CN109425454A - 一种直线导轨副摩擦力与精度综合测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直线导轨副摩擦力与精度综合测量装置，在水平测试台上通过高速静音导轨承载了带有直线电机驱动的滑动台，在直线电机的驱动下，滑动台能够在高速静音导轨上稳定的来回滑动。待测试直线导轨副与高速静音导轨平行设置在水平测试台上，其滑块通过拉压传感器与滑动台连接，当滑动台在直线电机带动下运动时，拉压传感器的测量值即为待测直线导轨副的摩擦力大小。当导轨发生磨损或形变后，激光位移传感器输出值发生变化，根据该变化值能够计算得到直线导轨副的侧面平行度变化量、顶面平行度变化量、滑块偏摆角变化量以及滑块俯仰角变化量，以此实现直线导轨副的精度数据采集。

Description

一种直线导轨副摩擦力与精度综合测量装置
技术领域
本发明涉及一种直线导轨副摩擦力与精度综合测量装置。
背景技术
直线导轨又称线轨、滑轨、线性导轨、线性滑轨，用于直线往复运动场合，且可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。按照摩擦性质而定，直线运动导轨可以分为滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨、弹性摩擦导轨、流体摩擦导轨等种类。直线轴承主要用在自动化机械上比较多,像德国进口的机床,折弯机,激光焊接机等等,当然直线轴承和直线轴是配套用的。像直线导轨主要是用在精度要求比较高的机械结构上,直线导轨的移动元件和固定元件之间不用中间介质，而用滚动钢球。
滑块-使运动由曲线转变为直线。导轨系统使机床可获得快速进给速度，在主轴转速相同的情况下，快速进给是直线导轨的特点。直线导轨与平面导轨一样，有两个基本元件；一个作为导向的为固定元件，另一个是移动元件。由于直线导轨是标准部件，对机床制造厂来说．唯一要做的只是加工一个安装导轨的平面和校调导轨的平行度。当然，为了保证机床的精度，床身或立柱少量的刮研是必不可少的，在多数情况下，安装是比较简单的。作为导向的导轨为淬硬钢，经精磨后置于安装平面上。与平面导轨比较，直线导轨横截面的几何形状，比平面导轨复杂，复杂的原因是因为导轨上需要加工出沟槽，以利于滑动元件的移动，沟槽的形状和数量，取决于机床要完成的功能。例如：一个既承受直线作用力，又承受颠覆力矩的导轨系统，与仅承受直线作用力的导轨相比．设计上有很大的不同。
直线导轨系统的固定元件(导轨)的基本功能如同轴承环，安装钢球的支架，形状为“v”字形。支架包裹着导轨的顶部和两侧面。为了支撑机床的工作部件，一套直线导轨至少有四个支架。用于支撑大型的工作部件，支架的数量可以多于四个。
机床的工作部件移动时，钢球就在支架沟槽中循环流动，把支架的磨损量分摊到各个钢球上，从而延长直线导轨的使用寿命。为了消除支架与导轨之间的间隙，预加负载能提高导轨系统的稳定性，预加负荷的获得．是在导轨和支架之间安装超尺寸的钢球。钢球直径公差为±20微米，以0.5微米为增量，将钢球筛选分类，分别装到导轨上，预加负载的大小，取决于作用在钢球上的作用力。假如作用在钢球上的作用力过大，经受预加负荷时间过长，导致支架运动阻力增强，就会出现平衡作用问题；为了提高系统的灵敏度，减少运动阻力，相应地要减少预加负荷，而为了提高运动精度和精度的保持性，要求有足够的预加负数，这是矛盾的两方面。
工作时间过长，钢球开始磨损，作用在钢球上的预加负载开始减弱，导致机床工作部件运动精度的降低。如果要保持初始精度，必须更换导轨支架，甚至更换导轨。如果导轨系统已有预加负载作用。系统精度已丧失，唯一的方法是更换滚动元件。
导轨系统的设计，力求固定元件和移动元件之间有最大的接触面积，这不但能提高系统的承载能力，而且系统能承受间歇切削或重力切削产生的冲击力，把作用力广泛扩散，扩大承受力的面积。为了实现这一点，导轨系统的沟槽形状有多种多样，具有代表性的有两种，一种称为哥特式(尖拱式)，形状是半圆的延伸，接触点为顶点；另一种为圆弧形，同样能起相同的作用。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种直线导轨副摩擦力与精度综合测量装置，能够同时精确测量多根直线导轨副的摩擦力与精度。
技术方案：一种直线导轨副摩擦力与精度综合测量装置，包括水平测试台面，所述水平测试台面上设有一组高速静音导轨，待测导轨幅与所述高速静音导轨平行设置在所述水平测试台面；还包括由直线电机驱动的滑动台，所述滑动台与所述一组高速静音导轨连接，所述待测导轨幅的滑块通过拉压传感器连接所述滑动台；每个待测导轨幅的两侧设有与待测导轨平行的竖直基准面，水平测试台面的顶部设有水平基准面，每个待测导轨幅中滑块的两侧对称固定有一组激光位移传感器，每个待测导轨幅中滑块的顶部关于滑块纵向轴线布置有另一组激光位移传感器；所述拉压传感器和激光位移传感器通过数据变送器连接到上位机。
进一步的，所述一组高速静音导轨包括两条平行设置的导轨，所述待测导轨幅设置在所述一组高速静音导轨的两条导轨的内侧或位于其中任意一条导轨的外侧。
进一步的，所述待测导轨幅的导轨数量为大于等于两条，所述待测导轨副同时分布在所述一组高速静音导轨的两条导轨的内侧和外侧。
进一步的，所述待测导轨副的滑块通过刚性连接与所述拉压传感器连接。
有益效果：本发明的直线导轨副摩擦力与精度综合测量装置，在水平测试台上通过高速静音导轨承载了带有直线电机驱动的滑动台，在直线电机的驱动下，滑动台能够在高速静音导轨上稳定的来回滑动。待测试直线导轨副与高速静音导轨平行设置在水平测试台上，其滑块通过拉压传感器与滑动台连接，当滑动台在直线电机带动下运动时，拉压传感器的测量值即为待测直线导轨副的摩擦力大小。当导轨发生磨损或形变后，激光位移传感器输出值发生变化，根据该变化值能够计算得到直线导轨副的侧面平行度变化量、顶面平行度变化量、滑块偏摆角变化量以及滑块俯仰角变化量，以此实现直线导轨副的精度数据采集。
具体实施方式
下面对本发明做更进一步的解释。
一种直线导轨副摩擦力与精度综合测量装置，包括水平测试台面，水平测试台面上设有一组高速静音导轨，待测导轨幅与所述高速静音导轨平行设置在所述水平测试台面。还包括由直线电机驱动的滑动台，滑动台与一组高速静音导轨连接，待测导轨幅的滑块通过拉压传感器连接滑动台，待测导轨副的滑块通过刚性连接与拉压传感器连接。每个待测导轨幅的两侧设有与待测导轨平行的竖直基准面，水平测试台面的顶部设有水平基准面，每个待测导轨幅中滑块的两侧对称固定有一组激光位移传感器，每个待测导轨幅中滑块的顶部关于滑块纵向轴线布置有另一组激光位移传感器。拉压传感器和激光位移传感器通过数据变送器连接到上位机。
其中，高速静音导轨包括两条平行设置的导轨，待测导轨幅设置在一组高速静音导轨的两条导轨的内侧或位于其中任意一条导轨的外侧。当待测导轨幅的导轨数量为大于等于两条，待测导轨副同时分布在所述一组高速静音导轨的两条导轨的内侧和外侧。
本发明的直线导轨副摩擦力与精度综合测量装置，在水平测试台上通过高速静音导轨承载了带有直线电机驱动的滑动台，在直线电机的驱动下，滑动台能够在高速静音导轨上稳定的来回滑动。待测试直线导轨副与高速静音导轨平行设置在水平测试台上，其滑块通过拉压传感器与滑动台连接，当滑动台在直线电机带动下运动时，拉压传感器的测量值即为待测直线导轨副的摩擦力大小，并能够同时实现多根直线导轨副摩擦力的检测。
同时，直线导轨两侧上设有关于直线导轨对称的竖直基准面，位于直线导轨顶部的水平基准面，在滑块的两个侧面以及滑块的顶部水平位置设两组激光位移传感器，两组激光位移传感器与上位机连接，当导轨发生磨损或形变后，激光位移传感器输出值发生变化，根据该变化值能够计算得到直线导轨副的侧面平行度变化量、顶面平行度变化量、滑块偏摆角变化量以及滑块俯仰角变化量，以此实现直线导轨副的精度数据采集。
其中，根据直线导轨副的侧面平行度变化量最大值确定滑块侧面的平行度，根据直线导轨副的顶面平行度变化量最大值确定滑块顶部的平行。滑块偏摆角变化量等于位于滑块的侧面的激光位移传感器测得的数值变化量与侧面两个激光位移传感器距离比，滑块俯仰角变化量等于滑块的顶部水平位置的；激光位移传感器测测得的数值变化量与顶部两个激光位移传感器距离比。最后根据所线导轨副的侧面平行度变化量、顶面平行度变化量、滑块偏摆角变化量以及滑块俯仰角变化量与标称值的差值作为直线导轨副精度在线测量判断依据值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种直线导轨副摩擦力与精度综合测量装置，其特征在于：包括水平测试台面，所述水平测试台面上设有一组高速静音导轨，待测导轨幅与所述高速静音导轨平行设置在所述水平测试台面；还包括由直线电机驱动的滑动台，所述滑动台与所述一组高速静音导轨连接，所述待测导轨幅的滑块通过拉压传感器连接所述滑动台；每个待测导轨幅的两侧设有与待测导轨平行的竖直基准面，水平测试台面的顶部设有水平基准面，每个待测导轨幅中滑块的两侧对称固定有一组激光位移传感器，每个待测导轨幅中滑块的顶部关于滑块纵向轴线布置有另一组激光位移传感器；所述拉压传感器和激光位移传感器通过数据变送器连接到上位机。
2.根据权利要求1所述的直线导轨副摩擦力与精度综合测量装置，其特征在于：所述一组高速静音导轨包括两条平行设置的导轨，所述待测导轨幅设置在所述一组高速静音导轨的两条导轨的内侧或位于其中任意一条导轨的外侧。
3.根据权利要求2所述的直线导轨副摩擦力与精度综合测量装置，其特征在于：所述待测导轨幅的导轨数量为大于等于两条，所述待测导轨副同时分布在所述一组高速静音导轨的两条导轨的内侧和外侧。
4.根据权利要求1-3任一所述的直线导轨副摩擦力与精度综合测量装置，其特征在于：所述待测导轨副的滑块通过刚性连接与所述拉压传感器连接。
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