动达到了10nm以下，如此低的径向跳动对主轴的检测技术提出了更高的要求。

国内外学者提出了一些方法来测量主轴的径向跳动。这些方法往往通过电容式位移传感器或电涡流位移传感器对主轴的径向跳动进行测量，需要安放标准棒在主轴端面上，引入了偏心误差和圆度误差，降低了测量精度，增加了测量系统的复杂性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种无标准棒的精密主轴径向跳动测量装置，该装置在不使用标准棒的情况下实现精密主轴径向跳动的检测。

本实用新型包括安装圆盘、滑移调节夹具、激光器和CMOS传感器。滑移调节夹具安装在安装圆盘外侧面，且能够沿安装圆盘的径向调节位置并锁止。滑移调节夹具上设置装夹部。装夹部上固定有激光器。激光器的激光发射方向与安装圆盘的轴线平行。安装圆盘的外侧设置有CMOS传感器。CMOS传感器在安装圆盘转动时保持静止。随安装圆盘转动至任意位置的激光器射出的激光均照射在CMOS传感器的检测范围内。

作为优选，所述安装圆盘的正面设置有滑槽。滑槽沿安装圆盘的径向设置，一端位于安装圆盘的圆心处，另一端位于安装圆盘的边缘处。滑移调节夹具与滑槽滑动连接。

作为优选，所述滑槽的两侧壁上均设置有导轨。滑移调节夹具的两侧设置有导向凹槽。滑移调节夹具两侧的导向凹槽与滑槽两侧壁上的导轨分别滑动连接。滑移调节夹具的两侧均开设有一个或多个螺纹孔。各螺纹孔上均旋接有紧定螺钉。各紧定螺钉能够抵住对应侧的导轨。

作为优选，所述导轨的外侧面上开设有沿导轨长度方向依次间隔排列的多个锁位凹槽。锁位凹槽与紧定螺钉位置对应。

作为优选，进行测量时，安装圆盘同轴固定在被测量的主轴的端面。主轴支承在机架上。CMOS传感器固定在机架上。

作为优选，所述的安装圆盘上均匀开设有多个安装通孔。各安装通孔用于与被测量的主轴通过螺栓连接。

本实用新型具有的有益效果：

1、本实用新型通过CMOS传感器与跟随主轴转动的激光器相配合，能够获取主轴上一点的转动轨迹，进而能够推导出主轴的径向跳动；测量过程中不需要使用标准棒，避免了常用测量方法所需要的偏心误差分离和圆度误差分离技术环节，提高了测量效率。

2、本实用新型中滑移调节夹具的位置能够滑动调节，从而能调节激光器绘制出的基圆大小，使得激光器能够配合不同尺寸的CMOS传感器进行检测，从而提高本实用新型的灵活性。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型中主轴与机架的连接示意图；

图3是本实用新型中激光器的安装示意图；

图4是本实用新型的测量原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行进一步说明。

如图1、2和3所示，一种无标准棒的精密主轴径向跳动测量装置，包括安装圆盘3、滑移调节夹具4、激光器5和CMOS传感器6。安装圆盘3上均匀开设有四个安装通孔。被测量的主轴2上均匀开设有四个螺纹孔。四个安装通孔与四个螺纹孔分别位置对应，用于将安装圆盘3固定在主轴2的端面上。

安装圆盘3的正面设置有滑槽。滑槽沿安装圆盘3的径向设置，一端位于安装圆盘3的圆心处，另一端位于安装圆盘3的边缘处。滑槽的两侧壁上均设置有导轨7。滑移调节夹具4的两侧设置有导向凹槽。滑移调节夹具4两侧的导向凹槽与滑槽两侧壁上的导轨7分别滑动连接。滑移调节夹具4的正面中心位置设置装夹部。装夹部上夹持有激光器5。激光器5的激光发射方向与安装圆盘3的轴线平行。

滑移调节夹具4正面的两侧分别开设有一个或多个螺纹孔。各螺纹孔上均旋接有紧定螺钉4-1。各紧定螺钉4-1能够抵住对应侧的导轨7，实现滑移调节夹具4与导轨7之间的锁止。作为一种可选的技术方案；导轨7的外侧面上开设有沿导轨7长度方向依次间隔排列的多个锁位凹槽。锁位凹槽能够与紧定螺钉4-1配合，提高滑移调节夹具4与安装圆盘3之间的锁止力。

进行测量时，安装圆盘3同轴固定在被测量的主轴2的端面。主轴2支承在机架1上，且能够在动力元件的驱动下旋转。在安装圆盘3的外侧间隔设置CMOS传感器6；并使得CMOS传感器6能够检测到激光器5发出的激光，从而实时获取激光器5的所在位置。通过滑动调节滑移调节夹具4的安装位置，调整激光器5的转动轨迹大小，使得CMOS传感器6的检测面能够接收到转动至任意位置激光器5射出的激光。

通过将激光器5向安装圆盘3的边缘处移动，能够使得激光器5在CMOS传感器6上绘制出的基圆尺寸增大，从而提高主轴转动至不同位置的检测精度。通过将激光器5向安装圆盘3的圆心移动，能够使得激光器5在CMOS传感器6上绘制出的基圆尺寸减小，从而减小对CMOS传感器6的尺寸要求，降低设备成本。

本实用新型的工作原理如下：

当被测量的主轴2转动时，激光器5跟随主轴2进行圆周运动，激光器5射出的激光在CMOS传感器6上画出圆形轨迹。CMOS传感器6实时检测激光光斑的位置。根据CMOS传感器6检测到的激光器5光斑的轨迹即可分离得到主轴2的径向跳动。所述激光器发出的激光的光斑直径应尽量小，例如光斑直径为1μm。CMOS传感器的像素尺寸应尽量小，例如单像素宽度0.7μm。CMOS传感器尺寸较大，例如画幅尺寸100mm×100mm。

如图4所示，当激光器处于主轴轴线的正上方时，实线方框表示主轴的理想位置，虚线方框表示主轴产生了竖直方向跳动后的位置。通过图4可以看到，两条平行的激光将主轴竖直方向的跳动Dδ等值地映射到了CMOS传感器6上。同理，可推导出主轴在任意方向上的跳动。根据此原理从而实现主轴径向跳动的测量。

Claims (6)

1.一种无标准棒的精密主轴径向跳动测量装置，其特征在于：包括安装圆盘(3)、滑移调节夹具(4)、激光器(5)和CMOS传感器(6)；滑移调节夹具(4)安装在安装圆盘(3)外侧面，且能够沿安装圆盘(3)的径向调节位置并锁止；滑移调节夹具(4)上设置装夹部；装夹部上固定有激光器(5)；激光器(5)的激光发射方向与安装圆盘(3)的轴线平行；安装圆盘(3)的外侧设置有CMOS传感器(6)；CMOS传感器(6)在安装圆盘(3)转动时保持静止；随安装圆盘(3)转动至任意位置的激光器(5)射出的激光均照射在CMOS传感器(6)的检测范围内。

2.根据权利要求1所述的一种无标准棒的精密主轴径向跳动测量装置，其特征在于：所述安装圆盘(3)的正面设置有滑槽；滑槽沿安装圆盘(3)的径向设置，一端位于安装圆盘(3)的圆心处，另一端位于安装圆盘(3)的边缘处；滑移调节夹具(4)与滑槽滑动连接。

3.根据权利要求2所述的一种无标准棒的精密主轴径向跳动测量装置，其特征在于：所述滑槽的两侧壁上均设置有导轨(7)；滑移调节夹具(4)的两侧设置有导向凹槽；滑移调节夹具(4)两侧的导向凹槽与滑槽两侧壁上的导轨(7)分别滑动连接；滑移调节夹具(4)的两侧均开设有一个或多个螺纹孔；各螺纹孔上均旋接有紧定螺钉(4-1)；各紧定螺钉(4-1)能够抵住对应侧的导轨(7)。

4.根据权利要求3所述的一种无标准棒的精密主轴径向跳动测量装置，其特征在于：所述导轨(7)的外侧面上开设有沿导轨(7)长度方向依次间隔排列的多个锁位凹槽；锁位凹槽与紧定螺钉(4-1)位置对应。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种无标准棒的精密主轴径向跳动测量装置，其特征在于：进行测量时，安装圆盘(3)同轴固定在被测量的主轴(2)的端面；主轴(2)支承在机架(1)上；CMOS传感器(6)固定在机架(1)上。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的一种无标准棒的精密主轴径向跳动测量装置，其特征在于：所述的安装圆盘(3)上均匀开设有多个安装通孔；各安装通孔用于与被测量的主轴(2)通过螺栓连接。

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