一种桥式圆柱度测量仪及其工作方法与流程

本发明涉及一种特型、超长圆柱形工件的圆度、圆柱度测量技术，尤其是一种桥式圆柱度测量仪及其工作方法。

背景技术：

圆柱形零件在各种机器和仪器中有着极为广泛的应用，其形状误差直接影响配合表面的配合性质、回转表面的定位精度，进而影响整个机器的回转精度、旋转件的振动、噪声、润滑、密封及零件的使用寿命等。因此在国家规定的形位误差检测项目中，圆柱形零件形位误差的检测是十分重要的组成部分。随着机械加工业的迅猛发展，越来越多的特型、超长圆柱形工件被加工制造出来，而市场上现有的圆柱度测量仪产品大都只能满足对普通、小型圆柱形工件的测量，对特型、超长圆柱形工件的测量存在着很大缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适合直径≤φ300mm，长度≤1200mm，承载≤250Kg超长管型工件内壁圆柱度、圆度、直线度等参数的测量的桥式圆柱度测量仪及其工作方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种桥式圆柱度测量仪，其特征是：至少包括：基座、Y轴、横梁和支撑立柱组成桥式框架结构，Y轴和支撑立柱并行安装在基座的两端，横梁安装在Y轴和支撑立柱的顶部，在横梁上安装X轴实现左右方向的移动，在X轴上安装Z轴通过Z轴实现上下方向的移动；在基座的中间位置有气浮转台，气浮转台上有上止板，上止板连接在气浮转台主轴的上端，上止板上装有圆光栅，联轴器联接气浮转台主轴的下端和伺服电机，使气浮转台主轴和伺服电机的电机轴同心；同轴伺服电机通过电机减震外壳固定在气浮转台下端的外壳上，调心调平工作台紧固与气浮转台上随气浮转台一起转动，调心调平工作台上设有固定被测工件的卡盘，被测工件通过卡盘与气浮转台成为一体做旋转运动。

所述的Z轴上通过传感器支架固定传感器和摄像头；传感器及摄像头伸向被测工件内。

所述的X轴、Y轴、Z轴构成三个直线运动轴，三个直线运动轴在空间的运动轨迹成相互垂直状态。

所述的 X轴、Y轴、Z轴上分别都装有伺服电机、同步齿形带轮、同步齿形带、光栅尺、限位装置，伺服电机、同步齿形带轮、同步齿形带、光栅尺、限位装置用于控制三轴平稳运动、精确定位及运动安全。

所述的基座、横梁和Z轴均采用天然花岗岩材料。

所述的X轴、Y轴、Z轴采用精密静压气浮直线导轨。

所述的传感器为电感传感器。

一种桥式圆柱度测量仪的工作方法，其特征是：该方法的工作步骤是：

1)被测圆柱形工件通过卡盘装卡在调心调平工作台上；

2)通过控件输入单元控制X轴、Y轴、Z轴的位置，使安装在Z轴上传感器接触被测工件；

3)通过控件中的“校正界面”来调整调心调平工作台，在传感器的有效量程内，使被测工件与气浮转台的轴线同轴；

4)选择测量圆度，将传感器调整到被测工件需要测量的位置接触被测工件，开始测量，气浮转台带动被测工件匀速转动，传感器开始采集当前截面的信号；工件表面的电压信号，经过信号放大板调理放大后传送给数据处理器，数据处理器并接收圆光栅的角度位置信息，将最终的测量结果及图形显示出来；完成被测工件某一正截面上的圆度测量。

本发明的工作原理及优点：三个直线运动轴首先自动寻找零点位置，然后运动到指定位置停止，完成系统的初始化操作。用户这时根据所测量工件的类型及测量要求，在专用的测量软件中完成相关的参数设置。通过卡盘将工件紧固在调心调平工作台上，并通过调整调心调平工作台使被测工件满足开始测量的条件。测量时，运动控制卡向电机驱动器发送相应的运动控制命令，驱动电机带动相应的机械部件开始运动，并根据光栅尺的坐标位置反馈信息精准的控制各轴的定位，从而实现测量中所需的运动。在运动过程中固定在Z轴上的传感器测头通过与被测工件表面接触获取工件表面的数据信息，采集到的电压信号经前置的信号放大板后将采集到的数据传送给数据采集卡。为了确保仪器安全、快捷的使用，同时使用了控制手柄并接入限位、零位等信号。整个测量过程实现了工件坐标识别、电机控制及工件表面信息数据采集的同步进行。最后测量软件根据所获得的数据信息，完成相应的数据处理，在计算机屏幕显示出处理图形及测量结果，并完成对数据的存储及打印等功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1本发明一种桥式圆柱度测量仪的结构图；

图2本发明测量圆柱形工件圆柱度参数的测量方式图。

图中，1、基座；2、Y轴；3、传感器；4、横梁；5、X轴；6、Z轴；7、支撑立柱；8、被测工件；9、卡盘；10、调心调平工作台；11、上止板；12、圆光栅；13、气浮转台；14、气浮转台主轴；15、外壳；16、电机减震外壳；17、联轴器；18、伺服电机；19、摄像头；20、起始位置；21、第二个截面；22、终止位置。

具体实施方式

如图1所示，一种桥式圆柱度测量仪，其特征是：至少包括：基座1、Y轴2、横梁4和支撑立柱7组成桥式框架结构，Y轴2和支撑立柱7并行安装在基座1的两端，横梁4安装在Y轴2和支撑立柱7的顶部，在横梁4上安装X轴5实现左右方向的移动，在X轴5上安装Z轴6通过Z轴6实现上下方向的移动；在基座1的中间位置有气浮转台13，气浮转台13上有上止板11，上止板11连接在气浮转台主轴14的上端，上止板11上装有圆光栅12，联轴器17联接气浮转台主轴14的下端和伺服电机18，使气浮转台主轴14和伺服电机18的电机轴同心；同轴伺服电机18通过电机减震外壳16固定在气浮转台13下端的外壳15上，调心调平工作台10紧固与气浮转台13上随气浮转台一起转动，调心调平工作台10上设有固定被测工件8的卡盘9，被测工件8通过卡盘9与气浮转台13成为一体做旋转运动。

所述的Z轴6上通过传感器支架固定传感器3和摄像头19；传感器3及摄像头19伸向被测工件8内。

所述的X轴5、Y轴2、Z轴6构成三个直线运动轴，三个直线运动轴在空间的运动轨迹成相互垂直状态。

在X轴5、Y轴2、Z轴6上分别都装有伺服电机、同步齿形带轮、同步齿形带、光栅尺、限位装置，伺服电机、同步齿形带轮、同步齿形带、光栅尺、限位装置用于控制三轴平稳运动、精确定位及运动安全。由于通过伺服电机、同步齿形带轮、同步齿形带、光栅尺、限位装置实现三个直线运动轴是通用技术，本发明不作过多说明。

基座1、横梁4和Z轴均采用天然花岗岩材料。

X轴5、Y轴2、Z轴6采用精密静压气浮直线导轨。

传感器为电感传感器。

一种桥式圆柱度测量仪的工作步骤是：

1)被测圆柱形工件通过卡盘装卡在调心调平工作台10上；

2)通过控件输入单元控制X轴5、Y轴2、Z轴6的位置，使安装在Z轴6上传感器3接触被测工件8；

3)通过控件中的“校正界面”来调整调心调平工作台10，在传感器3的有效量程内，使被测工件8与气浮转台13的轴线同轴；

4)选择测量圆度，将传感器3调整到被测工件8需要测量的位置接触被测工件8，开始测量，气浮转台13带动被测工件8匀速转动，传感器3开始采集当前截面的信号；工件表面的电压信号，经过信号放大板调理放大后传送给数据处理器，数据处理器并接收圆光栅12的角度位置信息，将最终的测量结果及图形显示出来；完成被测工件8某一正截面上的圆度测量；

如图2所示，依据测量圆度原理，可实现选择测量圆柱度，其步骤是：将传感器3调整到被测工件8需要测量的起始位置20接触被测工件8，在控件中输入相关圆柱度测量参数开始测量；气浮转台13带动被测工件8匀速转动，传感器3开始采集起始截面的信号；在完成该截面数据的采集后，传感器3以沿Z轴向上运动，到达控件所设定的第二个截面21停止运动，第二次数据采集开始再次采集；以此类推，当传感器3移动到被测圆柱形工件的终止位置22时，Z轴6停止移动，完成最后一个截面的数据采集；测量控件根据所采集的多个截面的数据，通过算法评定出工件的圆柱度值，并在屏幕上显示测量结果及图形，完成被测工件圆柱度参数的测量。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。