CN204533202U - 一种三自由度自位调姿的重载滚滑复合导轨 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三自由度自位调姿的重载滚滑复合导轨。由固定导轨、活动导轨和弹性卸载调姿单元组成；弹性卸载调姿单元由蝶形弹簧、导向滑柱、自位调姿圆柱面套、圆柱滚动体串联组成，为双排或多排布置、潜藏于活动导轨上加工的上圆柱、下矩形组合型孔中；在固定导轨的对应位置开两条矩形槽；导轨间有1～2mm可调节间隙；圆柱滚动体可与固定导轨矩形槽底面形成稳定线接触，降低接触应力；平台移动时，重量由蝶形弹簧弹性卸载承担，使接触面变为滚滑摩擦副，到位锁定工作时，导轨间隙被工件重载压平变为静态面接触，实现均匀卸载。其中，工作载荷可达50-300t。本实用新型可用于移动工作部件导轨刚度较低的重型导轨或不易润滑的窄长接触面导轨。

Description

一种三自由度自位调姿的重载滚滑复合导轨

技术领域

本实用新型涉及一种重载滚滑复合导轨技术领域，尤其涉及一种三自由度自位调姿的重载滚滑复合导轨。

背景技术

目前，国内外典型的导轨结构主要有五种：滑动导轨、滚动导轨、静压导轨、复合导轨、磁浮导轨等。但不同类型的导轨根据其摩擦学特性各具有优缺点。而在大型重载装备导轨技术领域，常使用滑动导轨和静压导轨两类，金属-金属式滑动导轨由于长期在大接触面导轨中易润滑不畅，通常工作在混合摩擦接触区导致摩擦力大，甚至在发生偏载时易产生“卡死”现象，而在大的驱动力下，更会研伤导轨面，尤其是在大长宽尺寸、多导轨传动的平台传动结构中，由于平台活动导轨长宽方向尺寸较大，而厚度方向尺寸相对极小，移动平台活动导轨整体刚性相对较差时，导轨自身就会随机体变形而产生变形，使导轨活动滑板与固定滑板之间形成局部或较小接触点或极小面接触，造成局部载荷过大，板面研伤，而大大缩短导轨寿命甚至不能工作；而静压导轨采用液体摩擦，油膜抗振性好，但其结构复杂，需设计专用的液压(气压)供油(供气)系统，成本高，维修困难，在精度要求不高的重载装备导轨中较少运用。

针对传统滑动导轨存在的上述问题，本实用新型提供了一种三自由度自位调姿的重载滚滑复合导轨。本复合导轨可明显改善上述滑动导轨存在的卡死现状，将滑动摩擦改为滚-滑复合摩擦，而且可自位调整姿态实现线接触，大大减轻接触应力，防止压出沟痕。

发明内容

本实用新型通过下述技术方案来实现：一种三自由度自位调姿的重载滚滑复合导轨，由固定导轨、活动导轨和被动三自由度弹性卸载调姿单元组成。被动三自由度弹性卸载调姿单元安装于所述的活动导轨内；所说的被动三自由度弹性卸载调姿单元由蝶形弹簧、导向滑柱、半圆形调姿圆柱面套、圆柱滚动体串联组成；所述的活动导轨上按一定规律均匀开有两排圆柱-矩形孔，每个孔里安装有被动三自由度弹性调姿单元，在固定导轨上的对应两排卸载调姿单元位置开有两条矩形通槽；平台移动时，所述的活动导轨与平台整体重量部分有四排蝶形弹簧弹性卸载，形成滚动与滑动复合的摩擦接触副。

所述的固定导轨与活动导轨之间有1-2mm间隙，该间隙小于蝶形弹簧的整体压缩量。

所述的导向滑柱下端面设有一定弓高、直径的圆柱面槽；所述的自位调姿圆柱面套的外表面加工成与导向滑柱下端的圆柱面槽相同直径的圆柱面，并与导向滑套下端面接触构成圆柱滑动副，实现自位功能。另外、在自位调姿圆柱面套中，与其外表面的圆柱面的轴线正交方向，加工有圆柱通孔、下侧切掉2mm、形成C形不完整圆柱面孔。所述的圆柱滚动体以一定间隙装在C形不完整圆柱面孔内，且可以滚动、却无法径向脱离C形不完整圆柱面孔；所述的自位调姿圆柱面套的下侧为较大圆弧面；若所述的活动导轨运动中一旦发生偏载，导致圆柱滚动体倾斜一定角度，自位调姿圆柱面套必然跟随倾斜，其下侧的大圆弧面与下挡板基础位置跟随变化，较大圆弧面可保证圆柱滚动体相对下挡板下伸出量不变；在重载压力作用下，所述的自位调姿套可在所述的导向滑柱圆弧槽内自动的摆动补偿微小角度调整，实现滚动圆柱体与所述的固定导轨的矩形槽底面形成稳定线接触。

移动平台的移动导向由移动导轨两端的侧立辊实现，侧立辊高出导轨侧立面1mm,当移动平台与活动导轨整体偏载形成偏转趋势时，侧立辊先于移动导轨侧边接触完成滚动导向，为避免移动导轨侧面接触形成点接触而研伤，侧立辊也具有自位调姿功能，形成可靠线接触导向。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：该弹性卸载、自位调姿复合导轨采用滚动、滑动结合的复合导轨构型，通过蝶形弹簧弹性变形承担移动平台及导轨的大部的重量，圆柱滚动体分担大部分载荷、将原有的纯滑动摩擦运动副转化为滚动与滑动摩擦共存的特殊的移动副，导轨间的摩擦阻力减小，有利于设备工作调整；而当移动导轨相对下边的固定导轨发生倾斜，导致圆柱滚动体跟随倾斜一定角度，沿圆柱滚动体轴线出现偏载，在重载压力下，自位调姿圆柱面套可在导向滑柱圆弧槽内自动摆动补偿微小角度，实现圆柱滚动体与固定导轨矩形滑槽形成稳定线接触，减小接触应力。而负载时巨大的载荷作用于复合导轨上，导轨之间的间隙被压平，移动导轨与固定导轨之间变为面接触，有限卸载下减轻挤压应力。

本实用新型解决了因大型重载装备移动平台的滑动导轨存在较大变形或刚度不足，使接触面微小或接触变为个别点、造成的研伤问题，而且运动过程中自位调姿单元能使滚滑复合导轨保持可靠的线接触，大大降低的接触应力，减小运动阻力，负载移动平台静止时，有限卸载下出现较大平面接触、减轻挤压应力；同时，防止在固定导轨表面产生压出凹痕，极大提高了导轨寿命。

附图说明

图1为本实用新型滚滑复合导轨总装配的主剖视图；

图2为本实用新型移动导轨上孔的布置图；

图3为本实用新型三自由度弹性卸载调姿单元结构图；

图4为本实用新型三自由度弹性卸载调姿单元结构的主视图；

图5为本实用新型三自由度弹性卸载调姿单元结构的左视图；

图6为本实用新型滚滑复合导轨装置整体布局图；

图7为本实用新型滚滑复合导轨装置侧导向装置图；

图8为本实用新型滚滑复合导轨装置侧导向装置B-B向剖视图；

图中：1-固定导轨，2-移动导轨，3-蝶形弹簧，4-导向滑柱，5-自位调姿圆柱面套，6-圆柱滚动体，7-弹性胶垫，8-薄型内六角圆柱螺钉，9-下挡板，10-移动平台，11-固定车体平台，12-侧立辊，13-调姿架。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细描述：

如图1、6、7所示，一种三自由度自位调姿的重载滚滑复合导轨。由固定导轨1、移动导轨2、弹性卸载调姿单元和侧导向辊单元组成。其中固定导轨1被固联在固定车体平台11的两侧，彼此平行、且位于同一水平平面内；移动导轨2被固联在移动平台10的两侧，彼此平行、且位于同一水平平面内；固定导轨1与移动导轨2上下对位扣合在一起、形成一滑动接触导轨副。空载时导轨副的里侧靠严、承担移动平台的一小部分重量，负载时(移动平台静止)整个接触面全部靠严、承担移动平台一小部分重量与负载的全部重量。

如图1、3、4、6所示，所述的弹性卸载调姿单元具有三个被动自由度、整体安装于所述的移动导轨2圆柱-矩形孔内，沿导轨宽度设置两排、每排等距安装15-16个弹性卸载调姿单元，每个弹性卸载调姿单元的圆柱滚动体留有1.5mm的压缩量，以适应移动导轨2与固定导轨1位置与形状的相对误差导致的调姿要求，形成分布式的卸载方阵；所述的弹性卸载调姿单元由蝶形弹簧3、导向滑柱4、自位调姿圆柱面套5、圆柱滚动体6串联组成。其中蝶形弹簧3上面与移动导轨2端面接触、下侧与导向滑柱4上端面接触，两者之间设置一定预紧力、共同安装于上端圆柱孔中，导向滑柱4上下微小移动时，圆柱孔起到导向作用；导向滑柱4的下端面加工成有一定弓高的圆柱面槽，自位调姿圆柱面套5的上表面加工成与导向滑柱4的下端的圆柱面槽相同直径的圆柱面，并与导向滑柱4下端面接触构成圆柱滑动副，实现自位功能。另外、在自位调姿圆柱面套5中，与其上表面的圆柱面的轴线正交方向，加工有圆柱通孔、下侧切掉2mm、形成C形不完整圆柱面孔。所述的圆柱滚动体6以一定间隙装在C形不完整圆柱面孔内，可以自由滚动、却无法径向脱离C形不完整圆柱面孔；所述的自位调姿圆柱面套5的两侧下方(下侧切掉2mm的位置)为较大圆弧面结构；所述的移动导轨2移动时一旦发生偏载，导致圆柱滚动体6倾斜一定角度，自位调姿圆柱面套5必然跟随倾斜，其下方的大圆弧面与下挡板9接触位置跟随变化，较大圆弧面可保证圆柱滚动体6相对下挡板9下伸出量不变。整个弹性卸载调姿单元为一移动、两转动的被动三自由串联系统。在固定导轨1上、与移动导轨2两排弹性卸载调姿单元对应位置开有两条矩形槽，在重载压力作用下，所述的自位调姿圆柱面套5可在所述的导向滑柱4的圆弧槽内自动的摆动补偿微小角度调整，实现圆柱滚动体6与所述的固定导轨1的矩形槽底面形成稳定线接触。在固定导轨1与移动导轨2的移动导轨副之间植入一个弹性卸载、自位调姿、圆柱滚动接触的卸载方阵，最终形成滚-滑复合摩擦导轨。

本实用新型滚滑复合摩擦导轨的移动导向由移动导轨内侧、两端的侧立辊12导向完成，如图7所示，侧立辊12高出移动导轨2侧面1mm，如图8所示，当移动导轨2整体偏载形成侧转趋势时，侧立辊12首先与固定车体平台11的侧边接触完成导向，避免移动导轨2侧面与固定车体平台11的侧立面形成点接触而研伤，在侧立辊12与移动导轨2之间设置调姿架13、调姿架13与移动导轨2为圆柱面(轴线水平)接触、具有自位调姿能力，侧立辊12以一定间隙装在调姿架13中，可自由转动。与固定车体动平台11的侧立面形成可靠线接触。实现可靠导向。

Claims (4)

1.一种三自由度自位调姿的重载滚滑复合导轨，其特征在于：包括固定导轨、活动导轨和三自由度弹性卸载调姿单元组成,所述的三自由度弹性卸载调姿单元安装于所述的活动导轨中；所述的三自由度弹性卸载调姿单元由蝶形弹簧、导向滑柱、自位调姿圆柱面套、圆柱形滚动体串联组成；所述的活动导轨上按一定规律均匀开有两排圆柱-矩形孔，每个孔里安装有三自由度弹性调姿单元，在固定导轨上与两排滚动体对应的位置开有两条矩形槽，圆柱滚动体可自位调姿与矩形导轨槽底面形成稳定线接触；平台移动时，所述的平台及活动导轨整体重量由两排蝶形弹簧弹性卸载4/5，形成滚动与滑动复合的摩擦接触副。

2.根据权利要求1所述的一种三自由度自位调姿的重载滚滑复合导轨，其特征在于，所述的固定导轨与所述的活动导轨之间相对倾斜、沿宽度外侧有1-2mm间隙，该间隙小于蝶形弹簧的整体总压缩量。

3.根据权利要求1所述的一种三自由度自位调姿的重载滚滑复合导轨，其特征在于，所述的导向滑柱下端面开有一定弓高、直径的圆柱形槽面；所述的半圆形自位调姿圆柱面套的外表面、加工成相同直径的部分圆柱面，与导向滑柱下端面的圆柱形槽面接触、构成滑动副；在半圆形自位调姿圆柱面套的端面上开有圆孔，所述的圆柱形滚动体被以一定间隙方式装于该圆孔内且无法掉出；若所述圆柱滚动体受偏载倾斜一定角度时，在不平衡重载压力作用下，半圆形调姿套可在导向滑套圆弧槽内自动调姿补偿微小角度，实现圆柱滚动体与固定滑槽形成稳定线接触。

4.根据权利要求1所述的一种三自由度自位调姿的重载滚滑复合导轨，其特征在于，导轨的移动导向由两移动导轨内侧的立辊、车体侧立边滚动接触实现，立辊被安装在上导轨内侧边处、高出导轨侧面1mm,当活动导轨整体偏载形成偏转趋势时，立辊先于固定导轨侧边接触完成导向，侧立辊也具有自位调姿结构，形成可靠线接触导向。