专利名称：一种静压气浮导轨的性能检测装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种静压气浮导轨的性能检测装置及其使用方法，属于精密设备的性能检测领域。
背景技术：
静压气浮导轨是以一定压力亚音速流动的气体作为润滑介质的一种无摩擦/极低摩擦的支撑元件，具有精度高、无磨损、清洁、无污染、寿命长、免维护、低发热、结构设计灵活、耐高/低温及原子辐射等特点，广泛应用在三坐标测量机、高精度数控加工、生物芯片技术、光纤对接、以及微型机械零件的操纵、装配和精密定位、加工等领域。随着制造工艺和测量技术的飞速发展，加工技术不断向极限加工、超高精度和更高效率的方向迈进，促使加工设备日益大型化甚至巨型化。气浮导轨支撑因适合大行程、高精度、高分辨率、高速度运动定位，近年来在大型超精密加工设备中得到了广泛应用，并且已经成为一种发展趋势。但是，受节流形式、气膜厚度、预载方式、几何形状、加工精度、供气压力及工况等诸多因素的影响，气体在极短的时间内流动状态发生多次变化。同时，由于气体具有可压缩性，气浮导轨的承载能力和刚度相对较低，导轨不仅沿驱动力方向产生位移，还存在相对驱动力方向的微小角度的转动。转角的大小和变化频率受导轨的承载能力、角刚度、驱动力大小、负载变化、运动速度和加速度等因素的影响，同时还与大行程导轨的直线度、加工精度以及导轨在外力作用下的变形量密切相关。因此，由于气浮导轨的承载能力和刚度相对较低而引起的运动定位误差会降低机床的加工精度或产生测量误差。针对上述问题，本发明提出一种静压气浮导轨的性能检测装置及其使用方法，便于研究超精密气浮导轨的直线度、俯仰、滚动及偏转特性，对提高气浮运动系统的精度具有重要意义。
发明内容
本发明之目的是提出一种静压气浮导轨的性能检测装置及其使用方法，便于检测静压气浮导轨的直线度、俯仰、滚动及偏转特性。为了实现本发明之目的，拟采用以下技术方案本发明由上调节扳手、上减速器、垂直丝杠、垂直导轨、垂直运动架、转轴、旋转盘、探头、探针I、探针Π和探针m、水平导轨、基座、水平运动架、水平丝杠、下减速器和下调节扳手所组成的检测机构，其特征在于所述的上调节扳手安装在上减速器的输入轴上， 上减速器安装在水平运动架上，垂直丝杠安装在水平运动架上并与上减速器的输出轴相连接，垂直运动架设置在垂直丝杠上并且通过设置在水平运动架上的垂直导轨与水平运动架相连，下调节扳手安装在下减速器的输入轴上，下减速器安装在基座上，水平丝杠安装在基座上并与下减速器的输出轴相连接，水平运动架设置在水平丝杠上并且通过设置在基座上的水平导轨与基座相连接，垂直运动架与旋转盘通过转轴相连接，探头设置在旋转盘上，探针I、探针Π和探针III均设置在探头上，一上述的探针I、探针Π和探针III是电容式位移传感器或者是电感式位移传感器或者是光电式位移传感器，上述的上减速器、下减速器是谐波减速器或者是行星减速器。本发明的使用方法如下首先，将两个相同的检测机构对称地固定在被测气浮导轨的两侧，通过上调节扳手调整检测机构的垂直运动架，下调节扳手调整检测机构的水平运动架，转动转轴，使设置在探头上的探针I、探针Π和探针III处于水平方向靠近被测气浮导轨的滑套的左右两侧， 驱动滑套沿导轨运动，测量探针I、探针Π和探针III与设置在滑套左右两侧标尺的距离，从而测得气浮导轨左右两侧的直线度、导轨的滚动及偏转特性，通过转动旋转盘，改变探针I、 探针Π和探针ΠΙ相对于探头的位置进行多次测量，以提高测量精确度，然后，通过上调节扳手调整检测机构的垂直运动架，下调节扳手调整检测机构的水平运动架，转动转轴，使设置在探头上的探针I、探针Π和探针III处于坚直方向靠近被测气浮导轨的滑套的上下两侧，驱动滑套沿导轨运动，测量探针I、探针Π和探针III与设置在滑套上下两侧标尺的距离，从而测得气浮导轨上下两侧的直线度、导轨的滚动及俯仰特性，通过转动旋转盘，改变探针I、探针Π和探针III相对于探头的位置进行多次测量，以提高测量精确度。本发明的特点通过垂直运动架、水平运动架、转轴和旋转盘调整探针I、探针Π、探针III与被测气浮导轨的左右两侧面和上下两侧面的位置关系，为实现本发明检测气浮导轨的直线度、 俯仰、滚动及偏转特性创造了条件。本发明结构简单，使用方便，易于实现。
图1示意了本发明的探头定位在被测气浮导轨的左右两侧时的状态。图2示意了本发明的一种整体结构实施例。图3是图2的正视图。图4示意了本发明的三个探针处于水平时的状态。图5示意了本发明的三个探针处于垂直时的状态。图6示意了本发明的探头定位在被测气浮导轨的上下两侧时的状态。1、上调节扳手；2、上减速器；3、垂直丝杠；4、垂直导轨；5、垂直运动架；6、转轴； 7、旋转盘；8、探头；81、探针I ；82、探针Π ；83、探针ΠΙ ;9、水平导轨；10、基座；11、水平运动架；12、水平丝杠；13、下减速器；14、下调节扳手；15、导轨；16、滑套；17、标尺；K、被测气浮导轨；M、检测机构。
具体实施例方式本发明的上调节扳手1安装在上减速器2的输入轴上，上减速器2安装在水平运动架11上，垂直丝杠3安装在水平运动架11上并与上减速器2的输出轴相连接，垂直运动架5设置在垂直丝杠3上并且通过设置在水平运动架11上的垂直导轨4与水平运动架11 相连，下调节扳手14安装在下减速器13的输入轴上，下减速器13安装在基座10上，水平丝杠12安装在基座10上并与下减速器13的输出轴相连接，水平运动架11设置在水平丝杠12上并且通过设置在基座10上的水平导轨9与基座10相连接，垂直运动架5与旋转盘7通过转轴6相连接，探头8设置在旋转盘7上，探针181、探针Π 82和探针ΠΙ83均设置在探头8上。上述垂直丝杠3和水平丝杠12分别定位在水平运动架11和基座10上，上述的探针181定位在探针Π 82的上方，探针ΠΙ83定位在探针Π 82的左侧，上述探针181、探针 Π 82、探针ΠΙ83是电容式位移传感器或者是电感式位移传感器或者是光电式位移传感器， 上述的上减速器2、下减速器13是谐波减速器或者是行星减速器。当本发明需要对被测气浮导轨K进行检测时，首先，将两个相同的检测机构M对称地固定在被测气浮导轨K的两侧，通过上调节扳手1调整检测机构M的垂直运动架5，下调节扳手14调整检测机构M的水平运动架11，转动转轴6，使设置在探头8上的探针181、探针Π 82和探针ΠΙ83处于水平方向靠近被测气浮导轨K的滑套16的左右两侧，驱动滑套16 沿导轨15运动，测量探针181、探针Π 82和探针ΠΙ83与设置在滑套16左右两侧标尺17 的距离，从而测得气浮导轨左右两侧的直线度、导轨的滚动及偏转特性，通过转动旋转盘5， 改变探针181、探针Π 82和探针ΠΙ83相对于探头8的位置进行多次测量，以提高测量精确度，然后，通过上调节扳手1调整检测机构M的垂直运动架5，下调节扳手14调整检测机构 M的水平运动架11，转动转轴6，使设置在探头8上的探针181、探针Π 82和探针ΠΙ83处于坚直方向靠近被测气浮导轨K的滑套16的上下两侧，驱动滑套16沿导轨15运动，测量探针181、探针Π 82和探针ΠΙ83与设置在滑套16上下两侧标尺17的距离，从而测得气浮导轨上下两侧的直线度、导轨的滚动及俯仰特性，通过转动旋转盘5，改变探针181、探针Π 82 和探针ΠΙ83相对于探头(8)的位置进行多次测量，以提高测量精确度。
权利要求
1.一种静压气浮导轨的性能检测装置，它至少由上调节扳手(1)、上减速器O)、垂直丝杠C3)、垂直导轨(4)、垂直运动架( 、转轴(6)、旋转盘(7)、探头(8)、探针I (81)、探针 Π (82)和探针111(8 、水平导轨(9)、基座(10)、水平运动架(11)、水平丝杠(12)、下减速器(13)和下调节扳手(14)所组成的检测机构(M)，其特征在于所述的上调节扳手(1)安装在上减速器O)的输入轴上，上减速器( 安装在水平运动架(11)上，垂直丝杠(3)安装在水平运动架(11)上并与上减速器( 的输出轴相连接，垂直运动架( 设置在垂直丝杠C3)上并且通过设置在水平运动架(11)上的垂直导轨(4)与水平运动架(11)相连，下调节扳手(14)安装在下减速器(1 的输入轴上，下减速器(1 安装在基座(10)上，水平丝杠(1 安装在基座(10)上并与下减速器(1 的输出轴相连接，水平运动架(11)设置在水平丝杠(12)上并且通过设置在基座(10)上的水平导轨(9)与基座(10)相连接，垂直运动架(5)与旋转盘(7)通过转轴(6)相连接，探头⑶设置在旋转盘(7)上，探针I (81)、 探针Π (82)和探针111(8 均设置在探头(8)上。
2.根据权利要求1所述的一种静压气浮导轨的性能检测装置，其特征在于所述的探针I (81)、探针Π (82)和探针111(8 是电容式位移传感器或者是电感式位移传感器或者是光电式位移传感器。
3.根据权利要求1所述的一种静压气浮导轨的性能检测装置，其特征在于所述的上减速器O)、下减速器(1 是谐波减速器或者是行星减速器。
4.根据权利要求1所述的一种静压气浮导轨的性能检测装置的使用方法，其特征在于首先，将两个相同的检测机构(M)对称地固定在被测气浮导轨(K)的两侧，通过上调节扳手(1)调整检测机构(M)的垂直运动架(5)，下调节扳手(14)调整检测机构(M)的水平运动架(11)，转动转轴(6)，使设置在探头(8)上的探针1(81)、探针Π (82)和探针ΠΙ (83) 处于水平方向靠近被测气浮导轨(K)的滑套(16)的左右两侧，驱动滑套(16)沿导轨(15) 运动，测量探针I (81)、探针Π (82)和探针ΠΙ(83)与设置在滑套(16)左右两侧标尺(17) 的距离，从而测得气浮导轨左右两侧的直线度、导轨的滚动及偏转特性，通过转动旋转盘 (5)，改变探针I (81)、探针Π (82)和探针ΠΙ (83)相对于探头(8)的位置进行多次测量，以提高测量精确度，然后，通过上调节扳手(1)调整检测机构(M)的垂直运动架(5)，下调节扳手(14)调整检测机构(M)的水平运动架(11)，转动转轴(6)，使设置在探头(8)上的探针 1(81)、探针Π (82)和探针ΠΙ(83)处于坚直方向靠近被测气浮导轨(K)的滑套(16)的上下两侧，驱动滑套(16)沿导轨(1 运动，测量探针I (81)、探针Π (82)和探针111(8 与设置在滑套(16)上下两侧标尺(17)的距离，从而测得气浮导轨上下两侧的直线度、导轨的滚动及俯仰特性，通过转动旋转盘(5)，改变探针I (81)、探针Π (82)和探针111(8 相对于探头(8)的位置进行多次测量，以提高测量精确度。
全文摘要
一种静压气浮导轨的性能检测装置及其使用方法，通过垂直运动架(5)、水平运动架(11)、转轴(6)和旋转盘(7)调整探针Ⅰ(81)、探针Ⅱ(82)和探针Ⅲ(83)与被测气浮导轨(K)的位置关系，在被测气浮导轨(K)的左右两侧设置检测机构(M)，当滑套(16)沿导轨(15)运动时，测量探针Ⅰ(81)、探针Ⅱ(82)和探针Ⅲ(83)与设置在滑套(16)上的标尺(17)之间的距离，可以测得气浮导轨左右两侧的直线度，上下两侧的直线度，导轨的滚动、俯仰及偏转特性。
文档编号G01M13/00GK102162768SQ20101062352
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者李运堂, 楼晓春, 袁柯铭, 许昌 申请人:中国计量学院