專利名稱：一種靜壓氣浮導(dǎo)軌的性能檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜壓氣浮導(dǎo)軌的性能檢測裝置，屬于精密設(shè)備的性能檢測領(lǐng)域。
技術(shù)背景靜壓氣浮導(dǎo)軌是以一定壓力亞音速流動(dòng)的氣體作為潤滑介質(zhì)的一種無摩擦/極低摩擦的支撐元件，具有精度高、無磨損、清潔、無污染、壽命長、免維護(hù)、低發(fā)熱、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活、耐高/低溫及原子輻射等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在三坐標(biāo)測量機(jī)、高精度數(shù)控加工、生物芯片技術(shù)、光纖對接、以及微型機(jī)械零件的操縱、裝配和精密定位、加工等領(lǐng)域。隨著制造工藝和測量技術(shù)的飛速發(fā)展，加工技術(shù)不斷向極限加工、超高精度和更高效率的方向邁進(jìn)，促使加工設(shè)備日益大型化甚至巨型化。氣浮導(dǎo)軌支撐因適合大行程、高精度、高分辨率、高速度運(yùn)動(dòng)定位，近年來在大型超精密加工設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用，并且已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢。但是，受節(jié)流形式、氣膜厚度、預(yù)載方式、幾何形狀、加工精度、供氣壓力及工況等諸多因素的影響，氣體在極短的時(shí)間內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生多次變化。同時(shí)，由于氣體具有可壓縮性，氣浮導(dǎo)軌的承載能力和剛度相對較低，導(dǎo)軌不僅沿驅(qū)動(dòng)力方向產(chǎn)生位移，還存在相對驅(qū)動(dòng)力方向的微小角度的轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)角的大小和變化頻率受導(dǎo)軌的承載能力、角剛度、驅(qū)動(dòng)力大小、負(fù)載變化、運(yùn)動(dòng)速度和加速度等因素的影響，同時(shí)還與大行程導(dǎo)軌的直線度、加工精度以及導(dǎo)軌在外力作用下的變形量密切相關(guān)。因此，由于氣浮導(dǎo)軌的承載能力和剛度相對較低而引起的運(yùn)動(dòng)定位誤差會(huì)降低機(jī)床的加工精度或產(chǎn)生測量誤差。針對上述問題，本發(fā)明提出一種靜壓氣浮導(dǎo)軌的性能檢測裝置，便于研究超精密氣浮導(dǎo)軌的直線度、俯仰、滾動(dòng)及偏轉(zhuǎn)特性，對提高氣浮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的精度具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明之目的是提出一種靜壓氣浮導(dǎo)軌的性能檢測裝置，便于檢測靜壓氣浮導(dǎo)軌的直線度、俯仰、滾動(dòng)及偏轉(zhuǎn)特性。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之目的，擬采用以下技術(shù)方案本發(fā)明由上調(diào)節(jié)扳手、上減速器、垂直絲杠、垂直導(dǎo)軌、垂直運(yùn)動(dòng)架、轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)盤、探頭、探針I(yè)、探針I(yè)I和探針I(yè)II、水平導(dǎo)軌、基座、水平運(yùn)動(dòng)架、水平絲杠、下減速器和下調(diào)節(jié)扳手所組成的檢測機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的上調(diào)節(jié)扳手安裝在上減速器的輸入軸上， 上減速器安裝在水平運(yùn)動(dòng)架上，垂直絲杠安裝在水平運(yùn)動(dòng)架上并與上減速器的輸出軸相連接，垂直運(yùn)動(dòng)架設(shè)置在垂直絲杠上并且通過設(shè)置在水平運(yùn)動(dòng)架上的垂直導(dǎo)軌與水平運(yùn)動(dòng)架相連，下調(diào)節(jié)扳手安裝在下減速器的輸入軸上，下減速器安裝在基座上，水平絲杠安裝在基座上并與下減速器的輸出軸相連接，水平運(yùn)動(dòng)架設(shè)置在水平絲杠上并且通過設(shè)置在基座上的水平導(dǎo)軌與基座相連接，垂直運(yùn)動(dòng)架與旋轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)軸相連接，探頭設(shè)置在旋轉(zhuǎn)盤上，探針I(yè)、探針I(yè)I和探針I(yè)II均設(shè)置在探頭上，一上述的探針I(yè)、探針I(yè)I和探針I(yè)II是電容式位移傳感器或者是電感式位移傳感器或者是光電式位移傳感器，上述的上減速器、下減速器是諧波減速器或者是行星減速器。[0008]本發(fā)明的特點(diǎn)通過垂直運(yùn)動(dòng)架、水平運(yùn)動(dòng)架、轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)盤調(diào)整探針I(yè)、探針I(yè)I、探針I(yè)II與被測氣浮導(dǎo)軌的左右兩側(cè)面和上下兩側(cè)面的位置關(guān)系，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明檢測氣浮導(dǎo)軌的直線度、 俯仰、滾動(dòng)及偏轉(zhuǎn)特性創(chuàng)造了條件。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，易于實(shí)現(xiàn)。

圖1示意了本發(fā)明的探頭定位在被測氣浮導(dǎo)軌的左右兩側(cè)時(shí)的狀態(tài)。圖2示意了本發(fā)明的一種整體結(jié)構(gòu)實(shí)施例。圖3是圖2的正視圖。圖4示意了本發(fā)明的三個(gè)探針處于水平時(shí)的狀態(tài)。圖5示意了本發(fā)明的三個(gè)探針處于垂直時(shí)的狀態(tài)。圖6示意了本發(fā)明的探頭定位在被測氣浮導(dǎo)軌的上下兩側(cè)時(shí)的狀態(tài)。1、上調(diào)節(jié)扳手；2、上減速器；3、垂直絲杠；4、垂直導(dǎo)軌；5、垂直運(yùn)動(dòng)架；6、轉(zhuǎn)軸； 7、旋轉(zhuǎn)盤；8、探頭；81、探針I(yè) ；82、探針I(yè)I ；83、探針I(yè)II ；9、水平導(dǎo)軌；10、基座；11、水平運(yùn)動(dòng)架；12、水平絲杠；13、下減速器；14、下調(diào)節(jié)扳手；15、導(dǎo)軌；16、滑套；17、標(biāo)尺；K、被測氣浮導(dǎo)軌；M、檢測機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的上調(diào)節(jié)扳手1安裝在上減速器2的輸入軸上，上減速器2安裝在水平運(yùn)動(dòng)架11上，垂直絲杠3安裝在水平運(yùn)動(dòng)架11上并與上減速器2的輸出軸相連接，垂直運(yùn)動(dòng)架5設(shè)置在垂直絲杠3上并且通過設(shè)置在水平運(yùn)動(dòng)架11上的垂直導(dǎo)軌4與水平運(yùn)動(dòng)架11 相連，下調(diào)節(jié)扳手14安裝在下減速器13的輸入軸上，下減速器13安裝在基座10上，水平絲杠12安裝在基座10上并與下減速器13的輸出軸相連接，水平運(yùn)動(dòng)架11設(shè)置在水平絲杠12上并且通過設(shè)置在基座10上的水平導(dǎo)軌9與基座10相連接，垂直運(yùn)動(dòng)架5與旋轉(zhuǎn)盤 7通過轉(zhuǎn)軸6相連接，探頭8設(shè)置在旋轉(zhuǎn)盤7上，探針181、探針1182和探針I(yè)II83均設(shè)置在探頭8上。上述垂直絲杠3和水平絲杠12分別與水平運(yùn)動(dòng)架11和基座10相連接，上述的探針181定位在探針1182的上方，探針I(yè)II83定位在探針1182的左側(cè)，上述探針181、探針1182、探針I(yè)II83是電容式位移傳感器或者是電感式位移傳感器或者是光電式位移傳感器，上述的上減速器2、下減速器13是諧波減速器或者是行星減速器。當(dāng)本發(fā)明需要對被測氣浮導(dǎo)軌K進(jìn)行檢測時(shí)，首先，將兩個(gè)相同的檢測機(jī)構(gòu)M對稱地固定在被測氣浮導(dǎo)軌K的兩側(cè)，通過上調(diào)節(jié)扳手1調(diào)整檢測機(jī)構(gòu)M的垂直運(yùn)動(dòng)架5，下調(diào)節(jié)扳手14調(diào)整檢測機(jī)構(gòu)M的水平運(yùn)動(dòng)架11，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸6，使設(shè)置在探頭8上的探針181、 探針1182和探針I(yè)I183處于水平方向靠近被測氣浮導(dǎo)軌K的滑套16的左右兩側(cè)，驅(qū)動(dòng)滑套16沿導(dǎo)軌15運(yùn)動(dòng)，測量探針181、探針1182和探針I(yè)II83與設(shè)置在滑套16左右兩側(cè)標(biāo)尺17的距離，從而測得氣浮導(dǎo)軌左右兩側(cè)的直線度、導(dǎo)軌的滾動(dòng)及偏轉(zhuǎn)特性，通過轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤7，改變探針181、探針1182和探針I(yè)II83相對于探頭8的位置進(jìn)行多次測量，以提高測量精確度，然后，通過上調(diào)節(jié)扳手1調(diào)整檢測機(jī)構(gòu)M的垂直運(yùn)動(dòng)架5，下調(diào)節(jié)扳手14調(diào)整檢測機(jī)構(gòu)M的水平運(yùn)動(dòng)架11，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸6，使設(shè)置在探頭8上的探針181、探針1182和探針I(yè)II83處于堅(jiān)直方向靠近被測氣浮導(dǎo)軌K的滑套16的上下兩側(cè)，驅(qū)動(dòng)滑套16沿導(dǎo)軌15運(yùn)動(dòng)，測量探針181、探針1182和探針I(yè)I183與設(shè)置在滑套16上下兩側(cè)標(biāo)尺17的距離，從而測得氣浮導(dǎo)軌上下兩側(cè)的直線度、導(dǎo)軌的滾動(dòng)及俯仰特性，通過轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤7，改變探針181、 探針1182和探針I(yè)II83相對于探頭(8)的位置進(jìn)行多次測量，以提高測量精確度。
權(quán)利要求1.一種靜壓氣浮導(dǎo)軌的性能檢測裝置，它至少由上調(diào)節(jié)扳手(1)、上減速器O)、垂直絲杠C3)、垂直導(dǎo)軌(4)、垂直運(yùn)動(dòng)架( 、轉(zhuǎn)軸(6)、旋轉(zhuǎn)盤(7)、探頭(8)、探針I(yè) (81)、探針 II (82)和探針I(yè)II (83)、水平導(dǎo)軌(9)、基座(10)、水平運(yùn)動(dòng)架(11)、水平絲杠(12)、下減速器(13)和下調(diào)節(jié)扳手(14)所組成的檢測機(jī)構(gòu)(M)，其特征在于所述的上調(diào)節(jié)扳手(1)安裝在上減速器O)的輸入軸上，上減速器( 安裝在水平運(yùn)動(dòng)架(11)上，垂直絲杠(3)安裝在水平運(yùn)動(dòng)架(11)上并與上減速器( 的輸出軸相連接，垂直運(yùn)動(dòng)架( 設(shè)置在垂直絲杠C3)上并且通過設(shè)置在水平運(yùn)動(dòng)架(11)上的垂直導(dǎo)軌(4)與水平運(yùn)動(dòng)架(11)相連，下調(diào)節(jié)扳手(14)安裝在下減速器(1 的輸入軸上，下減速器(1 安裝在基座(10)上，水平絲杠(1 安裝在基座(10)上并與下減速器(1 的輸出軸相連接，水平運(yùn)動(dòng)架(11)設(shè)置在水平絲杠(12)上并且通過設(shè)置在基座(10)上的水平導(dǎo)軌(9)與基座(10)相連接，垂直運(yùn)動(dòng)架(5)與旋轉(zhuǎn)盤(7)通過轉(zhuǎn)軸(6)相連接，探頭⑶設(shè)置在旋轉(zhuǎn)盤(7)上，探針I(yè) (81)、 探針11(82)和探針111(83)均設(shè)置在探頭(8)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜壓氣浮導(dǎo)軌的性能檢測裝置，其特征在于所述的探針I(yè) (81)、探針I(yè)I (82)和探針I(yè)II (83)是電容式位移傳感器或者是電感式位移傳感器或者是光電式位移傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜壓氣浮導(dǎo)軌的性能檢測裝置，其特征在于所述的上減速器O)、下減速器(1 是諧波減速器或者是行星減速器。
專利摘要一種靜壓氣浮導(dǎo)軌的性能檢測裝置，通過垂直運(yùn)動(dòng)架(5)、水平運(yùn)動(dòng)架(11)、轉(zhuǎn)軸(6)和旋轉(zhuǎn)盤(7)調(diào)整探針I(yè)(81)、探針I(yè)I(82)和探針I(yè)II(83)與被測氣浮導(dǎo)軌(K)的位置關(guān)系，在被測氣浮導(dǎo)軌(K)的左右兩側(cè)設(shè)置檢測機(jī)構(gòu)(M)，當(dāng)滑套(16)沿導(dǎo)軌(15)運(yùn)動(dòng)時(shí)，測量探針I(yè)(81)、探針I(yè)I(82)和探針I(yè)II(83)與設(shè)置在滑套(16)上的標(biāo)尺(17)之間的距離，可以測得氣浮導(dǎo)軌左右兩側(cè)的直線度，上下兩側(cè)的直線度，導(dǎo)軌的滾動(dòng)、俯仰及偏轉(zhuǎn)特性。
文檔編號G01M13/00GK202171526SQ201020700289
公開日2012年3月21日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者李運(yùn)堂, 樓曉春, 袁柯銘, 許昌 申請人:中國計(jì)量學(xué)院