[发明专利]一种平面轨迹测量装置及其安装、测量方法

权利要求书

1.一种平面轨迹测量装置，包括内部带有长光栅的测量杆(4)，其特征在于，所述测量杆(4)的两端分别连接小球Ⅰ(3)、小球Ⅱ(5)，还包括与小球Ⅰ(3)相连的运动接头组件、与小球Ⅱ(5)相连的底座组件；

所述运动接头组件包括用于连接在运动部件上的磁力座(1)、连接在磁力座(1)下方的磁力接头(2)，所述磁力接头(2)的底部具有与小球Ⅰ(3)相匹配的球窝，所述小球Ⅰ(3)与磁力接头(2)的球窝靠磁性吸附；

所述底座组件包括设置在固定部件上的旋转底座(8)、转动连接在旋转底座(8)上的磁力杆(6)、固定套设在磁力杆(6)外的圆光栅(7)，所述磁力杆(6)的顶部具有与小球Ⅱ(5)相匹配的球窝，所述小球Ⅱ(5)与磁力杆(6)的球窝靠磁性吸附。

2.根据权利要求1所述的一种平面轨迹测量装置，其特征在于，所述磁力座(1)与磁力接头(2)之间通过球铰连接。

3.根据权利要求1所述的一种平面轨迹测量装置，其特征在于，所述测量杆(4)上固定连接加长杆(11)，所述加长杆(11)与测量杆(4)同轴，所述小球Ⅰ(3)连接在加长杆(11)上。

4.根据权利要求1所述的一种平面轨迹测量装置，其特征在于，还包括套设在磁力杆(6)外的轴承(12)，所述轴承(12)位于圆光栅(7)下方。

5.根据权利要求1所述的一种平面轨迹测量装置，其特征在于，还包括与所述长光栅、圆光栅(7)相连的数据采集系统(9)，所述数据采集系统(9)采集长光栅、圆光栅(7)的读数信息，并通过无线通讯传输到数据分析系统(10)。

6.权利要求1至5中任一所述的一种平面轨迹测量装置的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)校准：校准内部带有长光栅的测量杆(4)；

(b)安装：将磁力座(1)通过磁力吸附在被测主轴上，将旋转底座(8)固连在工作台上；

(c)调整：通过磁力接头(2)的底部球窝吸附调节小球，缓慢调整被测主轴和旋转底座(8)之间的距离，直到磁力杆(6)的顶部球窝完全吸附住调节小球，此时固定磁力接头(2)与磁力座(1)的相对位置；再将精密小球Ⅰ(3)和精密小球Ⅱ(5)通过磁力分别吸附于磁力接头(2)和磁力杆(6)的球窝内，完成安装。

7.根据权利要求6所述的一种平面轨迹测量装置的安装方法，其特征在于，其中步骤(a)的校准方法为：

在初始状态下读取高精度长光栅读数a₁；

采用校准规对测量杆进行校准，校准后长光栅的读数为a₂，此时测量杆(4)的长度为L；

再连接长度为L₁加长杆，读取此时长光栅的读数为a₃；

得到校准后测量杆(4)的实际长度R＝L₁+(a₃-a₁)+L。

8.基于权利要求1至5中任一所述的一种平面轨迹测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(A)完成安装，使机床处于无负载状态；

(B)在被测轨迹的起始和结束端加入角度越程，同步进行长光栅与圆光栅(7)的数据采集；

其中长光栅的数据采集在开始采样数据前通过切入运动触发采集，在起点前的越程之前设置沿径向的切入运动，激活长光栅进行数据采集；在退出时同样设置沿径向的切出运动，结束采样；

其中圆光栅(7)的数据采集在开始测量前进行调零；

(C)根据采集的起始角度、结束角度、检测半径，编制数控程序，确定机床坐标系；

(D)机床试运行，试运行后，将机床回到切入运动前的位置，机床暂停；然后将经过长度校准后的测量杆(4)放置底座组件与运动接头组件之间进行正向运动数据采集；

(E)重复步骤(B)～(D)，进行反向运动数据采集；

(F)通过所采集的正向运动数据、反向运动数据计算平面轨迹精度。