[发明专利]一种圆光栅及电涡流传感器实时测量转台五自由度运动误差的测量装置

权利要求书

1.一种圆光栅及电涡流传感器实时测量转台五自由度运动误差的测量装置，包括实时测量的精密转台，其特征在于：所述实时测量的精密转台包括第一顶尖(1)、第二顶尖(2)、主轴(3)、电涡流探头C(4)、电涡流探头D(5)、探头法兰盘(6)、圆光栅编码盘(7)、读数头法兰盘(8)、读数头A(9)、读数头B(10)、读数头A′(11)、读数头B′(12)、盖板(13)、轴承端盖(14)、轴承(15)和壳体(16)，所述圆光栅编码盘(7)安装在主轴(3)上轴肩O₂位置，所述读数头法兰盘(8)与圆光栅编码盘(7)对应安装并固定在壳体(16)上，所述探头法兰盘(6)固定在主轴(3)下轴肩O₁处对应的壳体(16)上，所述读数头法兰盘(8)、圆光栅编码盘(7)、探头法兰盘(6)与主轴(3)同轴；所述读数头A(9)、A′(11)、B(10)、B′(12)对径正交安装于读数头法兰盘(8)上，用于主轴(3)的回转运动角度以及主轴(3)O₂点的X、Y方向的径向运动误差测量；所述电涡流探头C(4)、D(5)正交安装于探头法兰盘(6)上，用于测量主轴(3)O₁点的X、Y方向的径向运动误差；所述读数头A(9)和电涡流探头C(4)同轴；所述读数头B(10)和电涡流探头D(5)同轴；所述读数头法兰盘(8)和探头法兰盘(6)两侧均由内向外依次安装轴承(15)、盖板(13)、轴承端盖(14)，所述实时测量的精密转台为一个密封整体。

2.根据权利要求1所述的一种圆光栅及电涡流传感器实时测量转台五自由度运动误差的测量装置，其特征在于：所述实时测量的精密转台采用安装于壳体(16)内部的具有四个读数头A(9)、读数头B(10)、读数头A′(11)、读数头B′(12)的圆光栅编码盘(7)与两个垂直放置的电涡流探头C(4)和电涡流探头D(5)分别实时测量回转主轴(3)不同两点的径向运动误差，进而可以实时测量出回转工作台两个方向倾斜运动误差，两方向径向跳动运动误差，转角运动误差等五个自由度运动误差，具体实现过程如下步骤：

步骤(一)：组合安装圆光栅、读数头、和主轴等组件；

步骤(二)：标定圆光栅相对于主轴的装配偏心误差；

步骤(三)：将标定好的组件整体装入转台壳体，通过求出主轴的实际回转运动角度进而求出圆光栅在X、Y方向的径向运动位移；

步骤(四)：测量计算主轴O₁、O₂点的径向运动误差；

步骤(五)：计算主轴倾斜运动误差，推导转台主轴上任意位置处的五自由度运动误差。

3.根据权利要求2所述的一种圆光栅及电涡流传感器实时测量转台五自由度运动误差的测量装置，其特征在于：所述步骤(一)包括：将圆光栅固定在主轴上轴肩O₂点；将主轴用顶尖1、2进行固定并驱动；将读数头A、A′、B、B′对径正交安装在读数头法兰盘上；读数头A与圆光栅的零位重合，顶尖驱动主轴旋转一周，记录读数头A、A′、B、B′扫描示数。

4.根据权利要求2所述的一种圆光栅及电涡流传感器实时测量转台五自由度运动误差的测量装置，其特征在于：所述步骤(二)包括：根据读数头A、A′和B、B′的示数，计算出圆光栅的实际回转角度和O₂点X、Y方向的径向运动位移；由于主轴为顶尖定位，其顶尖孔连线为固定，所以此时圆光栅沿X、Y方向的径向运动位移即为圆光栅相对于主轴的装配偏心误差。

5.根据权利要求2所述的一种圆光栅及电涡流传感器实时测量转台五自由度运动误差的测量装置，其特征在于：所述步骤(三)包括：将主轴、圆光栅以及标定好的读数头法兰盘、探头法兰盘整体装入转台壳体中，读数头按照标定时的相对位置固定，将探头安装在法兰盘上，保证读数头A和探头C同轴；读数头B和探头D同轴；主轴实际回转角度测量：精密转台运动过程中，读数头的示数由主轴转过的实际角度和主轴的运动误差，圆光栅装配误差引起的角度变化组成，根据对径安装的读数头A、A′和B、B′的读数，求出主轴的实际回转运动角度；圆光栅的径向运动位移：根据读数头A、B、A′、B′与主轴实际回转角度的对应关系，求出圆光栅在X、Y方向的径向运动位移。