CN105737725A - 一种倾斜悬挂式导轨的调试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种倾斜悬挂式导轨的调试方法，属于导轨技术，特别是涉及一种倾斜悬挂式燕尾槽导轨及其装配方法。一般情况下导轨精度靠加工和安装保证，用人工或其它专用设备调整。人工调整的缺陷是转动力矩不稳定不能连续工作，没有连续的测量数据支持，重载荷及高速运转难以办到；用专用设备测量调整需要用力传感器等仪器很复杂，还需加装其它工装，费时费力成本高。本发明所提供的装配方法，导轨的加工安装调整方法简单、方便，导轨磨损后可以调整导轨间隙。

Description

一种倾斜悬挂式导轨的调试方法

技术领域

本发明属于导轨技术，特别是涉及一种倾斜悬挂式燕尾槽导轨及其调试方法。

背景技术

悬挂式导轨一般形式如矩形导轨或圆柱形导轨。而矩形导轨配合面多，导轨磨损后不好调整间隙。圆柱形导轨的缺点是静轨道中间无法支撑，重载荷时中间挠度大，另外导轨磨损后也不好调整间隙。

一般情况下导轨精度靠加工和安装保证，用人工或其它专用设备调整。人工调整即人工转动减速机输入端，让传动丝杠驱动丝母和动导轨带动设备移动，观察导轨情况调整，这样的缺陷一是转动力矩不稳定不能连续工作，没有连续的测量数据支持，难以比较分析，二是重载荷及高速运转难以办到；用专用设备测量调整需要用力传感器等仪器很复杂，还需加装其它工装，费时费力成本高。

发明内容

对飞机垂尾进行抖振试验时需要把加载设备振动台倾斜的悬挂在垂尾旁边，让振动台激振杆垂直于翼面，振动台沿轴向移动使激振杆能很好的与翼面接触和连接，同时振动台要能够沿飞机航向和垂向移动来调整激振点位置，特别是垂尾在不同的旋转角度时，导轨及振动台也要相应的旋转，这时导轨便处于倾斜状态，要求振动台移动灵活平稳，定位准确，安全可靠。由于本设备的导轨处于悬挂倾斜状态，不同于落地式设备的受力较为稳定。本设备在倾斜状态下工作，导轨受力复杂，因此需要一种倾斜悬挂式导轨，在各种姿态下能够承受倾斜方向的载荷和倾覆力矩，刚性好，运动灵活平稳，并且导轨的加工安装调整方法简单、方便，导轨磨损后可以调整导轨间隙。

一种倾斜悬挂式导轨的调试方法，所述倾斜悬挂式导轨包括两组凸导轨、两组凹导轨、两组对称斜铸块、上斜铜垫、下斜铜垫、定位槽、传动机构、上连接板和下连接板，还采用了减速机、伺服电机、伺服驱动器、运动控制模块、控制器模块和主控机；其中凸导轨为燕尾槽形式，且上表面镶入上连接板的定位槽中，用螺栓与上连接板固定，凹导轨下表面放在下连接板定位面上并用螺栓固定，所述凸导轨的两边空隙里各装有一个斜铸块，斜铸块的上弧形面与凹导轨内上平面紧贴，斜铸块的斜面与凸导轨斜面紧贴，在凸导轨下面紧贴有上斜铜垫，在上斜铜垫下面有与它配合的可移动的下斜铜垫，传动机构的丝杠两头通过轴承座固定在上连接板上，其中一头安装减速机和伺服电机，丝杠上的丝母与下连接板固定。

利用设备自身的伺服驱动系统驱动传动机构带动下连接板移动，记录伺服电机的驱动电流值；根据匀速运动驱动力等于导轨的摩擦力的原则，即电机驱动电流与摩擦力成正比，通过分析电流曲线的变化规律来判断导轨的摩擦力的大小和变化趋势，从而判断导轨的安装误差，进而通过修复导轨、调整导轨的配合间隙和固定方式以及润滑，提高调试精度。

2.所述的倾斜悬挂式导轨的调试方法，具体包括以下步骤：

步骤1：设备呈水平状态调试

1.1设备呈水平状态安装并检查其形位公差，初步达到普通机床导轨精度；

1.2低速运行，由主控机设置速度值,数据采样周期为60ms，由主控机发指令给控制器模块，控制器模块发指令到运动控制模块和伺服驱动器，伺服驱动器控制伺服电机带动传动机构转动，让伺服电机在低转速下通过丝杠传动机构的丝母带动下连接板和凹导轨匀速运动，跑和5次后，记录伺服电机电流数据，绘制电流曲线；根据电流数据采样时间与导轨长度对应的关系观察导轨某一点的电流峰值、谷值和电流曲线的起伏变化情况，峰值大和曲线凸起时，应对导轨直线度检查修正或对高点刮削，峰值和谷值差较大，应改善润滑条件；

1.3高速运行，由主控机设置速度值,数据采样周期为60ms，由主控机发指令运动，记录伺服电机电流数据，绘制电流曲线；根据电流数据采样时间与导轨长度对应的关系观察导轨某一点的电流峰值、谷值和电流曲线的起伏变化情况，峰值大和曲线凸起时，应对导轨直线度检查修正或对高点刮削，峰值和谷值差较大，应改善润滑条件；

步骤2：设备倾斜8度调试

2.1低速运行，由主控机设置速度值,数据采样周期为60ms，由主控机发指令运动，记录伺服电机电流数据，绘制电流曲线；根据电流数据采样时间与导轨长度对应的关系观察导轨某一点的电流峰值、谷值和电流曲线的起伏变化情况，用塞尺检查导轨两侧间隙，如果导轨两侧间隙不一致且大于5μm，则用力矩扳手松紧固定斜铸块的多个螺丝调整间隙，让每个顶丝的拧紧力矩相同，即让斜铸块的夹紧力一致，保证导轨两侧间隙一致且小于5μm，然后用锁紧螺母锁紧顶丝；

2.2高速运行，由主控机设置速度值,数据采样周期为60ms，由主控机发指令运动，记录伺服电机电流数据，绘制电流曲线；根据电流数据采样时间与导轨长度对应的关系观察导轨某一点的电流峰值、谷值和电流曲线的起伏变化情况，用塞尺检查导轨两侧间隙，如果导轨两侧间隙不一致且大于5μm，则用力矩扳手松紧固定斜铸块的多个螺丝调整间隙，让每个顶丝的拧紧力矩相同，即让斜铸块的夹紧力一致，保证导轨两侧间隙一致且小于5μm，然后用锁紧螺母锁紧顶丝；

步骤3：根据电流变化值计算得出调试前后结果，重复运行调整使最终的电流峰值和电流峰谷值差最小。

本装置调试方法不用人工或其它专用设备调整，通过自身的控制驱动系统得到伺服电机的驱动电流，经过数据分析比较，采取修正办法，驱动电流峰值降低了22％，驱动电流峰谷值差减少了1.1安培。导轨运动精度提高，平稳性增强，省时省力节约成本。

附图说明

图1是本发明倾斜悬挂式燕尾槽导轨示意图；

图2是本发明倾斜悬挂式燕尾槽导轨测控系统硬件组成图；

图3是水平状态伺服电机低速运转驱动电流曲线；

图4是水平状态伺服电机低速运转驱动电流曲线；

图5是水平状态伺服电机高速运转驱动电流曲线；

图6是倾斜状态伺服电机低速运转驱动电流曲线；

图7是倾斜状态轴向电机低速运转驱动电流曲线；

图8是倾斜状态伺服电机高速运转驱动电流曲线。

1-凸导轨、2-上连接板、3-凹导轨、4-下连接板、5-传动机构、6-斜铸块、7-上斜铜垫、8-下斜铜垫、9-定位槽

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：

请参阅图1和图2，所述倾斜悬挂式燕尾槽导轨包括两组凸导轨1、两组凹导轨3、两组对称斜铸块6、上斜铜垫7、下斜铜垫8、上连接板2和下连接板4、传动机构5、减速机、伺服电机、伺服驱动器、运动控制模块、控制器模块、主控机。其中，所述凸导轨1上面镶入上连接板2的定位槽中，用螺栓与上连接板2固定，凹导轨3下面放在下连接板4定位面上用螺栓固定。所述凸导轨1的两边空隙里各装有一个斜铸块6，斜铸块6的上弧形面与凹导轨3内上平面紧贴，斜铸块6的斜面与凸导轨1斜面紧贴，在凸导轨1下面紧贴有上斜铜垫7，在上斜铜垫7下面有与它配合的可移动的下斜铜垫8。上斜铜垫7上有一排螺纹孔，下斜铜垫8上与上斜铜垫7对应有一排长条孔，螺栓穿过凹导轨3和下斜铜垫8上长条孔拧入上斜铜垫7上的螺纹孔，传动机构的丝杠两头通过轴承座固定在上连接板上，其中一头安装减速机和伺服电机，丝杠上的丝母与下连接板固定。

所述凸导轨1为燕尾槽形式，易加工，好安装，刚性好，受力稳定，并能承受倾覆力矩。

所述斜铸块6外侧面上有球形孔，凹导轨3外侧面有螺纹孔，球头螺栓穿过该螺纹孔头部顶入斜铸块6上的球形孔，使斜铸块斜面与凸导轨斜面贴合，斜铸块6斜面与凸导轨1斜面形成一对摩擦副。导轨配合面具有很好的面接触，移动加载设备灵活平稳，好调整。

所述上斜铜垫7和下斜铜垫8配合调试，松开固定螺栓后通过移动下斜铜垫8调节凸导轨1下平面与凹导轨3内平面之间的间隙。克服了运动磨损造成配合间隙增大的问题。

工作时传动机构5带动凹导轨3连同斜铸块6、上斜铜垫7和下斜铜垫8及加载设备灵活运动到达所需位置，导轨磨损出现间隙后可移动下斜铜垫8调整。斜铸块6的斜面上设置有润滑通道和油槽，从而有效可得到很好的润滑。工作中凹导轨3及下连接板4上的加载设备可承受倾斜载荷和倾覆力矩稳定工作。

基于上述装置的调试方法包括以下步骤：

表1为调试硬件配置：

表1

步骤1：设备呈水平状态安装起来运行调试

1.1设备呈水平状态安装起来检查其形位公差，初步达到普通机床导轨精度。对两条燕尾槽凸导轨的平行度检测，保证凸导轨在水平和垂直两个方向的平行度误差均在0.03mm/m范围内。然后配装与凸导轨接触的斜铸块和凹导轨，用凹导轨侧面的紧定螺栓固定之，调整凹导轨的平行度及斜铸块与凸导轨的间隙，保证凹导轨的平行度误差均在0.03mm/m范围内，斜铸块与凸导轨的间隙在0.04mm内。然后安装传动丝杠及减速机，调整传动丝杠与凸导轨的平行度，保证丝杠与凸导轨的平行度误差0.03mm/m范围内。

1.2低速运行，由主控机设置速度值,数据采样周期为60ms。由主控机发指令给控制器模块，控制器模块发指令到运动控制模块再到伺服驱动器，伺服驱动器控制伺服电机带动传动丝杠转动，让伺服电机在46rpm转速下通过丝杠传动机构丝母带动下连接板和凹导轨匀速运动，跑和5次后，记录伺服电机电流数据，用excel绘制电流曲线。如图3。

根据电流数据采样时间与导轨长度对应的关系观察导轨某一点的电流峰值、谷值和电流曲线的起伏变化情况，驱动电流的峰谷值在4.7A-3.5A之间变化，即摩擦力大小在变化，说明滑动导轨在运动过程中处于静、动摩擦之间，由于静、动摩擦系数不同，造成摩擦力不断地变化。为降低驱动电流幅值，改善摩擦状况，在斜铸块内表面加工了润滑沟槽，配置润滑油泵给润滑沟槽供油，使导轨在运动中得到充分润滑。另外当振动台运动到行程的三分之一处及后端时曲线向上凸起，说明在这两处摩擦阻力增大，检查导轨直线度发现超差，由于设备悬挂时上部固定螺栓不均，自重使导轨变形，重新调整，增加上部固定螺栓并均布，并对导轨进行刮削，达到每25×25mm²的面积内接触点不少于16个。再次运行，得到电流曲线如图4所示，电流幅值降为4A-3A，曲线比较平稳，情况得到改善。

1.3高速运行，由主控机设置速度值,数据采样周期为60ms。由主控机发指令运动。记录伺服电机电流数据，用excel绘制电流曲线。根据电流数据采样时间与导轨长度对应的关系观察导轨某一点的电流峰值、谷值和电流曲线的起伏变化情况，让伺服电机在1373rpm转速下移动振动台，驱动电流曲线如图5所示，电流幅值为3A-2A，运行平稳，状态良好。高速运行比低速运行电流下降，说明高速运行时导轨的摩擦处于较好的滑动摩擦状态，摩擦系数减小，因此，摩擦力明显减小。

步骤2：把设备在航向倾斜8度运行调试

2.1低速运行，由主控机设置速度值,数据采样周期为60ms。由主控机发指令运动。记录伺服电机电流数据，用excel绘制电流曲线。根据电流数据采样时间与导轨长度对应的关系观察导轨某一点的电流峰值、谷值和电流曲线的起伏变化情况，让伺服电机在458rpm转速下驱动振动台运动，驱动电流曲线如图6所示。

图6的电流曲线图呈现了两个问题，一是曲线呈波浪形，二是曲线整体呈倾斜上升趋势。用塞尺检查导轨两侧间隙发现，一端一侧间隙为8μm，另一侧间隙为5μm，说明受倾覆力矩作用，导轨间隙发生了改变，凹导轨(斜铸块)与凸导轨接触面不是很好的面接触，导轨出现划伤，拆开导轨检查发现，斜铸块有划槽并有积瘤，这就造成运动过程阻力越来越大，随着振动摩擦力跳跃变化，出现如此电流曲线。针对这一问题，必须保证凹导轨(斜铸块)在前行和后行的过程中与凸导轨接触间隙小并且贴合度好。避免斜铸块与凸导轨产生线接触，于是将顶丝头部修成球形，使顶丝顶紧斜铸块时斜铸块可以自动偏转调节，斜铸块与凸导轨形成较好的面接触，用力矩扳手松紧固定斜铸块的多个螺丝调整间隙，让每个顶丝的拧紧力矩相同，即让斜铸块的夹紧力一致，保证导轨两侧间隙一致且小于5μm，然后用锁紧螺母锁紧顶丝。再次运行得到图7曲线，图6曲线的问题消除。

2.2高速运行，由主控机设置速度值,数据采样周期为60ms。由主控机发指令运动。记录伺服电机电流数据，用excel绘制电流曲线。根据电流数据采样时间与导轨长度对应的关系观察导轨某一点的电流峰值、谷值和电流曲线的起伏变化情况，用塞尺检查导轨两侧间隙，如果导轨两侧间隙不一致且大于5μm，用力矩扳手松紧斜铸块上的多个螺丝调整导轨间隙，让导轨两侧间隙一致且小于5μm，每个顶丝的拧紧力矩相同，即让斜铸块的夹紧力一致，再用锁紧螺母锁紧顶丝。

让伺服电机在1373rpm转速下驱动振动台前后运行，并做好润滑，驱动电流曲线如图8所示。

步骤3：根据电流变化值计算得出调试前后结果，重复运行调整使最终的电流峰值和电流峰谷值差最小。

导轨调试前后的运行结果对比如表2所示。

表2导轨调试前后结果对比

Claims (2)

1.一种倾斜悬挂式导轨的调试方法，所述倾斜悬挂式导轨包括两组凸导轨[1]、两组凹导轨[3]、两组对称斜铸块[6]、上斜铜垫[7]、下斜铜垫[8]、定位槽[9]、传动机构[5]、上连接板[2]和下连接板[4]，其特征在于：还采用了减速机、伺服电机、伺服驱动器、运动控制模块、控制器模块和主控机；其中凸导轨[1]为燕尾槽形式，且上表面镶入上连接板[2]的定位槽[9]中，用螺栓与上连接板[2]固定，凹导轨[3]下表面放在下连接板[4]定位面上并用螺栓固定，所述凸导轨[1]的两边空隙里各装有一个斜铸块[6]，斜铸块[6]的上弧形面与凹导轨[3]内上平面紧贴，斜铸块[6]的斜面与凸导轨[1]斜面紧贴，在凸导轨[1]下面紧贴有上斜铜垫[7]，在上斜铜垫[7]下面有与它配合的可移动的下斜铜垫[8]，传动机构[5]的丝杠两头通过轴承座固定在上连接板[2]上，其中一头安装减速机和伺服电机，丝杠上的丝母与下连接板[4]固定；

利用设备自身的伺服驱动系统驱动传动机构[5]带动下连接板[4]移动，记录伺服电机的驱动电流值；根据匀速运动驱动力等于导轨的摩擦力的原则，即电机驱动电流与摩擦力成正比，通过分析电流曲线的变化规律来判断导轨的摩擦力的大小和变化趋势，从而判断导轨的安装误差，进而通过修复导轨、调整导轨的配合间隙和固定方式以及润滑，提高调试精度。

2.根据权利要求1所述的倾斜悬挂式导轨的调试方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：设备呈水平状态调试

1.1设备呈水平状态安装并检查其形位公差，初步达到普通机床导轨精度；

1.2低速运行，由主控机设置速度值,数据采样周期为60ms，由主控机发指令给控制器模块，控制器模块发指令到运动控制模块和伺服驱动器，伺服驱动器控制伺服电机带动传动机构转动，让伺服电机在低转速下通过丝杠传动机构的丝母带动下连接板[4]和凹导轨[3]匀速运动，跑和5次后，记录伺服电机电流数据，绘制电流曲线；根据电流数据采样时间与导轨长度对应的关系观察导轨某一点的电流峰值、谷值和电流曲线的起伏变化情况，峰值大和曲线凸起时，应对导轨直线度检查修正或对高点刮削，峰值和谷值差较大，应改善润滑条件；

1.3高速运行，由主控机设置速度值,数据采样周期为60ms，由主控机发指令运动，记录伺服电机电流数据，绘制电流曲线；根据电流数据采样时间与导轨长度对应的关系观察导轨某一点的电流峰值、谷值和电流曲线的起伏变化情况，峰值大和曲线凸起时，应对导轨直线度检查修正或对高点刮削，峰值和谷值差较大，应改善润滑条件；

步骤2：设备倾斜8度调试

2.1低速运行，由主控机设置速度值,数据采样周期为60ms，由主控机发指令运动，记录伺服电机电流数据，绘制电流曲线；根据电流数据采样时间与导轨长度对应的关系观察导轨某一点的电流峰值、谷值和电流曲线的起伏变化情况，用塞尺检查导轨两侧间隙，如果导轨两侧间隙不一致且大于5μm，则用力矩扳手松紧固定斜铸块的多个螺丝调整间隙，让每个顶丝的拧紧力矩相同，即让斜铸块的夹紧力一致，保证导轨两侧间隙一致且小于5μm，然后用锁紧螺母锁紧顶丝；

2.2高速运行，由主控机设置速度值,数据采样周期为60ms，由主控机发指令运动，记录伺服电机电流数据，绘制电流曲线；根据电流数据采样时间与导轨长度对应的关系观察导轨某一点的电流峰值、谷值和电流曲线的起伏变化情况，用塞尺检查导轨两侧间隙，如果导轨两侧间隙不一致且大于5μm，则用力矩扳手松紧固定斜铸块的多个螺丝调整间隙，让每个顶丝的拧紧力矩相同，即让斜铸块的夹紧力一致，保证导轨两侧间隙一致且小于5μm，然后用锁紧螺母锁紧顶丝；

步骤3：根据电流变化值计算得出调试前后结果，重复运行调整使最终的电流峰值和电流峰谷值差最小。