CN202974656U - 滚动直线导轨副可靠性试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滚动直线导轨副可靠性试验装置，包括下床身、上床身、导向导轨、导向滑块、龙门座、龙门架；上床身设置在下床身上表面的中间，导向导轨的数量为两根，该两根导向导轨对称平行设置在下床身上表面的两侧，导向滑块的数量为四个且平均分为两组，分别安装在两根导向导轨上，每根导向导轨设置两个导向滑块，每两个导向滑块设置一个龙门座，龙门座上设置龙门架，该龙门架的两个脚位于两个龙门座上，并分别通过销轴固定；本实用新型采用侧向对称加载，使加载力相互抵消，这种加载方式避免了加载力直接作用在试验台的导向导轨上，能大幅提高导向导轨和试验台的使用寿命。

Description

滚动直线导轨副可靠性试验装置

技术领域

本实用新型属于检测技术领域，特别是一种滚动直线导轨副可靠性试验装置。

背景技术

滚动直线导轨副主要由导轨、滑块和滚动体组成，在机械传动中起到运动部件的承载及导向作用。滚动直线导轨副由于具有定位精度高，摩擦力小，运动平稳，能提高机床和机械的工作效率，运动精度高等优点，已经成为精密数控设备的关键基础部件之一。一般而言，滚动直线导轨副的质量包括其精度、性能和可靠性，其中可靠性直接决定滚动直线导轨副的使用寿命，对滚动直线导轨副而言非常重要。

根据国家标准GB/T3187-94《可靠性、维修性术语》，可靠性定义为“产品在规定条件下和规定的时间区间内完成规定功能的能力。”对于滚动直线导轨副，要求在给定安装方式、运行方式、加载方式和润滑方式的条件下，产品能够在给定使用里程数内完成其规定功能的能力。在实际应用中，人们经常用平均寿命来描述产品可靠性，对滚动直线导轨副而言，考虑到其在使用过程中的运行速度和工作时间的差异，一般用最大运行里程数来描述其平均寿命，进而对其可靠性进行评判。

目前，对滚动直线导轨副的最大运行里程数大多采用理论计算，非常需要试验与检测数据的支撑，国内尚无统一的滚动直线导轨副可靠性试验专用设备与方法。从掌握滚动直线导轨副产品可靠性的具体指标、提高产品使用寿命的竞争力出发，国内相关生产厂家非常需要开发专用的滚动直线导轨副可靠性试验装置与方法，在模拟其所受外加载荷和实际工况的情况下通过可靠性试验得到不同厂家和不同型号滚动直线导轨副的可靠性指标。开发专门针对滚动直线导轨副的可靠性试验装置与方法，不但可为新产品研发或产品改进提供检测手段和数据支撑，而且对提升滚动功能部件产品质量具有重要的作用。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种滚动直线导轨副可靠性试验装置。

实现本实用新型的技术解决方案为：一种滚动直线导轨副可靠性试验装置，包括下床身、上床身、导向导轨、导向滑块、龙门座、龙门架、第一加载装置、驱动装置、第二加载装置、销轴、转接板、被测滚动直线导轨副、前防撞器和后防撞器；

上床身设置在下床身上表面的中间，导向导轨的数量为两根，该两根导向导轨对称平行设置在下床身上表面的两侧，导向滑块的数量为四个且平均分为两组，分别安装在两根导向导轨上，每根导向导轨设置两个导向滑块，每两个导向滑块设置一个龙门座，龙门座上设置龙门架，该龙门架的两个脚位于两个龙门座上，并分别通过销轴固定；

第一加载装置固定安装在龙门架的一侧，驱动装置固定安装在龙门架上表面的凹槽内，第二加载装置固定安装在龙门架的另一侧；转接板的数量为两个，该两个转接板对称固连在上床身的两侧面上，被测滚动直线导轨副固连在转接板上，前防撞器和后防撞器分别安装在下床身的前端和后端并与导向导轨设置在同一条直线上。

所述第一加载装置包括第一伺服电机、第一减速器、第一减速器支座、小齿轮、大齿轮、第一端盖、第一梯形丝杠、第一深沟球轴承、第一推力圆柱滚子轴承、第一导向筒、第一导向键、第一梯形螺母、第一螺母套、碟簧组、第一连接筒、第一压板、第一卡盘和第一压块；

第一伺服电机的输出轴与第一减速器相连接，所述第一减速器安装在第一减速器支座上，所述第一减速器支座固定在龙门架上，小齿轮固连在第一减速器的输出轴上，大齿轮固连在第一梯形丝杠的一端，并与小齿轮相啮合，所述第一梯形丝杠安装在第一导向筒内，所述第一导向筒安装在龙门架下方的一侧，第一端盖固定在第一导向筒的端面上，

第一深沟球轴承和第一推力圆柱滚子轴承安装在第一导向筒内，并套在第一梯形丝杠上，第一导向键的数量为两个，该两个第一导向键对称安装在第一导向筒的槽内，第一梯形螺母与第一梯形丝杠的另一端配合安装，并通过第一导向键限制转动，第一螺母套安装在第一梯形螺母的端面上，碟簧组的数量为十片，叠放在第一连接筒上，所述第一连接筒安装在第一导向筒内，并通过第一导向键限制转动，第一卡盘安装在龙门架的内侧，第一导向筒通过第一卡盘与龙门架相固连，第一压块通过第一压板与第一连接筒相连接。

所述驱动装置包括第二伺服电机、第二减速器、第二减速器支座、滚销齿轮、齿条；

第二伺服电机的输出轴与第二减速器相连接，所述第二减速器安装在第二减速器支座上，所述第二减速器支座安装在龙门架中间的凹槽内，滚销齿轮固连在第二减速器的输出轴上，齿条安装在上床身上并与滚销齿轮相啮合。

所述第二加载装置包括手轮、第二梯形丝杠、第二端盖、第二深沟球轴承、第二导向筒、第二推力圆柱滚子轴承、第二梯形螺母、第二导向键、第二螺母套、压力传感器、第二连接筒、第二压板、第二卡盘、挡块和第二压块；

手轮安装在第二梯形丝杠的一端，所述第二梯形丝杠安装在第二导向筒内，所述第二导向筒安装在龙门架下方的另一侧，第二端盖固定在第二导向筒的外端面上，第二深沟球轴承和第二推力圆柱滚子轴承安装在第二导向筒内，并套在第二梯形丝杠上，第二导向键的数量为两个，该两个第二导向键对称安装在第二导向筒的槽内，第二梯形螺母与第二梯形丝杠的另一端配合安装，并通过第二导向键限制转动，第二螺母套安装在第二梯形螺母的端面上，压力传感器安装在第二连接筒内，所述第二连接筒安装在第二导向筒内，并通过第二导向键限制转动，第二卡盘安装在龙门架的内侧，挡块固定安装在第二导向筒的内端面上，第二压块通过第二压板固连在第二连接筒的端面上。

本实用新型滚动直线导轨副可靠性试验装置的控制系统由FANUC数控、工业控制计算机、电动机控制卡、第一伺服电机、第二伺服电机和前防撞器及后防撞器的限位开关构成，FANUC数控输出信号给电动机控制卡控制第二伺服电机运动，进而带动被测滚动直线导轨副运动，工业控制计算机输出信号给电动机控制卡控制第一伺服电机运动，进而对被测滚动直线导轨副进行加载，限位开关在紧急情况下向数控系统发出信号，停止驱动交流伺服电机的运动；本实用新型滚动直线导轨副可靠性试验装置的检测系统由工业控制计算机、PCI数据采集卡、压力传感器构成，压力传感器主要用于对加载装置的加载力进行检测，测量数据由工业控制计算机上安装的PCI数据采集卡进行采集。

一种利用上述滚动直线导轨副可靠性试验装置的试验方法，包括以下步骤：

步骤1、确定被测滚动直线导轨副的型号、数量和加载力的大小，对第一伺服电机和第二伺服电机进行初始化设置，完成滚动直线导轨副可靠性试验装置的实验准备；

步骤2、把一对被测滚动直线导轨副安装到滚动直线导轨副可靠性试验装置上，正方向转动手轮直至第二压块压紧被测滚动直线导轨副后，通过工业控制计算机控制第一伺服电机正方向转动，通过加载装置对被测滚动直线导轨副加载至设定的加载力后第一伺服电机停转，通过梯形丝杠和螺母的自锁原理来保持加载力不变；

步骤3、开始对第一对被测滚动直线导轨副进行可靠性试验：（1）由数控系统控制第二伺服电机转动，从而带动被测滚动直线导轨副在承受设定加载力的情况下往复运动，每隔一段固定时间t后停止第二伺服电机，记录被测滚动直线导轨副12的运行里程数，并由人工对被测滚动直线导轨副是否能完成规定功能进行检测与判断；（2）在被测滚动直线导轨副经检测认定为正常工作时，继续针对这一对被测滚动直线导轨副进行下一阶段的试验；在这一对被测滚动直线导轨副发生故障或失效后，控制第二伺服电机停转，针对这一对被测滚动直线导轨副的试验结束；（3）控制第一伺服电机反方向转动和反方向转动手轮从而松开这一对被测滚动直线导轨副，从滚动直线导轨副可靠性试验装置上拆下这一对被测滚动直线导轨副，记录下这一对被测滚动直线导轨副的最终运行里程数，完成这一对被测滚动直线导轨副的可靠性试验；

步骤4、重新安装下一对被测滚动直线导轨副，按照步骤2和步骤3重复进行可靠性试验，直到准备的所有被测滚动直线导轨副都完成可靠性试验；

步骤5、记录试验结果，计算所有被测滚动直线导轨副最大运行里程数的平均值，打印试验结果。

本实用新型采用上述技术方案，具有如下优点：1、本试验台通过上下床身、龙门架以及传动机构设计，采用侧向对称加载，使加载力相互抵消，这种加载方式避免了加载力直接作用在试验台的导向导轨上，能大幅提高导向导轨和试验台的使用寿命。2、加载方式采用交流伺服电机带动梯形丝杠，结构简单、工作稳定且具有自锁功能，并且通过变换加载工装的位置同时对导轨副施加径向载荷和翻转力矩，易于模拟高档数控机床用滚动直线导轨副工作的受力情况。3、该试验装置加载准确、操作方便，实用性高，具有广阔的应用前景。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

附图说明

图1为滚动直线导轨副可靠性试验装置的三维结构简图。

图2为滚动直线导轨副可靠性试验装置的二维剖面图。

图3为滚动直线导轨副可靠性试验装置的控制系统构成图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种滚动直线导轨副可靠性试验装置，可用于滚动直线导轨副可靠性的试验与检测。

结合图1，一种滚动直线导轨副可靠性试验装置，包括下床身1、上床身2、导向导轨3、导向滑块4、龙门座5、龙门架6、第一加载装置7、驱动装置8、第二加载装置9、销轴10、转接板11、被测滚动直线导轨副12、前防撞器13和后防撞器14。

下床身1固定在地面上，上床身2安装在下床身1上表面的中间，导向导轨3对称平行安装在下床身1上表面的两侧，导向滑块4的数量为四个分为两组，分别安装在两根导向导轨3上，龙门座5的数量为两个，分别固定在两组导向滑块4上，龙门架6安装在两个龙门座5上，并通过销轴10固定，所述销轴10的数量为四个分为两组，分别固定在龙门架与两个龙门座之间；第一加载装置7固定安装在龙门架6的左侧，驱动装置8固定安装在龙门架6上表面的凹槽内，第二加载装置9固定安装在龙门架6的右侧；转接板11对称固定安装在上床身2的两侧面上，被测滚动直线导轨副12安装在转接板11上，前防撞器13和后防撞器14分别安装在下床身1的前端和后端并与导向导轨3布置在同一条直线上。 

结合图2，第一加载装置7包括第一伺服电机701、第一减速器702、第一减速器支座703、小齿轮704、大齿轮705、第一端盖706、第一梯形丝杠707、第一深沟球轴承708、第一推力圆柱滚子轴承709、第一导向筒710、第一导向键711、第一梯形螺母712、第一螺母套713、碟簧组714、第一连接筒715、第一压板716、第一卡盘717和第一压块718；驱动装置8包括第二伺服电机801、第二减速器802、第二减速器支座803、滚销齿轮804、齿条805；第二加载装置9包括手轮901、第二梯形丝杠902、第二端盖903、第二深沟球轴承904、第二导向筒905、第二推力圆柱滚子轴承906、第二梯形螺母907、第二导向键908、第二螺母套909、压力传感器910、第二连接筒911、第二压板912、第二卡盘913、挡块914和第二压块915。

第一伺服电机701的输出轴与第一减速器702固连，所述第一减速器702安装在第一减速器支座703上，所述第一减速器支座703固定在龙门架6上，小齿轮704固连在第一减速器702的输出轴上，大齿轮705固连在第一梯形丝杠707的一端，并与小齿轮704配合，所述第一梯形丝杠707安装在第一导向筒710内，所述第一导向筒710安装在龙门架6下方左侧的安装孔内，第一端盖706固定在第一导向筒710的端面上，第一深沟球轴承708和第一推力圆柱滚子轴承709安装在第一导向筒710内，第一导向键711对称安装在第一导向筒710的槽内，第一梯形螺母712与第一梯形丝杠707的下端配合安装，并通过第一导向键711限制转动，第一螺母套713安装在第一梯形螺母712的端面上，碟簧组714的数量为十片，叠放在第一连接筒715上，所述第一连接筒715安装在第一导向筒710内，并通过第一导向键711限制转动，第一卡盘717安装在龙门架6的内侧，第一压板716固定在第一连接筒715上，第一压块718安装在第一连接筒715的端面上，并通过第一压板716固定。

第二伺服电机801的输出轴与第二减速器802固连，所述第二减速器802安装在第二减速器支座803上，所述第二减速器支座803安装在龙门架6中间的凹槽内，滚销齿轮804固连在第二减速器802的输出轴上，齿条805安装在上床身2上，并与滚销齿轮805配合。

手轮901安装在第二梯形丝杠902的一端，所述第二梯形丝杠902安装在第二导向筒905内，所述第二导向筒905安装在龙门架6下方右侧的安装孔内，第二端盖903固定在第二导向筒905的端面上，第二深沟球轴承904和第二推力圆柱滚子轴承906安装在第二导向筒905内，第二导向键908对称安装在第二导向筒905的槽内，第二梯形螺母907与第二梯形丝杠902的下端配合安装，并通过第二导向键908限制转动，第二螺母套909安装在第二梯形螺母907的端面上，压力传感器910安装在第二连接筒911内，所述第二连接筒911安装在第二导向筒905内，并通过第二导向键908限制转动，第二卡盘913安装在龙门架6的内侧，挡块914固定安装在第二导向筒905的端面上，第二压板912固定在第二连接筒911上，第二压块915安装在第二连接筒911的端面上，并通过第二压板912固定。

结合图1、图2和图3，本实用新型滚动直线导轨副可靠性试验装置的控制系统由FANUC数控、工业控制计算机、电动机控制卡、第一伺服电机701、第二伺服电机801和前防撞器13及后防撞器14的限位开关构成，FANUC数控输出信号给电动机控制卡控制第二伺服电机801运动，进而带动被测滚动直线导轨副运动，工业控制计算机输出信号给电动机控制卡控制第一伺服电机701运动，进而对被测滚动直线导轨副进行加载，限位开关在紧急情况下向数控系统发出信号，停止驱动交流伺服电机801的运动；本实用新型滚动直线导轨副可靠性试验装置的检测系统由工业控制计算机、PCI数据采集卡、压力传感器910构成，压力传感器910主要用于对加载装置的加载力进行检测，测量数据由工业控制计算机上安装的PCI数据采集卡进行采集。

一种利用上述滚动直线导轨副可靠性试验装置的试验方法，包括以下步骤：

步骤1、确定被测滚动直线导轨副的型号、数量和加载力的大小，对第一伺服电机701和第二伺服电机801进行初始化设置，完成滚动直线导轨副可靠性试验装置的实验准备；

步骤2、把一对被测滚动直线导轨副12安装到滚动直线导轨副可靠性试验装置上，正方向转动手轮901直至第二压块915压紧被测滚动直线导轨副12后，通过工业控制计算机控制第一伺服电机701正方向转动，通过加载装置7对被测滚动直线导轨副12加载至设定的加载力后第一伺服电机701停转，通过梯形丝杠和螺母的自锁原理来保持加载力不变；

步骤3、开始对第一对被测滚动直线导轨副进行可靠性试验：（1）由数控系统控制第二伺服电机801转动，从而带动被测滚动直线导轨副12在承受设定加载力的情况下往复运动，每隔一段固定时间t后停止第二伺服电机801，记录被测滚动直线导轨副12的运行里程数，并由人工对被测滚动直线导轨副12是否能完成规定功能进行检测与判断；（2）在被测滚动直线导轨副经检测认定为正常工作时，继续针对这一对被测滚动直线导轨副12进行下一阶段的试验；在这一对被测滚动直线导轨副12发生故障或失效后，控制第二伺服电机801停转，针对这一对被测滚动直线导轨副12的试验结束；（3）控制第一伺服电机701反方向转动和反方向转动手轮从而松开这一对被测滚动直线导轨副12，从滚动直线导轨副可靠性试验装置上拆下这一对被测滚动直线导轨副12，记录下这一对被测滚动直线导轨副12的最终运行里程数，完成这一对被测滚动直线导轨副12的可靠性试验；

步骤4、重新安装下一对被测滚动直线导轨副12，按照步骤2和步骤3重复进行可靠性试验，直到准备的所有被测滚动直线导轨副都完成可靠性试验；

步骤5、记录试验结果，计算所有被测滚动直线导轨副最大运行里程数的平均值，打印试验结果。

本实用新型的装置可对滚动直线导轨副可靠性进行试验与检测，操作与检测方便，检测结果可靠。

Claims (4)

1.一种滚动直线导轨副可靠性试验装置，其特征在于，包括下床身[1]、上床身[2]、导向导轨[3]、导向滑块[4]、龙门座[5]、龙门架[6]、第一加载装置[7]、驱动装置[8]、第二加载装置[9]、销轴[10]、转接板[11]、被测滚动直线导轨副[12]、前防撞器[13]和后防撞器[14]；

上床身[2]设置在下床身[1]上表面的中间，导向导轨[3]的数量为两根，该两根导向导轨[3]对称平行设置在下床身[1]上表面的两侧，导向滑块[4]的数量为四个且平均分为两组，分别安装在两根导向导轨[3]上，每根导向导轨[3]设置两个导向滑块[4]，每两个导向滑块[4]设置一个龙门座[5]，龙门座[5]上设置龙门架[6]，该龙门架[6]的两个脚位于两个龙门座[5]上，并分别通过销轴[10]固定；

第一加载装置[7]固定安装在龙门架[6]的一侧，驱动装置[8]固定安装在龙门架[6]上表面的凹槽内，第二加载装置[9]固定安装在龙门架[6]的另一侧；转接板[11]的数量为两个，该两个转接板[11]对称固连在上床身[2]的两侧面上，被测滚动直线导轨副[12]固连在转接板[11]上，前防撞器[13]和后防撞器[14]分别安装在下床身[1]的前端和后端并与导向导轨[3]设置在同一条直线上。

2.根据权利要求1所述的滚动直线导轨副可靠性试验装置，其特征在于，所述第一加载装置[7]包括第一伺服电机[701]、第一减速器[702]、第一减速器支座[703]、小齿轮[704]、大齿轮[705]、第一端盖[706]、第一梯形丝杠[707]、第一深沟球轴承[708]、第一推力圆柱滚子轴承[709]、第一导向筒[710]、第一导向键[711]、第一梯形螺母[712]、第一螺母套[713]、碟簧组[714]、第一连接筒[715]、第一压板[716]、第一卡盘[717]和第一压块[718]；

第一伺服电机[701]的输出轴与第一减速器[702]相连接，所述第一减速器[702]安装在第一减速器支座[703]上，所述第一减速器支座[703]固定在龙门架[6]上，小齿轮[704]固连在第一减速器[702]的输出轴上，大齿轮[705]固连在第一梯形丝杠[707]的一端，并与小齿轮[704]相啮合，所述第一梯形丝杠[707]安装在第一导向筒[710]内，所述第一导向筒[710]安装在龙门架[6]下方的一侧，第一端盖[706]固定在第一导向筒[710]的端面上，

第一深沟球轴承[708]和第一推力圆柱滚子轴承[709]安装在第一导向筒[710]内，并套在第一梯形丝杠[707]上，第一导向键[711]的数量为两个，该两个第一导向键对称安装在第一导向筒[710]的槽内，第一梯形螺母[712]与第一梯形丝杠[707]的另一端配合安装，并通过第一导向键[711]限制转动，第一螺母套[713]安装在第一梯形螺母[712]的端面上，碟簧组[714]的数量为十片，叠放在第一连接筒[715]上，所述第一连接筒[715]安装在第一导向筒[710]内，并通过第一导向键[711]限制转动，第一卡盘[717]安装在龙门架[6]的内侧，第一导向筒[710]通过第一卡盘[717]与龙门架[6]相固连，第一压块[718]通过第一压板[716]与第一连接筒[715]相连接。

3.根据权利要求1所述的滚动直线导轨副可靠性试验装置，其特征在于，所述驱动装置[8]包括第二伺服电机[801]、第二减速器[802]、第二减速器支座[803]、滚销齿轮[804]、齿条[805]；

第二伺服电机[801]的输出轴与第二减速器[802]相连接，所述第二减速器[802]安装在第二减速器支座[803]上，所述第二减速器支座[803]安装在龙门架[6]中间的凹槽内，滚销齿轮[804]固连在第二减速器[802]的输出轴上，齿条[805]安装在上床身[2]上并与滚销齿轮[805]相啮合。

4.根据权利要求1所述的滚动直线导轨副可靠性试验装置，其特征在于，所述第二加载装置[9]包括手轮[901]、第二梯形丝杠[902]、第二端盖[903]、第二深沟球轴承[904]、第二导向筒[905]、第二推力圆柱滚子轴承[906]、第二梯形螺母[907]、第二导向键[908]、第二螺母套[909]、压力传感器[910]、第二连接筒[911]、第二压板[912]、第二卡盘[913]、挡块[914]和第二压块[915]；

手轮[901]安装在第二梯形丝杠[902]的一端，所述第二梯形丝杠[902]安装在第二导向筒[905]内，所述第二导向筒[905]安装在龙门架[6]下方的另一侧，第二端盖[903]固定在第二导向筒[905]的外端面上，第二深沟球轴承[904]和第二推力圆柱滚子轴承[906]安装在第二导向筒[905]内，并套在第二梯形丝杠[902]上，第二导向键[908]的数量为两个，该两个第二导向键对称安装在第二导向筒[905]的槽内，第二梯形螺母[907]与第二梯形丝杠[902]的另一端配合安装，并通过第二导向键[908]限制转动，第二螺母套[909]安装在第二梯形螺母[907]的端面上，压力传感器[910]安装在第二连接筒[911]内，所述第二连接筒[911]安装在第二导向筒[905]内，并通过第二导向键[908]限制转动，第二卡盘[913]安装在龙门架[6]的内侧，挡块[914]固定安装在第二导向筒[905]的内端面上，第二压块[915]通过第二压板[912]固连在第二连接筒[911]的端面上。

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