[發明專利]滾珠絲杠螺母滾道誤差快速測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202010578412.9
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111854633B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 歐屹;吳劍;王凱
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 汪清

1.一種滾珠絲杠和滾珠螺母滾道誤差快速測量裝置，其特征在于，包括工作臺、上移動平臺(1)、第一探針(2)、待測滾珠絲杠(3)、第一支撐塊(4)、第一平移臺(5)、第二探針(6)、下移動平臺(7)、水平移動平臺(8)、第二平移臺(9)、第二支撐塊(10)、待測滾珠螺母(11)；

所述水平移動平臺(8)、第一平移臺(5)、第二平移臺(9)均設置在工作臺上；所述工作臺上固定有驅動電機，驅動電機通過絲杠機構與水平移動平臺(8)相連；所述水平移動平臺與工作臺之間設有直線滑軌副；所述工作臺上固定有驅動電機，驅動電機通過絲杠機構與水平移動平臺(8)相連，用于驅動水平移動平臺(8)在工作臺上水平直線運動；所述第一平移臺(5)、第二平移臺(9)分別設置在水平移動平臺(8)兩側，所述第一平移臺(5)、第二平移臺(9)上分別固定有第一支撐塊(4)和第二支撐塊(10)；第一支撐塊(4)和第二支撐塊(10)用于支撐待測滾珠絲杠(3)或待測滾珠螺母(11)；所述水平移動平臺(8)上設有平行設置的上移動平臺(1)和下移動平臺(7)；所述水平移動平臺(8)上沿高度方向上與上移動平臺(1)和下移動平臺(7)之間均設有直線滑軌副；水平移動平臺(8)上固定有兩組電機，兩組電極通過絲杠機構分別與上移動平臺(1)和下移動平臺(7)相連，用于驅動上移動平臺(1)和下移動平臺(7)的上下直線運動；所述第一探針(2)、第二探針(6)分別固定在上移動平臺(1)和下移動平臺(7)上；所述第一探針( 2)位于所述待測絲杠 (3)上方，所述第二探針(6)位于所述待測絲杠 (3)下方，第一探針(2)和/或第二探針(6)用于采集待測滾珠絲杠(3)和/或待測滾珠螺母(11)滾道母線高度值；所述工作臺上設有光柵尺，用于檢測第一探針(2)和/或第二探針(6)采集點位置。

2.根據權利要求1所述的滾珠絲杠和滾珠螺母滾道誤差快速測量裝置，其特征在于，所述第一平移臺(5)、第二平移臺(9)結構相同，均為三自由度位移平臺。

3.根據權利要求1或2所述的滾珠絲杠和滾珠螺母滾道誤差快速測量裝置的檢測方法，其特征在于，包括測量滾珠絲杠螺旋外滾道，具體包括以下步驟：

步驟1、待測滾珠絲杠的對中調節：調整平移臺使探針頂尖所掃過的點位于滾珠絲杠外滾道的上下母線上：

步驟1.1、調節上移動平臺將第一探針下頂尖頂住待測滾珠絲杠外徑上表面，同時調節下移動平臺將第二探針上頂尖頂住待測滾珠絲杠外徑下表面，并沿垂直于待測滾珠絲杠軸向的水平方向調節第一平移臺和第二平移臺，第一探針的下頂尖和第二探針的上頂尖高度值最大時，表明第一探針的下頂尖和第二探針的上頂針分別位于待測滾珠絲杠外滾道的上下母線上，得到第一個定位點；

步驟1.2、將上移動平臺、下移動平臺回正，將水平移動平臺沿待測滾珠絲杠軸向移動，重復步驟1.1，使得第一探針的下頂尖和第二探針的上頂針分別位于滾珠絲杠外滾道的上下母線上，停止調節，得到第二個定位點；

通過第一個定位點和第二個定位點兩點構成一線，使得第一探針的下頂尖和第二探針的上頂針始終正對待測滾珠絲杠外滾道的上下母線；

步驟2、獲取待測滾珠絲杠上多個測量點坐標：將水平移動平臺沿待測滾珠絲杠軸向移動，第一探針的下頂尖和第二探針上頂尖同時從待測滾珠絲杠外滾道的上下母線掃過，每隔固定的時間讀取一次數據點，上母線輪廓和下母線輪廓采集時共用一個光柵尺采集的X′軸方向坐標，第一探針測得待測絲桿上母線輪廓的高度值，第二探針測得絲杠下母線輪廓的高度值，測得高度值為Z′軸方向坐標。

4.根據權利要求3所述的檢測方法，其特征在于，還包括測量滾珠螺母螺旋內滾道，具體步驟如下：

步驟1、待測滾珠螺母的對中調節：調整平移臺使探針頂尖所掃過的點位于滾珠螺母螺旋內滾道上下母線上：

步驟1.1、調節上移動平臺將第一探針上頂尖頂住待測滾珠螺母內徑上表面，之后調節第一平移臺，第一探針的上頂尖高度最高時表明第一探針的上頂尖位于待測滾珠螺母內滾道上母線上，得到第一個定位點；

步驟1.2、將上移動平臺回正，將水平移動平臺沿待測滾珠螺母軸向移動重復步驟1.1，使得第一探針的上頂尖位于待測滾珠螺母內滾道上母線上，停止調節，得到第二個定位點；通過第一個定位點和第二個定位點兩點構成一線，使得第一探針的上頂尖始終正對待測滾珠螺母內滾道上母線上；

步驟2、獲取待測滾珠螺母上多個測量點坐標：

步驟2.1、測量上母線輪廓數據點坐標：通過驅動電機帶動水平移動平臺，將水平移動平臺沿待測滾珠螺母軸向移動，第一探針的上頂尖從待測滾珠螺母內滾道的上母線掃過，每隔固定的時間讀取一次數據點，通過光柵尺采集X′軸方向坐標；第一探針測得待測螺母上母線輪廓的高度值，測得高度值為Z′軸方向坐標；

步驟2.2、測量下母線輪廓數據點坐標：水平移動平臺回位，將第一探針復位后，將第一探針下頂尖頂住待測滾珠螺母內滾道下母線，第一探針沿待測螺母軸向運動，將第一探針下頂尖從待測滾珠螺母內滾道的下母線掃過，每隔固定的時間讀取一次數據點，通過光柵尺采集X′軸方向坐標；第一探針測得待測螺母下母線輪廓的高度值，測得高度值為Z′軸方向坐標。