專利名稱：檢測高速重載精密滾柱直線導(dǎo)軌性能的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于導(dǎo)軌檢測相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及采用溫度傳感器、噪聲傳感器、振動傳感器，光柵尺為敏感元件的檢測裝置。
背景技術(shù)：
滾柱直線導(dǎo)軌是80年代才開始在國際上廣泛采用的新型導(dǎo)向組件，具有定位精度高、動靜摩擦系數(shù)小、可實現(xiàn)機床和機械裝置的高速運動、能提高機床和機械的工作效率、節(jié)約能源、精度保持性高、裝配到機床和機械上的周期短等優(yōu)點。同時，滾動直線導(dǎo)軌副在機械傳動副中起到運動部件的承載及運動導(dǎo)向作用，已經(jīng)成為精密數(shù)控設(shè)備的關(guān)鍵基礎(chǔ)部件之一。隨著數(shù)控技術(shù)、自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，及對滾動直線導(dǎo)軌研究的不斷深入，滾動直線導(dǎo)軌的性能不斷提升。同時，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，滾動直線導(dǎo)軌的需求量也隨之?dāng)U大。滾柱直線導(dǎo)軌副被廣泛用作高精度控機床和加工中心的導(dǎo)向部件。而其性能直接反映整體設(shè)備的水平，因而倍受國內(nèi)外關(guān)注。目前，國際上主要生產(chǎn)廠家集中于日本等極少數(shù)發(fā)達(dá)國家，由于它是新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，因此它的制造和檢測技術(shù)是不公開的，國內(nèi)也有數(shù)量很少的幾家廠生產(chǎn)但目前尚無正式的國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)導(dǎo)軌副的發(fā)展水平和國外相比還有不小的差距，除了原材料和加工設(shè)備的精度等因素外，沒有完善的試驗檢測裝置是制約其發(fā)展的一個重要原因。為適應(yīng)指及專業(yè)化生產(chǎn)的需要，急待解決高精度，高效率的檢測問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)難題是針對目前缺少滾柱直線導(dǎo)軌副檢測裝置的現(xiàn)狀，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，發(fā)明一種檢測高速、重載、精密滾柱直線導(dǎo)軌副性能的裝置，該裝置以溫度傳感器為傳感元件完成溫度測量模塊的檢測，以噪聲傳感器為傳感元件完成噪聲測量模塊的檢測，以振動溫度傳感器為傳感元件完成振動測量模塊的檢測，以光柵尺為傳感元件完成速度、加速度模塊的檢測。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種檢測高速重載精密滾柱直線導(dǎo)軌副性能的裝置， 其特征是，工作臺6由連接螺釘21安裝在前左滑塊I，前右滑塊II，后左滑塊III，后右滑塊IV上，前左滑塊I，前右滑塊II，后左滑塊III，后右滑塊IV上安裝在前、后直線導(dǎo)軌2、 2’上，四個滑塊組結(jié)構(gòu)完全相同；前左滑塊I滾道22里安裝四個溫度傳感器5 ；振動傳感器 19通過磁座18安裝在前左滑塊I的平坦表面；前右滑塊II，后左滑塊III，后右滑塊IV中的傳感器和磁座的安裝與前左滑塊I中的完全相同；在U型床身8的中部安裝左、右直線電機初級5、5’，直線電機左次級4安裝在左立板9，直線電機右次級4’安裝在右立板9’，左立板9、右立板9’是分別由三塊板用螺釘連接而成，前、后直線電機初級5、5’的兩側(cè)是兩條與之平行的前、后直線導(dǎo)軌2、2’，將噪聲傳感器25安裝在噪聲傳感器支架M中，用緊固螺釘 26擰緊，噪聲傳感器支架M通過上、下連接螺釘23、23’安裝在工作臺6下，對準(zhǔn)前左滑塊 I，噪聲傳感器25對準(zhǔn)滑塊的距離可以調(diào)整，調(diào)節(jié)距離為Icm ；
前、后液壓緩沖器1、1’分別安裝在兩個緩沖擋座12上，兩個緩沖擋座12再分別安裝在U型床身8的最右端前、后兩側(cè)；與前、后液壓緩沖器1、1’位置對稱的U型床身8的最左端，同樣也安裝兩個液壓緩沖器；光柵尺7安裝在安裝板10上，光柵頭3安裝在工作臺 6上；3米拖鏈13 —端安裝在工作臺6上，另一端安裝在床身8上；在裝置中，床身8中部左側(cè)安裝四個直線軸承，左后直線軸承16’安裝在左后立柱 15’上，右后立柱15，右后直線軸承16上，左后立柱15’、右后直線軸承16通過螺釘安裝在支架17上，前面兩個軸承與后面軸承對稱安裝，結(jié)構(gòu)完全相同，氣缸14安裝在支架17下本發(fā)明具有以下明顯效果該裝置性能穩(wěn)定、響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡單，傳感器安裝靈活，可更換不同型號的滾柱直線導(dǎo)軌，檢測范圍廣。


圖1為裝置俯視圖，圖2為圖1的A-A剖面圖，其中1-后液壓緩沖器、1’ -前液壓緩沖器、2-后直線導(dǎo)軌、2’ -前直線導(dǎo)軌、3-光柵頭、4-直線電機左次級、4’ -直線電機右次級、5-左直線電機初級、5’ -右直線電機初級、6-工作臺、7-側(cè)板、8-U型床身、9-左立板、9’ -右立板、10-安裝板、11-溫度傳感器、I-前左滑塊、II-前右滑塊、III-后左滑塊 IV-后右滑塊。圖3為裝置主視圖，其中12-緩沖擋座、13-3米拖鏈、14-氣缸、15-右后立柱、 15’ -左后立柱、16-右后直線軸承、16’ -左后直線軸承、17-支架。圖4為傳感器安裝圖，其中18-磁座、19-振動傳感器、20-溫度傳感器、21-連接螺釘、22-滾道、23-上連接螺釘、23’ -下連接螺釘、24-噪聲傳感器支架、25-噪聲傳感器、 26-緊固螺釘。圖5為噪聲傳感器支架圖。圖6為空載時的一個檢測結(jié)果。
具體實施例方式結(jié)合附圖和技術(shù)方案詳細(xì)說明本發(fā)明的
具體實施例方式本檢測平臺能夠測試滾柱直線導(dǎo)軌副的最大有效長度為4000mm，導(dǎo)軌的實際有效可安裝長度為6000mm，也即整個床身的長度。測試時，滾柱直線導(dǎo)軌副可以完成在2g的加速度，最大速度為150m/min，空載狀態(tài)下或Ig的加速度，速度為60m/min，2t重載狀態(tài)下的噪聲、振動、溫升、速度加速度參量的實時測量。兩者的檢測過程完全相同，下面在空載情況下，工作臺以2g的加速度，最大速度為150m/min時，進行滾柱直線導(dǎo)軌性能檢測。1.溫度的檢測滾柱直線導(dǎo)軌副在高速狀態(tài)下運行，必然會導(dǎo)致機床中的許多部位有明顯的溫升，因此，溫度測量模塊是滾柱直線導(dǎo)軌副性能檢測裝置的重要組成部分。實際的測量過程中四個滑塊前左滑塊I，前右滑塊II，后左滑塊III，塊IV —直處于運行狀態(tài)，前、后直線導(dǎo)軌2的散熱面積比較大，因而它的溫升不是很明顯。最明顯的地方，應(yīng)該是滾動體的溫度變化，但因其測量比較難，只能選擇相對比較顯著的前左滑塊I，前右滑塊II，后左滑塊III， 后右滑塊IV四個滑塊作為測試點，在前左滑塊I，前右滑塊II，后左滑塊III，后右滑塊IV 中的經(jīng)過淬火和精磨而成的滾道22里安裝四個溫度傳感器5，如圖4，四個溫度傳感器5的尺寸為Φ6πιπι，厚度1mm。溫度傳感器5選用美國omega公司熱電偶溫度傳感器傳感器，其精度能達(dá)到士0.3°。2.噪聲的檢測滾柱直線導(dǎo)軌副中前、后直線導(dǎo)軌2和前左滑塊I，前右滑塊II，后左滑塊III，后右滑塊IV四個滑塊中均有經(jīng)過淬火和精磨而成的滾道22，滾柱從滾柱直線導(dǎo)軌2和前左滑塊I，前右滑塊II，后左滑塊III，后右滑塊IV的滾道22通過后，、實現(xiàn)滾柱的循環(huán)運動和四個滑塊的往復(fù)快速直線運動，這兩種運動往往成為噪聲的根源。而滾柱尺寸和滑塊運動速度均會對噪聲產(chǎn)生影響。所以把四個噪聲傳感器25放置在接近噪聲源的位置有利于準(zhǔn)確測量，四個噪聲傳感器25夾在噪聲傳感器支架M中，用緊固螺釘沈擰緊，通過上、下連接螺釘23、23’安裝在工作臺6下，分別對準(zhǔn)前左滑塊I，前右滑塊II，后左滑塊III，后右滑塊IV四個滑塊，距離為可調(diào)，調(diào)節(jié)距離為1cm，如圖4。工作臺6運動帶來的振動對四個噪聲傳感器25的測試會有影響，在選取傳感器時選取電容式體積小的噪聲傳感器，噪聲傳感器選用美國PCB 377B02精密噪聲傳感器，其噪聲傳感器相對動圈式噪聲傳感器受振動影響較小，噪聲傳感器的直徑小也不易受到振動的影響，而且在安裝四個噪聲傳感器25 時，在四個噪聲傳感器25外部包裹一層減振材料，再夾在噪聲傳感器支架M中，以降低振動對測試帶來的影響。3.振動的檢測滾珠絲杠副振動的檢測選擇加速度傳感器，將四個振動傳感器19固定在四個磁座18上，然后分別吸在前左滑塊I，前右滑塊II，后左滑塊III，后右滑塊IV上，固定傳感器電纜線，防止電纜屏蔽層和絕緣材料間的摩擦產(chǎn)生電荷而引入噪聲。四個振動傳感器19 選用美國PCB公司的356A15三軸向壓電加速度傳感器是性價比較高的一款產(chǎn)品。傳感器質(zhì)量輕、體積小，在傳感器殼體內(nèi)置集成電路，完成阻抗變換提高線纜長度。使用兩線制的供電和信號輸出方式，使現(xiàn)場安裝十分方便，適合狹小空間的安放，滿足測試需要。磁座18 選用080A27，080A27能提供的吸力能保證在53N以內(nèi)都沒問題，所以安全性是能保證的。4.速度、加速度的檢測光柵尺7選用開放式的，精度和速度比封閉式的高。側(cè)板11安裝光柵尺7時用， 光柵尺7安裝在安裝板10上，鋼帶安裝完畢后卸掉側(cè)板11，如圖1。滾柱直線導(dǎo)軌副驅(qū)動速度和加速度的測量是通過對光柵尺輸出的測量信號對時間進行一次和二次微分計算，從而得工作臺6直線運動速度與加速度。各種傳感器安裝完畢后，所有傳感器的連線都安裝在3米拖鏈13中，然后再與采集卡相連。系統(tǒng)上電，電機運動，啟動編好的程序，輸入?yún)?shù)導(dǎo)軌編號為0001-p，有效行程為2000mm，最高速度為150m/min，加速度為2g，負(fù)載為0，點擊開始測試，得到進行溫度、噪聲、速度、加速度、振動的實時檢測結(jié)果，如圖5所示。在圖5中以曲線形式清楚地顯示了溫度、噪聲、速度、加速度、振動的情況。重載情況下的檢測過程與高速空載時完全相同。當(dāng)要檢測不同導(dǎo)軌進行導(dǎo)軌更換時，氣缸14頂起支架17，四個立柱在四個直線軸承上滑動，是氣缸四個爪的導(dǎo)向，頂起工作臺，將工作臺移走，卸掉螺釘，更換導(dǎo)軌，利用本裝置，直線導(dǎo)軌的更換非常簡便。本裝置可檢測不同型號的滾柱直線導(dǎo)軌副，按照其要求檢查其相應(yīng)滾柱直線導(dǎo)軌副的性能，裝置的性能穩(wěn)定、響應(yīng)速度、檢查的項目多，檢測范圍廣。裝置結(jié)構(gòu)簡單，空間敞開，為滾柱直線導(dǎo)軌副檢測項目所需傳感器的安裝和檢測提供條件，測試方便。
權(quán)利要求
1. 一種檢測高速重載精密滾柱直線導(dǎo)軌副性能的裝置，其特征是，工作臺(6)由連接螺釘安裝在前左滑塊(I)，前右滑塊(II)，后左滑塊(III)，后右滑塊(IV)上，前左滑塊(I)，前右滑塊(II)，后左滑塊(III)，后右滑塊(IV)上安裝在前、后直線導(dǎo)軌0、2’)上， 四個滑塊組結(jié)構(gòu)完全相同；前左滑塊(I)滾道02)里安裝四個溫度傳感器(5)；振動傳感器(19)通過磁座(18)安裝在前左滑塊(I)的平坦表面；前右滑塊(II)，后左滑塊(III)， 后右滑塊(IV)中的傳感器和磁座的安裝與前左滑塊(I)中的完全相同；在U型床身(8)的中部安裝左、右直線電機初級(5、5’)，直線電機左次級(4)安裝在左立板(9)，直線電機右次級G’)安裝在右立板(9’)，左立板(9)、右立板(9’)是分別由三塊板用螺釘連接而成， 前、后直線電機初級(5、5’ )的兩側(cè)是兩條與之平行的前、后直線導(dǎo)軌(2、2’)，將噪聲傳感器05)安裝在噪聲傳感器支架04)中，用緊固螺釘06)擰緊，噪聲傳感器支架04)通過上、下連接螺釘(23、23’ )安裝在工作臺(6)下，對準(zhǔn)前左滑塊(I)，噪聲傳感器05)對準(zhǔn)滑塊的距離可以調(diào)整，調(diào)節(jié)距離為Icm;前、后液壓緩沖器(1、1’ )分別安裝在兩個緩沖擋座(1 上，兩個緩沖擋座(1 再分別安裝在U型床身(8)的最右端前、后兩側(cè)；與前、后液壓緩沖器(1、1’ )位置對稱的U型床身(8)的最左端，同樣也安裝兩個液壓緩沖器；光柵尺(7)安裝在安裝板(10)上，光柵頭 (3)安裝在工作臺(6)上；3米拖鏈(13) —端安裝在工作臺(6)上，另一端安裝在床身(8) 上；在裝置中，床身(8)中部左側(cè)安裝四個直線軸承，左后直線軸承(16’)安裝在左后立柱 (15’)上，右后立柱(15)，右后直線軸承(16)上，左后立柱(15’)、右后直線軸承(16)通過螺釘安裝在支架(17)上，前面兩個軸承與后面軸承對稱安裝，結(jié)構(gòu)完全相同，氣缸(14)安裝在支架(17)下面。
全文摘要
本發(fā)明檢測高速重載精密滾柱直線導(dǎo)軌副性能的裝置屬于導(dǎo)軌檢測相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及采用溫度傳感器、噪聲傳感器、振動傳感器，光柵尺為敏感元件的檢測裝置。該裝置中，工作臺由連接螺釘安裝在前左滑塊，前右滑塊，后左滑塊，后右滑塊上，前左滑塊，前右滑塊，后左滑塊，后右滑塊上安裝在前、后直線導(dǎo)軌上，四個滑塊組結(jié)構(gòu)完全相同；前左滑塊滾道里安裝四個溫度傳感器；振動傳感器通過磁座安裝在前左滑塊的平坦表面；前右滑塊，后左滑塊，后右滑塊中的傳感器和磁座的安裝與前左滑塊I中的完全相同；該裝置性能穩(wěn)定、響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡單，傳感器安裝靈活，可更換不同型號的滾柱直線導(dǎo)軌，檢測范圍廣。
文檔編號G01H11/08GK102175438SQ20111002350
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者呂祎, 張雪, 李薇, 王福吉, 趙順利, 鄭興民 申請人:大連理工大學(xué), 大連高金數(shù)控集團有限公司