直线导轨系统的制作方法

本发明涉及一种直线导轨系统。

背景技术：

直线导轨系统常见于数控机床、工业机器人、医疗器械等设备中，用于支撑和引导运动部件，使得运动部件按给定的方向做往复直线运动。

直线导轨系统一般包括导轨以及具有承载平台的滑块，承载平台用于支撑运动部件，滑块与导轨滑动或滚动接触、可沿导轨进行往复直线运动。直线导轨系统在运行时，必须保证滑块与导轨之间具有良好的润滑，一旦润滑不足甚至以无润滑状态运行，直线导轨系统就会产生急剧磨损而缩短使用寿命。

为了保证直线导轨系统良好的润滑环境，直线导轨系统通常还包括与滑块连接的自动注脂器，自动注脂器中储有油脂，用于定期向滑块内部注脂，以实现其持续润滑。相邻两次注脂的间隔期通常以直线导轨系统运行的时间或者滑块的总距离为判断依据：自前一次注脂开始，如直线导轨运行系统运行的总时间或者滑块运行的总距离达到设定值，则自动注脂器执行注脂动作。

其中，为了检测滑块运行的距离，还需要为滑块配备距离检测装置，这无疑会增加空间的占用。其中，距离检测装置一般安装在滑块沿滑动方向的一端，且滑动地设于导轨上，这将导致与导轨接触面积的增加，从而增加了滑块运动的阻力。而由于直线导轨对安装空间有严格的限制，那么为了满足安装空间的要求，势必要减小滑块的尺寸，使得承载平台面积减小，导致载荷能力减小。

另外，距离检测装置需要连接电缆以实现供电，使得在安装时需要将电缆的布置列入考虑范围，这增加了安装的困难。

技术实现要素：

本发明提供一种新的直线导轨系统，能够同时实现自动注脂以及对滑块 运动距离的检测，同时保证滑块的载荷能力。

为解决上述问题，本发明提供一种直线导轨系统，包括导轨、设于导轨上且可沿所述导轨滑动的滑块，以及与所述滑块连接的自润滑装置；所述自润滑装置设于所述滑块沿宽度方向的一侧，所述宽度方向与所述滑块的滑动方向垂直，所述自润滑装置包括：具有内腔的壳体；测量模块，包括相互耦合的控制芯片和第一传感器，所述控制芯片位于所述内腔中，所述第一传感器用于测量所述滑块的行程、并将测量得到的行程信号发送给所述控制芯片，当所述行程达到设定距离时，所述控制芯片发出注脂指令；自动注脂器，位于所述内腔中，用于向所述滑块注脂，所述自动注脂器具有用于执行注脂动作的执行电机，所述执行电机与所述控制芯片耦合连接，用于接收所述注脂指令，并根据所述注脂指令执行注脂动作。

可选的，所述测量模块还包括与所述控制芯片耦合连接的第二传感器；所述第二传感器位于所述壳体外，与所述滑块接触以检测所述滑块的振动、并将检测到的振动信号发送给所述控制芯片，当振动超出设定值时，所述控制芯片发出所述注脂指令。

可选的，当所述自动注脂器执行注脂动作后，所述第二传感器检测到的振动仍超出设定值时，所述控制芯片还用于发出报警信号；所述测量模块还包括位于所述控制电路板上的收发器，所述收发器与所述控制芯片以及外界的服务器耦合连接，所述控制芯片通过所述收发器将所述报警信号发送给所述外界的服务器。

可选的，所述滑块包括沿滑动方向相互连接的承载平台和端部件，所述承载平台高于所述端部件；所述第二传感器贴设于所述承载平台高出所述端部件的部分的端面上。

可选的，所述内腔中还设有蓄电池，用于给所述执行电机、所述测量模块供电。

可选的，所述内腔中还设有能量收集模块，与所述蓄电池电连接；所述能量收集模块用于将所述滑块的机械能转化为电能，并将所述电能储存在所述蓄电池中。

可选的，所述能量收集模块包括偏心摆轮，与所述偏心摆轮传动连接的传动部件，以及与所述传动部件连接的发电机；所述偏心摆轮的轴线与所述滑块的运动方向垂直，能够在所述滑块运动时发生旋转运动，并通过传动部件将所述旋转运动传递至所述发电机、由所述发电机将所述机械能转化为电能。

可选的，所述传动部件包括：轴承，所述轴承的外圈与所述偏心摆轮同轴连接，内圈内固设有支承轴，用于将所述轴承支撑在所述壳体内；第一齿轮，与所述轴承的外圈同轴连接；两个离合方向相反的单向离合器，每个所述单向离合器分别包括同轴设置、可在相互锁止和解锁的状态中切换的第一转动圈和第二转动圈，所述第一转动圈与所述第一齿轮啮合，两个单向离合器的所述第二转动圈相互啮合，其中一个所述第二转动圈作为所述传动部件的输出端；发电机，所述发电机的输入端与所述传动部件的输出端传动连接。

可选的，所述自动注脂器具有供油脂通过并伸出所述壳体的管嘴；所述端部件上设有注脂口，所述管嘴与所述注脂口连接并连通。

可选的，所述注脂口位于所述端部件沿长度方向的一端，且位于所述滑块面向所述壳体的一侧；所述自动注脂器的长度方向与所述滑块的长度方向平行。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的直线导轨系统中，一方面，带有自动注脂器的自润滑装置安装于滑块沿宽度方向的一侧，因此不会增加滑块沿滑动方向的长度，不会影响滑块沿滑动方向的安装空间，保证滑块的安装空间；同时由于与导轨不接触，不会增加滑块运动的阻力。另一方面，集成有控制芯片的测量模块也设于自润滑装置的壳体中，不占用滑块沿滑动方向的空间，进一步保证滑块的安装空间。

进一步，自润滑装置中还设有蓄电池以及与蓄电池连接的能量收集模块，蓄电池能够向测量模块以及自动注脂器提供电力，能量收集模块能够向蓄电池充电，由此，自润滑装置不需要再外接电缆，安装更为方便。

附图说明

图1是本发明实施例的直线导轨系统在沿滑块的滑动方向的侧视图；

图2是本发明实施例的直线导轨系统的滑块及自润滑装置的俯视图；

图3、图4示出了本发明实施例的直线导轨系统的自润滑装置的内部的结构示意图；

图5示出了本发明实施例的直线导轨系统的自动注脂器的内部结构图；

图6示出了本发明实施例的直线导轨系统的能量收集模块的结构图；

图7示出了能量收集模块中单向离合器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

本发明实施例提供一种直线导轨系统，参照图1、图2所示，包括导轨11、设于导轨11上且可沿导轨11滑动的滑块12，以及与滑块12连接的自润滑装置100。

结合图3、图4所示，自润滑装置100设于滑块12沿宽度方向(图2中Y方向)的一侧，宽度方向与滑块12的滑动方向(图2中X方向)垂直，自润滑装置100包括：

具有内腔的壳体101；

测量模块110，具有位于内腔中的控制电路板111，控制电路板111上集成有彼此耦合连接的控制芯片112和第一传感器113，第一传感器113用于测量滑块12的行程、并将测量得到的行程信号发送给控制芯片112，当行程达到设定距离时，控制芯片112发出注脂指令；

自动注脂器120，位于壳体101的内腔中，用于向滑块12注脂，结合图5所示，自动注脂器120具有用于执行注脂动作的执行电机121，执行电机121与控制芯片112耦合连接，用于接收注脂指令，并根据注脂指令执行注脂动作。

直线导轨系统运行时，一般来说，要求滑块12的行程满足一定条件时就 需要对其进行注脂润滑。即自上一次注脂润滑起算，当滑块12的总行程达到设定距离的值，则需要控制自动注脂器120对其进行注脂润滑。这个设定距离的值可以被存储在控制芯片112中，当控制芯片112接收到第一传感器113的行程信号时，将该行程信号对应的实际行程与设定距离进行比较，当实际行程大于设定距离时，控制芯片112就向自动注脂器120发出注脂指令，控制自动注脂器120执行注脂动作。

本发明的直线导轨系统中，一方面，带有自动注脂器120的自润滑装置100安装于滑块12沿宽度方向的一侧，因此不会增加滑块12沿滑动方向的长度，不会影响滑块12沿滑动方向的安装空间，保证滑块12的安装空间；同时与导轨11不接触，减小了滑块12运动的阻力。另一方面，集成有控制芯片112和第一传感器113的测量模块110也设于自润滑装置100的壳体101中，不占用滑块12沿滑动方向的空间，也不影响滑块12沿滑动方向的安装空间。

在其他实施例中，第一传感器113也可以设于壳体101外，例如固定于壳体101的外表面或者固定于滑块12上均可，并与控制芯片112耦合连接。

从图1-图4中可以看出，壳体101为长方体，且在高度方向上不伸出滑块12、在滑块12的滑动方向上(即滑块的长度方向)也不伸出滑块12。

其中，第一传感器113可以为位移传感器或者加速度传感器。

如图5所示，自动注脂器120还包括与执行电机121的输出端传动连接的传动模块122(例如齿轮传动模块等)，连接于传动模块122的输出端的注脂活塞123，注脂活塞123作用于注脂袋124。注脂袋124中填充有油脂。

其中，传动模块122用于将执行电机121输出端的转动运动转化为直线运动，并推动注脂活塞123对注脂袋124作挤压运动。结合图1至图4所示，注脂袋124在相对于注脂活塞123的另一侧设有供油脂通过的管嘴124a，注脂袋124中的油脂能够在注脂活塞123的推动下被挤出管嘴124a。

结合图3、图4所示，滑块12上设有注脂口12a，管嘴124a与注脂口12a连接并连通，从管嘴124a中挤出的油脂经过注脂口12a进入到滑块12中。

其中，注脂口12a位于滑块12沿长度方向的一端，且位于滑块12面向 壳体101的一侧，并且自动注脂器120的长度方向与滑块12的长度方向平行。这样，在滑块12的宽度方向上，自动注脂器120所占用的空间比较小。

进一步地，如图1、图4所示，测量模块110还包括与控制芯片112耦合连接的第二传感器114，用于检测滑块12的振动。其中，图4中只示意性地表示出第二传感器114位于壳体101之外，并未示出第二传感器114与滑块12之间的位置关系。

具体地，第二传感器114位于壳体101外，与滑块12接触以检测滑块12的振动、并将检测到的振动信号发送给控制芯片112，当振动超出设定值时，控制芯片112发出注脂指令。

当滑块12在导轨11上正常运行时，其振动幅度和振动频率都将维持在一个设定值的范围内，满足一定的预设条件，这个预设条件被存储在控制芯片112内。当控制芯片112收到第二传感器114所发出的振动信号时，将振动信号与存储的预设条件进行比较，如果振动信号不再满足预设条件，则判定振动超出设定值，这时，控制芯片112将向自动注脂器120发出注脂指令，由自动注脂器120执行注脂动作。

进一步地，如果执行注脂动作后，第二传感器114检测到的滑块12的振动仍然超出设定值，那么控制芯片112还用于发出报警信号，提示故障。

如图3所示，测量模块110还包括位于控制电路板111上的收发器115，收发器115与控制芯片112以及外界的服务器耦合连接，控制芯片112通过收发器115将报警信号发送给服务器，以提示操作人员需要进行故障排除。

另外，控制芯片112还可以通过收发器115与服务器之间实现无线数据交换，控制芯片112可以将其他数据发送给服务器、以使得服务器对直线导轨系统的运行状态进行监控，同时，控制芯片112还可以接收服务器发出的数据，例如各个存储参数等。

其中，第二传感器114可以为压电振动传感器。

原则上，第二传感器114可以安装于滑块12的任何位置，只要与滑块12接触即可。

本实施例中，如图1、图2所示，滑块12包括沿滑动方向相互连接的承载平台12b和端部件12c，承载平台12b用于承载负荷，注脂口12a设于端部件12c上。承载平台12b与导轨11之间设有循环滚动的滚子(图中未示出)，端部件12c分别位于承载平台12b的两端，为滚子提供回转空间。也就是说，滚子在承载平台12b和端部件12c之间循环滚动。

其中，承载平台12b高于端部件12c。承载平台12b的顶部具有用于承载负荷的承载面，端部件12c的顶部低于承载面。承载平台12b具有高出端部件12c的部分，第二传感器114贴设于承载平台12b高出端部件12c部分的端面上。这样可以减小自润滑装置100的占用空间。

其中，第二传感器114与控制芯片112之间的耦合连接可以是有线或者无线连接。本实施例采用有线连接的方式连接。

进一步地，如图3、图4所示，壳体101的内腔中还设有蓄电池130，用于给执行电机、测量模块110供电。蓄电池130能够向测量模块110以及自动注脂器120提供电力，由此，自润滑装置不需要再外接电缆，安装更为方便。

壳体101的内腔中还设有能量收集模块140，与蓄电池130电连接，用于向蓄电池130充电。能量收集模块140用于将壳体101的机械动能转化为电能，并将电能储存在蓄电池130中。

其中，能量收集模块140可以是机械能量收集模块，将滑块12的机械能转化为电能，例如滑块12振动产生的能量或者由于滑动时产生的动能。或者，能量收集模块140还可以是热能收集模块、将滑块12与导轨11之间摩擦产生的热能或者外界的热能转化为电能，或者是光能收集模块、将外界的光能转化为电能，等等。

本实施例中，能量收集模块140为机械能量收集模块，可以利用滑块12的加速度产生旋转运动，并将该旋转运动产生的机械能转化为电能。

具体地，参照图6所示，能量收集模块140包括偏心摆轮141，与偏心摆轮141传动连接的传动部件C，以及与传动部件C连接的发电机(图中未示出)，发电机一般为微型发电机。

偏心摆轮141的轴线与滑块12的滑动方向垂直，其径向平面(即沿垂直于轴向的平面)与滑块12的滑动方向平行，能够在滑块12沿导轨11滑动时发生旋转运动，并通过传动部件C将旋转运动传递至发电机，由发电机将机械能转化为电能。

其中，偏心摆轮141的重心相对于其转动中心偏置，即重心和转动中心不重合，因此称为偏心摆轮141。如图6所示，本实施例中的偏心摆轮141具有作为转动中心的中心圆，以及位于中心圆径向外侧、并作为偏心部分的半圆。偏心摆轮141在转动中心的位置开设有连接孔141a，用于连接传动部件C。这样，当滑块12滑动并产生加速度时，偏心摆轮141能够在加速度的作用而发生旋转。

其中，传动部件C可以包括带传动、链传动或者齿轮传动等各种传动形式，只要能够实现将偏心摆轮141的旋转运动传递至发电机的输入端即可。

本实施例中，传动部件C包括：

轴承142，设于连接孔141a中，其中轴承142的外圈与偏心摆轮141同轴连接，轴承142的内圈内固设有支承轴143，支承轴143用于将轴承142支撑在壳体101内；

第一齿轮144，与轴承142的外圈同轴连接；

两个离合方向相反的单向离合器145，每个单向离合器145分别包括同轴设置、可在相互锁止和解锁的状态中切换的第一转动圈145a和第二转动圈145b，两个单向离合器145的第一转动圈145a分别与第一齿轮144啮合；两个单向离合器145中的第二转动圈145b相互啮合，并且其中一个第二转动圈145b作为传动部件C的输出端。

其中，单向离合器145可以是滚子式单向离合器或者楔块式单向离合器。参照图7所示，以滚子式单向离合器为例，每个单向离合器145中，第一转动圈145a和第二转动圈145b沿轴向间隔排布、两者之间还同轴地设有转轴145c，转轴145c与其中一个转动圈固定连接，而与另一个转动圈之间设有滚子145d，并通过滚子145d的运动实现单向离合。

如图7，本实施例中，转轴145c与第二转动圈145b固定连接，第一转动 圈145a的内周面开设有单向离合槽145e，沿周向方向，单向离合槽145e的径向尺寸逐渐变小，滚子145d通过弹簧连接于单向离合槽145e的径向尺寸较大的一端。其中，沿第一转动圈145a的径向方向，单向离合槽145在径向尺寸较大一端的径向尺寸大于滚子145d的直径，另一端则小于滚子145d的直径。

其中，以其中一个单向离合器145为例，其单向离合槽145e沿顺时针的方向，径向尺寸逐渐减小。如图6并结合图7所示，当偏心摆轮141顺时针旋转(图6中R1方向)，带动第一齿轮144顺时针旋转，则第一转动圈145a逆时针旋转，此时，结合图7所示，滚子145d相对于第一转动圈145a顺时针运动，并脱离单向离合槽145e的尺寸较大的一端，滚子145d与转轴145c的外周面发生接触，弹簧被拉伸。随着第一转动圈145a继续转动，滚子145d朝向尺寸较小的一端继续运动，滚子145d与转轴145c之间的接触压力逐渐变大，当接触压力增大到一定值时，第一转动圈145a与转轴145c之间被锁止，此时第一转动圈145a、第二转动圈145b之间处于锁止状态。第一转动圈145a、第二转动圈145b之间不能发生相对转动，两者之间传递扭矩。

当偏心摆轮141逆时针旋转(图6中R2方向)，带动第一齿轮144逆时针旋转，则第一转动圈145a顺时针旋转，此时，结合图7所示，滚子145d相对于第一转动圈145a逆时针运动，并进入单向离合槽145e的尺寸较大的一端时，使得滚子145d与转轴145c的外周面不接触，弹簧被压缩，滚子145d与转轴145c之间处于解锁状态，此时第一转动圈145a、第二转动圈145b之间处于解锁状态。第一转动圈145a、第二转动圈145b之间可以相对各自独立转动，两者之间不传递扭矩。

对于另一个单向离合器145来说，其单向离合槽145e沿顺时针的方向，径向尺寸逐渐减小。并且，滚子145d通过弹簧连接于单向离合槽145e的径向尺寸较大的一端。这样便能够实现两个单向离合器145的离合方向相反。

其中，由于两个单向离合器145的离合方向相反，那么不管偏心摆轮141顺时针转动还是逆时针转动，都能够保证其中一个单向离合器145传递扭矩，另一个单向离合器145不传递扭矩，从而将偏心摆轮141的转动传递至发电机的输入轴，并且保证输入发电机的输入轴的转动方向一致。

具体地，如图6所示，将包含作为输出端的第二转动圈145b的单向离合器145定义为第一单向离合器，另一个单向离合器定义为第二单向离合器，假设：当偏心摆轮141顺时针旋转时，第一单向离合器锁止、第二单向离合器解锁；当偏心摆轮141顺逆时针旋转时，第一单向离合器解锁、第二单向离合器锁止，则：

当偏心摆轮141顺时针旋转时，偏心摆轮141输出的扭矩依次经过轴承142的外圈、第一齿轮144、第一单向离合器的第一转动圈145a和第二转动圈145b后，由第一单向离合器的第二转动圈145b输出，其中，扭矩从第一单向离合器输出时，作为输出端的第二转动圈145b旋转方向为逆时针方向；

当偏心摆轮141逆时针旋转时，偏心摆轮141输出的扭矩依次经过轴承142的外圈、第一齿轮144、第二单向离合器的第一转动圈145a和第二转动圈145b、第一单向离合器的第二转动圈145b后，由第一单向离合器的第二转动圈145b输出；其中，扭矩从第一单向离合器输出时，作为输出端的第二转动圈145b旋转方向也为逆时针方向。

或者，也可以将两个单向离合器145的离合方向互换，此时，不论偏心摆轮141的旋转方向如何，其输出扭矩经过两个单向离合器145后，输出的扭矩的方向均为顺时针方向。

由此可见，不论偏心摆轮141的旋转方向如何，其输出扭矩经过两个单向离合器145后，输出的扭矩的方向均固定不变。因此，不论偏心摆轮141的旋转方向如何，都可以保证发电机能够正常运行并进行发电。

进一步地，传动部件C的输出端可以直接与发电机的输出端同轴连接或者通过齿轮传动连接。

本实施例中，如图6，能量收集模块140还包括相互啮合的第二齿轮146、第三齿轮147，第二齿轮146与传动部件C的输出端啮合，第三齿轮147与发电机的输出端传动连接，例如同轴连接。

其中，第二齿轮146的直径大于第三齿轮147的直径，以对传动部件C中输出的转速进行增速。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员， 在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。