楊寶鵬　尹秉奎　王洪亮　梁仍余

摘 要：本文介紹了通過接觸式三坐標(biāo)測量儀對送瓶變距螺桿進(jìn)行取點的方法，分析了該送瓶變距螺桿導(dǎo)程誤差的檢測數(shù)據(jù)，再利用CAD對螺距進(jìn)行送瓶距離進(jìn)行螺距的變化判斷，與理論計算的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得到其導(dǎo)程變化的綜合誤差。通過該方法的檢測與分析，能大大提高檢測的精度及導(dǎo)程誤差的數(shù)據(jù)分析的精確性。更有利于送瓶機(jī)構(gòu)運動特性的研究，同時，為檢測螺桿綜合動態(tài)誤差打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：三坐標(biāo)；變距螺桿；誤差；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：TG806 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.前言

自用工成本大步提高，自動生產(chǎn)線的應(yīng)用日益增多，日常生活中瓶瓶罐罐的產(chǎn)品數(shù)不勝數(shù)。在瓶裝、灌裝產(chǎn)品在自動生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)時，分件變距螺桿是必不可少的基礎(chǔ)構(gòu)件，其構(gòu)造的設(shè)計是否合理會直接影響產(chǎn)品分件的平穩(wěn)性、傳送的速度以及自動化生產(chǎn)的整體效率。本文是利用三坐標(biāo)的取點功能，測量車銑中心加工出來的變距螺桿在一個截面上的坐標(biāo)點，并通過后續(xù)處理得到其送瓶螺距誤差，從而得到其運動誤差。

1.測量原理

1.1 三坐標(biāo)測量原理

所有形狀都是由空間點組成的，所有的幾何測量都可以歸結(jié)為空間點的測量。三坐標(biāo)測量儀的基本原理是將被測零放在測量工作臺上，且能正常測量的空間內(nèi)，并相對于測量儀的機(jī)床零點建立測量零件的零件坐標(biāo)系，則能精確地測出被測零件表面的點在空間3個坐標(biāo)位置的數(shù)值。復(fù)合接觸式三坐標(biāo)是由控制系統(tǒng)，光柵尺，測量軟件系統(tǒng)、測頭及計算機(jī)組成的精密測量設(shè)備。

在測量時，通過測量軟件系統(tǒng)選擇測量項目的指令，通過設(shè)備控制系統(tǒng)，操控各軸的運動，是測頭相對于被測工件進(jìn)行接觸式取點測量的運動。各軸運動過程中，計算機(jī)實時取點的坐標(biāo)值和此刻光柵尺的計算值，經(jīng)過系統(tǒng)轉(zhuǎn)化分析處理，輸出該點的坐標(biāo)值。

1.2 螺桿導(dǎo)程形狀分析

如圖1所示為待測的變距螺桿，該螺桿是飲料灌裝機(jī)中送瓶機(jī)構(gòu)的分瓶螺桿，當(dāng)螺桿以一定的角速度勻速轉(zhuǎn)動時，瓶P則向著軸線方向自左向右的作變速運動。螺桿分成3段，H1為勻速段，H3為等加速段，H2為變加速過渡段，是為了避免加速度突變造成的沖擊，一般采用正弦形式的變加速度曲線。設(shè)P走完H1耗時t1，走完H2耗時t2，走完H3耗時t3，A為H3段的加速度，則加速度曲線的方程為：

通過測量曲面單一截面導(dǎo)程，也就是轉(zhuǎn)過360°后截面的距離誤差，我們可以估算螺桿的導(dǎo)程誤差，根據(jù)送瓶螺桿的送瓶原理，測量單一截面螺距的曲線，擬合出相應(yīng)的瓶中心距離，以此作為送瓶螺桿中心距離變化的測量數(shù)據(jù)。

2.測量方法設(shè)計

根據(jù)上述測量原理及螺桿導(dǎo)程形狀的分析，本次測量采用BY1086型接觸式三坐標(biāo)測量儀進(jìn)行測量，通過分度頭的三爪卡盤夾緊變距螺桿的一端，利用尾座頂尖使得螺桿軸心線與測量工作臺平行，再校準(zhǔn)螺桿與測量機(jī)Y軸的運動方向平行度。測量螺桿的裝夾方案如圖2所示，圖3為三坐標(biāo)測量機(jī)測量取點方法。

通過三坐標(biāo)取點得到的點坐標(biāo)值，可以通過IGS的方式導(dǎo)出來，并通過Excel表格將X、Y、Z的點坐標(biāo)值錄入，得到相應(yīng)的螺距在一個截面上變化的曲線。圖4為三座標(biāo)測量機(jī)得到的點，圖5為將點坐標(biāo)通過excel表格處理得到的曲線圖。

3.測量數(shù)據(jù)分析

圖6為測量得到的數(shù)據(jù)利用CAD軟件擬合出來的曲線，數(shù)據(jù)以X、Y、Z的坐標(biāo)方式進(jìn)行排列，測得單一截面曲線在空間的坐標(biāo)值，因為鎖定一個方向，因此該坐標(biāo)有一個數(shù)值是不變的，在后續(xù)數(shù)據(jù)處理將其轉(zhuǎn)換成平面曲線的坐標(biāo)點數(shù)，來進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和判斷。

利用CAD對螺距進(jìn)行送瓶距離進(jìn)行螺距的變化判斷，通過與理論計算的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可以得到其螺距變化的誤差。

結(jié)論

本文講述了一種變距送瓶螺桿的測量與數(shù)據(jù)處理方法，主要是用來檢測送瓶螺桿導(dǎo)程（螺距）誤差。使用該方法能夠測量出送瓶螺桿的螺距變化的綜合誤差，即實際工作的送瓶誤差，通過對誤差的測量，能夠判斷送瓶機(jī)構(gòu)的運動特性，包括加速度及速度特性，為檢測螺桿綜合動態(tài)誤差打下基礎(chǔ)。該方法可以通過三坐標(biāo)取點坐標(biāo)，并做簡單的數(shù)據(jù)擬合就能夠得到一個大致的測量數(shù)據(jù)，無須太多測量工作量，不需要專用的測量設(shè)備既可以完成，為變距螺桿快速測量和數(shù)據(jù)分析提供了一種參考的途徑和方法。

參考文獻(xiàn)

[1]尹秉奎，徐敏，黃鎮(zhèn)昌，等.基于LabVIEW的變距螺桿測試系統(tǒng)[J].機(jī)械設(shè)計與制造，2006（12）：141-143.