一种自动调心调平工作台及横臂径向测量尺寸校准方法与流程

1.本发明涉及测量设备技术领域，特别是指一种用于圆柱体全局尺寸测量的自动调心调平工作台及横臂径向测量尺寸校准方法。


背景技术：

2.在iso14405-1和gb/t gb/t 38762.1中，对于圆柱体零件，规定了局部尺寸(包括两点尺寸、球面尺寸、截面尺寸和部分尺寸)、直接全局尺寸(包括最小二乘直径、最小外接直径、最大内切直径和最小区域直径)和计算尺寸。对于圆柱体的直接全局尺寸和计算尺寸均可在基于柱坐标系的测量仪器上进行。被测圆柱体放置在基于柱坐标系的测量仪器的回转工作台上，轮廓要素提取之前需要对被测圆柱体进行调心和调平，调心的目的是使被测圆柱体靠近工作台的圆截面轮廓的圆心与回转工作台的轴线的偏量尽可能小，调平的目的是使被测圆柱体的轴线尽可能与回转工作台的回转轴线平行。为了提高调心调平的效率和精度，减轻测试人员的工作量，采用自动调心调平。另一方面，该调心调平工作台具有径向尺寸校准功能。在圆柱度误差和圆度误差测量仪器中，因圆柱度误差和圆度误差是轮廓的半径差，不需要精确测量轮廓上各测量点距回转工作台回转轴线之间的尺寸，仅精密测量轮廓各点的径向相对变化量即可。依据圆柱体全局尺寸与计算尺寸的定义，需要精密测量轮廓各点与回转工作台回转轴线间的距离，因此在回转工作台上装置有高精度孔，用于圆柱体全局尺寸和计算尺寸测量仪的横臂径向尺寸的校准。
3.调心调平工作台是圆柱体全局尺寸和计算尺寸以及几何误差测量仪器的关键部件，它与高精度气体静压主轴相连，主要用来调整被测圆柱体的偏心和倾斜以及横臂径向尺寸的校准；现阶段国内外调心调平工作台主要分为手动和自动两种，手动调节虽然结构简单、制造成本偏低，但调整精度和效率均比较低。而自动调心调平工作台结构较复杂且只能用于圆柱度误差和圆度误差的测量，不具有横臂径向尺寸校准功能，不能满足圆柱体全局尺寸和计算尺寸测量时对各测点与工作台回转轴线距离精密测量的需要。


技术实现要素：

4.针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种用于圆柱体全局尺寸测量的自动调心调平工作台及横臂径向测量尺寸校准方法，解决了现有技术中检测时调整精度低、检测效率低、不具有基准位置校准功能以及设备结构复杂的问题。
5.本发明的技术方案是这样实现的：一种自动调心调平工作台，包括底座，底座连接有外壳，底座上设置有中间连接柱和调心滚珠盘，调心滚珠盘上均布有滚珠，中间连接柱与调心滚珠盘间隙配合设置，所述调心滚珠盘上方可移动设置有中间安装盘，中间安装盘与滚珠滚动连接，中间安装盘上固定设有两组电动调心装置和两组电动调平装置，中间连接柱上固定设有被推板，电动调心装置与被推板相配合，中间安装盘上还固定设有一组调心调平辅助装置，调心调平辅助装置与被推板相连接，电动调平装置和调心调平辅助装置上连接有工作台台面，工作台台面上设置有用于实现测量时自动校准基准位置的标准件。
6.优选的，所述标准件与设置在工作台台面中心处的圆柱形凹槽相配合，标准件上设置有标准孔，标准件外设置有盖合圆柱形凹槽的台面上盖，台面上盖与工作台台面螺纹连接。
7.优选的，两组电动调心装置呈90
°
夹角固定设置在中间安装盘上；调心调平辅助装置与两组电动调心装置均呈45
°
夹角设置；调心调平辅助装置与两组电动调平装置之间呈等边三角形分布设置在中间安装盘上，且三者的对称中心位于中间安装盘的中轴线上；工作台台面可拆卸设置在调心调平辅助装置与两组电动调平装置上。
8.优选的，所述电动调心装置包括电动调心箱体，电动调心箱体一端通过调心挡板与中间安装盘固定连接，电动调心箱体内部设置有第一传动机构，第一传动机构一端与设置在电动调心箱体一侧的第一驱动装置传动连接，第一传动机构另一端穿过电动调心箱体与被推板相连接。
9.优选的，所述第一传动机构包括与第一驱动装置相连接的蜗杆和与蜗杆配合设置的蜗轮，蜗轮固定设在与电动调心箱体转动连接的滚珠丝杠上，滚珠丝杠上传动连接有滚珠法兰螺母，滚珠法兰螺母上固定设有与电动调心箱体滑道连接的调心固定导轨，调心固定导轨与被推板相配合。
10.优选的，所述电动调平装置包括电动调平箱体，电动调平箱体设置在中间安装盘上，电动调平箱体内部设置有第二传动机构，第二传动机构一端与设置在电动调平箱体一侧的第二驱动装置传动连接，第二传动机构另一端穿过电动调平箱体连接有顶珠座，顶珠座上设置有调平顶珠，调平顶珠与工作台台面相配合。
11.优选的，所述第二传动机构包括与第二驱动装置相连接的蜗杆，与蜗杆配合设置有蜗轮，蜗轮固定设置在与电动调平箱体转动连接的滚珠丝杠上，滚珠丝杠上传动连接有滚珠法兰螺母，滚珠法兰螺母上固定设有与电动调平箱体滑动连接的调平固定导轨，调平固定导轨与顶珠座相配合。
12.优选的，所述电动调平箱体上固定设有弹簧支柱，弹簧支柱与工作台台面通过弹簧可拆卸连接。
13.优选的，所述调心调平辅助装置包括固定设置在中间安装盘上的辅助钢珠支座，辅助钢珠支座上设置有辅助钢珠，辅助钢珠支座与被推板之间设置有预紧弹簧，辅助钢珠与两个调平顶珠呈等边三角形设置。
14.一种调心调平工作台的横臂径向测量尺寸校准方法，包括以下过程：
15.s1:将上述用于圆柱体全局尺寸测量的调心调平工作台设置在带有横臂的转台上，横臂上设置有测头和x轴横梁光栅尺；
16.s2:打开台面上盖，将横臂上的测头伸入标准件的标准孔内，并将测头贴合在标准孔侧壁；
17.s3:将调心调平工作台通过转台旋转一周，同时测头等角间距采样n个点，采样点处测头的系统读数为δi，对应x轴横梁光栅尺读数为gs，则测头与工作台回转中心的距离平均值测头与工作台回转中心的距离平均值即为横臂径向测量尺寸的校准值。
18.s4:将校准值输入测量仪内即完成校准，测量仪在进行全局尺寸测量时通过该校
准值进行误差补偿。
19.本发明的有益效果：本发明通过两组电动调心装置和两组电动调平装置，以及与其配合设置的调心调平辅助装置，调心装置和调平装置均为电驱动及控制，极大地提高了设备调整时的控制精度，并且也提高了调平调心效率，并且直接将用于实现测量时自动校准基准位置的标准件设置在工作台台面上，能够实现在测量时进行横臂径向测量尺寸校准功能，满足了圆柱体全局尺寸和计算尺寸测量时对各测点与工作台回转轴线距离精密测量的需要，解决了现有技术中检测时调整精度低、检测效率低、不具有基准位置校准功能以及设备结构复杂的问题。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明外部结构示意图；
22.图2为本发明标准块位置示意图；
23.图3为本发明部分结构示意图；
24.图4为本发明一种视角的立体结构示意图；
25.图5为本发明电动调心装置结构示意图；
26.图6为本发明电动调平装置结构示意图；
27.图7为本发明调心滚珠盘结构示意图；
28.图中：1：底座、2：外壳、3：中间连接柱、4：调心滚珠盘、5：中间安装盘、6：电动调心装置、7：电动调平装置、8：调心调平辅助装置、9：工作台台面、10：标准件、11：台面上盖、12：电动调心箱体、13：调心挡板、14：第一驱动装置、15：被推板、16：蜗杆、17：蜗轮、18：滚珠丝杠、19：滚珠法兰螺母、20：调心固定导轨、21：电动调平箱体、22：第二驱动装置、23：顶珠座、24：调平顶珠、25：调平固定导轨、26：弹簧支柱、27：弹簧、28：辅助钢珠支座、29：预紧弹簧、30：辅助钢珠。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.如图1、2、3、4、7所示，实施例1，一种自动调心调平工作台，用于圆柱体全局尺寸测量，包括底座1，底座1连接有外壳2，底座1上设置有中间连接柱3和调心滚珠盘4，具体为中间连接柱3固定设置在底座1的回转中心处，底座1上设置有导柱，优选为四根导柱，阵列设置在底座1上，调心滚珠盘4为环形盘，调心滚珠盘4上与导柱配合设置有卡槽，调心滚珠盘4通过卡槽与导柱配合卡接设置在底座1上；调心滚珠盘4上均布有滚珠，中间连接柱3与调心滚珠盘4间隙配合设置，调心滚珠盘4上方可移动设置有中间安装盘5，中间安装盘5与滚珠滚动连接，用滚动摩擦代替了滑动摩擦，减小了阻力，一定程度上减小了误差和调整时所受
到的阻力，从而提高了调心精度；中间安装盘5上固定设有两组电动调心装置6和两组电动调平装置7，电动调心装置和电动调平装置均为电驱动及控制，极大地提高了设备调整时的控制精度，并且也提高了调平调心效率；中间连接柱3上固定设有被推板15，电动调心装置6与被推板15相配合，中间安装盘5上还固定设有一组调心调平辅助装置8，调心调平辅助装置8与被推板15相连接，电动调平装置7和调心调平辅助装置8上连接有工作台台面9，工作台台面9上设置有用于实现测量时自动校准基准位置的标准件10，能够实现在测量时进行横臂径向测量尺寸校准功能，满足了圆柱体全局尺寸和计算尺寸测量时对各测点与工作台回转轴线距离精密测量的需要，解决了现有技术中检测时调整精度低、检测效率低、不具有基准位置校准功能以及设备结构复杂的问题。
31.该实施例在应用的时候，两组电动调心装置6一端固定设置在中间安装盘5上，另一端与被推板15相配合，被推板15固定在底座1上，在需要调心时，两组电动调心装置6在电机控制下推动被推板15所产生的反向作用力推动自身及中间安装盘5带动滚珠滚动，滚珠在调心滚珠盘4的限制下原地滚动，从而移动中间安装盘5的位置，而工作台台面9通过电动调平装置7及调心调平辅助装置8与中间安装盘5相连接，中间安装盘5移动从而带动工作台台面9移动，在两组电动调心装置6收缩时，调心调平辅助装置8拉近工作台台面9与被推板15之间的距离使电动调心装置6始终与被推板15接触；在需要调平时，两组电动调心装置6在电性控制下推动与其连接的工作台台面9的进行角度调整；在需要进行横臂径向尺寸基准进行校准的时候，通过校准用的测头利用标准件10进行标定校准。
32.实施例2，在实施例1的基础上，标准件10设置在工作台台面9回转中心线上的圆柱形凹槽内，具体为标准件10为环形件，标准件10内环面为标准孔，标准件10外设置有盖合圆柱形凹槽的台面上盖11，台面上盖11与工作台台面9螺纹连接。
33.该实施例在应用的时候，将台面上盖11旋转移开，将校准用的测头伸入标准孔表面，通过记录测头的读数sa和x轴横梁光栅尺读数gs，标定出测头与工作台回转轴线间的绝对距离，从而达到横臂径向测量尺寸校准功能。
34.实施例3，在实施例2的基础上，两组电动调心装置6呈90
°
夹角固定设置在中间安装盘52上，以便能够在调心时推动中间安装盘5沿平面xy轴方向移动；调心调平辅助装置8与两组电动调心装置6均呈45
°
夹角设置；调心调平辅助装置8与两组电动调平装置7之间呈等边三角形分布设置在中间安装盘5上，且三者的对称中心位于中间安装盘5的中轴线上；工作台台面9可拆卸设置在调心调平辅助装置8与两组电动调平装置7上，而阵列设置的调心调平辅助装置8与两组电动调平装置7以便对上层的工作台台面9形成更平稳的支撑。
35.该实施例在应用的时候，在需要调心时，呈90
°
设置的两组电动调心装置6可分别控制中间安装盘5沿平面x轴方向移动和平面y轴方向移动，而调心调平辅助装置8能够在调心过程中对被推板15和中间安装盘5之间施加一定的预紧力，同时调心调平辅助装置8又作为工作台台面9的支撑装置之一，与两组电动调平装置7共同对工作台台面9形成支撑，在需要调心时，通过电性控制两组电动调平装置7相互配合对工作台台面9进行调节。
36.如图5所示，实施例4，在实施例3的基础上，电动调心装置6包括电动调心箱体12，电动调心箱体12一端通过调心挡板13与中间安装盘5固定连接，具体为通过螺栓与中间安装盘5相连接；电动调心箱体12内部设置有第一传动机构，第一传动机构一端与设置在电动调心箱体12一侧的第一驱动装置14传动连接，第一传动机构另一端穿过电动调心箱体12与
被推板15相连接；具体为：第一传动机构包括与第一驱动装置14相连接的蜗杆16，与蜗杆16配合设置有蜗轮17，蜗轮17固定设置在与电动调心箱体12转动连接的滚珠丝杠18上，滚珠丝杠18上传动连接设置有滚珠法兰螺母19，滚珠法兰螺母19上设有与电动调心箱体12滑动连接的调心固定导轨20，调心固定导轨20另一端与被推板15相接触，本方案采用减速比大且具有锁死功能的高精度蜗轮17、蜗杆16和滚珠丝杠18配合传动连接，替代了以往常用的单纯螺杆调节进给方式，提高了调节分辨率从而提高调节精度，同时应用电驱动装置，实现对调心过程的全自动控制，响应速度快，控制精度高。
37.该实施例在应用的时候，电性控制第一驱动装置14，第一驱动装置14带动蜗杆16转动，蜗杆16带动蜗轮17转动，蜗轮17带动与其相连接的滚珠丝杠18转动，从而带动滚珠法兰螺母19沿滚珠丝杠18轴向移动，与法兰螺母相连接的调心固定导轨20相对电动调心箱体12滑动，从而实现推动被推板15产生反向作用力而实现调心移动，或者调心固定导轨20收缩向电动调心箱体12，被推板15在调心辅助装置的作用下与调心固定导轨20保持接触实现调心移动。
38.如图6所示，实施例5，在实施例4的基础上，电动调平装置7包括电动调平箱体21，电动调平箱体21设置在中间安装盘5上，电动调平箱体21内部设置有第二传动机构，第二传动机构一端与设置在电动调平箱体21一侧的第二驱动装置22传动连接，第二传动机构另一端穿过电动调平箱体21设置有顶珠座23，顶珠座23上设置有调平顶珠24，调平顶珠24与工作台台面9相连接；具体为：第二传动机构包括与第二驱动装置22相连接的蜗杆16，与蜗杆16配合设置有蜗轮17，蜗轮17固定设置在与电动调平箱体21转动连接的滚珠丝杠18上，滚珠丝杠18上传动连接设置有滚珠法兰螺母19，滚珠法兰螺母19上设有与电动调平箱体21滑动连接的调平固定导轨25，调平固定导轨25另一端顶珠座23相配合；另外，电动调平箱体21上固定设有弹簧支柱26，弹簧支柱26与工作台台面9通过弹簧27可拆卸连接，另外工作台台面9上设置有与弹簧27匹配的卡槽，卡槽上方设有橡胶盖，弹簧27一端与弹簧支柱26固定连接，弹簧27另一端通过卡棒与卡槽配合可拆卸连接，弹簧27能够对工作台台面9和调平顶珠之间施加一定的预紧力。
39.该实施例在应用的时候，电性控制第二驱动装置22，第二驱动装置22带动蜗杆16转动，蜗杆16带动蜗轮17转动，蜗轮17带动与其相连接的滚珠丝杠18转动，从而带动滚珠法兰螺母19沿滚珠丝杠18轴向移动，与法兰螺母相连接的调平固定导轨25相对电动调平箱体21滑动，从而实现推动顶珠座23及调平顶珠24移动，从而实现顶起工作台台面9或使工作台台面9下降，两组电动调平装置7相配合实现工作台台面9调节。
40.实施例6，在实施例5的基础上，调心调平辅助装置8包括固定设置在中间安装盘5上的辅助钢珠支座28，辅助钢珠支座28上设置有辅助钢珠30，辅助钢珠支座28与被推板15之间设置有预紧弹簧29，辅助钢珠30与两组调平顶珠呈等边三角形设置。
41.该实施例在应用的时候，通过预紧弹簧29能够对被推板15和辅助钢珠支座28之间施加一定的预紧力，从而提高中间安装板相对被推板15的稳定性，并且在调心时，调心固定导轨20收缩进电动调心箱体12时，在预紧弹簧29的作用下，中间安装板被拉向被推板15，从而使被推板15与调心固定导轨20接触。
42.实施例7，在实施例6的基础上，第一驱动装置14、第二驱动装置22均为伺服电机或步进电机，电动调心装置6上的伺服电机固定设置在电动调心箱体12侧壁，电动调平装置7
上的伺服电机固定设置在电动调平箱体21侧壁。
43.一种应用调心调平工作台的横臂径向测量尺寸校准方法，包括以下过程：
44.s1:将上述用于圆柱体全局尺寸测量的调心调平工作台设置在带有横臂的转台上，横臂上设置有测头和x轴横梁光栅尺；
45.s2:打开台面上盖11，将横臂上的测头伸入标准件10的标准孔内，并将测头贴合在标准孔侧壁；
46.s3:将调心调平工作台通过转台旋转一周，同时测头等角间距采样n点，采样点处测头的系统读数为δi，对应x轴横梁光栅尺读数为gs，则测头与工作台回转中心的距离平均值测头与工作台回转中心的距离平均值即为横臂径向测量尺寸的校准值。
47.s4:将校准值输入测量仪内即完成校准，测量仪在进行全局尺寸测量时通过该校准值进行误差补偿。
48.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。