[发明专利]一种基于传感器自感知的主轴回转误差测量调心装置

说明书

技术领域

本发明涉及主轴动态回转精度的测量领域，特别涉及一种基于传感器自感知的主轴回转误差测量调心装置，解决了主轴回转误差测量的传感器安装调心问题。

背景技术

近年来随着对加工精度的要求越来越高，对主轴回转误差的控制显得更加重要。主轴回转误差也是反映机床动态性能好坏的关键指标之一，通过对回转误差的测试与分析，可以预测理想加工条件下机床所能达到的最小形状误差、表面质量和粗糙度，也可以用于机床加工预测和补偿控制，判断产生加工误差的原因，以及机床的状态监测和故障诊断，还可为机床主轴回转误差预测、控制提供重要的测试基础。所以，对精密和高精密机床主轴回转误差的测试技术，尤其是在线动态测试技术的研究具有重要的意义。

有文献指出：“对测量结果影响最大的是传感器”。影响包括性能和安装两方面。高精度传感器是测试系统的精度保障，同时对安装精度提出了更高的要求，以保障充分发挥传感器性能、得到高精度的测试结果。而针对主轴回转误差的动态测量方法(如，三点法等)对传感器安装都具有较高要求，其安装难点在于：三个传感器按一定角度要求布置在垂直被测试轴轴线的同一截面上，且三个传感器所在轴线交汇于一点。为了达到以上条件，满足测试要求，必须采用高精度的传感器定位装置。因此，设计一种基于传感器自感知的主轴回转误差测量调心装置是非常有必要的，对提高主轴回转误差测量精度具有重要意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于传感器自感知的主轴回转误差测量调心装置，根据传感器的读数来调整传感器的位置，最终将传感器布置在垂直于被测轴轴线的同一个截面上，且传感器所在轴线交汇于一点；即最大程度的减少传感器的安装偏心、安装错位和安装倾斜，提高传感器的安装精度，从而提高主轴回转误差的测量精度。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种基于传感器自感知的主轴回转误差测量调心装置，包括传感器自动对心模块4，传感器自动对心模块4的外表面上紧固连接有同轴调整模块5，传感器自动对心模块4一端均匀布置三个传感器位移调整模块，每个传感器位移调整模块为基于柔性铰链的对称平行四杆机构，两平行四杆之间的中间圆孔2为传感器安装位置，中间圆孔2的上下两侧为方框挖空区域，一侧安装第一压电陶瓷1，另一侧安装复位弹簧3。

所述的同轴调整模块5截面基于四个柔性铰链设计的X-Y正交微动调整机构6，对称的正交微动调整机构6采用柔性铰链的对称平行四杆机构，水平方向左侧正交微动调整机构6安装有第二压电陶瓷7，垂直方向一侧正交微动调整机构6安装有第三压电陶瓷8。

本发明首先通过同轴调整模块5经过水平与垂直方向的微调，将三个传感器电压读数调整一致，实现等距测量，保证测量装置与被测主轴同轴；然后通过传感器自动对心模块4找到传感器探头沿测量轴线与主轴表面的最短距离，同理，找出其余传感器探头与主轴表面的最短距离，使得传感器所在轴线交汇于一点。本发明解决了传感器安装偏心，错位和倾斜的问题，由于采用柔性铰链机构设计，使其结构简单，定位准确，重复性好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的左视图。

图3为同轴调整模块5结构原理图。

图4为同轴调整模块5调整示意图。

图5为传感器自动对心模块4自感知调心示意图。

具体实施方式

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。

参照图1，一种基于传感器自感知的主轴回转误差测量调心装置，包括传感器自动对心模块4，传感器自动对心模块4的外表面上紧固连接有同轴调整模块5，传感器自动对心模块4一端均匀布置三个传感器位移调整模块，每个传感器位移调整模块为基于柔性铰链的对称平行四杆机构，采用压电驱动、柔性铰链机构传动的重复精度达到0.05μm，两平行四杆之间的中间圆孔2为传感器安装位置，中间圆孔2的上下两侧为方框挖空区域，一侧安装第一压电陶瓷1，另一侧安装复位弹簧3。