CN208296765U - 一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，包括头架、床身、测量架、尾架、设置在头架内的圆光栅、设置在床身和测量架之间的长光栅；其特征在于，所述床身上还设有补偿装置；所述补偿装置包括固定架、安装座、旋转座、转动座、支撑块；所述安装座与固定架固连；安装座上设有第一圆孔，圆孔轴向为竖直方向，所述旋转座下端设有第一转轴，第一转轴位于第一圆孔内，可在第一圆孔内转动；旋转座中心设有偏心孔；所述转动座下端设有第二转轴，第二转轴位于偏心孔内，所述支撑块与转动座上端固连；所述旋转座和安装座之间还设有将二者进行锁死的锁死机构；本实用新型的测量装置避免了丝杠副自重产生的弯曲变形带来的测量误差，提高了测试精度。

Description

一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置

技术领域

本实用新型属于丝杠副测试技术领域，特别是一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置。

背景技术

滚珠丝杠副作为一种精密传动的滚动功能部件，在现代机械行业中发挥着至关重要的作用。滚珠丝杠副的性能影响着滚珠丝杠副产品的精度和质量，所以对滚珠丝杠副的精密测量显得尤为重要。丝杠行程误差的测量原理已经较为成熟，通过测量丝杠旋转角，计算得到丝杠理论行程，将丝杠理论行程与测量得到的实际行程比较，得到丝杠的行程误差。滚珠丝杠副测量系统采用连续动态测量方式，测量过程中由于丝杠自重会导致其弯曲变形，这对测量结果有一定影响。

例如中国专利201720699803X公开了一种微小型滚珠丝杠副行程误差测量装置，该装置通过头尾顶尖夹持被测丝杠，测量架上的测量头与丝杠螺旋槽中径贴合，测量头沿着丝杠的螺旋槽移动，丝杠旋转时测量架沿着床身导轨做直线运动。该测量装置通过圆光栅测量丝杠实际转过的角度，并通过长光栅测量测量头沿丝杠轴线方向的实际行程，但其没有支撑丝杠的补偿装置，缺少补偿装置会降低其测量精度。现有的一些检测设备已有相应的补偿装置，一般都会设置在设备的平台上，通过支撑工装避免产生丝杠弯曲变形，但是有些设备平台上已有的零件会与支撑工装产生干涉，从而导致补偿无法实现。因此，目前还没有出现一种既带有补偿装置又能避免与试验平台干涉的测量装置。

发明内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，以解决丝杠副自重产生的弯曲变形带来测量误差的问题。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，包括头架、床身、通过导轨连接在床身上的测量架、尾架、设置在头架内的圆光栅、设置在床身和测量架之间的长光栅；所述床身上设有导轨，所述测量架可沿导轨相对床身滑动，滑动方向平行于丝杠的轴向；测量架上设有测量头，测量头与丝杠螺旋槽中径贴合，所述圆光栅用以测量被测丝杠转过的角度，可以进一步得出被测丝杠的理论行程，所述长光栅用以测量测量头沿丝杠轴线方向的实际行程；所述床身上还设有补偿装置，以支撑丝杠底部；

所述补偿装置包括固定架、安装座、旋转座、转动座、支撑块；所述安装座与固定架固连；所述安装座上设有第一圆孔，圆孔轴向为竖直方向，所述旋转座下端设有第一转轴，第一转轴位于第一圆孔内，可在第一圆孔内转动；所述旋转座中心设有偏心孔；所述转动座下端设有第二转轴，第二转轴位于偏心孔内，所述支撑块与转动座上端固连；所述旋转座和安装座之间还设有将二者进行锁死的锁死机构。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：

(1)本实用新型的带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，通过设置补偿装置，能够避免丝杠由于自身重力产生的弯曲变形带来测量误差，避免丝杠副自重产生的弯曲变形带来的测量误差，提高了测试精度。

(2)本实用新型的带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，补偿装置采用悬挂式，可避免补偿装置与床身上的零件产生干涉。

(3)本实用新型的带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，补偿装置的旋转座上设有偏心孔，转动座设置在偏心孔内，通过偏心孔可调整转动座的轴线与丝杠的轴线在同一竖直面内。

(4)本实用新型的带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，补偿装置的旋转座上设有偏心孔，转动座设置在偏心孔内，通过偏心孔可调整转动座的轴线与丝杠的轴线在同一竖直面内。

(5)本实用新型的带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，补偿装置设有高度调节机构，可调节转动座的高度，以调节支撑块上端与丝杠充分接触，并保证丝杠轴线与托板平行。

(6)本实用新型的带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，补偿装置的安装座包括固定块和摆动块，摆动块可相对固定块摆动一定角度，以实现自适应调整，避免加工、安装误差造成刚性支撑，导致卡死。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

附图说明

图1为本实用新型测量装置的总体结构示意图。

图2为补偿装置的总体结构示意图。

图3为旋转座、转动座、支撑块的连接示意图。

图4为安装座的剖视结构示意图。

图5为摆动块与旋转座连接示意图。

图6为固定块结构示意图。

图7为固定架结构示意图。

图8为补偿装置的调试原理图。

具体实施方式

为了说明本实用新型的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的介绍。

结合图1-图5，本实用新型的一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，包括头架21、床身22、通过导轨连接在床身22上的测量架23、尾架24、设置在头架21内的圆光栅、设置在床身22和测量架23之间的长光栅；所述床身22上设有导轨，所述测量架23可沿导轨相对床身22滑动，滑动方向平行于丝杠的轴向；测量架上设有测量头，测量头与丝杠螺旋槽中径贴合，所述圆光栅用以测量被测丝杠转过的角度，以进一步得出被测丝杠的理论行程，所述长光栅用以测量测量头沿丝杠轴线方向的实际行程；所述床身22上还设有补偿装置100；补偿装置100用以支撑丝杠底部。

所述补偿装置100包括固定架IV、安装座I、旋转座9、转动座14、支撑丝杠底部的支撑块15；所述安装座I与固定架IV固连；所述安装座I上设有第一圆孔2-1，圆孔2-1轴向为竖直方向，所述旋转座9下端设有第一转轴9-1，第一转轴9-1位于第一圆孔2-1内，可在第一圆孔2-1内转动；所述旋转座9中心设有偏心孔9-2；所述转动座14下端设有第二转轴14-1，第二转轴14-1位于偏心孔9-2内，所述支撑块15与转动座14上端固连；所述旋转座9和安装座I之间还设有锁死机构，以将旋转座9和安装座I进行锁死；通过设置偏心孔9-2，旋转座9转动时，可带动转动座14转动，转动座14转动，使得转动座14的轴向随偏心孔9-2的轴向一起转动，从而使得转动座14、第一转轴9-1的轴线与丝杠的轴线在同一竖直面内，以保证转动座14从径向支撑丝杠的中心，以防止整个补偿装置的加工、安装误差造成的支撑偏心；偏心孔9-2调整到位后，通过锁死机构将旋转座9和安装座I锁死，避免旋转座9继续转动。

在一些实施方式中，所述安装座I上设有第一螺纹孔2-3，第一螺纹孔2-3轴向与第一圆孔2-1轴向垂直，所述螺纹孔2-1内设有螺钉10，通过拧入螺钉10，将旋转座9和安装座I进行锁死，安装座I上的第一螺纹孔2-3和螺钉一起构成锁死机构。

在另外一些实施方式中，所述安装座I端设有螺纹孔；螺纹孔轴向与第一圆孔2-1轴向平行；所述旋转座9上端为圆盘结构，圆盘上设有圆弧槽，圆弧槽内设有螺钉，圆弧槽随旋转座9转动时可相对螺钉转动；螺钉的螺帽位于圆弧槽上端，螺钉的螺柱从圆弧槽拧入螺纹孔，螺钉拧入螺纹孔以将旋转座9和安装座I进行锁死，安装座I上的螺纹孔、旋转座9上的圆弧槽和螺钉一起构成锁死机构。

进一步的，整个补偿装置还设有高度调节机构，所述高度调节机构包括端盖11、调节螺钉13；所述端盖11固定在安装座I下端，所述端盖11中心设有第二螺纹孔11-1，所述第二螺纹孔11-1内设有调节螺钉13；所述调节螺钉13位于转动座14下端，通过调节螺钉13可调节转动座14的高度，以调节支撑块15上端与丝杠充分接触，并保证丝杠轴线与移动平台平行。

进一步的，所述调节螺钉13上还设有紧固螺母12，以将调节螺钉13与端盖11锁死，避免丝杠运动过程中产生的振动，导致调节螺钉13松动。

进一步的，所述安装座I包括固定块1、摆动块2；所述固定块1后端与固定架IV固连；所述固定块1上设有第二圆孔1-1；第二圆孔1-1的轴向垂直于第一圆孔2-1的轴向；所述第一圆孔2-1设置在摆动块2上；所述摆动块2后端设有第三转轴3，第三转轴3设置在第二圆孔1-1内，所述第三转轴3后端设有螺母6，以对第三转轴3进行轴向固定；所述摆动块2通过第三转轴3可相对固定块1相对转动，所述固定块1与摆动块2之间设有限位机构，以限制摆动块2与固定块1相对转动角度。当补偿装置支撑在丝杠下端时，摆动块2可相对固定块1摆动一定角度，以实现支撑自适应调整，避免加工、安装误差造成刚性支撑，导致卡死。

作为一种实施方式，结合图4和图6，所述固定块1前端设有圆弧槽8，圆弧槽8圆心与第二圆孔1-1同心；所述摆动块2后端固定有圆柱销7，所述圆柱销7后端位于圆弧槽8内；摆动块2转动时，可带动圆柱销7可在圆弧槽8内滑动；通过圆弧槽8可限制摆动块2的摆动角度，防止摆动块2旋转后倒挂，同时支撑块15与丝杠接触后可保证摆动块2自适应水平。

进一步的，圆弧槽8的圆心角为30°，以限制摆动块2的转动角度在30°范围之内。

进一步的，所述第三转轴3上还套有滚珠圈4，所述滚珠圈4与螺母6之间设有垫片5，通过滚珠圈4便于摆动块2的转动，避免螺母6对摆动块2的锁死。

进一步的，所述支撑块15上端设有V形槽，通过V形槽支撑丝杠，使得支撑块15上端与丝杠具有更好的支撑作用。所述支撑块15通过定位销与转动座14相连，使得V形槽中心相对转动座14轴线居中对称。

作为一种实施方式中，结合图1，所述固定架IV包括挂座18、旋转螺栓17、卡块16；所述挂座18下端设有卡槽，所述卡块16位于卡槽内，所述卡块16设置在旋转螺栓17下端，使用时，将卡槽卡在床身22上端，将卡块16设置在床身22上的安装槽内，转动旋转螺栓17将卡块16与床身22固定。

在另外一些实施方式中，所述固定架IV也可采用其他的一些夹紧机构将整个补偿装置与床身22固定。

进一步的，所述圆光栅包括固定在头架21上的标尺光栅、套在头架指示光栅；所述长光栅包括与床身22固连的标尺光栅、与测量架23固连的指示光栅；本实用新型的头架21、床身22、测量架23、尾架24的结构以及位置连接关系采用专利CN201720699803X。

进一步的，所述床身22上设有滑槽，所述尾架24可在床身22滑槽上来回滑动，以调整尾架24相对头架21的固定距离，从而满足不同长度的丝杠的夹持测试；所述补偿装置可在滑槽上来回滑动，以满足不同长度丝杠的支撑补偿。

本实用新型的带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置测试前，先对补偿装置先将补偿装置100固定在床身22上并进行调试：将丝杠安装固定在头架21和尾架24之间，转动调节螺钉13，使支撑块15与丝杠接触，这时摆动块18与支撑块15自动定位并锁紧。调整补偿装置100时，使用杠杆千分表与磁性表座，将磁性表座吸附在托板101上，并将杠杆千分表固定在磁性表座上即可。如图8所示。

调整步骤一：调整偏心孔9-2的轴线与丝杠轴线在同一竖直平面内时，将千分表上的圆形触头设置在丝杠的y方向上并与丝杠接触，以保证表上显示读数，从左至右滑动托板101，观察千分表上的读数，当圆形触头接近补偿装置100时，转动旋转座9，使千分表的数值稳定在所需要的安装精度范围内。

调整步骤二：调整丝杠轴线与托板101平行时，将千分表上的圆形触头设置在丝杠的z方向上并与丝杠接触，以保证表上显示读数，从左至右滑动托板101，观察千分表上的读数，当圆形触头接近补偿装置100时，转动调节螺钉13，使千分表的数值稳定在所需要的安装精度范围内。

重复操作步骤一与步骤二，当补偿装置的整体精度达到安装要求时，将螺钉10固定在第一螺纹孔18-2内，将旋转座9锁紧防转，同时用紧固螺母12锁紧调节螺钉13。

完成补偿装置100的固定和调试后，即可启动测量装置，对滚珠丝杠副行程误差进行测量。

根据国标GB/T 17587.3-1998规定，滚珠丝杠副有效行程内的行程变动量Vup和2π弧度内允许的行程变动量V_2ΠP是行程偏差的检验项目。在本实用新型的测量装置中，测量原理如下：丝杠副有效行程内的理论行程是L1，L1＝N×P，其中P为被测丝杠的导程，N为被测丝杠转过的总圈数，N＝θ/(2π)，θ为圆光栅测的丝杠转过的角度；丝杠副有效行程内的实际行程为L2，实际行程L2由长光栅测得，所以可得Vup＝|L1-L2|。丝杠副在2π弧度内允许的理论行程为L3，L3＝P；丝杠副在2π弧度内允许的实际行程为L4，L4是圆光栅和长光栅测得，所以可得V_2ΠP＝|L3-L4|。

Claims (10)

1.一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，包括头架(21)、床身(22)、通过导轨连接在床身(22)上的测量架(23)、尾架(24)、设置在头架(21)内的圆光栅、设置在床身(22)和测量架(23)之间的长光栅；所述床身(22)上设有导轨，所述测量架(23)可沿导轨相对床身(22)滑动，滑动方向平行于丝杠的轴向；测量架上设有测量头，测量头与丝杠螺旋槽中径贴合，所述圆光栅用以测量被测丝杠转过的角度，以测得出被测丝杠的理论行程，所述长光栅用以测量测量头沿丝杠轴线方向的实际行程；

其特征在于，所述床身(22)上还设有补偿装置(100)，以支撑丝杠底部；所述补偿装置(100)包括固定架(IV)、安装座(I)、旋转座(9)、转动座(14)、支撑块(15)；所述安装座(I)与固定架(IV)固连；所述安装座(I)上设有第一圆孔(2-1)，圆孔(2-1)轴向为竖直方向，所述旋转座(9)下端设有第一转轴(9-1)，第一转轴(9-1)位于第一圆孔(2-1)内，可在第一圆孔(2-1)内转动；所述旋转座(9)中心设有偏心孔(9-2)；所述转动座(14)下端设有第二转轴(14-1)，第二转轴(14-1)位于偏心孔(9-2)内，所述支撑块(15)与转动座(14)上端固连；所述旋转座(9)和安装座(I)之间还设有将二者进行锁死的锁死机构。

2.根据权利要求1所述的一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，其特征在于，所述安装座(I)上设有第一螺纹孔(2-3)，第一螺纹孔(2-3)轴向与第一圆孔(2-1)轴向垂直，所述第一螺纹孔(2-3)内设有螺钉(10)；安装座(I)上的第一螺纹孔(2-3)和螺钉(10)一起构成锁死机构。

3.根据权利要求1所述的一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，其特征在于，所述安装座(I)端设有螺纹孔；螺纹孔轴向与第一圆孔(2-1)轴向平行；所述旋转座(9)上设有圆弧槽，圆弧槽内设有螺钉，圆弧槽随旋转座(9)转动时可相对螺钉转动；螺钉拧入螺纹孔以将旋转座(9)和安装座(I)进行锁死，安装座(I)上的螺纹孔、旋转座(9)上的圆弧槽和螺钉一起构成锁死机构。

4.根据权利要求1所述的一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，其特征在于，所述补偿装置还包括高度调节机构，所述高度调节机构包括端盖(11)、调节螺钉(13)；所述端盖(11)固定在安装座(I)下端，所述端盖(11)中心设有第二螺纹孔(11-1)，所述第二螺纹孔(11-1)内设有调节螺钉(13)；所述调节螺钉(13)位于转动座(14)下端，通过调节螺钉(13)可调节转动座(14)的高度。

5.根据权利要求4所述的一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，其特征在于，所述调节螺钉(13)上还设有紧固螺母(12)，以将调节螺钉(13)与端盖(11)锁死。

6.根据权利要求1或4所述的一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，其特征在于，所述安装座(I)包括固定块(1)、摆动块(2)；所述固定块(1)后端与固定架(IV)固连；所述固定块(1)上设有第二圆孔(1-1)；第二圆孔(1-1)的轴向垂直于第一圆孔(2-1)的轴向；所述第一圆孔(2-1)设置在摆动块(2)上；所述摆动块(2)后端设有第三转轴(3)，第三转轴(3)设置在第二圆孔(1-1)内，所述第三转轴(3)后端设有螺母(6)，以对第三转轴(3)进行轴向固定；所述固定块(1)与摆动块(2)之间设有限制二者相对转动角度的限位机构。

7.根据权利要求6所述的一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，其特征在于，所述固定块(1)前端设有圆弧槽(8)，圆弧槽(8)圆心与第二圆孔(1-1)同心；所述摆动块(2)后端固定有圆柱销(7)，所述圆柱销(7)后端位于圆弧槽(8)内；摆动块(2)转动时，可带动圆柱销(7)在圆弧槽(8)内滑动。

8.根据权利要求7所述的一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，其特征在于，所述圆弧槽(8)的圆心角为30°。

9.根据权利要求6所述的一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，其特征在于，所述第三转轴(3)上还套有滚珠圈(4)，所述滚珠圈(4)与螺母(6)之间设有垫片(5)。

10.根据权利要求1所述的一种带有补偿装置的滚珠丝杠副行程误差测量装置，其特征在于，所述支撑块(15)上端设有V形槽。