一种用于尺寸测量的数控二维测量装置

　　在市场需求及科技发展的带动下,制造业的产品规格由“少品种大批量”向“多品种变批量”的方向发展,为了适应产品规格型号变化,必须要求测量装置具有敏捷柔性的特点。本文介绍的数控二维测量装置就是一种高精度大量程的敏捷测量装置,通过参数设置可方便地适用于不同的测量对象,现已成功用于马鞍山钢铁公司车轮成品尺寸检测线。

　　1　二维测量装置结构

　　如图1所示,测量装置由上下两层组合而成,各层结构均由滚珠丝杠副与直线滚动导轨副组成。运动由步进电机1(图中为上层电机)经联轴器传给丝杠2,使与滚珠螺母3相联接的滑板4沿导轨的承导件5移动。上层导轨的底板与下层导轨的滑板连接在一起,使上层导轨随下层导轨的滑板一起移动,上层导轨的滑板还可沿其本身的导轨移动,从而使与该滑板相联接的测量头6实现二维运动[1]。夹持测杆的测杆座7固定在上层导轨的滑板4上,依靠切口部分的弹性螺钉将测杆固定。为了保证导轨具有较高的导向精度,每层导轨均采用双导轨导向,滚珠丝杠布置在两导轨中间,并使其轴线处于导轨的导向平面内,从而消除滑台移动时产生转动的趋势,保证滑台移动平稳灵活[2]。

　　为了提高滚珠螺旋副的定位精度,在每层导轨的轴承座旁安装零位电感传感器8,滑板上安装调节螺杆9,滑板每次退回时的精确位置由传感器8测出,保证了滚珠丝杆的零位准确,并　　能减小螺距累计误差的影响。滚珠丝杠的两端由滚动轴承支承,轴承座上还装有行程开关(图中省略未画),将滑板的行程控制在一定范围内。

　　2　二维测量装置的电控

　　二维测量装置电控原理,如图2所示。

　　PK1和PK2为IPC继电器输出信号的控制点[3],XK1、XK2、XK3和XK4为限位行程开关K1、K2、K3和K4的常闭点。K1和K2安装在下层装置的机械零位和机械极限位置,K3和K4安装在上层装置的机械零位和机械极限位置。

　　步进电机M1和M2的驱动器接收来自IPC的3个控制信号[4],即脉冲信号CP、方向信号F和清零信号R,IPC根据输入的参数值发出脉冲信号和方向信号。

　　在正常情况下,脉冲信号经限位行程开关的常闭点XK1、XK2、XK3和XK4进入电机驱动器,带动测头运行到预定位置。当零位电感传感器损坏或参数设置错误时,电机带动滑块运行到机械零位或机械极限位置,碰到限位行程开关,其常闭点XK1、XK2、XK3和XK4变成开点,来自IPC的脉冲信号无法到达电机驱动器,电机停转。IPC采到XK信号由高电平变成低电平,则停止发送脉冲。重新启动时,IPC发出控制信号闭合PK1和PK2,使脉冲信号由此路到达电机驱动器带动电机转动,一旦脱离限位开关触点,K1、K2、K3和K4重新闭合,脉冲信号由XK1、XK2、XK3和XK4进入电机驱动器控制电机运动。