[实用新型]一种适用于激光干涉仪测量球形误差的球体旋转聚焦夹具

说明书

本实用新型公开了一种适用于激光干涉仪测量球形误差的球体旋转聚焦夹具，包括包括电机、齿轮机构、传动机构、滚珠支架、高度调节机构和框架；电机位于齿轮机构下方，与齿轮机构连接，滚珠支架通过均布的支撑杆固定在齿轮机构上，用于托住被测球体，齿轮机构通过传动机构对被测球体进行旋转调位；高度调节机构与齿轮机构的下端面连接固定，用于对被测球体进行升降调位；所述框架用于固定高度调节机构。该夹具可与球面激光干涉仪配合使用，上部采用电机控制，传动效率高，球体调位稳定，下部通过蜗轮蜗杆结构托动上部实现球体的上下微调，从而实现聚焦，成像更加清晰可靠，不仅能实现球体多角度激光干涉表面形貌测量，还能实现球体的聚焦成像。

技术领域

本实用新型属于机械制造设计领域及检测仪器领域，涉及一种适用于激光干涉仪测量球形误差的球体旋转聚焦夹具。

背景技术

对于球体的球形误差测量，ISO-3290规定，主要在两个或三个相互垂直的赤道面上测量，通过使用最小外接圆法来计算球形误差。这种方法本质上是通过测量圆度误差来求球形误差。而球体是一个三维物体，通过测量一两个面的圆度误差来计算出球形误差是不可靠的。

目前，检测方法主要有接触式测量，球体振动检测技术等。接触式测量其原理是用一个很小的触针在被测表面上移动，获取表面粗糙度、波纹度、形状误差及其他一些形貌特征等综合信息，该方法每次只能在触针轨迹范围内进行检测，无法反映轴承滚动体整体质量，测量结果易受探针针头直径和形状的影响；球体振动检测技术为目前比较常用的钢球质量检测技术，其原理是使用高精度旋转主轴带动被测钢球旋转，经压电加速度计拾取其振动信号，表征钢球表面的波度，综合反映单粒球体表面质量，包括了球体表面粗糙度，球形精度和尺寸相互差等，该方法在长期使用过程中表现出精密主轴容易发生故障，检测结果不稳定的情况。

激光干涉法具有高分辨率、高准确度、高灵敏度和重复性好等优点。国内外已有相关产品对球面进行检测，但是在检测过程中，球体球心通过手动方式和光束焦点对焦，同时，球体通过手动旋转，误差较大，效率较低。

公开号为CN207365922U的中国专利申请公开了一种用于测量球形误差的调心夹具设计，在该专利中提到了通过控制夹具系统在X-Y-Z空间坐标系中移动，使球心对准光路焦点，达到调心的目的，但并未详细说明Z轴上的微调方法。

本实用新型为了进一步提高对球体的微调精准度和降低夹具成本，设计了一种适用于激光干涉仪测量球形误差的球体旋转聚焦夹具。该夹具可与球面激光干涉仪配合使用，上部采用电机控制，传动效率高，下部采用球体调位稳定，结构设计简单，可辅助球面激光干涉仪测量球体多角度激光干涉表面形貌解决传统夹具调节精度低、成本高的问题，进一步提高了对球体的微调精准度且降低了夹具成本。

发明内容

本实用新型的目的是为球形误差测量提供一种简单、高效、调位稳定的用于测量球形误差的球体旋转聚焦夹具，该夹具可与球面激光干涉仪配合使用，实现球体多角度自转及上下调整聚焦的功能，辅助球面激光干涉仪测量球体多角度激光干涉表面形貌。

本实用新型具体技术方案如下：

一种适用于激光干涉仪测量球形误差的球体旋转聚焦夹具，其特征在于包括电机、齿轮机构、传动机构、滚珠支架、高度调节机构和框架；所述电机位于齿轮机构下方，与齿轮机构连接，所述滚珠支架通过均布的支撑杆固定在齿轮机构上，用于托住被测球体，齿轮机构通过位于滚珠支架下方的传动机构对被测球体进行旋转调位；高度调节机构与齿轮机构的下端面连接，用于对被测球体进行升降调位；所述框架用于固定高度调节机构；

所述滚珠支架包括用连接件固定的上圆环和下圆环，上圆环和下圆环的内壁均设有凹槽，内置均匀分布的滚珠，其中上圆环的截面形状为为底边内凹的矩形，下圆环的截面形状为底边内凹的直角梯形，并且上圆环内径大于下圆环内径，下圆环内径小于众滚珠与被测球体接触点形成的圆的直径；