[發明專利]一種滾珠直線導軌副滾道平行度在線測量方法

有效

• 申請號: 201810094148.4
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108195321B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 吳海勇;曾凡沛;賴鎮和;趙順利
• 申請（專利權）人: 閩臺龍瑪直線科技股份有限公司;漳州職業技術學院
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 翁志霖

1.一種滾珠直線導軌副滾道平行度在線測量方法，其特征在于：所述在線測量方法包括以下步驟：

1)將第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器分別通過夾具安裝在數控機床的床身上，且第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器的測量頭均處在垂直于直線導軌軸線的一平面A內，其中第一激光位移傳感器用于測量第一滾道，而第二激光位移傳感器用于測量第二滾道；選取第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器的初始測量位置分別為點O₁和O₂₁，其中第一激光位移傳感器的測量頭可在所述平面A內圍繞點O₁任意角度轉動，第二激光位移傳感器的測量頭可在所述平面A內圍繞點O₂₁任意角度轉動；

2)直線導軌的滾道磨削時，將直線導軌安裝在數控機床的工作臺上，利用成型砂輪磨削第一滾道和第二滾道，磨削完后將第一滾道和第二滾道擦拭干凈；

3)利用第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器并配合數控機床工作臺的移動，多次測量并計算出第一滾道和第二滾道軸向不同位置的截面圓心空間坐標值，再利用最小二乘法對上述測得的多個圓心進行直線擬合，分別擬合出第一滾道和第二滾道的直線，并計算出上述兩條直線在不同垂直平面內的平行度，即可得到第一滾道和第二滾道軸線的平行度關系。

2.根據權利要求1所述的一種滾珠直線導軌副滾道平行度在線測量方法，其特征在于：所述步驟3)的具體方法如下：

a)利用第一激光位移傳感器測量點O₁到第一滾道圓弧上依序的三個點A₁、B₁、C₁的距離，分別記為l_1A、l_1B、l_1C，其中每次測量間隔角度均為θ，即O₁A₁與O₁B₁、O₁B₁與O₁C₁所成夾角均為θ；同理，利用第二激光位移傳感器測量點O₂₁到第二滾道圓弧上依序的三個點A₂₁、B₂₁、C₂₁的距離，分別記為l_21A、l_21B、l_21C，其中每次測量間隔角度也均為θ，即O₂₁A₂₁與O₂₁B₂₁、O₂₁B₂₁與O₂₁C₂₁所成夾角也均為θ；

b)以點O₁為坐標系原點，測量中線O₁B₁與坐標系O₁X相重合，數控機床工作臺的移動方向與坐標系O₁Z相平行，O₁O₂₁與O₁Y相重合，建立三維直角坐標系XYZ，測量點A₁、B₁、C₁的坐標分別為(-l_1Acosθ,l_1Asinθ,0)、(-l_1B,0,0)、(-l_1Ccosθ,-l_1Csinθ,0)，測量點A₂₁、B₂₁、C₂₁的坐標分別為(-l_21Acosθ,l_21Asinθ-w,0)、(-l_21B,-w,0)、(-l_21Ccosθ,-l_1Csinθ-w,0)，其中O₂₁與O₁之間的距離為w；

c)利用三角函數關系，推導得到第一滾道圓弧A₁B₁C₁的圓心點O′₁的坐標(x₁,y₁,z₁)，其中x₁、y₁、z₁的具體取值計算如下：

z₁＝0；

同理，可以得到第二滾道圓弧A₂₁B₂₁C₂₁的圓心O′₂₁的坐標位置(x₂₁,y₂₁,z₂₁)，其中x₂₁、y₂₁、z₂₁的具體取值計算如下：

z₂₁＝0；

d)利用數控機床控制工作臺帶動直線導軌沿Z軸正方向每次移動距離d以進行多次測量，第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器的測量位置均始終保持不變；

第一激光位移傳感器相對滾道上次測量點沿Z軸方向移動了距離d，取第n次測量第一激光位移傳感器測量點相對位置為點O_n，n為等于或大于5的整數，點O_n相對于點O₁沿Z軸移動了(n-1)d的距離，重復第1次測量第一滾道圓弧三個點的方法，得到測量點A_n、B_n、C_n的坐標分別為(-l_nAcosθ,l_nAsinθ,-(n-1)d)、(-l_nB,0,-(n-1)d)、(-l_nCcosθ,-l_nCsinθ,-(n-1)d)；

利用三角函數關系，推導得到第一滾道圓弧A_nB_nC_n的圓心點O′_n的坐標(x_n,y_n,z_n)，其中x_n、y_n、z_n的具體取值計算如下：

z_n＝-(n-1)d；

同理，第二激光位移傳感器相對第二滾道上次測量點沿Z軸方向也移動了距離d，取第n次測量第二激光位移傳感器測量點相對位置為點O_2n，n為等于或大于5的整數，點O_2n相對于點O₂₁沿Z軸移動了(n-1)d的距離，重復第1次測量第二滾道圓弧三個點的方法，得到測量點A_2n、B_2n、C_2n的坐標分別為(-l_2nAcosθ,l_2nAsinθ-w,-(n-1)d)、(-l_2nB,-w,-(n-1)d)、(-l_2nCcosθ,-l_2nCsinθ-w,-(n-1)d)；

利用三角函數關系，推導得到第二滾道圓弧A_2nB_2nC_2n的圓心點O′_2n的坐標(x_2n,y_2n,z_2n)，其中x_2n、y_2n、z_2n的具體取值計算如下：

z_2n＝-(n-1)d；

e)根據上述多次測量和計算得到第一滾道軸向不同位置的圓心點O′₁，O′₂，O′₃，…，O′_n，采用最小二乘法對上述圓心點進行直線擬合，設擬合空間直線Ls₁的表達式為：

其中：

同理，根據上述多次測量和計算得到第二滾道軸向不同位置的圓心點O′₂₁、O′₂₂、O′₂₃…O′_2n，采用最小二乘法對上述圓心點進行直線擬合，設擬合空間直線Ls₂的表達式為：

其中：

根據所擬合的兩條直線，可得到第一滾道和第二滾道在X和Y方向上的平行度，其中第一滾道和第二滾道在X方向上的平行度△_X為：

第一滾道和第二滾道在Y方向上的平行度△_Y為：

則第一滾道和第二滾道軸線平行度△可以表示為：