基于同步传动及预紧力可调控的圆柱度测量仪导轨驱动装置的制作方法

本发明属于精密测量与仪器技术领域，特别涉及一种基于同步传动及预紧力可调控的圆柱度测量仪导轨驱动装置。

背景技术：

随着先进装备制造业逐渐朝向精密化和超精密化发展，精密/超精密测量需要满足的要求越来越高。在精密测量与仪器技术领域，圆柱度测量是精密/超精密测量仪器、试验装备与制造装备中的关键技术之一。影响圆柱度测量仪导轨直线运动精度的主要因素之一是驱动机构的干扰，这就对导轨的驱动力的传递方式提出了更高的要求。

专利“一种精密丝杠驱动式环形气体静压导轨”(专利公开号：CN106736612A)利用伺服电机驱动的丝杠运动副进行动力控制，气体静压导轨通过精密丝杠驱动，通过在精密丝杠副螺母上固定的螺母连接座与两个正对的球型顶紧块之间沿导轨运动方向形成双向点接触。

专利“一种伺服驱动导轨同步移动机构”(专利公开号：CN105150004A)，通过在一同步转轴上安装两个同步齿轮对刀架下端面的两根齿条进行相啮合，并通过伺服电机对同步转轴进行驱动，以保证同步转轴的两端能够同步驱动刀架移动，保证刀架的定位精度，但该机构不适合精密微位移驱动。

文献(李庆亮，王起飞，王敏.同步带传动在大型电子专用设备中的应用研究[J].电子工业专用设备，2016，45(07):29-31)提出一种同步带传动方案，该同步带传送部件主要由交流伺服电机、减速机、两条等长的并联同步带构成，驱动输送部件在滚动直线导轨副上做往复运动，但该方案中没有给出同步带的预紧力调整方法。

综合分析现有技术存在的共性问题是采用丝杠等对导轨进行直接驱动时电机自身的振动等干扰因素会直接引入导轨，采用同步带等驱动方式，对同步带预紧力大小的调整方便性和精确性较差，无法满足超精密圆柱度测量仪导轨X向驱动的高精度，高灵敏度和高稳定性要求。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述现有技术存在的问题，提出一种基于同步传动及预紧力可调控的圆柱度测量仪导轨驱动装置，工作过程中电机驱动同步带轮旋转，经过换向轴承通过同步传送带驱动导轨部件在导轨架部件内沿X轴往复运动，并且应用预紧力调控部件调整同步传送带的预紧力至合适大小，以使导轨运动达到高精度、高灵敏度和高可靠性的要求。

上述目的通过以下的技术方案实现：

一种基于同步传动及预紧力可调控的圆柱度测量仪导轨驱动装置，包括预紧力调控部件、导轨部件、导轨架部件、同步传动部件、同步传动带和位置监测部件；所述的同步传动部件包括同步带轮、换向轴承A、换向轴承B、固定板、托架板和电机，其中换向轴承A换向轴承B和同步带轮呈三角形布置，换向轴承A和换向轴承B对称布置在同步带轮的左右两侧，并与同步带轮等高安装；同步传动带的一端通过锁紧器A固定于前定位板上，前定位板固连于导轨部件的前端部；所述的预紧力调控部件包括与后定位板相固连的支承板、夹持器A构件、夹持器B构件、销轴，其中在支承板上配置有用于穿过同步传动带的通孔，在夹持器A构件上配置有预紧力调节器；

同步传动带的另一端经过换向轴承B、同步带轮和换向轴承A，并穿过支承板上的通孔后，由夹持器A构件与夹持器B构件相互配合进行固定，并通过预紧力调节器调整同步传动带的预紧力大小，当预紧力调整到合适值时，使用配置在后定位板上的锁紧器B对同步传动带进行固定锁紧，其中后定位板固连于导轨部件的后端部；

电机驱动同步带轮旋转，通过同步传动带驱动导轨部件在导轨架部件内沿X轴方向运动，并通过位置监测部件对导轨部件进行实时位置监测。

同步带轮与同步传动带相互配合使用，同步传动带为矩形带、齿形带或三角形带；同步传动带的材料为橡胶、聚氨酯或金属。

本发明具有以下特点及有益效果：

1.本发明装置中圆柱度测量仪导轨部件在电机的驱动下，同步带轮与同步传动带相互配合使用，采用同步带传动的方式，能够保证准确的传动比，可以实现导轨在X方向的高运动精度和定位精度。

2.本发明装置中可根据导轨部件与导轨架部件之间的实际运动摩擦状态，灵活调整同步传动带预紧力的大小到合适值，并在预紧力确定后对同步传动带采用双重锁紧方法，使预紧力稳定可靠，显著提升了导轨的驱动平稳性和可靠性。

3.本发明装置中，换向轴承对称配置在同步带轮两侧，且与同步带轮等高安装形成稳定的三角形结构，显著减小了电机驱动系统对导轨部件运动精度的影响，可保证同步传动的高灵敏度。

4.本发明装置中，同步传动带直接配置在导轨部件的中心轴线上，进行无偏载驱动，有效的保证了导向精度。

本发明装置特别适用于超精密圆柱度测量仪等精密仪器，可有效解决仪器导轨在X轴方向的精确无扰驱动及定位难题。

附图说明

图1为基于同步传动及预紧力可调控的圆柱度测量仪导轨驱动装置结构示意图(前视图)；

图2为基于同步传动及预紧力可调控的圆柱度测量仪导轨驱动装置结构示意(俯视图)；

图3为同步传动部件结构示意图；

图4为基于同步传动及预紧力可调控的圆柱度测量仪导轨驱动装置结构示意图(三维立体图)。

图中：1、预紧力调控部件；2、导轨部件；3、导轨架部件；4、同步传动部件；5、同步传送带；6、位置检测部件；7、同步带轮；8、换向轴承A；9、换向轴承B；10、固定板；11、托架板；12、电机；13、前定位板；14、锁紧器A；15、后定位板；16、锁紧器B；17、支承板；18、夹持器A；19、夹持器B；20、销轴；21、通孔；22、预紧力调节器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。

如图1所示，一种基于同步传动及预紧力可调控的圆柱度测量仪导轨驱动装置包括预紧力调控部件1、导轨部件2、导轨架部件3、同步传动部件4、同步传动带5和位置监测部件6，其中在同步传动带5的作用下，导轨部件2可在导轨架部件3内直线运动。

如图1至图4所示，同步传动部件4包括同步带轮7、换向轴承A8、换向轴承B9、固定板10、托架板11和电机12，其中换向轴承A8、换向轴承B9和同步带轮7呈三角形布置，换向轴承A8和换向轴承B9对称布置在同步带轮7的左右两侧，并与同步带轮7等高安装；同步传动带5的一端通过锁紧器A14固定于前定位板13上，前定位板13固连于导轨部件2的前端部。

预紧力调控部件1包括与后定位板15相固连的支承板17、夹持器A构件18、夹持器B构件19、销轴20，其中在支承板17上配置有用于穿过同步传动带5的通孔21，在夹持器A构件18上配置有预紧力调节器22。

调整预紧力时，配置在后定位板15上的锁紧器B16处于旋开状态，其中后定位板15固连于导轨部件2的后端部，同步传动带5的另一端经过换向轴承B9、同步带轮7和换向轴承A8，并穿过支承板17上的通孔21后，由夹持器A构件18与夹持器B构件19相互配合固定，并通过预紧力调节器22调整同步传动带5的预紧力大小。在调整过程中，使电机12驱动同步带轮7旋转，通过同步传动带5驱动导轨部件2在导轨架部件3内沿X轴方向运动，并通过位置监测部件6进行实时位置监测，通过调整电机12的相关参数及同步传动带5预紧力的大小，使导轨部件2运行平稳，定位可靠，则预紧力调整过程结束，使用锁紧器B16对同步传动带5进行固定锁紧。

同步带轮7与同步传动带5相互配合使用，同步传动带5可以为矩形带、齿形带或三角形带，且同步传动带5的材料为橡胶、聚氨酯或金属，具体选用可根据导轨部件2在导轨架部件3内运动时的摩擦状态确定，当摩擦力较小时，选用橡胶或聚氨酯材质的同步传动带，当摩擦力较大时，选用金属材质的同步传动带。