一种用于球面激光干涉仪测量球体球形误差的微调夹具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于球面激光干涉仪测量球体球形误差的微调夹具，包括驱动辊、驱动电机、内筒、基座、保持架、齿轮、涡轮、蜗杆、伺服电机和外筒；伺服电机驱动蜗轮蜗杆机构带动齿轮旋转，齿轮带动外筒齿圈旋转，由于外筒第一导柱与基座螺旋槽配合，外筒将沿着基座螺旋槽螺旋上升，内筒第二导柱随着外筒内侧螺旋槽的旋转上升，将沿着保持架直槽方向上升，带动内筒竖直方向移动，进而实现了被测球体的上下竖直移动，三个驱动辊通过转速的调节，可以实现被测球体任意角度的旋转，从而实现球体不同表面区域的激光干涉测量。该夹具采用电机控制，传动效率高，球体定位稳定，适合球体多角度激光干涉表面形貌测量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于球面激光干涉仪测量球体球形误差的微调夹具
本技术涉及一种用于球面激光干涉仪测量球体球形误差的微调夹具，具体涉及一种可以使球体微移动和自转的夹具。
技术介绍
对于球体的球形误差测量，ISO-3290规定，主要在两个或三个相互垂直的赤道面上测量，通过使用最小外接圆法来计算球形误差。这种方法本质上是通过测量圆度误差来求球形误差。而球体是一个三维物体，通过测量一两个面的圆度误差来计算出球形误差是不可靠的。目前，检测方法主要有接触式测量，球体振动检测技术等。德国Mahr公司和英国TaylorHobson公司的粗糙度仪和圆度仪可以分别检测轴承滚动体的粗糙度和圆度，其原理是用一个很小的触针在被测表面上移动，获取表面粗糙度、波纹度、形状误差及其他一些形貌特征等综合信息，该方法每次只能在触针轨迹范围内进行检测，无法反映轴承滚动体整体质量，测量结果易受探针针头直径和形状的影响；球体振动检测技术为目前比较常用的钢球质量检测技术，其原理是使用高精度旋转主轴带动被测钢球旋转，经压电加速度计拾取其振动信号，表征钢球表面的波度，综合反映单粒球体表面质量，包括了球体表面粗糙度，球形精度和尺寸相互差等，该方法在长期使用过程中表现出精密主轴容易发生故障，检测结果不稳定的情况。激光干涉法具有高分辨率、高准确度、高灵敏度和重复性好等优点。国内外已有相关产品对球面进行检测，但是在检测过程中，球体球心通过手动方式和光束焦点对焦，同时，球体通过手动旋转，误差较大，效率较低。
技术实现思路
本技术的目的是为球形误差测量提供一种简单、高效、精确定位的用于测量球形误差的微调夹具，实现球体竖直方向微动对焦和球体的自转，满足球面不同区域的激光干涉快速测量。一种用于球面激光干涉仪测量球体球形误差的微调夹具包括驱动辊、驱动电机、内筒、基座、保持架、齿轮、涡轮、蜗杆、伺服电机和外筒；所述的夹具基座侧面固定有伺服电机、涡轮蜗杆机构和齿轮，伺服电机驱动涡轮蜗杆机构带动齿轮转动，基座固定齿轮侧开有沿着基座圆筒母线方向的直槽，齿轮部分齿穿过直槽，基座内表面有3条螺旋槽；所述的外筒外表面下侧有齿圈，外筒的齿圈和基座齿轮啮合，外表面沿圆周方向均布3个第一导柱，第一导柱和基座螺旋槽配合，实现第一导柱在螺旋槽里面滑动，外筒内表面有导槽；所述的保持架套在外筒内侧，并与基座固定，保持架均布4条直槽；所述的内筒套在保持架内侧，内筒外表面下侧沿圆周方向均布4个第二导柱，4个第二导柱分别穿过保持架上4条直槽与外筒内表面的导槽配合，实现第二导柱在导槽里面滑动，当导槽螺旋转动时，第二导柱也将移动，由于保持架直槽对第二导柱的限位作用，第二导柱只能竖直方向移动，进而限定内筒竖直方向；所述的内筒上端面以圆周均布方式固定有3根驱动辊，驱动辊分别通过驱动电机驱动，被测球体放置在3根驱动辊上侧。所述的第一导柱和第二导柱是圆头，锥头，平头中的任意一种。所述的导槽母线是螺旋线，导槽截面是圆弧型，倒锥形，平面型中的任意一种。所述的驱动辊为单轴，双轴或者三轴转动。所述的驱动辊正三角形排列本技术的工作过程如下：伺服电机驱动蜗轮蜗杆机构带动齿轮旋转，齿轮带动外筒齿圈旋转，由于外筒第一导柱与基座螺旋槽配合，外筒将沿着基座螺旋槽螺旋上升，内筒第二导柱随着外筒内侧螺旋槽的旋转上升，将沿着保持架直槽方向上升，带动内筒竖直方向移动，进而实现了被测球体的上下竖直移动，三个驱动辊通过转速的调节，可以实现被测球体任意角度的旋转，从而实现球体不同表面区域的激光干涉测量。本技术设计的用于球面激光干涉仪测量球体球形误差的微调夹具，通过电机驱动，实现竖直方向微动对焦，以及球面的任意角度旋转，快速检测球体表面不同位置的球面误差。附图说明图1球面激光干涉检测方法原理图；图2微调夹具放在激光干涉仪上的结构示意图；图3用于球面激光干涉仪测量球体球形误差的微调夹具的爆炸图；图4用于球面激光干涉仪测量球体球形误差的微调夹具结构示意图；附图标记说明：1、驱动辊，2、微型驱动电机，3、内筒，4、基座，5、保持架，6、齿轮，7、涡轮，8、蜗杆，9、伺服电机，10、外筒，11、Laser，12、空间滤波，13、分光镜，14、CCD，15、准直物镜，16、球面补偿镜、17、被测球体，18、夹具系统、19、激光干涉仪主机，20、粗调装置，21、球体微调夹具。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本技术的范围。球面激光干涉检测方法原理图，如图1所示，激光干涉仪和被测球面之间设置球面透镜TS，球面透镜将干涉仪发出的测试光束变换成球面波，将被测球体球心对准光束焦点，法向入射到被测球面镜上后沿原路返回，进入干涉仪与参考光束发生干涉，通过激光干涉原理检测面型误差，通过球体的旋转，实现球体表面不同区域的面型检测。微调夹具放在球面激光干涉仪上的整体结构示意图，如图2所示，光束通过球面补偿镜射出，球体位置的粗调通过三轴并联装置(粗调装置)实现，粗调装置在三个方向上通过牵引杆和移动滑块相连接。三个可移动滑块分别安装在三根立体支架的轨道上，移动滑块由皮带带动移动，牵引杆的一端与移动滑块进行球形铰链连接，另一端与夹具系统相连，其作用在于将滑块在立体支架上的上下运动转化为夹具系统在X-Y-Z空间坐标系中的移动，使球心对准光路焦点，完成粗调。对于不同直径的球体，夹具XY方向调整完毕后，球体球心和光束焦点在同一条竖直直线上，夹具体只需上下竖直移动，对于直径差别不大的球体，只需通过微动夹具上下移动即可对准焦点。本技术的一种用于球面激光干涉仪测量球体球形误差的微调夹具结构示意图，如图3和4所示，包括驱动辊1、驱动电机2、内筒3、基座4、保持架5、齿轮6、涡轮7、蜗杆8、伺服电机9和外筒10；所述的夹具基座侧面固定有伺服电机、涡轮蜗杆机构和齿轮，伺服电机驱动涡轮蜗杆机构带动齿轮转动，基座固定齿轮侧开有沿着基座圆筒母线方向的直槽，齿轮部分齿穿过直槽，基座内表面有3条螺旋槽；所述的外筒外表面下侧有齿圈，外筒的齿圈和基座齿轮啮合，外表面沿圆周方向均布3个第一导柱，第一导柱和基座螺旋槽配合，实现第一导柱在螺旋槽里面滑动，外筒内表面有导槽；所述的保持架套在外筒内侧，并与基座固定，保持架均布4条直槽；所述的内筒套在保持架内侧，内筒外表面下侧沿圆周方向均布4个第二导柱，4个第二导柱分别穿过保持架上4条直槽与外筒内表面的导槽配合，实现第二导柱在导槽里面滑动，当导槽螺旋转动时，第二导柱也将移动，由于保持架直槽对第二导柱的限位作用，第二导柱只能竖直方向移动，进而限定内筒竖直方向；所述的内筒上端面以圆周均布方式固定有3根驱动辊，驱动辊分别通过驱动电机驱动，被测球体放置在3根驱动辊上侧。运行过程如下：伺服电机驱动蜗轮蜗杆机构带动齿轮旋转，齿轮带动外筒齿圈旋转，由于外筒导柱1与基座螺旋槽配合，外筒将沿着基座螺旋槽螺旋上升，内筒导柱2随着外筒内侧螺旋槽的旋转上升，将沿着保持架直槽方向上升，带动内筒竖直方向移动，进而实现了被测球体的上下竖直移动，三个驱动辊通过转速的调节，可以实现被测球体任意角度的旋转，从而实现球体不同表面区域的激光干涉测量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于球面激光干涉仪测量球体球形误差的微调夹具，其特征在于包括驱动辊（1）、驱动电机（2）、内筒（3）、基座（4）、保持架（5）、齿轮（6）、涡轮（7）、蜗杆（8）、伺服电机（9）和外筒（10）；所述的夹具基座侧面固定有伺服电机、涡轮蜗杆机构和齿轮，伺服电机驱动涡轮蜗杆机构带动齿轮转动，基座固定齿轮侧开有沿着基座圆筒母线方向的直槽，齿轮部分齿穿过直槽，基座内表面有3条螺旋槽；所述的外筒外表面下侧有齿圈，外筒的齿圈和基座齿轮啮合，外表面沿圆周方向均布3个第一导柱，第一导柱和基座螺旋槽配合，实现第一导柱在螺旋槽里面滑动，外筒内表面有导槽；所述的保持架套在外筒内侧，并与基座固定，保持架均布4条直槽；所述的内筒套在保持架内侧，内筒外表面下侧沿圆周方向均布4个第二导柱，4个第二导柱分别穿过保持架上4条直槽与外筒内表面的导槽配合，所述的内筒上端面以圆周均布方式固定有3根驱动辊，驱动辊分别通过驱动电机驱动，被测球体放置在3根驱动辊上侧。

【技术特征摘要】
1.一种用于球面激光干涉仪测量球体球形误差的微调夹具，其特征在于包括驱动辊（1）、驱动电机（2）、内筒（3）、基座（4）、保持架（5）、齿轮（6）、涡轮（7）、蜗杆（8）、伺服电机（9）和外筒（10）；所述的夹具基座侧面固定有伺服电机、涡轮蜗杆机构和齿轮，伺服电机驱动涡轮蜗杆机构带动齿轮转动，基座固定齿轮侧开有沿着基座圆筒母线方向的直槽，齿轮部分齿穿过直槽，基座内表面有3条螺旋槽；所述的外筒外表面下侧有齿圈，外筒的齿圈和基座齿轮啮合，外表面沿圆周方向均布3个第一导柱，第一导柱和基座螺旋槽配合，实现第一导柱在螺旋槽里面滑动，外筒内表面有导槽；所述的保持架套在外筒内侧，并与基座固定，保持架均布4条直槽；所述的内筒套在保持架内...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯凯萍，金烈阳，周兆忠，杜慧林，江晓亮，尹涛，许庆华，
申请(专利权)人：衢州学院，
类型：新型
国别省市：浙江,33