CN107598674B - 一种高精度电主轴热伸长检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度电主轴热伸长检测装置，包括套筒、用于与驱动机构连接的主轴、测量盘、用于固定套筒的抱夹、用于检测测量盘于主轴上位置的位移传感器和用于调节位移传感器与测量盘间距离的调节装置，主轴可转动地安装于套筒内，测量盘固定于主轴的下端，抱夹套接于套筒上，位移传感器位于测量盘顶部，位移传感器与调节装置连接，调节装置与抱夹固接。本发明能够提高测量热伸长量的精度，提高产品的质量，降低不良率。

Description

一种高精度电主轴热伸长检测装置

技术领域

本发明涉及一种高精度电主轴技术，尤其涉及一种高精度电主轴热伸长检测装置。

背景技术

目前，高精度电主轴作为数控机床的核心部件，使机床实现了零传动，大大提高了机床的加工精度和效率。随着电主轴的转速和功率提升，主轴的发热量也不断增加，其轴向的热伸长也越来越大。对于一些尺寸在深度方向有要求的零件，深度方向伸长会严重影响加工精度，故需要利用检测装置对高精度电主轴热伸长做出检测。

但是，现有的高精度电主轴热伸长检测装置存在以下缺陷：

目前热伸长测量方式主要是通过在套筒下端的主轴端盖上安装非接触式传感器测量热伸长量，数控***会根据测得的位移变化量，对主轴进行实时补偿，以提高机床的加工精度。但是主轴发热后，主轴整体会向深度方向伸长，而安装于主轴端盖上的非接触式传感器只能测出动子相对套筒的伸长量，不是主轴在深度方向的总体伸长量，故测量精度不够精确，导致生产出来的产品质量较低，不良率较高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高精度电主轴热伸长检测装置，能够提高测量精度，提高产品的质量，降低不良率。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种高精度电主轴热伸长检测装置，包括套筒、用于与驱动机构连接的主轴、测量盘、用于固定套筒的抱夹、用于检测测量盘于主轴上位置的位移传感器和用于调节位移传感器与测量盘间距离的调节装置，所述主轴可转动地安装于套筒内，所述测量盘固定于主轴的下端，所述抱夹套接于套筒上，所述位移传感器位于测量盘顶部，所述位移传感器与调节装置连接，所述调节装置与抱夹固接。

进一步地，所述主轴包括动子、定子、上轴承、下轴承和推力轴承，所述测量盘安装于动子下端且与动子同步转动，所述动子可转动地安装于定子上，所述定子固定于套筒上，所述上轴承、下轴承分别安装于动子的两端，所述推力轴承安装于动子上且位于下轴承的一端。

进一步地，所述套筒的一端罩设有防护罩，所述防护罩与抱夹固接，所述防护罩顶部开设有用于供测量盘穿过的开口，所述开口、防护罩、套筒间形成用于供测量盘沿动子轴线方向移动的活动腔室。

进一步地，所述调节装置包括粗调机构、微调机构和固定块，所述粗调机构与抱夹固接，所述位移传感器固定于微调机构上，所述固定块分别与粗调机构和微调机构连接。

进一步地，所述粗调机构包括固定连接板、固定螺钉、用于使固定块往远离或者靠近测量盘方向移动的调节板、第一滑槽、第二滑槽、调节螺钉和调节螺母，所述固定连接板通过固定螺钉锁定于抱夹上，所述调节板与固定块固接，所述调节板与固定连接板间通过螺纹连接，所述第一滑槽固定于固定连接板上，所述第二滑槽固定于调节板上，所述调节螺钉插设于调节板和固定连接板上，所述调节螺母安装于固定连接板的一侧，所述调节螺钉与调节螺母螺接。

进一步地，所述微调机构包括用于使位移传感器往远离或者靠近测量盘方向移动的活动连接板、销钉、定位螺钉、微调通孔、用于顶起或者下拉固定块一端的微调螺钉和弹簧片，所述活动连接板通过销钉与固定块连接，所述活动连接板可绕销钉逆时针或者顺时针转动，所述位移传感器通过定位螺钉锁定于活动连接板上，所述微调通孔位于活动连接板上且位于固定块下方，所述微调螺钉分别与固定块和活动连接板连接，所述微调螺钉与微调通孔螺接，所述弹簧片安装于活动连接板与固定块间，所述弹簧片和微调螺钉分别位于销钉的两侧。

进一步地，所述活动连接板包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件和第二连接件均开设有弧形通孔、螺纹通道，所述弧形通孔与螺钉通道相隔，所述第一连接件和第二连接件间通过螺纹连接；所述第一连接件和第二连接件连接时，两个弧形通孔形成供位移传感器穿过的安装孔，两个螺纹通道形成用于供定位螺钉穿过的螺钉通道，所述定位螺钉与螺钉通道通过螺纹连接。

进一步地，所述防护罩的一侧开设有用于供活动连接板穿过的通道。

进一步地，所述动子靠近测量盘的一端上安装有刀具且与动子同步转动。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

通过设置套筒、主轴、测量盘、抱夹、位移传感器和调节装置，将主轴可转动地安装于套筒内，驱动机构驱动主轴转动，使测量盘固定安装于主轴的下端，测量盘能够伴随主轴同步转动，使抱夹套接于套筒上进而将套筒固定于抱夹上，将调节装置的一端与抱夹固定连接，将位移传感器安装于测量盘顶部，使位移传感器能够检测测量盘在主轴上的位置，从而能够检测出主轴在深度方向的热伸长量，使位移传感器与调节装置连接，进而能够利用调节装置调节位移传感器与测量盘间距离，使得位移传感器检测出的热伸长量更精准，有助于提高产品的质量，降低产品的不良率。

附图说明

图1为本发明一种高精度电主轴热伸长检测装置中一种实施例的剖视结构示意图；

图2为本发明一种高精度电主轴热伸长检测装置中一种实施例的结构示意图；

图3为本发明微调机构中一种实施例的正视结构示意图；

图4为本发明微调机构中一种实施例的剖视结构示意图；

图5为本发明微调机构中一种实施例的俯视结构示意图。

图中：1、套筒；2、主轴；3、测量盘；4、抱夹；5、位移传感器；6、调节装置；21、动子；22、定子；23、上轴承；24、下轴承；25、推力轴承；7、防护罩；71、开口；72、活动腔室；61、粗调机构；62、微调机构；63、固定块；611、固定连接板；612、固定螺钉；613、调节板；614、第二滑槽；615、调节螺钉；616、调节螺母；621、活动连接板；622、销钉；623、定位螺钉；624、微调通孔；625、微调螺钉；626、弹簧片；6211、安装孔；6212、螺钉通道；8、刀具。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示的一种高精度电主轴热伸长检测装置，包括套筒1、用于与驱动机构连接的主轴2、测量盘3、用于固定套筒1的抱夹4、用于检测测量盘3于主轴2上位置的位移传感器5和用于调节位移传感器5与测量盘3间距离的调节装置6，主轴2可转动地安装于套筒1内，测量盘3固定于主轴2的下端，抱夹4套接于套筒1上，位移传感器5位于测量盘3顶部，位移传感器5与调节装置6连接，调节装置6与抱夹4固接。

如图1所示，通过设置套筒1、主轴2、测量盘3、抱夹4、位移传感器5和调节装置6，将主轴2可转动地安装于套筒1内，驱动机构驱动主轴2转动，使测量盘3固定安装于主轴2的下端，测量盘3能够伴随主轴2同步转动，使抱夹4套接于套筒1上进而将套筒1固定于抱夹4上，将调节装置6的一端与抱夹4固定连接，将位移传感器5安装于测量盘3顶部，使位移传感器5能够检测测量盘3在主轴2上的位置，从而能够检测出主轴2在深度方向的热伸长量，使位移传感器5与调节装置6连接，进而能够利用调节装置6调节位移传感器5与测量盘3间距离，使得位移传感器5检测出的热伸长量更精准，有助于提高产品的质量，降低产品的不良率。

如图1所示，使主轴2包括动子21、定子22、上轴承23、下轴承24和推力轴承25，将测量盘3安装于动子21下端，套筒1上固定安装有定子22，将动子21可转动地安装于定子22上，驱动机构驱动主轴2转动时，主轴2带动动子21转动，将上轴承23、下轴承24分别安装于动子21的两端，有助于使动子21更好地实现转动，而测量盘3安装于动子21的下端，测量盘3能够伴随动子21同步转动，将推力轴承25安装于动子21上且位于下轴承24的一端，有助于使动子21更好地实现转动，主轴2工作时，上轴承23、下轴承24、推力轴承25与动子21摩擦产生热量，另外，定子22和动子21间发生磁效应产生热量，后者是主热源，使得主轴2会由于热膨胀向深度方向伸长，动子21也会向深度方向伸长，而测量盘3与动子21固定连接，测量盘3会跟着动子21一起向深度方向移动，使测量盘3与位移传感器5间的距离增大。

如图1所示，在套筒1的一端罩设有防护罩7，将防护罩7与抱夹4固定连接，进而将防护罩7罩在主轴2的一端外部，在防护罩7顶部开设有开口71，使测量盘3能够从开口71中穿过，使开口71、防护罩7、套筒1间围成活动腔室72，从而测量盘3能够在活动腔室72中沿动子21的轴线向方向移动，使得测量盘3能够在活动腔室72随动子21一起向深度方向移动，防护罩7可以有效的防止体积大的杂物进入测量盘3的上表面，测量盘3与动子21一起高速旋转，当有粉尘、切削液和切削物从下方向上飞溅碰到测量盘3的下表面时，会迅速的被甩开而无法进入内部。作为本实施例的一种优选方式，使主轴2为气浮主轴2，主轴2工作时会有气流沿动子21的轴线方向流动，能够防止粉尘等微小物进入测量盘3的上表面，能有效保护位移传感器5和测量盘3的测量表面不受污染，大大提高测量精度和使用寿命。

如图1所示，使调节装置6包括粗调机构61、微调机构62和固定块63，将粗调机构61与抱夹4固定连接，将位移传感器5固定安装于微调机构62上，而固定块63分别与粗调机构61和微调机构62连接，进而能够将位移传感器5实现粗调和微调，有助于使位移传感器5测出的数据更加精准。

如图2所示，使粗调机构61包括固定连接板611、固定螺钉612、调节板613、第一滑槽、第二滑槽614、调节螺钉615和调节螺母616，而固定连接板611通过固定螺钉612锁定于抱夹4上，在固定连接板611上开设有第一滑槽，调节板613上开设第二滑槽614，调节板613与固定块63固定连接，将调节螺钉615插设于调节板613和固定连接板611上，使调节螺钉615穿过第一滑槽和第二滑槽614并在第一滑槽和第二滑槽614上滑动，调整调节螺钉615在第一滑槽、第二滑槽614上的位置，调节板613沿固定连接板611移动，即使固定块63往靠近或者远离测量盘3的方向移动，且调节螺母616安装于固定连接板611的一侧，使调节螺钉615与调节螺母616螺接，进而能够使调节板613与固定连接板611间通过螺纹连接，即将调节板613固定在固定连接板611上，从而将固定块63与测量盘3的距离调整到符合生产要求，而固定块63与微调机构62连接，且位移传感器5安装于微调机构62上，即对位移传感器5的位置实现粗调。

如图3-5所示，而微调机构62包括活动连接板621、销钉622、定位螺钉623、微调通孔624、微调螺钉625和弹簧片626，使活动连接板621通过销钉622与固定块63连接，使得活动连接板621可绕销钉622逆时针或者顺时针转动，使活动连接板621包括第一连接件和第二连接件，在第一连接件和第二连接件均开设有弧形通孔、螺纹通道，使得弧形通孔与螺钉通道6212相隔设置，第一连接件和第二连接件连接时，两个弧形通孔围成安装孔6211，将位移传感器5安装于安装孔6211中，使两个螺纹通道形成螺钉通道6212，使定位螺钉623穿过螺钉通道6212，使定位螺钉623与螺钉通道6212通过螺纹连接，第一连接件和第二连接件间通过螺纹连接，进而能够将位移传感器5固定于活动连接板621上，在活动连接板621上开设有微调通孔624，且微调通孔624位于固定块63下方，使微调螺钉625与微调通孔624螺接，弹簧片626安装于活动连接板621与固定块63间，而弹簧片626和微调螺钉625分别位于销钉622的两侧，调节微调螺钉625使其在微调通孔624内转动，能够使固定块63的一端下拉或者顶起固定块63的一端，进而拉伸或者压缩弹簧片626，能够使活动连接块绕销钉622逆时针或者顺时针转动，从而使位移传感器5往远离或者靠近测量盘3的方向移动，即对位移传感器5的位置实现微调，能够调节位移传感器5与测量盘3间的距离。

如图1所示，在防护罩7的一侧开设有通道，使得活动连接板621能够在通道上绕销钉622顺时针或者逆时针转动。

如图1、2所示，使动子21靠近测量盘3的一端上安装有刀具8，动子21转动时，使刀具8能够随动子21同步转动，进而能够利用刀具8对产品进行加工。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种高精度电主轴热伸长检测装置，其特征在于：包括套筒、用于与驱动机构连接的主轴、测量盘、用于固定套筒的抱夹、用于检测测量盘于主轴上位置的位移传感器和用于调节位移传感器与测量盘间距离的调节装置，所述主轴可转动地安装于套筒内，所述测量盘固定于主轴的下端，所述抱夹套接于套筒上，所述位移传感器位于测量盘顶部，所述位移传感器与调节装置连接，所述调节装置与抱夹固接；

所述调节装置包括粗调机构、微调机构和固定块，所述粗调机构与抱夹固接，所述位移传感器固定于微调机构上，所述固定块分别与粗调机构和微调机构连接；

所述微调机构包括用于使位移传感器往远离或者靠近测量盘方向移动的活动连接板、销钉、定位螺钉、微调通孔、用于顶起或者下拉固定块一端的微调螺钉和弹簧片，所述活动连接板通过销钉与固定块连接，所述活动连接板可绕销钉逆时针或者顺时针转动，所述位移传感器通过定位螺钉锁定于活动连接板上，所述微调通孔位于活动连接板上且位于固定块下方，所述微调螺钉分别与固定块和活动连接板连接，所述微调螺钉与微调通孔螺接，所述弹簧片安装于活动连接板与固定块间，所述弹簧片和微调螺钉分别位于销钉的两侧；

所述套筒的一端罩设有防护罩，所述防护罩与抱夹固接，所述防护罩顶部开设有用于供测量盘穿过的开口，所述开口、防护罩、套筒间形成用于供测量盘沿动子轴线方向移动的活动腔室。

2.如权利要求1所述的高精度电主轴热伸长检测装置，其特征在于：所述主轴包括动子、定子、上轴承、下轴承和推力轴承，所述测量盘安装于动子下端且与动子同步转动，所述动子可转动地安装于定子上，所述定子固定于套筒上，所述上轴承、下轴承分别安装于动子的两端，所述推力轴承安装于动子上且位于下轴承的一端。

3.如权利要求1所述的高精度电主轴热伸长检测装置，其特征在于：所述粗调机构包括固定连接板、固定螺钉、用于使固定块往远离或者靠近测量盘方向移动的调节板、第一滑槽、第二滑槽、调节螺钉和调节螺母，所述固定连接板通过固定螺钉锁定于抱夹上，所述调节板与固定块固接，所述调节板与固定连接板间通过螺纹连接，所述第一滑槽固定于固定连接板上，所述第二滑槽固定于调节板上，所述调节螺钉插设于调节板和固定连接板上，所述调节螺母安装于固定连接板的一侧，所述调节螺钉与调节螺母螺接。

4.如权利要求1所述的高精度电主轴热伸长检测装置，其特征在于：所述活动连接板包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件和第二连接件均开设有弧形通孔、螺纹通道，所述弧形通孔与螺钉通道相隔，所述第一连接件和第二连接件间通过螺纹连接；所述第一连接件和第二连接件连接时，两个弧形通孔形成供位移传感器穿过的安装孔，两个螺纹通道形成用于供定位螺钉穿过的螺钉通道，所述定位螺钉与螺钉通道通过螺纹连接。

5.如权利要求1所述的高精度电主轴热伸长检测装置，其特征在于：所述防护罩的一侧开设有用于供活动连接板穿过的通道。

6.如权利要求2所述的高精度电主轴热伸长检测装置，其特征在于：所述动子靠近测量盘的一端上安装有刀具且与动子同步转动。