专利名称：用于测量小型机械零件表面轮廓和粗糙度的测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测量装置技术领域，特别涉及到一种用于测量小型机械零件表面 轮廓和粗糙度的测量仪。
背景技术：
目前国内使用的测量轮廓和粗糙度的测量仪采用直角坐标原理来接触式测量工 件，该测量仪在导向结构上存在着一定的缺陷，比如Z向测量装置采用立柱导轨，而立柱导 轨通常采用滚珠丝杠传动，由于滑动或气浮导轨导向使得滚珠丝杠的安装经过预紧后很难 保证与导轨导向面的平行差，装配难度高又难以达到高的导向精度；同时立柱导向装置缺 少自锁结构，在测量过程中经常会出现蠕动现象，影响测量精度。此外X方向采用齿形带传 动，滑动导轨导向，以及闭式光栅采样，而闭式光栅的移动导向采用弹性支承，读数头与动 导轨安装后通常会干涉导向精度，不仅难以调整，而且装配后难以达到高的X向测量精度。国内使用的测量仪因为各个企业在某些技术方面的问题不能克服，而始终难以达 到用户的真正满意。精密机械产品在表面形貌方面的检测需要就要求市场上能出现符合此 种需求的检测仪器。
发明内容为解决现有技术的不足之处，本实用新型设计了一种用于测量小型机械零件表面 轮廓和粗糙度的测量仪，该测量仪可以实现小型机械零件表面高精度轮廓和粗糙度的快 速、稳定测量。为了实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案所述的用于测量小型机械零件表面轮廓和粗糙度的测量仪主要由基座、三维工作 台、传感器装置、横臂箱装置和立柱装置构成，三维工作台设置在基座的上部并通过导向键 使三维工作台定位在基座的导向槽内，在基座的上部还固定有立柱装置，立柱装置中的底 板通过螺栓固定在基座上，在立柱装置上配置有沿立柱装置垂直方向上下移动的横臂箱装 置，横臂箱装置中的横臂箱体通过螺栓固定在立柱装置中的立柱动导轨上，横臂箱装置的 下侧联接有传感器装置。所述的用于测量小型机械零件表面轮廓和粗糙度的测量仪，横臂箱装置由副带 轮、支承板、限位开关、定导轨、动导轨、开放式光栅、同步带、横臂箱直流电机、主动带轮和 横臂箱体构成，横臂箱体的前端开设有椭圆形的凸出台窗，在横臂箱体内固定有异形的支 承板，支承板的左端固定副带轮，支承板的右端固定横臂箱直流电机，在横臂箱直流电机上 联接主动带轮，主动带轮通过同步带与副带轮联接，动导轨的一侧与同步带联接固定，动导 轨由定导轨水平支撑，定导轨固定在支承板上，在支承板的左右两侧设置两个限位开关；开 放式光栅由光栅尺和读数头构成，光栅尺为反射式钢带光栅，光栅尺粘贴在定导轨前端并 能通过横臂箱体的凸出台窗显示，读数头联接在动导轨的前端。所述的用于测量小型机械零件表面轮廓和粗糙度的测量仪，立柱装置由底板、花岗岩立柱、垂直带轮副、立柱动导轨、偏心轴承、尼龙镶头、立柱直流电机、顶板、蜗轮蜗杆 副、锥齿轮副和调整手柄构成，花岗岩立柱的上端配置顶板，花岗岩立柱的下端配置底板， 通过底板将立柱装置固定在基座上，在花岗岩立柱的前面板上设置有通槽，所述的通槽内 配置有垂直带轮副，垂直带轮副由上带轮、同步带和下带轮组成，上带轮固定在顶板上，下 带轮固定在花岗岩立柱通槽的下端，上带轮通过同步带与下带轮联接，同步带上联接有立 柱动导轨，立柱动导轨为夹板式框架形滑动导轨，立柱动导轨夹在花岗岩立柱的前、后面板 上，在花岗岩立柱前面板的立柱动导轨两端各安装一组尼龙镶头，尼龙镶头与花岗岩立柱 表面接触，在花岗岩立柱后面板的立柱动导轨上安装一组偏心轴承；在花岗岩立柱上端垂 直方向开设有沉孔且所述的沉孔与顶板上开设的通孔大小一致，所述的沉孔内配置立柱直 流电机，立柱直流电机与锥齿轮副中的主动锥齿轮联接，锥齿轮副中的被动锥齿轮与主动 锥齿轮啮合，被动锥齿轮与蜗轮蜗杆副中的蜗杆啮合，蜗轮蜗杆副由蜗轮和蜗杆构成，蜗轮 联接上带轮，蜗杆与蜗轮啮合，在蜗杆旁设置有调整手柄。所述的用于测量小型机械零件表面轮廓和粗糙度的测量仪，传感器装置由水平横 杆和传感器测针构成，传感器测针固定在水平横杆的一端，水平横杆与横臂箱装置中的读 数头联接。由于采用了如上所述的技术方案，本实用新型产生如下积极效果1、利用该新型结构的测量仪器，可以实现小型机械零件表面轮廓和粗糙度的高精 度和快速稳定的测量。2、横臂箱装置中的光栅采用非接触式开放式光栅，横臂箱装置中的传动采用带轮 副结构，从而保证了动导轨水平左右移动时不受干涉。3、立柱装置中采用锥齿轮副、蜗轮蜗杆副和垂直带轮副的组合传动的形式，不仅 保证了传感器装置在上下移动过程中不受到干涉现象，还能实现横臂箱装置的自锁功能。4、立柱装置中的调整手柄设置，可实现横臂箱装置上、下位置的手动调整功能。

图1是本实用新型的结构示意图。图2是横臂箱装置的结构图。图3是立柱装置的结构图。图4是图3的左视剖面图。上述图中1_基座；2-三维工作台；3-传感器装置；4-横臂箱装置；5-立柱装置； 6-副带轮；7-支承板；8-限位开关；9-定导轨；10-动导轨；11-开放式光栅；12-同步带； 13-横臂箱直流电机；14-主动带轮；15-横臂箱体；16-底板；17-花岗岩立柱；18-垂直带 轮副；19-立柱动导轨；20-偏心轴承；21-尼龙镶头；22-立柱直流电机；23-顶板；24-蜗轮 蜗杆副；25-锥齿轮副；26-调整手柄。
具体实施方式
结合图1，本实用新型的用于测量小型机械零件表面轮廓和粗糙度的测量仪主要 由基座1、三维工作台2、传感器装置3、横臂箱装置4和立柱装置5构成。三维工作台2设 置在基座1的上部并通过导向键使三维工作台定位在基座的导向槽内，在基座1的上部还
4固定有立柱装置5，立柱装置5中的底板通过螺栓固定在基座1上，在立柱装置5上配置有 沿立柱装置垂直方向上下移动的横臂箱装置4，横臂箱装置中的横臂箱体通过螺栓固定在 立柱装置中的立柱动导轨上，横臂箱装置4的下侧联接有传感器装置3。传感器装置3由水 平横杆和传感器测针构成，传感器测针固定在水平横杆的一端，水平横杆与横臂箱装置中 的读数头联接。结合图2，横臂箱装置由副带轮6、支承板7、限位开关8、定导轨9、动导轨10、开放 式光栅11、同步带12、横臂箱直流电机13、主动带轮14和横臂箱体15构成。横臂箱体15 为钣金壳体，横臂箱体15的前端开设有椭圆形的凸出台窗，该凸出台窗可以显示开放式光 栅的光栅尺。在横臂箱体内固定有异形的支承板7，支承板的左端固定副带轮6，支承板的 右端固定横臂箱直流电机13，在横臂箱直流电机13上联接主动带轮14，横臂箱直流电机13 采用直流传动，具有噪声小并可方便通过变压实现变速，主动带轮14通过同步带12与副带 轮6联接，动导轨10的一侧与同步带联接固定，动导轨是一种滑动导轨，动导轨10由定导 轨9水平支撑，动导轨10的凹槽夹在定导轨9上而定导轨9固定在支承板7上，动导轨10 在同步带12的带动下沿定导轨9左右水平移动，在支承板7的左右两侧设置两个限位开关 8，动导轨10沿定导轨9左右水平移动的距离由可调整左右间距的两个限位开关8限定，由 定导轨9和动导轨10组成的滑动导轨结构可保证测量仪的高精度和稳定性。开放式光栅 11由光栅尺和读数头构成，光栅尺为反射式钢带光栅，该反射式钢带光栅不会影响测量精 度，提高了测量精度和稳定性，光栅尺粘贴在定导轨9前端并能通过横臂箱体15的凸出台 窗显示，读数头联接在动导轨10的前端。结合图3-4，立柱装置由底板16、花岗岩立柱17、垂直带轮副18、立柱动导轨19、偏 心轴承20、尼龙镶头21、立柱直流电机22、顶板23、蜗轮蜗杆副24、锥齿轮副25和调整手 柄26构成，花岗岩立柱17的上端配置顶板23，花岗岩立柱17的下端配置底板16，通过底 板16将立柱装置5固定在基座1上，在花岗岩立柱17的前面板上设置有通槽，所述的通槽 内配置有垂直带轮副18，垂直带轮副18由上带轮、同步带和下带轮组成，上带轮固定在顶 板23上，下带轮固定在花岗岩立柱17通槽的下端，上带轮通过同步带与下带轮联接，同步 带上联接有立柱动导轨19，立柱动导轨19为夹板式框架形滑动导轨，立柱动导轨19夹在花 岗岩立柱的前、后面板上，在花岗岩立柱前面板的立柱动导轨两端各安装一组尼龙镶头21， 尼龙镶头21与花岗岩立柱17表面接触，在花岗岩立柱后面板的立柱动导轨上安装一组偏 心轴承20 ；在花岗岩立柱上端垂直方向开设有沉孔且所述的沉孔与顶板23上开设的通孔 大小一致，所述的沉孔内配置立柱直流电机22，立柱直流电机22与锥齿轮副25中的主动锥 齿轮联接，锥齿轮副中的被动锥齿轮与主动锥齿轮啮合，被动锥齿轮与蜗轮蜗杆副24中的 蜗杆啮合，蜗轮蜗杆副由蜗轮和蜗杆构成，蜗轮联接上带轮，蜗杆与蜗轮啮合，在蜗杆旁设 置有调整手柄26。上述传动部件中的锥齿轮副25使传动方向由垂直转换为水平，蜗轮蜗杆 副24不仅实现了大减速比传动，还具有自锁功能，在测量过程中能保证传感器横臂箱4的 稳定性。传动部件与立柱动导轨的联接通过垂直带轮副18，其中垂直带轮副18中的同步带 与立柱动导轨19固定，同步带转动时带动立柱动导轨19上下移动，这种结构可以使得传动 部件不干涉导轨副的移动精度。调整手柄26用于手动调整传感器横臂箱4的上下位置。测量时，工件放置在三维工作台2上，通过测量程序控制传感器装置3的测头位 置。立柱直流电机22通过锥齿轮副25、蜗轮蜗杆副24带动垂直带轮副18转动，进而带动立柱动导轨19沿花岗岩立柱17垂直移动，立柱动导轨19与横臂箱体15相对固定，从而实 现了传感器装置的垂直移动和定位；横臂箱直流电机13通过副带轮6和主动带轮14的带 动下与同步带12相对固定的动导轨10沿定导轨9水平移动，进而带动与动导轨10联接的 传感器装置3水平移动，从而实现调整传感器装置3水平位置的功能，水平移动量通过非接 触开放式光栅11测量。将传感器装置中传感器的测头移动到工件的被测轮廓初始位置，就 可以测量被测轮廓。测量结束后，传感器装置的采样信号通过前置处理和AD转换后和开放式光栅11 采样的数据组成二维测量数据，经数据处理和评定后可以得到轮廓和粗糙度的测量数据测量仪定位于轴承行业或小型机械零部件的测量，横臂箱装置水平测量量程为 O-lOOmm，横臂箱装置垂直测量量程分三档，分别为士 30μπι，士 300 μ m，士 3000 μ m，分辨率 分别为lnm、lOnm、IOOnm,可进行轮廓和粗糙度的测量。
权利要求一种用于测量小型机械零件表面轮廓和粗糙度的测量仪，其特征在于该测量仪主要由基座(1)、三维工作台(2)、传感器装置(3)、横臂箱装置(4)和立柱装置(5)构成，三维工作台(2)设置在基座(1)的上部并通过导向键使三维工作台定位在基座的导向槽内，在基座(1)的上部还固定有立柱装置(5)，立柱装置(5)中的底板通过螺栓固定在基座(1)上，在立柱装置(5)上配置有沿立柱装置垂直方向上下移动的横臂箱装置(4)，横臂箱装置中的横臂箱体通过螺栓固定在立柱装置中的立柱动导轨上，横臂箱装置(4)的下侧联接有传感器装置(3)。
2.如权利要求1所述的用于测量小型机械零件表面轮廓和粗糙度的测量仪，其特征在 于横臂箱装置(4)由副带轮(6)、支承板(7)、限位开关(8)、定导轨(9)、动导轨(10)、开放 式光栅(11)、同步带(12)、横臂箱直流电机(13)、主动带轮(14)和横臂箱体(15)构成，横 臂箱体(15)的前端开设有椭圆形的凸出台窗，在横臂箱体(15)内固定支承板(7)，支承板 (7)的左端固定副带轮(6)，支承板(7)的右端固定横臂箱直流电机(13)，在横臂箱直流电 机(13)上联接主动带轮(14)，主动带轮(14)通过同步带(12)与副带轮(6)联接，动导轨 (10)的一侧与同步带(12)联接固定，动导轨(10)由定导轨(9)水平支撑，定导轨(9)固定 在支承板(7)上，在支承板(7)的左右两侧设置两个限位开关(8)；开放式光栅(11)由光 栅尺和读数头构成，光栅尺为反射式钢带光栅，光栅尺粘贴在定导轨(9)前端并能通过横 臂箱体(15)的凸出台窗显示，读数头联接在动导轨(10)的前端。
3.如权利要求1所述的用于测量小型机械零件表面轮廓和粗糙度的测量仪，其特征 在于立柱装置(5)由底板(16)、花岗岩立柱(17)、垂直带轮副(18)、立柱动导轨(19)、偏 心轴承(20)、尼龙镶头(21)、立柱直流电机(22)、顶板(23)、蜗轮蜗杆副(24)、锥齿轮副 (25)和调整手柄(26)构成，花岗岩立柱(17)的上端配置顶板(23)，花岗岩立柱(17)的下 端配置底板(16)，通过底板(16)将立柱装置(5)固定在基座(1)上，在花岗岩立柱(17)的 前面板上设置有通槽，所述的通槽内配置有垂直带轮副(18)，垂直带轮副(18)由上带轮、 同步带和下带轮组成，上带轮固定在顶板(23)上，下带轮固定在花岗岩立柱(17)通槽的下 端，上带轮通过同步带与下带轮联接，同步带上联接有立柱动导轨(19)，立柱动导轨(19) 为夹板式框架形滑动导轨，立柱动导轨(19)夹在花岗岩立柱(17)的前、后面板上，在花岗 岩立柱(17)前面板的立柱动导轨两端各安装一组尼龙镶头(21)，尼龙镶头(21)与花岗岩 立柱(17)表面接触，在花岗岩立柱(17)后面板的立柱动导轨上安装一组偏心轴承(20)； 在花岗岩立柱(17)上端垂直方向开设有沉孔且所述的沉孔与顶板(23)上开设的通孔大小 一致，所述的沉孔内配置立柱直流电机(22)，立柱直流电机(22)与锥齿轮副(25)中的主 动锥齿轮联接，锥齿轮副(25)中的被动锥齿轮与主动锥齿轮啮合，被动锥齿轮与蜗轮蜗杆 副(24)中的蜗杆啮合，蜗轮蜗杆副(24)由蜗轮和蜗杆构成，蜗轮联接上带轮，蜗杆与蜗轮 啮合，在蜗杆旁设置有调整手柄(25)。
4.如权利要求1所述的用于测量小型机械零件表面轮廓和粗糙度的测量仪，其特征在 于传感器装置(3)由水平横杆和传感器测针构成，传感器测针固定在水平横杆的一端，水 平横杆与横臂箱装置中的读数头联接。
专利摘要一种用于测量小型机械零件表面轮廓和粗糙度的测量仪由基座(1)、三维工作台(2)、传感器装置(3)、横臂箱装置(4)和立柱装置(5)构成。立柱直流电机通过锥齿轮副、蜗轮蜗杆副带动垂直带轮副转动，进而带动立柱动导轨沿花岗岩立柱垂直移动，立柱动导轨与横臂箱体相对固定，实现了传感器装置的垂直移动和定位。直流电机通过副带轮和主动带轮的带动下与同步带相对固定的动导轨沿定导轨水平移动，进而带动与动导轨联接的传感器装置水平移动，实现调整传感器装置水平位置，水平移动量通过非接触开放式光栅测量。将传感器装置中传感器的测头移动到工件的被测轮廓初始位置，就可以测量被测轮廓。测量仪结构简单、新颖、实用。
文档编号G01B11/24GK201697614SQ201020120460
公开日2011年1月5日 申请日期2010年3月1日 优先权日2010年3月1日
发明者刘金秀, 宋晓波, 张慧, 朱孔敏, 李国斌, 江纯清, 熊子健 申请人:洛阳轴研科技股份有限公司