轴承内外径测量装置及其测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及轴承测量技术领域，提供一种轴承内外径测量装置及其测量方法，用于解决在装夹时存在偏心误差，精度不高，拟合计算直径时存在拟合误差的问题。本发明专利技术利用V型块的定位特性，无需对轴承进行回转，避免了装调时偏心等因素带来的仪器误差，可对不同直径轴承实现快速装夹。同时提出的直径三点测量方法依靠精密的位移台位移坐标数据以及探测器和激光干涉仪的进一步数据补偿，可精确的在一次装夹中同时测量轴承的内、外径。与现有的轴承内外径测量方法相比，可进行大量程、高精度测量；本发明专利技术避免了利用拟合出的圆周数据间接计算直径时的计算误差，以及回转测量时轴承装夹偏心带来的装配误差。来的装配误差。来的装配误差。

【技术实现步骤摘要】
轴承内外径测量装置及其测量方法


[0001]本专利技术涉及轴承测量
，特别涉及一种轴承内外径测量装置及其测量方法。

技术介绍

[0002]轴承是众多具有旋转机构的设备中不可或缺的零部件，它的主要功能是为旋转机构提供支撑，同时起到降低摩擦系数，保证回转精度的作用。轴承的种类有很多，按其运动形式可分为滑动轴承和滚动轴承，目前工业上的诸多设备均需要高精度的轴承来保证其精确的回转精度。精密轴承与普通轴承最大的区别之一是尺寸要求值不同，精密轴承的内外径尺寸偏差很小，故对其内外径测量方法有较高的测量精度需求。但现有的轴承内外径测量方法，或利用定尺寸模具进行定尺寸批量测试，一个模具仅能测试一种尺寸轴承，且精度不高。或利用三点装夹方法通过回转轴承的方式测量圆周，拟合出轴承的直径。测量内径和外径需多次装夹，且装夹时存在偏心误差，精度不高，拟合计算直径时存在拟合误差，无法满足高精度轴承的测试需要。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，本专利技术的目的是提出一种轴承内外径测量装置及其测量方法，利用V型块的定位特性，无需对轴承进行回转，避免了装调时偏心等因素带来的仪器误差，可对不同直径轴承实现快速装夹。同时提出的直径三点测量方法依靠精密的位移台位移坐标数据以及探测器，激光干涉仪的进一步数据补偿，可精确的在一次装夹中同时测量轴承的内、外径。与现有的轴承内外径测量方法相比，可大量程，高精度测量，计算方法中不存在拟合误差。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：本专利技术提供一种轴承内外径的测量装置，包括：精密二维运动模块、轴承装夹模块和位移精度补偿模块，精密二维运动模块包括支撑结构和二维位移结构；支撑结构包括隔振底座、铝型材和大理石平台；隔振底座放置在地面上，大理石平台放置在隔振底座上，铝型材放置在大理石平台上；二维位移结构放置在支撑结构上，用于实现沿X轴和Y轴两个方向上的位移运动，轴承装夹模块和待测轴承放置在二维位移结构上，轴承装夹模块用于对待测轴承进行固定；位移精度补偿模块用于对二维位移结构的位移精度进行补偿，位移精度补偿模块包括：探测器装置、激光干涉仪装置、测量镜装置、分光镜和分束器；探测器装置安装在铝型材上，固定在二维位移结构的上方；探测器装置用于获取探针与待测轴承接触时的位置信息；测量镜装置放置在二维位移结构上，位于轴承装夹模块的底部；激光干涉仪装置发出一束激光光束，依次经过分束器和分光镜后被分为一束测量光束和一束参考光束，测
量光束沿Y轴方向垂直入射至测量镜装置，经测量镜装置反射后原路返回，与参考光束进行对比后得到二维位移结构沿Y轴方向的位移，并对二维位移结构Y轴方向的位移精度进行补偿；在对待测轴承内外径的测量过程中：通过移动二维位移结构，使探测器装置位于待测轴承的目测直径测量点，通过不断对二维位移结构进行微调，读取二维位移结构最大Y轴坐标下的X轴坐标，将X轴坐标对应的直线作为待测轴承的测量路径；沿Y轴方向移动二维位移结构，分别获取经激光干涉仪装置补偿后的待测轴承直径上的外径点L1，第一内径点L2，第二内径点L3的坐标信息，并将探测器装置获取的坐标信息作为误差进行补偿，最终得到待测轴承的内径和外径。
[0005]优选地，二维位移结构包括：第一气浮导轨、第二气浮导轨、气浮安装座、气浮承载台和气浮位移台；第二气浮导轨沿X轴对称固定放置在大理石平台的两端；气浮安装座放置在第二气浮导轨上，与第二气浮导轨之间为滑动连接；第一气浮导轨分别沿Y轴对称放置在第二气浮导轨上，其中一端与气浮安装座固定连接；气浮位移台放置在第一气浮导轨上，与第一气浮导轨进行固定连接；气浮位移台上固定安装有气浮承载台；气浮位移台的底部安装有直线电机，直线电机通过拖链带动气浮位移台上的气浮承载台，在第一气浮导轨上沿Y轴进行运动、在第二气浮导轨上沿X轴进行运动。
[0006]优选地，轴承装夹模块包括：V型块和压板；通过对V型块的位置进行调节后，通过压板将V型块固定在气浮承载台上。
[0007]优选地，测量镜装置包括：长条测量镜和测量镜固定工装；长条测量镜通过测量镜固定工装装配于气浮承载台上；位于V型块的底部；探测器装置包括：探测器夹持架和探测器；探测器夹持架安装在铝型材上，探测器安装在探测器夹持架中；激光干涉仪装置包括：激光干涉仪、激光干涉仪调整架和激光干涉仪基座；激光干涉仪调整架放置在激光干涉仪基座上，激光干涉仪放置在激光干涉仪调整架上，通过激光干涉仪调整架对激光干涉仪的位置和角度进行调整；分光镜通过分光镜支架进行位置和角度的调整以及固定。
[0008]优选地，V型块的位置调整过程为：通过移动气浮承载台使探测器3处于V型块的V型槽区域的底角位置，通过对气浮承载台进行微调，获取V型槽两个表面的二维位置坐标，并结合探测器的数据补偿，移动V型块使探测器处于不同Y轴坐标下V型槽的中点处，使V型块的角分线与气浮承载台Y轴方向平行，通过压板对V型块进行固定；当V型块的位置固定后，将待测轴承紧靠V型块的V型槽的两个表面进行放置。
[0009]优选地，测量镜装置的位置调整为：依次调整分束器、分光镜及激光干涉仪的位置，使激光干涉仪发出的激光光束，依次经过分束器和分光镜后被分为测量光束和参考光束，其中测量光束入射至长条测量镜中，经过长条测量镜的反射后沿原路返回至激光干涉仪，与参考光束进行比较，实现对气浮
承载台Y轴方向上的位移测量；使气浮承载台的Y轴方向不变，沿X轴方向进行移动，当激光干涉仪示数一直无变化时，长条测量镜与X轴方向重合，此时完成对长条测量镜的装调。
[0010]本专利技术还提供一种轴承内外径测量方法，包括以下步骤：S1、将探测器固定在二维位移结构预设位置，且对V型块的位置进行对准并固定在气浮承载台上；S2、对长条测量镜的位置进行调整，直至气浮承载台沿X轴方向运动时激光干涉仪的示数无变化；S3、将待测轴承放置在V型块的V型槽内，并确定待测轴承内外径的测量路径；S4、沿Y轴方向移动气浮承载台，依次获取第一测量点、第二测量点和第三测量点处坐标数据L1、L2和L3，经计算后得到待测轴承的内外径。
[0011]优选地，步骤S1包括以下子步骤：S11、将V型块平放至气浮承载台的底部，将长条测量镜放置在V型块的底部，并将探测器固定在铝型材上；通过在X轴和Y轴方向上移动气浮承载台，将探测器移动至V型块的V型槽临近底角处，开始V型块的装调；S12、利用探测器测量在Y1坐标下对应的V型槽两个表面的X轴坐标X1和X2；如果探测器未处于X1和X2的中点位置M1((X1+ X2)/2, Y1)处，通过对V型块的位置进行调整，直至探测器位于X1和X2的中点M1处；S13、将探测器移动至下一测量点Y2处，再次获取V型槽两个表面的X轴坐标X3和X4；如果探测器未处于X3和X4的中点位置M
2 ((X3+ X4)/2, Y2)处，通过对V型块的位置进行调整，直至探测器位于X3和X4的中点M2处；S14、通过n次测量和对V型块的调整，当得到的中点M
n
与上一次得到的中点M
n
‑1的横坐标相同时，完本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴承内外径的测量装置，其特征在于，包括：精密二维运动模块、轴承装夹模块和位移精度补偿模块，所述精密二维运动模块包括支撑结构和二维位移结构；所述支撑结构包括隔振底座、铝型材和大理石平台；所述隔振底座放置在地面上，所述大理石平台放置在所述隔振底座上，所述铝型材放置在所述大理石平台上；所述二维位移结构固定在所述支撑结构上，用于实现沿X轴和Y轴两个方向上的位移运动，所述轴承装夹模块和待测轴承放置在所述二维位移结构上，所述轴承装夹模块用于对所述待测轴承进行固定；所述位移精度补偿模块用于对所述二维位移结构的位移精度进行补偿，所述位移精度补偿模块包括：探测器装置、激光干涉仪装置、测量镜装置、分光镜和分束器；所述探测器装置安装在所述铝型材上，固定在所述二维位移结构的上方；所述探测器装置用于获取探针与待测轴承接触时的位置信息；所述测量镜装置安装在所述二维位移结构上，位于所述轴承装夹模块的底部；所述激光干涉仪装置发出一束激光光束，依次经过所述分束器和所述分光镜后被分为一束测量光束和一束参考光束，所述测量光束沿Y轴方向垂直入射至所述测量镜装置，经所述测量镜装置反射后原路返回，与所述参考光束进行对比后得到所述二维位移结构沿Y轴方向的位移，并对所述二维位移结构Y轴方向的位移精度进行补偿；在对待测轴承内外径的测量过程中：通过移动所述二维位移结构，使所述探测器装置位于所述待测轴承的目测直径测量点，通过不断对所述二维位移结构进行微调，读取所述二维位移结构最大Y轴坐标下的X轴坐标，将所述X轴坐标对应的直线作为所述待测轴承的测量路径；沿Y轴方向移动所述二维位移结构，分别获取经所述激光干涉仪装置补偿后的所述待测轴承直径上的外径点L1，第一内径点L2，第二内径点L3的坐标信息，并将所述探测器装置获取的坐标信息作为误差进行补偿，最终得到所述待测轴承的内径和外径。2.根据权利要求1所述的轴承内外径的测量装置，其特征在于，所述二维位移结构包括：第一气浮导轨、第二气浮导轨、气浮安装座、气浮承载台和气浮位移台；所述第二气浮导轨沿X轴对称固定放置在所述大理石平台的两端；所述气浮安装座放置在所述第二气浮导轨上，与所述第二气浮导轨之间为滑动连接；所述第一气浮导轨分别沿Y轴对称放置在所述第二气浮导轨上，其中一端与所述气浮安装座固定连接；所述气浮位移台放置在所述第一气浮导轨上，与第一气浮导轨进行固定连接；所述气浮位移台上固定安装有所述气浮承载台；所述气浮位移台的底部安装有直线电机，所述直线电机通过拖链带动所述气浮位移台上的气浮承载台，在所述第一气浮导轨上沿Y轴进行运动、在所述第二气浮导轨上沿X轴进行运动。3.根据权利要求2所述的轴承内外径的测量装置，其特征在于，所述轴承装夹模块包括：V型块和压板；通过对所述V型块的位置进行调节后，通过所述压板将所述V型块固定在所述气浮承载台上。4.根据权利要求3所述的轴承内外径的测量装置，其特征在于，
所述测量镜装置包括：长条测量镜和测量镜固定工装；所述长条测量镜通过所述测量镜固定工装装配于所述气浮承载台上；位于所述V型块的底部；所述探测器装置包括：探测器夹持架和探测器；所述探测器夹持架安装在所述铝型材上，所述探测器安装在所述探测器夹持架中；所述激光干涉仪装置包括：激光干涉仪、激光干涉仪调整架和激光干涉仪基座；所述激光干涉仪调整架放置在所述激光干涉仪基座上，所述激光干涉仪放置在所述激光干涉仪调整架上，通过所述激光干涉仪调整架对所述激光干涉仪的位置和角度进行调整；所述分光镜通过分光镜支架进行位置和角度的调整以及固定。5.根据权利要求4所述的轴承内外径的测量装置，其特征在于，所述V型块的位置调整过程为：通过移动所述气浮承载台使所述探测器3处于所述V型块的V型槽区域的底角位置，通过对所述气浮承载台进行微调，获取所述V型槽两个表面的二维位置坐标，并结合所述探测器的数据补偿，移动所述V型块使所述探测器处于不同Y轴坐标下V型槽的中点处，使所述V型块的角分线与所述气浮承载台Y轴方向平行，通过所述压板对所述V型块进行固定；当所述V型块的位置固定后，将所述待测轴承紧靠所述V型块的V型槽的两个表面进...

【专利技术属性】
技术研发人员：于硕，王玮，李文昊，姚雪峰，张桐，刘兆武，白雪龙，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
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