CN203024970U - 滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置，花岗岩床身上设置有左右对称的直线电机定子，在两个直线电机定子中间设置有直线电机动子，在两个直线电机定子外侧设置有左右对称的两个直线电机导轨，在直线电机导轨一侧设置有转接板，在转接板上设置有被测导轨，两个直线电机导轨上都安装有电机导轨滑块，滑台与直线电机动子以及电机导轨滑块固连，滑台上安装有噪声测试台，被测滑块安装在被测导轨上，综合测试台安装在被测滑块上，综合测试台上安装有激光位移传感器、压力传感器、振动位移传感器、加速度传感器以及温度传感器；其能够测试导轨副在高速下的各种精度和性能参数，且减振效果好、几何精度高、精度稳定且使用寿命长。

Description

滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置

技术领域

本实用新型属于导轨测试领域，特别是一种滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置。 

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。 

滚动直线导轨副的综合精度和性能主要包括垂直、水平行走平行度、滚转角、偏摆角、俯仰角等行走精度指标，振动、噪音、温升及高速性能等特性指标，其精度的高低和性能的好坏直接影响导轨副的使用寿命和机床的加工精度。目前滚动直线导轨副的各种精度测量及特性测量均需要专门的测试装置进行逐个测量，因此测试操作麻烦，劳动强度大，测量效率低。 

中国专利ZL200810051009.x提出了一种动态测量导轨直线度的方法。解决的技术方案为：将被检组件置于光学测量平台左半部，自准直仪及信号接收与数据处理系统置于右半部。测量时，直线电机组件带动滑块同步沿导轨移动，滑块上装有平面反射镜，它反射自准直仪中射出的平行光到光管目镜的视场，滑块及平面反射镜移动时，利用微处理器判断平面反射镜反射回来的十字线相对位移量的变化，实现对导轨直线度测量。该专利的不足之处在于：由于被测导轨是安装在基座上的，而作为测量基准的自准直仪是安装在光学测量平台上的，当滑块移动时测得的偏差既包括了导轨副误差也包括了基座的制造及安装误差，因此测试的数据不够准确。另一方面，该测试台无法测量水平行走平行度及滚转角、偏摆角、俯仰角等其它精度指标。 

中国专利CN201120104637.7和CN201110090329.8提出了一种滚动直线导轨副综合精度检测仪。解决的技术方案为：在机架上放置用于夹装滚动直线导轨副的平台，平台上滑动安装有龙门架，其上吊装有5个非接触式测头，测头分别对应被测导轨副的滑块侧面、上表面左、中、右位置和平台的上表面。龙门架上装有与被测导轨副的导轨侧面接触的定位杆。该装置可测导轨副宽度偏差、高度偏差、滑块上表面相对于导轨底面的平行度及导轨在全长上的扭曲等。该专利存在的问题有：第一，当推动龙门架进行测试时，两个滑动导轨间的高度偏差会引起横杆的歪斜，横杆歪斜会造成其上测头的测量数据不真实；第二，该综合精度检测仪的5个测头无法测出导轨副的俯仰角误差。 

中国专利200910183463.5提出了一种滚动直线导轨副摩擦力动态检测装置及方法。该装置应用伺服电机带动丝杠转动，丝杠通过S型拉力传感器拖动导轨副滑块匀速运行，此刻驱动力等于导轨副的动摩擦力，即拉力传感器测到的数据就是导轨副的动摩擦力。该专利中的检测装置，其传动原理是由伺服电机通过丝杠带动螺母运动，螺母推动滑块运动。由于丝杠带动螺母的速度无法达到较高的水平，所以不能测量高速运动状态下的导轨副中的摩擦力。 

陶正苏、印向红、蔡小峰在文章《一种直线滚动导轨综合测试仪的研制》中公开了一种滚动直线导轨综合测试仪。该测量仪只能测得滑块顶面相对于导轨基准底面的平行度和导轨侧面对滑块同侧侧面的平行度两种，无法测量导轨副的俯仰角、滚转角和偏摆角。另一方面，由于该测试仪器用钢丝绳牵引滑块运动来测直线导轨的摩擦力，钢丝绳本身具有的弹性会导致测力不准确。 

熊军在《滚动直线导轨副摩擦力及运动精度动态综合检测原理及方法研究》公开了一种滚动直线导轨副精度及摩擦力动态综合测试装置。该测试装置中使用丝杠带动滑块运动，丝杠用步进电机驱动。该测量方法的缺点在于摩擦力导致滑块的速度有波动，而步进电机没有反馈控制，不能实现滑块匀速控制，因此该测得的摩擦力不够准确。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够测试导轨副在高速下的各种性能参数，且减振效果好、几何精度高、精度稳定且使用寿命长的滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置。 

实现本实用新型目的的技术解决方案为： 

本实用新型一种滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置，包括床身、被测导轨、行走平行度测量装置、运动导引导轨，床身采用花岗岩床身，花岗岩床身上设置有左右对称的左直线电机定子和右直线电机定子，在左直线电机定子和右直线电机定子中间设置有直线电机动子，在左直线电机定子和右直线电机定子外侧设置有左右对称的左直线电机导轨和右直线电机导轨，在直线电机导轨一侧设置有转接板，在转接板上设置有被测导轨，所述的两个直线电机导轨上都安装有电机导轨滑块，滑台与直线电机动子以及电机导轨滑块固连，滑台上安装有噪声测试台，被测滑块安装在被测导轨上，综合测试台安装在所述的被测滑块上，综合测试台上安装有激光位移传感器、压力传感器、振动位移传感器、加速度传感器以及温度传感器；由滑台带动被测滑块来回运动。

花岗岩床身的左右两侧可以各安装左转接板和右转接板，在左转接板安装有左被测导轨，在右转接板上安装有右被测导轨。

综合测试台上安装有六个激光位移传感器，分别为俯仰角第一激光位移传感器和俯仰角第二激光位移传感器，滚转角第一激光位移传感器和滚转角第二激光位移传感器，偏摆角第一激光位移传感器和偏摆角第二激光位移传感器，其中偏摆角第一激光位移传感器和第二激光位移传感器的激光束均对准被测导轨基准侧面，滚转角第一激光位移传感器和第二激光位移传感器、俯仰角第一激光位移传感器和第二激光位移传感器的激光束均对准被测导轨基准底面。

噪声测试台包括噪音传感器固定架和噪音传感器，使噪音传感器位于滑台上方300mm～500mm处。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点： 

1、该测试装置的原动件为具有较大平稳推力的直线电机，因此可测试导轨副在高速下的各种性能参数。并且，直线电机属于伺服电机，可由反馈控制实现滑块匀速运动，能够检测到较为准确的摩擦力数值。

2、为了能够将被测导轨副的真实误差检测出来，滑台与带有测试座的被测滑块之间采用浮动联接。即：滑台伸出的拨杆只将测试座及被测滑块推动而不采用任何刚性联接，被测滑块可随被测导轨的上下左右浮动，不受任何限制。这样被测滑块上的测试台就可以检测滑块相对于导轨的行走平行度及各种转角的真实数值。 

3、该测试装置采用花岗岩床身，具有减振效果好、几何精度高、精度稳定和寿命长的特点，并且为了能够检测不同规格的导轨，还设计了转接板，以配合安装不同规格的导轨。该测试装置适用范围广，结构简单，操作方便，测试结果可靠且测量过程具有连续性。 

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是本实用新型滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置的总体结构示意图。 

图2是本实用新型滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置的右综合测试台的结构俯视图。 

图3是本实用新型滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置的右综合测试台的结构侧视图。 

具体实施方式

本实用新型一种滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置，包括床身、被测导轨、行走平行度测量装置、运动导引导轨，床身采用花岗岩床身1，花岗岩床身1上设置有左右对称的左直线电机定子23和右直线电机定子22，在左直线电机定子23和右直线电机定子22中间设置有直线电机动子9，在左直线电机定子23和右直线电机定子22外侧设置有左右对称的左直线电机导轨5和右直线电机导轨6，在直线电机导轨一侧设置有转接板，在转接板上设置有被测导轨，所述的两个直线电机导轨上都安装有电机导轨滑块，滑台16与直线电机动子9以及电机导轨滑块固连，滑台16上安装有噪声测试台，被测滑块安装在被测导轨上，综合测试台安装在所述的被测滑块上，综合测试台上安装有激光位移传感器、压力传感器、振动位移传感器41、加速度传感器42以及温度传感器40；由滑台16带动被测滑块来回运动。 

实施例1： 

结合图1，一种滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置，包括花岗岩床身1、左转接板2、右转接板19、左被测导轨3、右被测导轨20、左前防撞器4、左后防撞器11、右后防撞器13、右前防撞器21、左直线电机定子23、右直线电机定子22、左直线电机导轨5、右直线电机导轨6、被测左滑块7、左综合测试台8、被测右滑块15、右综合测试台14、直线电机动子9、左噪声测试台10、右噪声测试台12、滑台16、电机导轨左滑块18、电机导轨右滑块17。

花岗岩床身1的中间设置凹槽，左直线电机定子23和右直线电机定子22面对面安装在床身1中间的凹槽内，左直线电机导轨5和右直线电机导轨6位于左直线电机定子23和右直线电机定子22的外侧，所述左直线电机导轨5和右直线电机导轨6相互平行并与左直线电机定子23和右直线电机定子22平行，直线电机动子9位于左直线电机定子23和右直线电机定子22之间并与滑台16相固连，所述滑台16安装在左电机导轨滑块18和右电机导轨滑块17上，左电机导轨滑块18和右电机导轨滑块17分别安装左直线电机导轨5和右直线电机导轨6上，左直线电机导轨5的前端和后端分别设置有左前防撞器4、左后防撞器11，右直线电机导轨6的前端和后端分别设置有右前防撞器21、右后防撞器13，滑台16的左边上方安装有左噪声测试台10，滑台16的右边上方安装有右噪声测试台12。 

花岗岩床身1的两侧台面上分别固连左转接板2和右转接板19，在其上分别固连左被测导轨3和右被测导轨20，在其上分别安装被测左滑块7和被测右滑块15，在其上各固连左综合测试台8和右综合测试台14。左综合测试台8和右综合测试台14结构对称。每个综合测试台上可设置六个激光位移传感器。 

结合图2和图3，左综合测试台8与右综合测试台14为对称结构，以右综合测试台8为例，设置六个激光位移传感器，分别为俯仰角第一激光位移传感器36和俯仰角第二激光位移传感器37，滚转角第一激光位移传感器38和滚转角第二激光位移传感器39，偏摆角第一激光位移传感器34和偏摆角第二激光位移传感器35，其中偏摆角第一激光位移传感器34和偏摆角第二激光位移传感器35的激光束均对准被测导轨基准侧面，滚转角第一激光位移传感器38和滚转角第二激光位移传感器39的激光束均对准被测导轨基准底面，俯仰角第一激光位移传感器36和俯仰角第二激光位移传感器37的激光束也对准被测导轨基准底面，振动位移传感器41、加速度传感器42和温度传感器40固连在右综合测试台14上，滑台16伸出前推杆28和后推杆31，将被测滑块及综合测试台卡在中间，第一压力传感器33和第二压力传感器32固连在综合测试台的前后侧面，并分别与前推杆28和后推杆31对齐、保持接触，滑台16上安装噪音传感器固定架24，在噪音传感器固定架24上设置噪音传感器25，使其位于滑块15上方300mm处。 

实施例2： 

一种滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置，包括花岗岩床身1、右转接板19、右被测导轨20、左前防撞器4、左后防撞器11、右后防撞器13、右前防撞器21、左直线电机定子23、右直线电机定子22、左直线电机导轨5、右直线电机导轨6、被测右滑块15、右综合测试台14、直线电机动子9、右噪声测试台12、滑台16、电机导轨左滑块18、电机导轨右滑块17。

花岗岩床身1的中间设置凹槽，左直线电机定子23和右直线电机定子22面对面安装在床身1中间的凹槽内，左直线电机导轨5和右直线电机导轨6位于左直线电机定子23和右直线电机定子22的外侧，所述左直线电机导轨5和右直线电机导轨6相互平行并与左直线电机定子23和右直线电机定子22平行，直线电机动子9位于左直线电机定子23和右直线电机定子22之间并与滑台16相固连，所述滑台16安装在左电机导轨滑块18和右电机导轨滑块17上，左电机导轨滑块18和右电机导轨滑块17分别安装左直线电机导轨5和右直线电机导轨6上，左直线电机导轨5的前端和后端分别设置有左前防撞器4、左后防撞器11，右直线电机导轨6的前端和后端分别设置有右前防撞器21、右后防撞器13，滑台16的右边上方安装有右噪声测试台12。 

花岗岩床身1的右侧台面上固连右转接板19，在其上固连右被测导轨20，在其上安装被测右滑块15，在其上固连右综合测试台14，右综合测试台14上可设置五个激光位移传感器。 

结合图2和图3，右综合测试台14上设置五个激光位移传感器，分别为俯仰角第一激光位移传感器36，滚转角第一激光位移传感器38和滚转角第二激光位移传感器39，偏摆角第一激光位移传感器34和偏摆角第二激光位移传感器35，其中偏摆角第一激光位移传感器34和偏摆角第二激光位移传感器35的激光束均对准被测导轨基准侧面，滚转角第一激光位移传感器38和滚转角第二激光位移传感器39的激光束均对准被测导轨基准底面，俯仰角第一激光位移传感器36的激光束也对准被测导轨基准底面，振动位移传感器41、加速度传感器42和温度传感器40固连在右综合测试台14上，滑台16伸出前推杆28和后推杆31，将被测滑块及综合测试台卡在中间，第一压力传感器33和第二压力传感器32固连在综合测试台的前后侧面，并分别与前推杆28和后推杆31对齐、保持接触，滑台16上安装噪音传感器固定架24，在噪音传感器固定架24上设置噪音传感器25，使其位于滑块15上方400mm处。 

实施例3： 

一种滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置，包括花岗岩床身1、左转接板2、左被测导轨3、左前防撞器4、左后防撞器11、右后防撞器13、右前防撞器21、左直线电机定子23、右直线电机定子22、左直线电机导轨5、右直线电机导轨6、被测左滑块7、左综合测试台8、直线电机动子9、左噪声测试台10、滑台16、电机导轨左滑块18、电机导轨右滑块17。

花岗岩床身1的中间设置凹槽，左直线电机定子23和右直线电机定子22面对面安装在床身1中间的凹槽内，左直线电机导轨5和右直线电机导轨6位于左直线电机定子23和右直线电机定子22的外侧，所述左直线电机导轨5和右直线电机导轨6相互平行并与左直线电机定子23和右直线电机定子22平行，直线电机动子9位于左直线电机定子23和右直线电机定子22之间并与滑台16相固连，所述滑台16安装在左电机导轨滑块18和右电机导轨滑块17上，左电机导轨滑块18和右电机导轨滑块17分别安装左直线电机导轨5和右直线电机导轨6上，左直线电机导轨5的前端和后端分别设置有左前防撞器4、左后防撞器11，右直线电机导轨6的前端和后端分别设置有右前防撞器21、右后防撞器13，滑台16的左边上方安装有左噪声测试台10。 

花岗岩床身1的左侧台面上固连左转接板2，在其上固连左被测导轨3，在其上安装被测左滑块7，在其上固连左综合测试台8，左综合测试台上设置五个激光位移传感器。 

左综合测试台8上设置五个激光位移传感器，分别为俯仰角激光位移传感器，滚转角激光位移传感器两个，偏摆角激光位移传感器两个，其中偏摆角激光位移传感器的激光束均对准被测导轨基准侧面，滚转角激光位移传感器的激光束均对准被测导轨基准底面，俯仰角激光位移传感器的激光束也对准被测导轨基准底面，振动位移传感器、加速度传感器和温度传感器固连在左综合测试台8上，滑台16伸出前推杆和后推杆，将被测滑块及综合测试台卡在中间，两个压力传感器固连在综合测试台的前后侧面，并分别与前推杆和后推杆对齐、保持接触，滑台16上安装噪音传感器固定架，在噪音传感器固定架上设置左噪音传感器，使其位于滑块15上方500mm处。 

测试时，以实施例1的右综合测试台14为例，直线电机动子9在左直线电机定子23和右直线电机定子22之间来回运动，从而使得与之固连的滑台16来回运动。由于滑台16上的前推杆28和后推杆31与固定在右综合测试台14上的第一压力传感器33和第一压力传感器32接触，所以右综合测试台14以及与之固连的被测右滑块15被推动着在右被测导轨20上来回运动，从而，固连在右综合测试台14上的多个激光位移传感器、振动位移传感器41、加速度传感器42以及温度传感器40一起在右被测导轨20上移动，进行动态测试。 

检测被测滑块15的摩擦力时，利用加速度传感器42的信号反馈给直线电机动子9内的控制系统，使直线电机动子9带着被测右滑块15、右综合测试台14及滑台6一起匀速运动，此时右综合测试台14上的第一压力传感器33和第二压力传感器32中测得的数据即为滑块15的摩擦力。 

本实用新型的装置可对滚动直线导轨副的综合精度和性能进行试验与检测，操作与检测方便，检测结果可靠。 

Claims (6)

1.一种滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置，包括床身、被测导轨、行走平行度测量装置、运动导引导轨，其特征在于：床身采用花岗岩床身(1)，花岗岩床身(1)上设置有左右对称的左直线电机定子(23)和右直线电机定子(22)，在左直线电机定子(23)和右直线电机定子(22)中间设置有直线电机动子(9)，在左直线电机定子(23)和右直线电机定子(22)外侧设置有左右对称的左直线电机导轨(5)和右直线电机导轨(6)，在直线电机导轨一侧设置有转接板，在转接板上设置有被测导轨，所述的两个直线电机导轨上都安装有电机导轨滑块，滑台(16)与直线电机动子(9)以及电机导轨滑块固连，滑台(16)上安装有噪声测试台，被测滑块安装在被测导轨上，综合测试台安装在所述的被测滑块上，综合测试台上安装有激光位移传感器、压力传感器、振动位移传感器(41)、加速度传感器(42)以及温度传感器(40)；由滑台(16)带动被测滑块来回运动。

2.根据权利要求1所述的一种滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置，其特征在于花岗岩床身(1)的中间设置凹槽，左直线电机定子(23)和右直线电机定子(22)安装在花岗岩床身（1）中间的凹槽内，左直线电机导轨(5)和右直线电机导轨(6)平行安装位于左直线电机定子(23)和右直线电机定子(22)的外侧。

3.根据权利要求1所述的一种滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置，其特征在于在花岗岩床身(1)的左右两侧可以各安装左转接板(2)和右转接板(19)，在左转接板(2)安装有左被测导轨(3)，在右转接板(19)上安装有右被测导轨(3)。

4.根据权利要求1所述的一种滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置，其特征在于滑台(16)伸出前推杆(28)和后推杆(31)，将被测滑块及综合测试台卡在中间，第一压力传感器(33)和第二压力传感器(32)固连在综合测试台的前后侧面，并分别与前推杆(28)和后推杆(31)对齐、保持接触。

5.根据权利要求1所述的一种滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置，其特征在于综合测试台上安装有六个激光位移传感器，分别为俯仰角第一激光位移传感器(36)和俯仰角第二激光位移传感器(37)，滚转角第一激光位移传感器(38)和滚转角第二激光位移传感器(39)，偏摆角第一激光位移传感器(34)和偏摆角第二激光位移传感器(35)，其中偏摆角第一激光位移传感器(34)和第二激光位移传感器(35)的激光束均对准被测导轨基准侧面，滚转角第一激光位移传感器(38)和第二激光位移传感器(39)、俯仰角第一激光位移传感器(36)和第二激光位移传感器(37)的激光束均对准被测导轨基准底面。

6.根据权利要求1所述的一种滚动直线导轨副综合精度及性能测试装置，其特征在于噪声测试台包括噪音传感器固定架（24）和噪音传感器（25），使噪音传感器（25）位于滑台上方300mm～500mm处。

Images