CN106525412A - 一种回转工作台部件综合性能检测平台及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转工作台部件综合性能检测平台及检测方法，包括机械系统、控制系统和采集系统三大部分，机械系统包括加载及检测装置、横梁移动装置、回转工作台和底座部件，加载及检测装置活动安装于横梁移动装置上，横梁移动装置活动安装于底座部件上；回转工作台部件包括有回转工作台，回转工作台中安装有检测机构，在回转工作台上安装有角度反射镜，在回转工作台下安装有热电偶温度传感器，在加载及检测装置上设有角度干涉镜。本发明通过气缸模拟不同载荷条件和不同加载情况下，检测回转工作台的回转精度和静刚度、定位精度和重复定位精度并由压力传感器监测并反馈气缸输出压力。从而更直观、全面的得到回转工作台的性能参数。

Description

一种回转工作台部件综合性能检测平台及检测方法

技术领域

本发明发明涉及测试设备技术领域，具体涉及一种用于测试数控机床配件的检测平台及检测方法。

背景技术

目前我国所开发的数控机床在速度、精度方面与国外知名企业的产品仍存在较大的差距；同时，在进口的高端数控机床的使用过程中，不能充分利用机床加工效率和精度的情况也广泛存在。究其原因，对机床关键功能部件动态特性缺乏深入了解是一个重要的因素。数控机床整体技术与功能部件的发展互依赖、共同发展，功能部件的创新影响着数控机床的发展。要满足我国重大基础制造和国防工业领域对高端数控机床的巨大需求，摆脱对国外高端数控机床的依赖及垄断，必须突破高端数控机床中高性能功能部件的关键技术。工作台部件是高端数控机床的重要功能部件，对整机的性能和可靠性都有重要影响。由于国内对工作台的性能方面研究较少，所以对工作台部件综合性能检测技术的研究，对提高高端数控机床回转工作台部件乃至整机的综合性能有极其重要的意义。目前我国所开发的数控机床在速度、精度方面与国外知名企业的产品仍存在较大的差距；同时，在进口的高端数控机床的使用过程中，不能充分利用机床加工效率和精度的情况也广泛存在。究其原因，对机床关键功能部件动态特性缺乏深入了解是一个重要的因素。数控机床整体技术与功能部件的发展互依赖、共同发展，功能部件的创新影响着数控机床的发展。要满足我国重大基础制造和国防工业领域对高端数控机床的巨大需求，摆脱对国外高端数控机床的依赖及垄断，必须突破高端数控机床中高性能功能部件的关键技术。工作台部件是高端数控机床的重要功能部件，对整机的性能和可靠性都有重要影响。由于国内对工作台的性能方面研究较少，所以对工作台综合性能检测技术的研究，对提高高端数控机床回转工作台乃至整机的综合性能有极其重要的意义。

发明发明内容

本发明发明要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、使用方便、能够用于指导现场生产，从而能够缩短生产周期、降低制造成本、提高回转工作台的加工及装配精度的综合性能检测平台结构及检测方法。

为解决上述技术问题，本发明发明采用如下技术方案：一种

回转工作台综合性能检测平台，其特征在于：包括机械结构、控制系统和采集系统三大部分，机械结构包括加载及检测装置、横梁移动装置、回转工作台和底座部分，回转工作台活动安装于底座部分上，加载及检测装置活动安装于横梁移动装置上，横梁移动装置活动安装于底座部分上；控制系统包括控制柜和显示器，控制柜包括有数控系统、可编程控制器及电气控制系统；采集系统包括数据采集系统、工控机、激光干涉仪和激光位移传感器，其中激光干涉仪位于回转工作台前方，激光位移传感器位于回转工作台的一侧且连接数据采集系统，数据采集系统连接工控机；所述回转工作台包括有回转盘，回转盘中安装有检测机构，在回转盘上安装有角度反射镜，在回转盘下安装有热电偶温度传感器，在加载及检测装置上设有角度干涉镜，激光干涉仪与角度反射镜及角度干涉镜相对；所述回转盘连接有驱动电机。

进一步地，所述加载及检测装置安装在横梁移动装置的滑动导轨上；横梁移动装置上设有第一伺服驱动电机，底座部分上设有第二伺服驱动电机，控制柜控制第一伺服驱动电机和第二伺服驱动电机的工作；激光位移传感器通过支架安装在在底座部分的底座上，激光束分别对准回转盘的X轴方向和Y轴方向的端面，用以检测施加静、动载荷时回转工作台在X轴方向和Y轴方向的形变量；激光干涉仪通过三角支架安装于回转工作台前方，用以检测回转工作台的旋转角；工控机和显示器及数据采集系统放置于实验桌上，数据采集系统通过线缆与激光干涉仪、激光位移传感器和加载及检测装置相连接，用以检测回转盘的旋转角度和变形位移量，由工控机收集检测数据并通过显示器显示。

进一步地，所述加载及检测装置包括横梁背板、移动板背板及滑轮、加载移动板、检测移动板、角度干涉镜、电涡流位移传感器、角钢传感器支架、气缸组件、立卧转换装置、压力传感器、距离调节手轮、齿轮齿条移动装置和横梁，其中横梁通过横梁背板安装在横梁移动装置上；加载移动板和检测移动板通过移动板背板及滑轮安装在横梁上；将安装有气缸组件的立卧转换装置固定在加载移动板上；若干电涡流传感器安装于角钢传感器支架上并通过其支架安装在检测移动板的其中一滑轨上，用以配合检测棒检测回转盘回转中心的偏移量；角度干涉镜通过其支架安装在检测移动板的另一滑轨上，用以检测回转工作台的旋转角度；压力传感器与气缸组件相连接用以监测气缸加载的压力值；将齿轮齿条移动装置分别安装在横梁和加载移动板及检测移动板上，且齿轮齿条移动装置连接有距离调节手轮，通过转动距离调整手轮使齿轮在齿条上移动以改变加载移动板及检测移动板的位置以适应不同的回转工作台的加载和检测。

进一步地，横梁移动装置包括有Z轴移动机构、横梁滑动导轨、龙门立柱及龙门滑板，其中龙门立柱安装在龙门滑板上以便于在底座部分上前后移动；Z轴移动机构包括有Z轴丝杠、锥齿轮传动装置、轴承、第一伺服驱动电机及齿轮减速装置，两套Z轴丝杠分别通过轴承对称安装在两边的龙门立柱上，通过Z轴丝杠上的螺母上下移动使横梁沿横梁滑动导轨移动；第一伺服驱动电机安装在龙门立柱的顶部，所述齿轮减速装置的大小两齿轮分别安装在第一伺服驱动电机的输出轴上和与所述锥齿轮传动装置的传动轴上；所述锥齿轮传动装置通过所述轴承安装在龙门立柱的顶部并与Z轴丝杠连接以驱动Z轴丝杠转动。

进一步地，所述底座部分包括有Y轴移动机构(与Z轴移动机构的结构相似)、第二伺服驱动电机、滑鞍、固定导轨、可移动导轨、压板及底座，其中可移动导轨安装于底座上，滑鞍、回转盘及其驱动电机组成一套回转工作台安装在固定导轨和可移动导轨上，并通过若干压板将滑鞍从两侧固定于底座上；检测机构包括检测棒及安装座，检测棒及安装座安装在回转盘上，用以配合电涡流位移传感器检测回转工作台的中心偏移量；检测回转工作台为直驱转台时，热电偶温度传感器贴于滑鞍壁上；角度反射镜放置在回转盘上以检测回转工作台的旋转角；Y轴移动机构包括有Y轴丝杠、锥齿轮传动装置、轴承和齿轮减速装置，两套Y轴丝杠由所述轴承对称安装在底座的左右两边，通过Y轴丝杠上的螺母前后移动带动横梁移动装置在底座上移动；第二伺服驱动电机安装在底座的后部，该齿轮减速装置的大小齿轮分别安装在第二伺服驱动电机的输出轴上和与所述锥齿轮传动装置连接的传动轴上；该锥齿轮传动装置通过轴承安装在底座的后部，并与Y轴丝杠连接以驱动Y轴丝杠转动。

进一步地，加载移动板开设有环形T形槽和定位销孔，通过紧固螺栓将立卧转换装置固定在加载移动板上；立卧转换装置上开设有便于轴向及径向加载时使立卧转换装置可以准确定位的定位销孔。

优选地，在龙门滑板前后设有用以加载时确保龙门立柱不前后倾倒的肋板。

进一步地，在底座左右两边开设有纵向的T形槽，由与该T形槽相配合的紧固螺栓将横梁移动装置安装在底座上。

进一步地，底座上开设有横向的T形槽，可移动导轨通过相配合的紧固螺栓来调整与固定导轨的距离以适应不同尺寸的回转工作台。回转工作台部件综合性能检测平台，其特征在于：包括机械系统、控制系统和采集系统三大部分，机械系统包括加载及检测装置、横梁移动装置、回转工作台部件、滑鞍和底座部件，回转工作台部件通过滑鞍活动安装于底座部件上，加载及检测装置活动安装于横梁移动装置上，横梁移动装置活动安装于底座部件上；控制系统包括电气控制系统和显示器，采集系统包括数据采集系统、工控机、激光干涉仪和激光位移传感器，其中激光干涉仪位于回转工作台部件前方，激光位移传感器位于回转工作台部件的一侧且连接数据采集系统，数据采集系统连接工控机；所述回转工作台部件活动安装在滑鞍上并通过电机拖动。

进一步地，所述底座部件上设有两条立柱移动导轨，所述横梁移动装置活动安装于底部基座的立柱移动导轨上；所述加载及检测装置安装在横梁移动装置的滑动导轨上；横梁移动装置上设有第一伺服驱动电机，底座部件上设有第二伺服驱动电机，电气控制系统控制第一伺服驱动电机和第二伺服驱动电机的工作；激光位移传感器通过支架安装在在底座部件的底部基座上，激光束分别对准回转工作台部件的X轴方向和Y轴方向的端面，用以检测施加静、动载荷时回转工作台部件在X轴方向和Y轴方向的形变量；激光干涉仪通过三角支架安装于回转工作台部件前方，用以检测回转工作台部件的旋转角；工控机和显示器及数据采集系统放置于实验桌上，数据采集系统通过线缆与激光干涉仪、激光位移传感器和加载及检测装置相连接，用以检测回转工作台部件的旋转角度和变形位移量，由工控机收集检测数据并通过显示器显示。

进一步地，所述加载及检测装置包括横梁背板、移动板背板及滑轮、加载移动滑板、检测移动滑板、角度干涉镜、电涡流位移传感器、传感器支架、气缸组件、立卧转换加载装置、压力传感器、距离调节手轮、齿轮齿条移动装置和横梁，其中横梁通过横梁背板安装在横梁移动装置上；加载移动滑板和检测移动滑板通过移动板背板及滑轮安装在横梁上；将安装有气缸组件的立卧转换加载装置固定在加载移动滑板上；若干电涡流传感器安装于角钢构成的传感器支架上，支架以可移动的方式安装在检测移动滑板的其中一滑轨上，配合检测棒检测回转工作台部件回转中心的偏移量；角度干涉镜通过其支架安装在检测移动滑板的另一滑轨上，检测回转工作台部件的旋转角度；压力传感器与气缸组件相连接用以监测气缸加载的压力值；齿轮齿条移动装置分别安装在横梁和加载移动滑板及检测移动滑板上，齿轮齿条移动装置连接有距离调节手轮，转动距离调整手轮改变加载移动滑板及检测移动滑板的位置以适应不同的回转工作台的加载和检测。

进一步地，所述横梁移动装置包括有Z轴驱动机构、横梁上下滑动导轨、龙门式立柱及立柱滑座，其中龙门式立柱安装在立柱滑座上，可在底座部件上前后移动；Z轴驱动机构包括有Z轴丝杠、Z轴锥齿轮传动装置、轴承、第一伺服驱动电机及齿轮减速装置，两套Z轴丝杠分别通过轴承对称安装在两边的龙门式立柱上，驱动Z轴丝杠使横梁沿横梁上下滑动导轨移动；第一伺服驱动电机安装在龙门式立柱的顶部，所述齿轮减速装置安装在第一伺服驱动电机的输出轴和与Z轴锥齿轮传动装置的Z轴传动轴上；所述锥齿轮传动装置通过所述轴承安装在龙门式立柱的顶部并与Z轴丝杠连接以驱动Z轴丝杠转动。

进一步地，所述底座部件包括有Y轴驱动机构、第二伺服驱动电机、滑鞍、滑鞍移动固定导轨条、滑鞍移动可调导轨条、压板及底部基座，所述滑鞍移动可调导轨条、滑鞍移动固定导轨条安装于底部基座上，Y轴驱动机构包括有Y轴丝杠、Y轴锥齿轮传动装置、轴承座和齿轮减速装置，两套Y轴丝杠通过轴承座对称安装在底部基座的左右两边，带动横梁移动装置在底部基座上移动；第二伺服驱动电机安装在底部基座的后部，该齿轮减速装置安装在第二伺服驱动电机的输出轴上和与Y轴锥齿轮传动装置连接的传动轴上；Y轴锥齿轮传动装置通过轴承安装在底部基座的后部，并与Y轴丝杠连接以驱动Y轴丝杠转动。

进一步地，回转工作台部件包括回转工作台、检测部件；所述检测部件包括检测棒、角度反射镜、热电偶温度传感器；所述回转工作台活动安装于滑鞍之上，检测棒安装在回转工作台中心孔里，配合电涡流位移传感器检测回转工作台的中心偏移量；所述热电偶温度传感器安装于回转工作台下部并贴于滑鞍壁上，检测回转工作台部件运转时温升变化；所述角度反射镜置于回转工作台的台面，与加载及检测装置上设置的角度干涉镜相对，检测回转工作台的旋转角。

进一步地，立卧转换加载装置固定在加载移动滑板上；而立柱滑座前后设有用以加载时确保龙门式立柱不前后倾倒的肋板。

进一步地，底部基座的台面上开设有横向T形槽，不同型号的滑鞍通过调整横向T形槽内的紧固螺栓来调整滑鞍移动可调导轨条与滑鞍移动固定导轨条的距离以适应不同尺寸的回转工作台。

测试过程检测方法按以下步骤进行，

第一步，确定机械部分安装到位、各类接线连接准确后分别控制横梁移动装置和底座部分底座部件中的第一伺服电机和第二伺服电机运动，在空载的情况下，调整检测移动板检测移动滑板的位置，使得检测设备位于回转盘回转工作台正上方；

第二步，启动回转工作台的驱动电机，带动回转盘回转工作台转动；

第三步，在空载的情况下，用电涡流位移传感器配合检测棒以检测回转工作台回转中心偏移量，用激光干涉仪的激光束对准角度干涉镜并透射到角度反射镜以检测回转工作台旋转角度；检测工作台为直驱转台时，用热电偶温度传感器检测回转工作台驱动电机的温度信号，将各信号上传至工控机，并通过显示器显示；

第四步，移开检测移动板检测移动滑板，调整加载移动板加载移动滑板的位置，使气缸组件位于回转盘回转工作台正上方，调整立卧转换装置立卧转换加载装置的方向；

第五步，控制气缸组件输出压力，实现对回转盘回转工作台施加给定的轴向或径向压力；

第六步，在施加轴向或径向压力时，用压力传感器监测气缸输出的压力值，用激光位移传感器检测回转工作台的X轴方向和Y轴方向位置的变形量；检测工作台为直驱转台时，用热电偶温度传感器检测回转工作台驱动电机的温度信号，将各信号上传到工控机中，并通过显示器显示；

第七步，气缸组件停止加载，移开加载移动板加载移动滑板，再次调整检测移动板检测移动滑板的位置，使得检测设备位于回转盘回转工作台正上方；

第八步：在加载完成后，用电涡流位移传感器配合检测棒检测回转工作台的回转中心偏移量，用激光干涉仪的激光束对准角度干涉镜并透射到角度反射镜检测回转工作台的旋转角度，检测工作台为直驱转台时，用热电偶温度传感器检测回转工作台驱动电机的温度信号，将各信号上传至工控机，并通过显示器显示；

第九步，分析空载和加载时的实验数据并生成评估报告。

本发明发明提供一种能够在回转工作台现场生产时对其进行综合性能检测的回转工作台综合性能检测平台，测量过程中，考虑到各种规格回转工作台尺寸不一致，因此本平台所设计的横梁、龙门架及移动板分别能够分别在X轴方向、Y轴方向及Z轴方向上进行位置调节，可以满足多种规格的回转工作台的综合检测要求。而且本平台所设计安装回转工作台的导轨，一根为固定的，一根为可移动的，从而可以满足不同尺寸的回转工作台的安装定位要求。本平台还设计了立卧转换装置立卧转换加载装置，可以满足气缸对回转工作台轴向和径向的加载要求。

本发明发明通过气缸模拟不同载荷条件，在不同加载情况下，用电涡流传感器配合检测棒检测回转工作台的回转精度，用激光位移传感器检测回转工作台X轴方向和Y轴方向的静刚度；用激光干涉仪配合角度干涉镜和角度反射镜检测回转工作台的定位精度和重复定位精度；用热电偶温度传感器检测直驱转台的温度；用压力传感器监测并反馈气缸输出压力。最后由数据采集系统和工控机采集并分析数据得到检测报告，从而更直观的、更全面的得到回转工作台的性能参数。能够用于指导现场生产，缩短生产周期，降低制造成本，提高回转工作台的加工及装配精度。

附图说明

图1为本发明发明整体结构图；

图2为加载及检测装置结构图；

图3为横梁移动装置结构图；

图4为回转工作台部件及底座部分底座部件结构示意图；

图5为平台检测原理图。

图中，1为工控机，2为实验桌，3为显示器，4为数据采集系统，5为加载及检测装置，6为横梁移动装置，7为控制柜电气控制系统，8为激光干涉仪，9为激光位移传感器，10为底座部分底座部件，11为横梁背板，12为移动板背板及滑轮，13为加载移动板加载移动滑板，14为检测移动板检测移动滑板，15为角度干涉镜，16为电涡流位移传感器，17为角钢传感器支架为传感器支架，18为气缸组件，19为立卧转换装置立卧转换加载装置，20为压力传感器，21为距离调节手轮，22为齿轮齿条移动装置，23为横梁，24为Z轴丝杠，25为Z轴锥齿轮传动装置，26为轴承，27为第一伺服驱动电机，28为齿轮减速装置，29为横梁滑动导轨横梁上下滑动导轨，30为龙门立柱龙门式立柱，31为龙门滑板立柱滑座，32为第二伺服驱动电机，33为角度反射镜，34为检测棒检测机构，35为回转盘回转工作台，36为滑鞍，37为固定导轨滑鞍移动固定导轨条，38为热电偶温度传感器，39为可移动导轨滑鞍移动可调导轨条，40为压板，41为底座为底部基座，42为Z轴传动轴，43为Y轴丝杠，44为Y轴锥齿轮传动装置，45为轴承座，46为Y轴传动轴，47为齿轮减速装置，48为立柱移动导轨，49为横向T型槽。

具体实施方式

本实施例中，参照图1、图2、图3和图4，所述回转工作台部件综合性能检测平台，包括机械系统、控制系统和采集系统三大部分，机械系统包括加载及检测装置5、横梁移动装置6、回转工作台部件、滑鞍36和底座部件10，回转工作台部件通过滑鞍36活动安装于底座部件10上，加载及检测装置5活动安装于横梁移动装置6上，横梁移动装置6活动安装于底座部件10上；控制系统包括电气控制系统7和显示器3，采集系统包括数据采集系统4、工控机1、激光干涉仪8和激光位移传感器9，其中激光干涉仪8位于回转工作台部件前方，激光位移传感器9位于回转工作台部件的一侧且连接数据采集系统4，数据采集系统4连接工控机1；所述回转工作台部件活动安装在滑鞍上并通过电机拖动。

所述底座部件10上设有两条立柱移动导轨48，所述横梁移动装置6活动安装于底部基座41的立柱移动导轨48上；所述加载及检测装置5安装在横梁移动装置6的滑动导轨上；横梁移动装置6上设有第一伺服驱动电机27，底座部件10上设有第二伺服驱动电机32，电气控制系统7控制第一伺服驱动电机27和第二伺服驱动电机32的工作；激光位移传感器9通过支架安装在在底座部件10的底部基座41上，激光束分别对准回转工作台部件的X轴方向和Y轴方向的端面，用以检测施加静、动载荷时回转工作台部件在X轴方向和Y轴方向的形变量；激光干涉仪8通过三角支架安装于回转工作台部件前方，用以检测回转工作台部件的旋转角；工控机1和显示器3及数据采集系统4放置于实验桌2上，数据采集系统4通过线缆与激光干涉仪8、激光位移传感器9和加载及检测装置5相连接，用以检测回转工作台部件的旋转角度和变形位移量，由工控机1收集检测数据并通过显示器3显示。

所述加载及检测装置5包括横梁背板11、移动板背板及滑轮12、加载移动滑板13、检测移动滑板14、角度干涉镜15、电涡流位移传感器16、传感器支架17、气缸组件18、立卧转换加载装置19、压力传感器20、距离调节手轮21、齿轮齿条移动装置22和横梁23，其中横梁23通过横梁背板11安装在横梁移动装置6上；加载移动滑板13和检测移动滑板14通过移动板背板及滑轮安12装在横梁23上；将安装有气缸组件18的立卧转换加载装置19固定在加载移动滑板13上；若干电涡流传感器16安装于角钢构成的传感器支架17上，支架以可移动的方式安装在检测移动滑板14的其中一滑轨上，配合检测棒34检测回转工作台部件回转中心的偏移量；角度干涉镜15通过其支架安装在检测移动滑板14的另一滑轨上，检测回转工作台部件的旋转角度；压力传感器20与气缸组件18相连接用以监测气缸加载的压力值；齿轮齿条移动装置22分别安装在横梁23和加载移动滑板13及检测移动滑板14上，齿轮齿条移动装置22连接有距离调节手轮21，转动距离调整手轮21改变加载移动滑板13及检测移动滑板14的位置以适应不同的回转工作台的加载和检测。

所述横梁移动装置6包括有Z轴驱动机构、横梁上下滑动导轨29、龙门式立柱30及立柱滑座31，其中龙门式立柱30安装在立柱滑座31上，可在底座部件10上前后移动；Z轴驱动机构包括有Z轴丝杠24、Z轴锥齿轮传动装置25、轴承26、第一伺服驱动电机27及齿轮减速装置28，两套Z轴丝杠24分别通过轴承26对称安装在两边的龙门式立柱30上，驱动Z轴丝杠24使横梁23沿横梁上下滑动导轨29移动；第一伺服驱动电机27安装在龙门式立柱30的顶部，所述齿轮减速装置28安装在第一伺服驱动电机27的输出轴和与Z轴锥齿轮传动装置25的Z轴传动轴42上；所述Z轴锥齿轮传动装置25通过所述轴承26安装在龙门式立柱30的顶部并与Z轴丝杠24连接以驱动Z轴丝杠转动。

所述底座部件10包括有Y轴驱动机构、第二伺服驱动电机32、滑鞍36、滑鞍移动固定导轨条37、滑鞍移动可调导轨条39、压板40及底部基座41，所述滑鞍移动可调导轨条39、滑鞍移动固定导轨条37安装于底部基座41上，Y轴驱动机构包括有Y轴丝杠43、Y轴锥齿轮传动装置44、轴承座45和齿轮减速装置47，两套Y轴丝杠43通过轴承座45对称安装在底部基座41的左右两边，带动横梁移动装置6在底部基座41上移动；第二伺服驱动电机32安装在底座的后部，该齿轮减速装置47安装在第二伺服驱动电机32的输出轴上和与Y轴锥齿轮传动装置44连接的传动轴46上；该Y轴锥齿轮传动装置44通过轴承安装在底部基座41的后部，并与Y轴丝杠43连接以驱动Y轴丝杠转动。

回转工作台部件包括回转工作台35、检测部件；所述检测部件包括检测棒34、角度反射镜33、热电偶温度传感器38；所述回转工作台35活动安装于滑鞍36之上，检测棒34安装在回转工作台35中心孔里，配合电涡流位移传感器16检测回转工作台35的中心偏移量；所述热电偶温度传感器38安装于回转工作台35下部并贴于滑鞍36壁上，检测回转工作台部件运转时温升变化；所述角度反射镜33置于回转工作台35的台面，与加载及检测装置5上设置的角度干涉镜15相对，检测回转工作台的旋转角。

立卧转换加载装置19固定在加载移动滑板13上；而立柱滑座31前后设有用以加载时确保龙门式立柱30不前后倾倒的肋板。

底部基座41的台面上开设有横向T形槽49，不同型号的滑鞍36通过调整横向T形槽49内的紧固螺栓来调整滑鞍移动可调导轨条39与滑鞍移动固定导轨条37的距离以适应不同尺寸的回转工作台35。

回转工作台综合性能检测平台，包括机械结构、控制系统和采集系统三大部分，机械结构包括加载及检测装置5、横梁移动装置6、回转工作台和底座部分10，回转工作台活动安装于底座部分10上，加载及检测装置5活动安装于横梁移动装置6上，横梁移动装置6活动安装于底座部分10上；控制系统包括控制柜7和显示器3，控制柜7包括有数控系统、可编程控制器及电气控制系统；采集系统包括数据采集系统4、工控机1、激光干涉仪8和激光位移传感器9，其中激光干涉仪8位于回转工作台前方，激光位移传感器9位于回转工作台的一侧且连接数据采集系统4，数据采集系统4连接工控机1；所述回转工作台包括有回转盘35，回转盘35中安装有检测机构，在回转盘35上安装有角度反射镜33，在回转盘35下安装有热电偶温度传感器38，在加载及检测装置5上设有角度干涉镜15，激光干涉仪8与角度反射镜33及角度干涉镜15相对；所述回转盘35连接有驱动电机(在内部)。

所述加载及检测装置5安装在横梁移动装置6的滑动导轨上；横梁移动装置6上设有第一伺服驱动电机27，底座部分10上设有第二伺服驱动电机32，控制柜7控制第一伺服驱动电机27和第二伺服驱动电机32的工作；激光位移传感器9通过支架安装在在底座部分10的底座上，激光束分别对准回转盘35的X轴方向和Y轴方向的端面，用以检测施加静、动载荷时回转工作台在X轴方向和Y轴方向的形变量；激光干涉仪8通过三角支架安装于回转工作台前方，用以检测回转工作台的旋转角；工控机1和显示器3及数据采集系统4放置于实验桌2上，数据采集系统4通过线缆与激光干涉仪8、激光位移传感器9和加载及检测装置5相连接，用以检测回转盘35的旋转角度和变形位移量，由工控机1收集检测数据并通过显示器3显示。

所述加载及检测装置5包括横梁背板11、移动板背板及滑轮12、加载移动板13、检测移动板14、角度干涉镜15、电涡流位移传感器16、角钢传感器支架17、气缸组件18、立卧转换装置19、压力传感器20、距离调节手轮21、齿轮齿条移动装置22和横梁23，其中横梁23通过横梁背板11安装在横梁移动装置6上；加载移动板13和检测移动板14通过移动板背板及滑轮12安装在横梁23上；将安装有气缸组件18的立卧转换装置19固定在加载移动板13上；4个电涡流传感器16安装于角钢传感器支架17上并通过其支架安装在检测移动板14的其中一滑轨上，用以配合检测棒检测回转盘35回转中心的偏移量；角度干涉镜15通过其支架安装在检测移动板14的另一滑轨上，用以检测回转工作台的旋转角度；压力传感器20与气缸组件18相连接用以监测气缸加载的压力值；将齿轮齿条移动装置22分别安装在横梁23和加载移动板13及检测移动板14上，且齿轮齿条移动装置22连接有距离调节手轮21，通过转动距离调整手轮21使齿轮在齿条上移动以改变加载移动板13及检测移动板14的位置以适应不同的回转工作台的加载和检测。

横梁移动装置6包括有Z轴移动机构、横梁滑动导轨29、龙门立柱30及龙门滑板31，其中龙门立柱30安装在龙门滑板31上以便于在底座部分10上前后移动；Z轴移动机构包括有Z轴丝杠24、锥齿轮传动装置25、轴承26、第一伺服驱动电机27及齿轮减速装置28，两套Z轴丝杠24分别通过轴承26对称安装在两边的龙门立柱30上，通过Z轴丝杠24上的螺母上下移动使横梁沿横梁滑动导轨29移动；第一伺服驱动电机27安装在龙门立柱30的顶部，齿轮减速装置28的大小两齿轮分别安装在第一伺服驱动电机27的输出轴上和与锥齿轮传动装置25的传动轴42上；锥齿轮传动装置25通过轴承26安装在龙门立柱的顶部并与Z轴丝杠24连接以驱动Z轴丝杠24转动。

所述底座部分10包括有Y轴移动机构(与Z轴移动机构的结构相似)、第二伺服驱动电机32、滑鞍36、固定导轨37、可移动导轨39、压板40及底座41，其中可移动导轨39安装于底座41上，滑鞍36、回转盘35及其驱动电机组成一套回转工作台安装在固定导轨37和可移动导轨39上，并通过四块压板40将滑鞍36从两侧固定于底座41上；检测机构包括检测棒及安装座34，检测棒及安装座34安装在回转盘35上，用以配合电涡流位移传感器16检测回转工作台的中心偏移量；检测回转工作台为直驱转台时，热电偶温度传感器38贴于滑鞍36的壁上；角度反射镜33放置在回转盘35上以检测回转工作台的旋转角；Y轴移动机构包括有Y轴丝杠43、锥齿轮传动装置44、轴承45和齿轮减速装置47，两套Y轴丝杠43由轴承45对称安装在底座41的左右两边，通过Y轴丝杠43上的螺母前后移动带动横梁移动装置6在底座41上移动；第二伺服驱动电机32安装在底座41的后部，该齿轮减速装置47的大小齿轮分别安装在第二伺服驱动电机32的输出轴上和与锥齿轮传动装置44连接的传动轴46上；该锥齿轮传动装置44通过轴承安装在底座41的后部，并与Y轴丝杠43连接以驱动Y轴丝43杠转动。

加载移动板13开设有环形T形槽和定位销孔，通过紧固螺栓将立卧转换装置19固定在加载移动板13上；立卧转换装置19上开设有便于轴向及径向加载时使立卧转换装置可以准确定位的定位销孔。

在龙门滑板31前后设有用以加载时确保龙门立柱不前后倾倒的肋板。

在底座41左右两边开设有纵向的T形槽，由与该T形槽相配合的紧固螺栓将横梁移动装置6安装在底座41上。

底座41上开设有横向的T形槽，可移动导轨39通过相配合的紧固螺栓来调整与固定导轨37的距离以适应不同尺寸的回转工作台。

参照图5，测试过程检测方法按以下步骤进行，

第一步，确定机械部分安装到位、各类接线连接准确后分别控制横梁移动装置6和底座部分底座部件10中的第一伺服电机27和第二伺服电机32运动，在空载的情况下，调整检测移动板检测移动滑板的位置，使得检测设备位于回转盘回转工作台35正上方；

第二步，启动回转工作台的驱动电机，带动回转盘回转工作台35转动；

第三步，在空载的情况下，用电涡流位移传感器16配合检测棒以检测回转工作台回转中心偏移量，用激光干涉仪8的激光束对准角度干涉镜15并透射到角度反射镜33以检测回转工作台旋转角度；检测工作台为直驱转台时，用热电偶温度传感器38检测回转工作台驱动电机的温度信号，将各信号上传至工控机1，并通过显示器3显示；

第四步，移开检测移动板检测移动滑板14，调整加载移动板加载移动滑板13的位置，使气缸组件18位于回转盘回转工作台35正上方，调整立卧转换装置立卧转换加载装置19的方向；

第五步，控制气缸组件18输出压力，实现对回转盘回转工作台35施加给定的轴向或径向压力；

第六步，在施加轴向或径向压力时，用压力传感器20监测气缸输出的压力值，用激光位移传感器9检测回转工作台的X轴方向和Y轴方向位置的变形量；检测工作台为直驱转台时，用热电偶温度传感器38检测回转工作台驱动电机的温度信号，将各信号上传到工控机1中，并通过显示器3显示；

第七步，气缸组件18停止加载，移开加载移动板加载移动滑板13，再次调整检测移动板检测移动滑板14的位置，使得检测设备位于回转盘回转工作台35正上方；

第八步：在加载完成后，用电涡流位移传感器16配合检测棒34检测回转工作台35的回转中心偏移量，用激光干涉仪8的激光束对准角度干涉镜15并透射到角度反射镜33检测回转工作台35的旋转角度，检测工作台为直驱转台时，用热电偶温度传感器38检测回转工作台驱动电机的温度信号，将各信号上传至工控机1，并通过显示器3显示；

第九步，分析空载和加载时的实验数据并生成评估报告。

以上已将本发明发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明发明涵盖范围内。

Claims (12)

1.一种回转工作台部件综合性能检测平台，其特征在于：包括机械结构机械系统、控制系统和采集系统三大部分，机械结构机械系统包括加载及检测装置、横梁移动装置、回转工作台部件、滑鞍和底座部分底座部件，回转工作台部件通过滑鞍活动安装于底座部分底座部件上，加载及检测装置活动安装于横梁移动装置上，横梁移动装置活动安装于底座部分底座部件上；控制系统包括控制柜电气控制系统和显示器，控制柜电气控制系统包括有数控系统、可编程控制器及电气控制系统；采集系统包括数据采集系统、工控机、激光干涉仪和激光位移传感器，其中激光干涉仪位于回转工作台部件前方，激光位移传感器位于回转工作台部件的一侧且连接数据采集系统，数据采集系统连接工控机；；所述回转工作台部件活动安装在滑鞍上并通过电机拖动。所述回转工作台包括有回转盘，回转盘中安装有检测机构，在回转盘上安装有角度反射镜，在回转盘下安装有热电偶温度传感器，在加载及检测装置上设有角度干涉镜，激光干涉仪与角度反射镜及角度干涉镜相对；所述回转盘连接有驱动电机。

2.根据权利要求1所述的回转工作台部件综合性能检测平台，其特征在于：所述底座部件上设有两条立柱移动导轨，所述横梁移动装置活动安装于底部基座的立柱移动导轨上；所述加载及检测装置安装在横梁移动装置的滑动导轨上；横梁移动装置上设有第一伺服驱动电机，底座部分底座部件上设有第二伺服驱动电机，控制柜电气控制系统控制第一伺服驱动电机和第二伺服驱动电机的工作；激光位移传感器通过支架安装在在底座部分底座部件的底部基座上，激光束分别对准回转盘回转工作台部件的X轴方向和Y轴方向的端面，用以检测施加静、动载荷时回转工作台部件在X轴方向和Y轴方向的形变量；激光干涉仪通过三角支架安装于回转工作台部件前方，用以检测回转工作台部件的旋转角；工控机和显示器及数据采集系统放置于实验桌上，数据采集系统通过线缆与激光干涉仪、激光位移传感器和加载及检测装置相连接，用以检测回转盘回转工作台部件的旋转角度和变形位移量，由工控机收集检测数据并通过显示器显示。

3.根据权利要求2所述的回转工作台部件综合性能检测平台，其特征在于：所述加载及检测装置包括横梁背板、移动板背板及滑轮、加载移动板加载移动滑板、检测移动板检测移动滑板、角度干涉镜、电涡流位移传感器、角钢传感器支架、气缸组件、立卧转换装置立卧转换加载装置、压力传感器、距离调节手轮、齿轮齿条移动装置和横梁，其中横梁通过横梁背板安装在横梁移动装置上；加载移动板加载移动滑板和检测移动板检测移动滑板通过移动板背板及滑轮安装在横梁上；将安装有气缸组件的立卧转换装置立卧转换加载装置固定在加载移动板加载移动滑板上；若干电涡流传感器安装于角钢角钢构成的传感器支架上，上并通过其支架以可移动的方式安装在检测移动板检测移动滑板的其中一滑轨上，用以配合检测棒检测回转盘回转工作台部件回转中心的偏移量；角度干涉镜通过其支架安装在检测移动板检测移动滑板的另一滑轨上，用以检测回转工作台部件的旋转角度；压力传感器与气缸组件相连接用以监测气缸加载的压力值压力传感器与气缸组件相连接用以监测气缸加载的压力值；将齿轮齿条移动装置分别安装在横梁和加载移动板加载移动滑板及检测移动板检测移动滑板上，且齿轮齿条移动装置连接有距离调节手轮，通过转动距离调整手轮使齿轮在齿条上移动以改变加载移动板加载移动滑板及检测移动板检测移动滑板的位置以适应不同的回转工作台的加载和检测。

4.根据权利要求3所述的回转工作台部件综合性能检测平台，其特征在于：所述横梁移动装置包括有Z轴移动机构Z轴驱动机构、横梁滑动导轨横梁上下滑动导轨、龙门立柱龙门式立柱及龙门滑板立柱滑座，其中龙门立柱龙门式立柱安装在龙门滑板立柱滑座上以便于，可在底座部分底座部件上前后移动；Z轴移动机构Z轴驱动机构包括有Z轴丝杠、Z轴锥齿轮传动装置、轴承、所述第一伺服驱动电机及齿轮减速装置，两套Z轴丝杠分别通过轴承对称安装在两边的龙门立柱龙门式立柱上，通过驱动Z轴丝杠上的螺母上下移动使横梁沿横梁滑动导轨横梁上下滑动导轨移动；第一伺服驱动电机安装在龙门立柱龙门式立柱的顶部，所述齿轮减速装置的大小两齿轮分别安装在第一伺服驱动电机的输出轴上和与所述Z轴锥齿轮传动装置的Z轴传动轴上；所述Z轴锥齿轮传动装置通过所述轴承安装在龙门立柱龙门式立柱的顶部并与Z轴丝杠连接以驱动Z轴丝杠转动。

5.根据权利要求4所述的回转工作台部件综合性能检测平台，其特征在于：所述底座部分底座部件包括有Y轴移动机构Y轴驱动机构、所述第二伺服驱动电机、所述滑鞍、固定导轨滑鞍移动固定导轨条、可移动导轨滑鞍移动可调导轨条、压板及底部基座，其中可移动导轨所述滑鞍移动可调导轨条、滑鞍移动固定导轨条安装于底部基座上安装于底座上，滑鞍、回转盘及其驱动电机组成一套回转工作台安装在固定导轨和可移动导轨上，并通过若干压板将滑鞍从两侧固定于底座上；检测机构包括检测棒及安装座，检测棒及安装座安装在回转盘上，用以配合电涡流位移传感器检测回转工作台的中心偏移量；检测回转工作台为直驱转台时，热电偶温度传感器贴于滑鞍壁上；角度反射镜放置在回转盘上以检测回转工作台的旋转角；Y轴移动机构Y轴驱动机构包括有Y轴丝杠、Y轴锥齿轮传动装置、轴承座和齿轮减速装置，两套Y轴丝杠由所述通过轴承座对称安装在底部基座的左右两边，通过Y轴丝杠上的螺母前后移动带动横梁移动装置在底部基座上移动；第二伺服驱动电机安装在底部基座的后部，该齿轮减速装置的大小齿轮分别安装在第二伺服驱动电机的输出轴上和与所述Y轴锥齿轮传动装置连接的传动轴上；该Y轴锥齿轮传动装置通过轴承安装在底部基座的后部，并与Y轴丝杠连接以驱动Y轴丝杠转动。

6.根据权利要求5所述的回转工作台部件综合性能检测平台，其特征在于：回转工作台部件包括回转工作台、检测部件；所述检测部件包括检测棒、角度反射镜、热电偶温度传感器；所述回转工作台活动安装于滑鞍之上，检测棒安装在回转工作台中心孔里，配合电涡流位移传感器检测回转工作台的中心偏移量；所述热电偶温度传感器安装于回转工作台下部并贴于滑鞍壁上，检测回转工作台部件运转时温升变化；所述角度反射镜置于回转工作台的台面，与加载及检测装置上设置的角度干涉镜相对，检测回转工作台的旋转角。

7.根据权利要求6所述的回转工作台部件综合性能检测平台，其特征在于：加载移动板开设有环形T形槽和定位销孔，通过紧固螺栓将立卧转换装置立卧转换加载装置固定在加载移动板加载移动滑板上；而立柱滑座前后设有用以加载时确保龙门式立柱不前后倾倒的肋板。；立卧转换装置上开设有便于轴向及径向加载时使立卧转换装置可以准确定位的定位销孔。

8.根据权利要求4所述的回转工作台综合性能检测平台，其特征在于：在-龙门滑板前后设有用以加载时确保龙门立柱不前后倾倒的肋板。

9.根据权利要求5所述的回转工作台综合性能检测平台，其特征在于：在底座左右两边开设有纵向的T形槽，由与该T形槽相配合的紧固螺栓将横梁移动装置安装在底座上。

10.根据权利要求9所述的回转工作台部件综合性能检测平台，其特征在于：底部基座的台面上开设有横向的T形槽，不同型号的滑鞍通过调整可移动导轨通过相配合横向T形槽内的紧固螺栓来调整滑鞍移动可调导轨条与固定导轨滑鞍移动固定导轨条的距离以适应不同尺寸的回转工作台。

11.一种基于权利要求10所述的回转工作台部件综合性能检测平台的检测方法，基于特征在于：按以下步骤进行，

第一步，确定机械部分安装到位、各类接线连接准确后分别控制横梁移动装置和底座部件中的第一伺服电机和第二伺服电机运动，在空载的情况下，调整检测移动滑板的位置，使得检测设备位于回转工作台正上方；

第二步，启动回转工作台的驱动电机，带动回转工作台转动；

第三步，在空载的情况下，用电涡流位移传感器配合检测棒以检测回转工作台回转中心偏移量，用激光干涉仪的激光束对准角度干涉镜并透射到角度反射镜以检测回转工作台旋转角度；检测工作台为直驱转台时，用热电偶温度传感器检测回转工作台驱动电机的温度信号，将各信号上传至工控机，并通过显示器显示；

第四步，移开检测移动滑板，调整加载移动滑板的位置，使气缸组件位于回转工作台正上方，调整立卧转换加载装置的方向；

第五步，控制气缸组件输出压力，实现对回转工作台施加给定的轴向或径向压力；

第六步，在施加轴向或径向压力时，用压力传感器监测气缸输出的压力值，用激光位移传感器检测回转工作台的X轴方向和Y轴方向位置的变形量；检测工作台为直驱转台时，用热电偶温度传感器检测回转工作台驱动电机的温度信号，将各信号上传到工控机中，并通过显示器显示；

第七步，气缸组件停止加载，移开加载移动滑板，再次调整检测移动滑板的位置，使得检测设备位于回转工作台正上方；

第八步：在加载完成后，用电涡流位移传感器配合检测棒检测回转工作台的回转中心偏移量，用激光干涉仪的激光束对准角度干涉镜并透射到角度反射镜检测回转工作台的旋转角度，检测工作台为直驱转台时，用热电偶温度传感器检测回转工作台驱动电机的温度信号，将各信号上传至工控机，并通过显示器显示；

第九步，分析空载和加载时的实验数据并生成评估报告。

12.一种基于权利要求11所述的回转工作台综合性能检测平台，其特征在于：测试过程按以下步骤进行，

第一步，确定机械部分安装到位、各类接线连接准确后分别控制横梁移动装置和底座部分底座部件中的第一伺服电机和第二伺服电机运动，在空载的情况下，调整检测移动板检测移动滑板的位置，使得检测设备位于回转盘回转工作台正上方；

第二步，启动回转工作台的驱动电机，带动回转盘回转工作台转动；

第三步，在空载的情况下，用电涡流位移传感器配合检测棒以检测回转工作台回转中心偏移量，用激光干涉仪的激光束对准角度干涉镜并透射到角度反射镜以检测回转工作台旋转角度；检测工作台为直驱转台时，用热电偶温度传感器检测回转工作台驱动电机的温度信号，将各信号上传至工控机，并通过显示器显示；

第四步，移开检测移动板检测移动滑板，调整加载移动板加载移动滑板的位置，使气缸组件位于回转盘回转工作台正上方，调整立卧转换装置立卧转换加载装置的方向；

第五步，控制气缸组件输出压力，实现对回转盘回转工作台施加给定的轴向或径向压力；

第六步，在施加轴向或径向压力时，用压力传感器监测气缸输出的压力值，用激光位移传感器检测回转工作台的X轴方向和Y轴方向位置的变形量；检测工作台为直驱转台时，用热电偶温度传感器检测回转工作台驱动电机的温度信号，将各信号上传到工控机中，并通过显示器显示；

第七步，气缸组件停止加载，移开加载移动板加载移动滑板，再次调整检测移动板检测移动滑板的位置，使得检测设备位于回转盘回转工作台正上方；

第八步：在加载完成后，用电涡流位移传感器配合检测棒检测回转工作台的回转中心偏移量，用激光干涉仪的激光束对准角度干涉镜并透射到角度反射镜检测回转工作台的旋转角度，检测工作台为直驱转台时，用热电偶温度传感器检测回转工作台驱动电机的温度信号，将各信号上传至工控机，并通过显示器显示；

第九步，分析空载和加载时的实验数据并生成评估报告。