專利名稱：三軸氣浮臺(tái)的大尺寸氣浮球的球度測量裝置及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量技術(shù)，具體說就是一種三軸氣浮臺(tái)的大尺寸氣浮球的球度測量裝置及其測量方法。
背景技術(shù)：
三軸氣浮臺(tái)依靠壓縮空氣在氣浮軸承與軸承座之間形成的氣膜，使模擬臺(tái)體浮起，從而實(shí)現(xiàn)近似無摩擦的相對(duì)運(yùn)動(dòng)條件，以模擬衛(wèi)星等空間飛行器在外層空間所受干擾力矩很小的力學(xué)環(huán)境。作為空間飛行器運(yùn)動(dòng)模擬器，三軸氣浮臺(tái)進(jìn)行衛(wèi)星控制系統(tǒng)全物理仿真實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)系統(tǒng)的性能，是空間飛行器研制過程中的重要手段和方法。
三軸氣浮臺(tái)的核心設(shè)備是氣浮球軸承，氣浮球軸承的球度是其加工和使用中最關(guān)心的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一，對(duì)于小尺寸的氣浮球軸承，用三坐標(biāo)機(jī)就可以測量，國家也出臺(tái)了相應(yīng)的測量規(guī)范，但是對(duì)于大尺寸的氣浮球軸承(Sc5500mm以上)的測量技術(shù)還不成熟，目前三坐標(biāo)機(jī)的測量范圍受限，并且高精度三坐標(biāo)測量機(jī)受封鎖，還有一個(gè)問題是大尺寸的待測球件在坐標(biāo)機(jī)上移動(dòng)不便，稍有不慎即傷及工件，因此不能簡單應(yīng)用常規(guī)的三坐標(biāo)機(jī)測量法。而無論是加工還是使用，對(duì)于高精度的球軸承必須進(jìn)行球度的檢測，因此大尺寸氣浮球的球度測量具有重要的研究價(jià)值和應(yīng)用前景。
經(jīng)檢索文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利申請?zhí)?00610125076. 2，專利名稱為“一種高精度球度氣動(dòng)測量系統(tǒng)”，該發(fā)明采用多測頭相對(duì)測量方法，目的是測量球面或球窩工件的球度和半徑，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，其所用量規(guī)對(duì)于一般尺寸的球還可以使用，但對(duì)于大尺寸的球測量，這種量規(guī)的設(shè)計(jì)本身就是一個(gè)難題，另外其精度受測量本身的限制，難以達(dá)到微米級(jí)高精度。
中國發(fā)明專利申請?zhí)?00610118486. 4，專利名稱為球度的檢測裝置及其方法， 該發(fā)明采用常規(guī)千分表配合弦規(guī)杯測量球度，由于高精度的氣浮球不能允許外接觸式測量方式，并且這種測量方案難以達(dá)到高精度，因此該方法不適用于高精度氣浮球的球度測量。
蔣莊德，武自芳，苑國英等在其論文“球度誤差測試系統(tǒng)的研究”(發(fā)表于計(jì)量學(xué)報(bào)，1996年，17卷，第4期，頁碼266-268)中，提出了一種基于圓度儀三點(diǎn)氣浮球體分度裝置的球度誤差檢測方案，但由于三點(diǎn)氣浮球體分度裝置采用氣浮三點(diǎn)支撐球體，而大尺寸氣浮球的自重很大，這種裝置不能滿足這類大尺寸氣浮球的檢測需要，即便是在增加支撐點(diǎn)的情況下要支撐起氣浮球也會(huì)引發(fā)嘯叫導(dǎo)致無法測量。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種三軸氣浮臺(tái)的大尺寸氣浮球的球度測量裝置及其測量方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種三軸氣浮臺(tái)的大尺寸氣浮球的球度測量裝置， 它是由單軸氣浮臺(tái)、調(diào)心機(jī)構(gòu)、測微儀、測微儀支架組成，單軸氣浮臺(tái)安裝于地基上，調(diào)心機(jī)構(gòu)置于單軸氣浮臺(tái)的載重平臺(tái)上，測微儀安裝于測微儀支架，并且測微儀支架固定于氣浮臺(tái)地基的基座上。
一種使用如上所述的三軸氣浮臺(tái)的大尺寸氣浮球的球度測量裝置實(shí)現(xiàn)的測量方法，如下
步驟一給單軸氣浮臺(tái)和調(diào)心機(jī)構(gòu)通以高壓氣體；
步驟二 將氣浮球軸承安裝于調(diào)心機(jī)構(gòu)上；
步驟三通過調(diào)心機(jī)構(gòu)使氣浮球軸承的中心和單軸氣浮臺(tái)的中心重合，用鎖緊機(jī)構(gòu)將調(diào)心機(jī)構(gòu)鎖緊；
步驟四調(diào)整測微儀支架使測微儀靠近氣浮球的下端面，用測微儀測量0°緯度角的球度誤差，使單軸氣浮臺(tái)旋轉(zhuǎn)至15° i位置(i = 0，1，2，. . . 23)，測微儀測量其測頭與球面的距離并記錄測量的24點(diǎn)數(shù)據(jù)^ (i)，據(jù)此計(jì)算氣浮球球心的安裝偏心量
(rO O) COS 菩)
權(quán)利要求
1.一種三軸氣浮臺(tái)的大尺寸氣浮球的球度測量裝置，包括單軸氣浮臺(tái)(I)、調(diào)心機(jī)構(gòu)(2)、測微儀(3)和測微儀支架(4)，其特征在于單軸氣浮臺(tái)(I)安裝于地基上，調(diào)心機(jī)構(gòu)(2)置于單軸氣浮臺(tái)(I)的載重平臺(tái)上，測微儀(3)安裝于測微儀支架(4)上并能沿測微儀支架(4)上下移動(dòng)，測微儀支架(4)固定于氣浮臺(tái)地基的基座上。
2.使用如權(quán)利要求I所述的一種三軸氣浮臺(tái)的大尺寸氣浮球的球度測量裝置得出的一種三軸氣浮臺(tái)的大尺寸氣浮球的球度測量方法，其特征在于，方法如下 步驟一給單軸氣浮臺(tái)和調(diào)心機(jī)構(gòu)通以高壓氣體； 步驟二 將氣浮球軸承安裝于調(diào)心機(jī)構(gòu)上； 步驟三通過調(diào)心機(jī)構(gòu)使氣浮球軸承的中心和單軸氣浮臺(tái)的中心重合，用鎖緊機(jī)構(gòu)將調(diào)心機(jī)構(gòu)鎖緊； 步驟四調(diào)整測微儀支架使測微儀靠近氣浮球的下端面，用測微儀測量0°緯度角的球度誤差，使單軸氣浮臺(tái)旋轉(zhuǎn)至15° i位置(i = 0，1，2，. . . 23)，測微儀測量其測頭與球面的距離并記錄測量的24點(diǎn)數(shù)據(jù)(i)，據(jù)此計(jì)算氣浮球球心的安裝偏心量
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三軸氣浮臺(tái)的大尺寸氣浮球的球度測量裝置及其測量方法。裝置包括單軸氣浮臺(tái)、調(diào)心機(jī)構(gòu)、測微儀和測微儀支架，在單軸氣浮臺(tái)的儀表平臺(tái)上安裝調(diào)心機(jī)構(gòu)、測微儀支架和測微儀，將氣浮球安裝在調(diào)心機(jī)構(gòu)上，通過調(diào)心機(jī)構(gòu)將氣浮球的中心和單軸氣浮臺(tái)的中心重合，旋轉(zhuǎn)單軸氣浮臺(tái)同時(shí)調(diào)整測微儀相對(duì)于球的測量位置，最后根據(jù)測量數(shù)據(jù)可以獲得球的球度誤差。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大尺寸氣浮球的球度誤差測量，無接觸、精度高，不對(duì)氣浮球產(chǎn)生其他影響。
文檔編號(hào)G01B5/20GK102980492SQ20121051016
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者夏紅偉, 李莉, 任順清, 馬廣程, 王常虹, 伊國興, 奚伯齊, 李秋實(shí) 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)