CN107525536B - 一种开放式气浮导轨测试设备 - Google Patents

Abstract

一种开放式气浮导轨测试设备，包括气浮导轨装置及运动布线装置；气浮导轨装置两平行并间隔设置的光轴轨道，且两光轴轨道的外侧与机架固定连接；两光轴轨道用于滑动架设一运动小车，运动小车设有至少两个气浮轴承，运动小车通过气浮轴承与光轴轨道悬浮滑动配合，并通过一直线电机驱动在机架的长度方向做直线运动；机架上对应运动小车设有直线编码器反馈系统；运动布线装置包括导向支撑轴，导向支撑轴上滑动设有多个线缆悬挂件，线缆通过线缆悬挂件悬挂于导向支撑轴；导向支撑轴上套设有线缆传动件，各线缆悬挂件间隔定位于线缆传动件的下方，构成当运动小车位移时，线缆传动件被牵引在导向支撑轴上伸缩，各线缆悬挂件带动弯曲排布的线缆伸展和收回。

Description

一种开放式气浮导轨测试设备

技术领域

本发明涉及气浮平台技术领域，具体涉及一种开放式气浮导轨测试设备。

背景技术

气浮平台可用于产品的环境测试，具体可用于测试产品在长行程、高速度、高加速度的环境下，产品结构的稳定性和可靠性。在气浮平台中，其气浮导向系统的安装布置是一个关键技术，气浮导向系统由气浮轨道及气浮轴承组成。现有的气浮导向系统大多采用大理石轨道和多个平面气浮轴承多自由度约束的方式；或者采用光轴轨道和封闭式气浮轴承套的方式；另外也有采用多个开放式弧面气浮轴承组成一个封闭的气浮轴承组的方式。

然而综上所述，无论采用何种轨道及气浮轴承布置方式，在双轨道长行程的使用中都将面临高难度的轨道支撑及加工问题。具体的，如若使用大理石轨道则需要采用多个平面气浮轴承来支撑运动体，同时行程大了以后，大理石轨道的加工成本和加工难度同比大幅提高；如若使用光轴轨道，则需要用到弧面气浮轴承或者气浮轴承套，而使用弧面气浮轴承时仅适合单轨道布置，无法适用于双轨道的使用；而使用气浮轴承套时，光轴轨道只能通过两端进行支撑，则轨道的中部会因为缺乏支撑而产生弯曲变形，并且弯曲变形的概率会随轨道长度的变长而提高，从而无法满足气浮导向的精度。

在气浮平台中，针对运动物体的安装布线同样是一个关键技术，这里所述的线包括电缆、气管、油管等。现有的运动布线大多数采用拖链的方式，即，将需要跟随运动的线缆、气管、油管等安装在拖链中，跟随拖链的弯曲移动而实现运动；或者直接采用扁平柔性线缆的方式，相当于去掉了拖链，靠线缆本身弯曲并运动；另外也有在运动体与非运动体之间采用碳刷的方式，省略了运动布线。

然而综上所述，无论采用何种布线方式，在长行程、高速度、高加速度的运动布线中，都将面临线缆的支撑定位问题。具体的，如若使用拖链进行布线，在长行程、高速度、高加速度的环境下，拖链会因为下垂弯曲导致拖链上下摩擦，因此会损坏拖链，同时还会产生粉尘，不能适用于高洁净环境的使用；如若使用扁平电缆，同样会下垂弯曲引发危险；而使用碳刷的方式时，高速度及高加速度下碳刷特别容易磨损，也可能引发接触不良带来安全隐患。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种开放式气浮导轨测试设备。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种开放式气浮导轨测试设备；包括一机架，所述机架上设有气浮导轨装置以及与之配套的运动布线装置；其中，

所述气浮导轨装置包括水平固设于所述机架上的两相互平行并间隔设置的光轴轨道，且两所述光轴轨道的外侧均通过一轨道支撑座与所述机架固定连接；

两所述光轴轨道之间界定形成为一穿梭空间，该穿梭空间供一运动小车滑动穿梭，该运动小车用于定位待测试的产品；其中，所述运动小车滑动架设于两所述光轴轨道之间，并沿所述光轴轨道的长度方向相对所述机架穿梭滑动；

所述运动小车上固设有至少两个气浮轴承，各所述气浮轴承在水平方向对称设置于运动小车的两侧，并与所述光轴轨道相对应，在设备工作时，所述运动小车通过所述气浮轴承与所述光轴轨道悬浮滑动配合；

所述运动小车在所述机架上的滑动通过一直线电机驱动，所述直线电机的动子固设于所述运动小车上，所述直线电机的定子固设于所述机架上，构成当直线电机的动子通电时，通过电磁力驱动所述运动小车做直线运动；

其中，所述机架上对应所述运动小车还设有一直线编码器反馈系统，用于实时监测并反馈运动小车的位置，确保直线电机驱动运动小车到达指定位置；

所述运动布线装置包括一导向支撑轴，该导向支撑轴沿所述机架的长度方向固设于所述机架上；所述导向支撑轴上滑动设有多个线缆悬挂件，线缆弯曲排布于所述导向支撑轴的下方，并通过各所述线缆悬挂件悬挂于导向支撑轴；所述线缆的一端相对所述机架固定，线缆的另一端相对所述运动小车固定；

其中，所述导向支撑轴上套设有线缆传动件，该线缆传动件的一端相对所述机架固定，另一端相对所述运动小车固定；各所述线缆悬挂件间隔定位于所述线缆传动件的下方，构成当运动小车位移时，该线缆传动件被牵引在导向支撑轴上伸缩，各线缆悬挂件带动弯曲排布的所述线缆伸缩。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，当运动小车滑动至指定位置时，通过直线编码器反馈系统发出停止信号，停止对直线电机的动子线圈供电，进而停止运动小车继续滑动。

2．上述方案中，所述光轴轨道的横截面为圆形；各所述气浮轴承上与所述光轴轨道的相对面为弧面，用以对应光轴轨道的圆弧状外表面。借此设计，可在一定程度上提升对运动小车的支撑稳定性，使运动小车的负载能力得以提高。

3．上述方案中，所述运动小车上固设有四个所述气浮轴承，分别两两对称设置于运动小车的水平两侧；每侧的两所述气浮轴承均一上一下对应所述光轴轨道的内侧设置，构成两气浮轴承对光轴轨道的内侧形成一弧状支撑面，且该弧状支撑面不干涉所述轨道支撑座。借此设计，可在不干涉光轴轨道与机架连接固定的同时，大幅度地提升光轴轨道对运动小车的支撑稳定性，使运动小车的负载能力大幅提高。

4．上述方案中，所述直线电机的动子固设于所述运动小车的底部，呈竖直向下凸伸状；所述直线电机的定子对应所述动子开设有一配合槽道，该配合槽道沿所述机架的长度方向开设，与所述运动小车的滑动轨迹平行。借此设计，以提升装置的结构紧凑性。

5．上述方案中，所述运动小车上还固设有一穿线管，该穿线管用于穿设线缆；所述线缆包括电缆、气管，所述电缆用于为所述直线电机及所述直线编码器反馈系统提供电源，所述气管用于为各所述气浮轴承提供气源。

6．上述方案中，所述线缆传动件为一拉伸弹簧，该拉伸弹簧的一端相对所述机架固定，拉伸弹簧的另一端固设于所述运动小车上；各所述线缆悬挂件间隔定位于所述拉伸弹簧的下方，构成当运动小车位移时，该拉伸弹簧被牵引在导向支撑轴上伸缩，各线缆悬挂件带动弯曲排布的所述线缆伸缩。

通过该拉伸弹簧的设置，无论是在线缆的伸展过程还是在线缆的收回过程中，拉伸弹簧都能在一定程度上通过起自身的张力或拉力对线缆的伸缩起到助力的作用，从而满足运动小车高速位移时对线缆伸缩的反应速度要求。

所述线缆传动件还可以由与线缆悬挂件等数量的多个圆环组成，各圆环相对独立。

7．上述方案中，所述穿线管上于所述运动小车的两侧分别固设于一弹簧连接支架，该弹簧连接支架用于固定所述拉伸弹簧的端部。

8．上述方案中，所述导向支撑轴有两根，两所述导向支撑轴在水平方向平行设置，并分列于所述机架的两侧；

各所述导向支撑轴上均定位有一所述线缆，两所述线缆分别相对所述运动小车的两侧固定。借此设计，当运动小车在高速位移时，运动小车的两侧能够实现动平衡，进而保证运动小车在测试时的稳定性和安全性。

9．上述方案中，所述直线编码器反馈系统包括磁栅编码器反馈系统、光栅编码器反馈系统等。

10．上述方案中，所述线缆悬挂件可以是线缆挂钩，也可以是其他类似功能的悬挂件，用于实现线缆与导向支撑轴的滑动配合关系。

11．上述方案中，所述线缆可以是S形弯曲排布，也可以是U形弯曲排布。

本发明的工作原理及优点如下：

本发明一种开放式气浮导轨测试设备，包括气浮导轨装置及运动布线装置；气浮导轨装置两平行并间隔设置的光轴轨道，且两光轴轨道的外侧与机架固定连接；两光轴轨道用于滑动架设一运动小车，运动小车设有至少两个气浮轴承，运动小车通过气浮轴承与光轴轨道悬浮滑动配合，并通过一直线电机驱动在机架的长度方向做直线运动；机架上对应运动小车设有直线编码器反馈系统；运动布线装置包括导向支撑轴，导向支撑轴上滑动设有多个线缆悬挂件，线缆通过线缆悬挂件悬挂于导向支撑轴；导向支撑轴上套设有线缆传动件，各线缆悬挂件间隔定位于线缆传动件的下方，构成当运动小车位移时，线缆传动件被牵引在导向支撑轴上伸缩，各线缆悬挂件带动弯曲排布的线缆伸展和收回。

相比现有技术而言，本发明解决了双长光轴轨道气浮轴承布置及导向支撑问题，同时解决了长行程、高速度、高加速度运动布线问题。

气浮导轨装置通过开放式气浮导轨的设计，相比大理石平面气浮导轨制造更简单，成本更低，相比封闭式气浮轴承套可以满足长行程轨道导向及支撑要求，同时能保证高精度；运动布线装置能够大幅延长走线行程，且在高速度、高加速度下保证线缆不会损坏。

附图说明

附图1为本发明实施例的结构示意图一（侧部）；

附图2为本发明实施例的结构示意图二（顶部）；

附图3为本发明实施例的结构示意图三（端部）；

附图4为本发明实施例的立体示意图；

附图5为本发明实施例运动小车的结构示意图。

以上附图中：1．机架；2．光轴轨道；3．轨道支撑座；4．运动小车；5．负载；6．气浮轴承；7．直线电机的动子；8．直线电机的定子；10．磁栅编码器反馈系统；11．穿线管；12．线缆；13．导向支撑轴；14．支撑轴固定座；15．线缆挂钩；16．拉伸弹簧；17．弹簧连接支架。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：参见附图1～5所示，一种开放式气浮导轨测试设备；包括一机架1，所述机架1上设有气浮导轨装置以及与之配套的运动布线装置；其中，

所述气浮导轨装置包括水平固设于所述机架1上的两相互平行并间隔设置的光轴轨道2，所述光轴轨道2的横截面为圆形，且两光轴轨道2的外侧均通过一轨道支撑座3与所述机架1固定连接；

两所述光轴轨道2之间界定形成为一穿梭空间，该穿梭空间供一运动小车4滑动穿梭，该运动小车4上固设有一负载5，该负载5用于定位待测试的产品；其中，所述运动小车4滑动架设于两所述光轴轨道2之间，并沿所述光轴轨道2的长度方向相对所述机架1穿梭滑动；

所述运动小车4上固设有四个气浮轴承6，分别两两对称设置于运动小车4的水平两侧，并与所述光轴轨道2相对应，各气浮轴承6上与光轴轨道2的相对面为弧面，用以对应光轴轨道2的圆弧状外表面。在设备工作时，所述运动小车4通过所述气浮轴承6与所述光轴轨道2悬浮滑动配合。其中，每侧的两所述气浮轴承6均一上一下对应所述光轴轨道2的内侧设置，构成两气浮轴承6对光轴轨道2的内侧形成一弧状支撑面，且该弧状支撑面不干涉所述轨道支撑座3。借此设计，可在不干涉光轴轨道2与机架1连接固定的同时，大幅度地提升光轴轨道2对运动小车4的支撑稳定性，使运动小车4的负载能力大幅提高。

所述运动小车4在所述机架1上的滑动通过一直线电机驱动，所述直线电机的动子7固设于所述运动小车4上，所述直线电机的定子8固设于所述机架1上，构成当直线电机的动子7的线圈通电时，通过电磁力驱动所述运动小车4做直线运动；其中，所述直线电机的动子7固设于所述运动小车4的底部，呈竖直向下凸伸状；所述直线电机的定子8对应所述动子7开设有一配合槽道9，该配合槽道9沿所述机架1的长度方向开设，与所述运动小车4的滑动轨迹平行。

其中，所述机架1上对应所述运动小车4还设有一磁栅编码器反馈系统10，用于实时监测并反馈运动小车4的位置，确保直线电机驱动运动小车4到达指定位置；当运动小车4滑动至指定位置时，通过磁栅编码器反馈系统10发出停止信号，停止对直线电机的动子7线圈供电。

所述运动小车4上还固设有一穿线管11，该穿线管11用于穿设线缆12；所述线缆12包括电缆、气管，所述电缆用于为所述直线电机及所述磁栅编码器反馈系统10提供电源，所述气管用于为各所述气浮轴承6提供气源。

所述运动布线装置包括两导向支撑轴13，两所述导向支撑轴13在水平方向平行设置，且沿所述机架1的长度方向分别通过一支撑轴固定座14固设于机架1的两侧；

各所述导向支撑轴13上均滑动设有多个线缆挂钩15，用于分别悬挂定位一所述线缆12。所述线缆12呈S形弯曲排布于所述导向支撑轴13的下方，并通过各所述线缆挂钩15悬挂于导向支撑轴13；所述线缆12的一端相对所述机架1固定，线缆12的另一端相对所述运动小车4固定；

其中，各所述导向支撑轴13上均套设有一拉伸弹簧16，该拉伸弹簧16的一端固设于所述支撑轴固定座14，拉伸弹簧16的另一端固设于所述运动小车4上（附图中拉伸弹簧16位置与实际不符，仅作示意之用）；各所述线缆挂钩15间隔定位于所述拉伸弹簧16的下方，构成当运动小车4位移时，该拉伸弹簧16被牵引在导向支撑轴13上伸缩，各线缆挂钩15带动弯曲排布的所述线缆12伸缩。通过该拉伸弹簧16的设置，无论是在线缆12的伸展过程还是在线缆12的收回过程中，拉伸弹簧16都能在一定程度上通过起自身的张力或拉力对线缆12的伸缩起到助力的作用，从而满足运动小车4高速位移时对线缆12伸缩的反应速度要求。

其中，所述穿线管11上于所述运动小车4的两侧分别固设有一弹簧连接支架17，该弹簧连接支架17用于固定所述拉伸弹簧16的端部。

相比现有技术而言，本发明解决了双长光轴轨道气浮轴承布置及导向支撑问题，同时解决了长行程、高速度、高加速度运动布线问题。

气浮导轨装置通过开放式气浮导轨的设计，相比大理石平面气浮导轨制造更简单，成本更低，相比封闭式气浮轴承套可以满足长行程轨道导向及支撑要求，同时能保证高精度；运动布线装置能够大幅延长走线行程，且在高速度、高加速度下保证线缆不会损坏。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种开放式气浮导轨测试设备；其特征在于：包括一机架，所述机架上设有气浮导轨装置以及与之配套的运动布线装置；其中，

所述气浮导轨装置包括水平固设于所述机架上的两相互平行并间隔设置的光轴轨道，且两所述光轴轨道的外侧均通过一轨道支撑座与所述机架固定连接；

两所述光轴轨道之间界定形成为一穿梭空间，该穿梭空间供一运动小车滑动穿梭，该运动小车用于定位待测试的产品；其中，所述运动小车滑动架设于两所述光轴轨道之间，并沿所述光轴轨道的长度方向相对所述机架穿梭滑动；

所述运动小车上固设有至少两个气浮轴承，各所述气浮轴承在水平方向对称设置于运动小车的两侧，并与所述光轴轨道相对应，在设备工作时，所述运动小车通过所述气浮轴承与所述光轴轨道悬浮滑动配合；

所述运动小车在所述机架上的滑动通过一直线电机驱动，所述直线电机的动子固设于所述运动小车上，所述直线电机的定子固设于所述机架上，构成当直线电机的动子通电时，通过电磁力驱动所述运动小车做直线运动；

其中，所述机架上对应所述运动小车还设有一直线编码器反馈系统，用于实时监测并反馈运动小车的位置，确保直线电机驱动运动小车到达指定位置；

所述运动布线装置包括一导向支撑轴，该导向支撑轴沿所述机架的长度方向固设于所述机架上；所述导向支撑轴上滑动设有多个线缆悬挂件，线缆弯曲排布于所述导向支撑轴的下方，并通过各所述线缆悬挂件悬挂于导向支撑轴；所述线缆的一端相对所述机架固定，线缆的另一端相对所述运动小车固定；

其中，所述导向支撑轴上套设有线缆传动件，该线缆传动件的一端相对所述机架固定，另一端相对所述运动小车固定；各所述线缆悬挂件间隔定位于所述线缆传动件的下方，构成当运动小车位移时，该线缆传动件被牵引在导向支撑轴上伸缩，各线缆悬挂件带动弯曲排布的所述线缆伸缩。

2.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于：所述光轴轨道的横截面为圆形；各所述气浮轴承上与所述光轴轨道的相对面为弧面，用以对应光轴轨道的圆弧状外表面。

3.根据权利要求2所述的测试设备，其特征在于：所述运动小车上固设有四个所述气浮轴承，分别两两对称设置于运动小车的水平两侧；每侧的两所述气浮轴承均一上一下对应所述光轴轨道的内侧设置，构成两气浮轴承对光轴轨道的内侧形成一弧状支撑面，且该弧状支撑面不干涉所述轨道支撑座。

4.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于：所述直线电机的动子固设于所述运动小车的底部，呈竖直向下凸伸状；所述直线电机的定子对应所述动子开设有一配合槽道，该配合槽道沿所述机架的长度方向开设，与所述运动小车的滑动轨迹平行。

5.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于：所述运动小车上还固设有一穿线管，该穿线管用于穿设线缆；所述线缆包括电缆、气管，所述电缆用于为所述直线电机及所述直线编码器反馈系统提供电源，所述气管用于为各所述气浮轴承提供气源。

6.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于：所述线缆传动件为一拉伸弹簧，该拉伸弹簧的一端相对所述机架固定，拉伸弹簧的另一端固设于所述运动小车上；各所述线缆悬挂件间隔定位于所述拉伸弹簧的下方，构成当运动小车位移时，该拉伸弹簧被牵引在导向支撑轴上伸缩，各线缆悬挂件带动弯曲排布的所述线缆伸缩。

7.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于：所述导向支撑轴有两根，两所述导向支撑轴在水平方向平行设置，并分列于所述机架的两侧；

各所述导向支撑轴上均定位有一所述线缆，两所述线缆分别相对所述运动小车的两侧固定。