CN115265457A - 一种直线滚动导轨副直线度检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚动导轨副直线度检测装置和方法，包括基准直线滚动导轨副、竖向位移传感器一和水平向位移传感器一和行走驱动机构，基准直线滚动导轨副安装在工作台上，竖向位移传感器一和水平向位移传感器一分别竖直和水平安装在悬臂杆一端部，悬臂杆一安装在基准直线滚动导轨副的基准滑块上，工作台安装有待测直线滚动导轨副且与基准直线滚动导轨副保持平行，竖向位移传感器一、水平向位移传感器一分别正对待测直线滚动导轨副的待测滑块侧面和顶面，基准滑块和待测滑块均连接行走驱动机构。本发明行走的竖向位移传感器和水平向位移传感器，实现直线导轨副的水平面的直线度和竖向面的直线度测试，省时省力，减少人工干预，直线度检测更精确。

Description

一种直线滚动导轨副直线度检测装置和方法

技术领域

本发明涉及一种直线滚动导轨副直线度检测装置和方法，属于直线滚动导轨副直线度检测技术领域。

背景技术

直线滚动导轨副包括导轨条和安装在导轨条上的滑块，其运动直线度检测包括垂直和水平两个方向的直线度检测，即滑块行走时上端面相对导轨条底面的运动轨迹直线度和滑块行走时侧面相对导轨条侧面的运动轨迹直线度；现有的直线滚动导轨副直线度测试时，通常需要将待测直线滚动导轨副的导轨条通过大量螺钉固定连接到滚动导轨副直线度专用测试大理石基准平台上，而且要求每个螺钉的预紧力一致，且符合导轨安装技术要求，然后通过基准平台的气浮导轨滑架上安装的千分表或非接触式精密位移传感器进行测试，不仅由于需要安装大量螺钉，导致测试效率低下，费时费力，而且由于人工拧紧多个螺钉的预紧力有差异，容易造成导轨条变形，影响滚动导轨的垂直方向的直线度检测精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种直线滚动导轨副直线度检测装置和方法，以解决上述现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种直线滚动导轨副直线度检测装置，包括基准直线滚动导轨副、竖向位移传感器一和水平向位移传感器一和行走驱动机构，基准直线滚动导轨副安装在工作台上，竖向位移传感器一和水平向位移传感器一分别竖直和水平安装在悬臂杆一端部，悬臂杆一安装在基准直线滚动导轨副的基准滑块上，工作台安装有待测直线滚动导轨副且与基准直线滚动导轨副保持平行，竖向位移传感器一、水平向位移传感器一分别正对待测直线滚动导轨副的待测滑块侧面和顶面，基准滑块和待测滑块均连接行走驱动机构。

进一步的，上述一种直线滚动导轨副直线度检测装置，还包括竖向位移传感器二和水平向位移传感器二，竖向位移传感器二和水平向位移传感器二分别竖直和水平安装在悬臂杆二端部，悬臂杆二安装在基准直线滚动导轨副的基准滑块上，基准直线滚动导轨副的导轨条一通过多个支撑块一固定连接在工作台上，待测直线滚动导轨副的导轨条二两端通过支撑块二固定连接在工作台上且中间通过至少一个辅助支撑块支撑，辅助支撑块的支撑杆上端宽度小于导轨条二底部宽度且支撑杆抵靠导轨条二底部外侧，竖向位移传感器二和水平向位移传感器二能够分别正对导轨条二的底部和侧面。

进一步的，上述竖向位移传感器二与竖向位移传感器一相对布置，水平向位移传感器二与水平向位移传感器一位于同一个竖向测量平面内。

优选的，上述悬臂杆一和悬臂杆二均通过升降机构连接到基准滑块上。

优选的，上述升降机构包括升降滑块一、燕尾导轨和齿轮齿条机构，升降滑块一和升降滑块二上下安装在竖向布置的燕尾导轨上且均通过两个齿轮齿条机构驱动，燕尾导轨通过L型折弯板固定连接在基准滑块上，齿轮齿条机构的齿条竖向固定连接在燕尾导轨端面中部且朝向待测直线滚动导轨副，两个齿轮齿条机构的齿轮旋转连接到升降滑块一和升降滑块二内且一端伸出对应滑块侧面后连接旋转轮，升降滑块一和升降滑块二一侧均设置有固定其移动的锁紧螺钉。

优选的，上述行走驱动机构包括行走推杆和推动行走机构，行走推杆一端通过L型折弯板固定连接在基准滑块，另一端能够抵靠在待测滑块端面，行走推杆设置有推动行走机构。

优选的，上述推动行走机构包括同步带、主动同步带轮和从动同步带轮，同步带套接在主动同步带轮和从动同步带轮上，主动同步带轮和从动同步带轮分别旋转连接在工作台上，主动同步带轮连接有驱动电机，驱动电机安装在工作台上，同步带的上侧段固定连接到行走推杆上。

优选的，上述同步带上通过L型板底部采用螺钉和压板压紧同步带，L型板侧面固定连接到行走推杆。

优选的，上述升降机构通过L型折弯板固定连接到基准滑块上。

一种滚动导轨副直线度检测装置的试验方法，该方法为：控制行走驱动机构将基准滑块行走到测试起始一端，将待测直线滚动导轨副的导轨条两端固定连接在两个支撑块二上，将待测直线滚动导轨副的待测滑块推到测试起始一端并抵靠在行走推杆上，调整竖向位移传感器一、水平向位移传感器一、竖向位移传感器二和水平向位移传感器二的测试位置，控制行走驱动机构匀速行走到达测试终止一端，获得测试数据，根据测试数据计算待测直线滚动导轨副的两个方向的直线度。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的效果如下：

（1）本发明通过行走机构控制基准滚动导轨副的自动行走，根据竖向位移传感器一和水平向位移传感器一实现直线导轨副的竖向面的直线度和水平面的直线度测试，省时省力，减少人工干预，直线度检测更精确；

（2）采用支撑块二安装待测直线滚动导轨副，中部采用辅助支撑块辅助支撑确保待测直线滚动导轨副的导轨整体水平度，使得安装螺钉大量减少，只需要固定连接两端，大大提高待测导轨的安装效率，提高测试效率，也避免了直线导轨变形对测试精度的影响，而且在待测直线滚动导轨副上布置竖向位移传感器二和水平向位移传感器二，若导轨发生变形等情况，将竖向位移传感器一和水平向位移传感器一测试的数据对应竖向位移传感器二和水平向位移传感器二作差得到水平面和竖向面的两个直线度，使得测试精度更高；

（3）侧面的两个位移传感器位于同一个测试平面内和竖向位移传感器两个传感器相对，使得测试数据更加精确；

（4）采用升降机构能够实现位移传感器的位置调节，可实现不同规格尺寸的直线滚动导轨副的测量，不仅测试范围更大，大大降低测试成本，而且位置调节方便快捷；具体采用燕尾导轨，支撑稳定可靠，定位精度高，并采用齿轮齿条进行位置调整，调整后采用锁紧螺钉，配合燕尾导轨结构，锁紧稳定可靠，确保测试位置的稳定性；

（5）行走推杆和推动行走机构构成的行走驱动机构，推动行走机构推动行走推杆移动，行走推杆推动基准滑块移动，从而使得待测滑块跟随基准滑块同步移动，测试稳定可靠；同步带带动行走推杆行走，行走皮带一方面起到动力作用，带动行走推杆行走，另一方面，行走皮带能够起到隔离电机运行的振动作用，使得测试时避免影响位移传感器数据的测试稳定性。

附图说明

图1为滚动导轨副直线度检测装置的等轴侧结构示意图；

图2为滚动导轨副直线度检测装置的另一视角三维结构示意图；

图3为滚动导轨副直线度检测装置的前视结构示意图；

图4为滚动导轨副直线度检测装置的前视结构示意图（去掉待测直线滚动导轨副）。

图中，1、基准直线滚动导轨副，2、竖向位移传感器一，3、水平向位移传感器一，4、行走驱动机构，5、工作台，6、悬臂杆一，7、待测直线滚动导轨副，8、升降机构，9、竖向位移传感器二，10、水平向位移传感器二，11、悬臂杆二，12、 L型折弯板，13、支撑块一，14、支撑块二，15、辅助支撑块，101、导轨条一，102、基准滑块，401、行走推杆，402、同步带，403、主动同步带轮，404、从动同步带轮，405、驱动电机，406、 L型板，407、压板，408、光电开关，701、导轨条二，702、待测滑块，801、升降滑块一，802、燕尾导轨，803、齿条，804、旋转轮，805、锁紧螺钉，806、升降滑块二。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

实施例1：如图1-图4所示，一种滚动导轨副直线度检测装置，包括基准直线滚动导轨副1、竖向位移传感器一2和水平向位移传感器一3和行走驱动机构4，基准直线滚动导轨副1安装在工作台5上，竖向位移传感器一2和水平向位移传感器一3分别竖直和水平安装在悬臂杆一6端部，悬臂杆一6安装在基准直线滚动导轨副1的基准滑块102上，工作台5安装有待测直线滚动导轨副7且与基准直线滚动导轨副1保持平行，竖向位移传感器一2和水平向位移传感器一3分别正对待测直线滚动导轨副7的待测滑块702侧面和顶面，基准滑块102和待测滑块702均连接行走驱动机构4。

进一步的，上述一种滚动导轨副直线度检测装置，还包括竖向位移传感器二9和水平向位移传感器二10，竖向位移传感器二9和水平向位移传感器二10分别竖直和水平安装在悬臂杆二11端部，悬臂杆二11安装在基准直线滚动导轨副1的基准滑块102上，基准直线滚动导轨副1的导轨条一101通过多个支撑块一13固定连接在工作台5上，待测直线滚动导轨副7的导轨条二701两端通过支撑块二14固定连接在工作台5上且中间通过至少一个辅助支撑块15支撑，辅助支撑块15的支撑杆上端宽度小于导轨条二701底部宽度且支撑杆抵靠导轨条二701底部外侧，竖向位移传感器二9和水平向位移传感器二10能够分别正对导轨条二701的底部和侧面，采用支撑块二14安装待测直线滚动导轨副，中部采用辅助支撑块15辅助支撑确保待测直线滚动导轨副的导轨整体水平度，使得安装螺钉大量减少，只需要固定连接两端，大大提高待测导轨的安装效率，提高测试效率，也降低直线导轨变形的可能性，而且在待测直线滚动导轨副上布置竖向位移传感器二和水平向位移传感器二，若导轨发生运动轨迹直线度问题等情况，将竖向位移传感器一和水平向位移传感器一测试的数据对应竖向位移传感器二和水平向位移传感器二作差得到水平面和侧面的两个直线度，使得测试精度更高；竖向位移传感器二9与竖向位移传感器一2相对布置（即同轴），水平向位移传感器二10与水平向位移传感器一3位于同一个竖向测量平面内，使得侧面的两个位移传感器位于一条线和竖向位移传感器两个传感器相对，进而让测试数据更加精确。支撑块一13、支撑块二14和辅助支撑块15底端设置两个固定耳，两个固定耳通过T型螺母16和螺钉固定连接到工作台5上设置的T型槽，安装方便快捷，支撑块一13、支撑块二14上端均设置放置导轨条的缺口，悬臂杆一6和悬臂杆二11均为从大到小变化的台阶型的圆杆结构，悬臂杆一6大头端固定连接到升降机构8，小端上固定套接方块一17和方块二18并采用螺钉锁紧，方块一17和方块二18分别通过两块L型安装板19固定连接竖向位移传感器一2和水平向位移传感器一3，悬臂杆二11上的竖向位移传感器二9和水平向位移传感器二10的安装方式与竖向位移传感器一2和水平向位移传感器一3相同，安装方便快捷，还能够实现传感器沿着悬臂杆轴向位置的调整。

基准导轨和被测导轨放置于导轨支撑块上，导轨支撑块固定于T形槽工作台上，防止测量过程中由于滑块的运动而造成导轨位置发生偏移而对测量结果产生影响，系统中一共有四个位移传感器，位移传感器探头分别与导轨和滑块内侧面、导轨下表面、滑块上表面相距1mm左右，这样既能保证传感器可以读取到导轨表面的有效信息，也可以传感器探头进行自由调整，以防碰撞。四个位移传感器分别安置于行走驱动机构上，行走驱动机构连接在基准滑块上，基准导轨的滑块与位置调节的升降机构8固定，这样位移传感器便可以实现沿着待测直线滚动导轨副长度方向进行运动与扫描。

基准导轨的支撑块一和待测导轨的支撑块二两端各放置一个，中间再根据导轨长度均匀布置两个支撑块，这样安排所有的零部件既不会因为空间拥挤而发生碰撞，也不会因为空隙太大而导致扫描装置等跨距过长，加工成本均比较恰当，保证了实验后续操作的顺利进行。基准导轨上中间采用的是全支撑块，即支撑块一，放置在导轨的中间，待测导轨中间放置的是半支撑块，即辅助支撑块，只有部分支撑导轨，由于待测导轨下方布置的位移传感器在移动过程中，需要在保证满足与测量表面距离要求的同时两对传感器需要在垂直方向满足一定的位置关系，如果支撑块要完全支撑导轨，则会与传感器的位置发生干涉，所以辅助支撑块的支撑面只能小于支撑导轨的底面宽度。

为了使得本检测装置在测量导轨直线度时使用范围更广，让悬臂杆能够进行竖直方向的位置调整，如图4所示，上述悬臂杆一6和悬臂杆二11均通过升降机构8连接到基准滑块102上，升降机构8通过L型折弯板12固定连接到基准滑块102上，升降机构8包括升降滑块一801、燕尾导轨802和齿轮齿条机构，升降滑块一801和升降滑块二806上下安装在竖向布置的燕尾导轨802上且均通过两个齿轮齿条机构驱动，燕尾导轨802固定连接在L型折弯板12上，两个齿轮齿条机构共用一根齿条，齿轮齿条机构的齿条803竖向固定连接在燕尾导轨802端面中部且朝向待测直线滚动导轨副7，两个齿轮齿条机构的齿轮分别旋转连接到升降滑块一801和升降滑块二806内且一端伸出对应滑块侧面后连接旋转轮804，升降滑块一801和升降滑块二806一侧均设置有固定其移动的锁紧螺钉805，采用升降机构能够实现位移传感器的位置调节传感器，使得针对不同尺寸的直线滚动导轨副能够进行位置调整，使得测试范围更大，大大降低测试成本，位置调节方便快捷；具体采用燕尾导轨，支撑稳定可靠，定位精度高，并采用齿轮齿条进行位置调整，调整后采用锁紧螺钉，配合燕尾导轨结构，锁紧稳定可靠，确保测试位置的稳定性。齿轮齿条采用斜齿轮齿条，通过斜齿轮齿条的啮合运动来实现的，齿条固定在燕尾形滑台（燕尾导轨）上，齿轮与齿条啮合，斜齿轮外部所设计的滑块一侧装有手柄（旋转轮），另一侧装有锁紧机构（锁紧螺钉和楔形压块），当需要调节上下位置时，打开锁紧螺钉，使紧贴燕尾导轨内斜面楔形压块不再抵住燕尾导轨，转动手柄，斜齿轮便可以沿着齿条上下移动，当移动至合适的位置时，关闭锁紧螺钉，楔形压块紧紧抵在燕尾导轨外壁，便可防止整个滑块因为重力或其他原因产生滑动。

为了能够让基准滑块平稳进行推移，如图2所示，行走驱动机构4包括行走推杆401和推动行走机构，行走推杆401一端固定连接在基准滑块102上，另一端能够抵靠在待测滑块702端面，行走推杆401设置有推动行走机构；行走推杆和推动行走机构构成的行走驱动机构，推动行走机构推动行走推杆移动，行走推杆推动基准滑块移动，从而使得待测滑块跟随基准滑块同步移动，测试稳定可靠；推动行走机构包括同步带402、主动同步带轮403和从动同步带轮404，同步带402套接在主动同步带轮403和从动同步带轮404上，主动同步带轮403和从动同步带轮404分别旋转连接在工作台5上，主动同步带轮403连接有驱动电机405，驱动电机安装在工作台5上，同步带402的上侧段固定连接到行走推杆401上，同步带带动行走推杆行走，行走皮带一方面起到动力作用，带动行走推杆行走，另一方面，行走皮带能够起到隔离电机运行的振动作用，使得测试时避免影响位移传感器数据的测试稳定性；为了安装方便性，同步带402上通过L型板406底部采用螺钉和压板407压紧同步带，L型板406侧面固定连接到行走推杆401。

为了避免行走超限，在同步带402下侧段上安装有光电开关408，光电开关408在后端时能够与对应的探测器配合，当位移传感器移动到终止端时，光电开关408会反馈信号到控制器，控制器自动控制驱动电机停止运行。

上述的竖向位移传感器一2、水平向位移传感器一3、竖向位移传感器二9和水平向位移传感器二10均可采用电涡流传感器或其他微位移传感器，分别连接到一个信号放大器，每个信号放大器均由数据采集终端连接到上位机，能够实现数据的读取。驱动电机连接到控制器，控制器连接有人机交互界面。

使用原理：开始工作时，通过驱动器启动驱动电机，电机轴带动同步主动带轮转动，进而同步带运动，同步带上的L型板和压板用于将行走推杆与皮带固定，行走推杆一端通过螺钉与基准导轨上的滑块固定，另一端与被测导轨上的滑块接触，基准导轨上的滑块通过支撑杆连接有位移传感器，这样便可实现位移传感器沿着被测导轨长度方向的移动，进行表面数据的扫描，传感器与数据采集仪相连，数据采集仪将数据传输到上位机中，上位机通过数据采集处理软件，便可读取数据信息，进而对数据进行直线度误差分析。

实施例2：一种滚动导轨副直线度检测装置的试验方法，该方法为：控制行走驱动机构4将基准滑块102行走到测试起始一端，将待测直线滚动导轨副7的导轨条二701两端固定连接在两个支撑块二14上，将待测直线滚动导轨副7的待测滑块702推到测试起始一端并抵靠在行走推杆401上，调整竖向位移传感器一2、水平向位移传感器一3、竖向位移传感器二9和水平向位移传感器二10的测试位置，控制行走驱动机构4匀速行走到达测试终止一端，获得测试数据，根据测试数据计算待测直线滚动导轨副的两个方向的直线度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种直线滚动导轨副直线度检测装置，其特征在于：包括基准直线滚动导轨副（1）、竖向位移传感器一（2）和水平向位移传感器一（3）和行走驱动机构（4），基准直线滚动导轨副（1）安装在工作台（5）上，竖向位移传感器一（2）和水平向位移传感器一（3）分别竖直和水平安装在悬臂杆一（6）端部，悬臂杆一（6）安装在基准直线滚动导轨副（1）的基准滑块（102）上，工作台（5）安装有待测直线滚动导轨副（7）且与基准直线滚动导轨副（1）保持平行，竖向位移传感器一（2）和水平向位移传感器一（3）分别正对待测直线滚动导轨副（7）的待测滑块（702）顶面和侧面，基准滑块（102）和待测滑块（702）均连接行走驱动机构（4）。

2.根据权利要求1所述的一种直线滚动导轨副直线度检测装置，其特征在于：还包括竖向位移传感器二（9）和水平向位移传感器二（10），竖向位移传感器二（9）和水平向位移传感器二（10）分别竖直和水平安装在悬臂杆二（11）端部，悬臂杆二（11）安装在基准直线滚动导轨副（1）的基准滑块（102）上；基准直线滚动导轨副（1）的导轨条一（101）通过多个支撑块一（13）固定连接在工作台（5）上，待测直线滚动导轨副（7）的导轨条二（701）两端通过支撑块二（14）固定连接在工作台（5）上且中间通过至少一个辅助支撑块（15）支撑，辅助支撑块（15）的支撑杆上端宽度小于导轨条二（701）底部宽度且支撑杆抵靠导轨条二（701）底部外侧，竖向位移传感器二（9）和水平向位移传感器二（10）能够分别正对导轨条二（701）的底部和侧面。

3.根据权利要求2所述的一种直线滚动导轨副直线度检测装置，其特征在于：竖向位移传感器二（9）与竖向位移传感器一（2）相对布置，水平向位移传感器二（10）与水平向位移传感器一（3）竖向位于同一个竖向平面内。

4.根据权利要求2所述的一种直线滚动导轨副直线度检测装置，其特征在于：悬臂杆一（6）和悬臂杆二（11）均通过升降机构（8）连接到基准滑块（102）上。

5.根据权利要求4所述的一种直线滚动导轨副直线度检测装置，其特征在于：升降机构（8）包括升降滑块一（801）、燕尾导轨（802）、齿轮齿条机构和升降滑块二（806），升降滑块一（801）和升降滑块二（806）上下安装在竖向布置的燕尾导轨（802）上且均通过齿轮齿条机构驱动，燕尾导轨（802）通过L型折弯板（12）固定连接在基准滑块（102）上，齿轮齿条机构的齿条（803）竖向固定连接在燕尾导轨（802）端面中部且朝向待测直线滚动导轨副（7），两个齿轮齿条机构的齿轮分别旋转连接到升降滑块一（801）和升降滑块二（806）内且一端伸出对应滑块侧面后连接旋转轮（804），升降滑块一（801）和升降滑块二（806）一侧均设置有固定其移动的锁紧螺钉（805）。

6.根据权利要求1所述的一种直线滚动导轨副直线度检测装置，其特征在于：行走驱动机构（4）包括行走推杆（401）和推动行走机构，行走推杆（401）一端通过L型折弯板（12）的侧面固定连接在基准滑块（102），另一端能够抵靠在待测滑块（702）端面，行走推杆（401）设置有推动行走机构。

7.根据权利要求6所述的一种直线滚动导轨副直线度检测装置，其特征在于：推动行走机构包括同步带（402）、主动同步带轮（403）和从动同步带轮（404），同步带（402）套接在主动同步带轮（403）和从动同步带轮（404）上，主动同步带轮（403）和从动同步带轮（404）分别旋转连接在工作台（5）上，主动同步带轮（403）连接有驱动电机（405），驱动电机安装在工作台（5）上，同步带（402）的上侧段固定连接到行走推杆（401）上。

8.根据权利要求7所述的一种直线滚动导轨副直线度检测装置，其特征在于：同步带（402）上通过L型板（406）底部采用螺钉和压板（407）压紧同步带，L型板（406）侧面固定连接到行走推杆（401）。

9.根据权利要求4所述的一种直线滚动导轨副直线度检测装置，其特征在于：升降机构（8）通过L型折弯板（12）固定连接到基准滑块（101）上。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种直线滚动导轨副直线度检测装置的试验方法，其特征在于：该方法为：控制行走驱动机构（4）将基准滑块（102）行走到测试起始一端，将待测直线滚动导轨副（7）的导轨条（701）两端固定连接在两个支撑块二（14）上，将待测直线滚动导轨副（7）的待测滑块（702）推到测试起始一端并抵靠在行走推杆（401）上，调整竖向位移传感器一（2）、水平向位移传感器一（3）、竖向位移传感器二（9）和水平向位移传感器二（10）的测试位置，控制行走驱动机构（4）匀速行走到达测试终止一端，获得测试数据，根据测试数据计算待测直线滚动导轨副的两个方向的直线度。

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