滚动直线导轨副综合精度动态测量装置的制作方法

本实用新型属于仪器仪表和测量技术，尤其涉及一种滚动直线导轨副综合精度动态测量装置。

背景技术：

滚动直线导轨副是由导轨、滑块、钢球、返向器、保持架、密封端盖及挡板等组成。滚动直线导轨副作为数控机床的关键功能部件，生产厂家较多，但综合精度测量仪很少。

有规模的生产厂家在花岗石平台上用手工检测或用简易的测量仪粗略检测，精度低，效率低。国外MORPOSS公司应国内一家用户之委托，开发一台专机，造价很高，只能用于测量滑块尺寸偏差，并不能测量滑块运动的平行度，并且安装调整极为复杂。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种滚动直线导轨副综合精度动态测量装置，能实现对不同尺寸规格的滚动直线导轨副的综合精度进行检测。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：

一种滚动直线导轨副综合精度动态测量装置，配设一用于对该测量装置实施电控的电气柜；其还包括有：

一花岗岩平台，其上台面中心区域开槽，槽中安装有滚珠丝杠副；位于槽两侧的工作台台面上由内向外分别卧有一构成驱动台的滚动直线导轨和开设一列用于安装被测导轨的螺纹孔；工作台台面的两端上平面和侧平面设有供气浮拖车行进的气浮导轨；

一驱动工作台，与滚珠丝杠的螺母及一对滚动直线导轨副的滑块相连，由一旋转电机、滚珠丝杠副和滚动直线导轨副构成拖动系统带动该驱动工作台做直线运动；

一气浮拖车，横跨在工作台面上方及外侧面，该气浮拖车的中部与驱动工作台柔性连接，两端非接触式卧于工作台面的气浮导轨上；

设置测量滚动直线导轨副滑块运动参数的传感器组。

所述滚动直线导轨副滑块运动参数为滑块运动平行度、直线度、滑块顶面及侧面与基准面尺寸偏差、同一导轨若干滑块的尺寸偏差和拖动力中的至少一种。

所述滚动直线导轨副综合精度动态测量装置中，所述传感器组中采用有4个光栅位移传感器，用于同时测量滑块运动平行度、直线度、滑块顶面及侧面与基准面尺寸偏差、同一导轨若干滑块的尺寸偏差；传感器机体布置在所述气浮拖车上，其中的2个光栅位移传感器分别配设球式测头，这两个球式测头分别触及滑块顶面、侧面；另两个光栅位移传感器分别配设轮式测头，这两个轮式测头分别触及导轨安装面和导轨侧基准面。

所述滚动直线导轨副综合精度动态测量装置中，4个光栅位移传感器的信号输出经过放大处理后，由数据采集接口卡同时采集，经计算机数据处理以后输出测量结果。

所述滚动直线导轨副综合精度动态测量装置中，所述传感器组中，还采用一用于测量滑块拖动力的拉压力传感器，该拉压力传感器一端与工作台上的驱动杆刚性连接，另一端与被测滑块之间柔性连接。

所述滚动直线导轨副综合精度动态测量装置中，具有如下中的至少一种形式：

1)所述拉压力传感器产生的信号送入一信号采集显示仪表，以实时显示拖动力值；

2)所述拉压力传感器产生的信号通过RS232/USB转换器输出给一用于实时采集、处理、显示、存储拖动力的值及变化曲线的计算机。

所述滚动直线导轨副综合精度动态测量装置中，所述气浮拖车与工作台面的气浮导轨之间均设有可分别调整气压的气垫。

所述滚动直线导轨副综合精度动态测量装置中，所述工作台台面上开设的一列用于安装被测导轨的螺纹孔为25mm、30mm、35mm、45mm、55mm和65mm六种型号安装孔中的至少一种。

所述滚动直线导轨副综合精度动态测量装置中，在工作台台面上一侧同时开30mm、35mm、55mm三种型号的安装孔；另一侧同时开25mm、45mm和65mm三种型号的安装孔。

所述一组安装孔通过镶嵌在主导轨上的一组螺纹堵实现。

本实用新型中所述的刚性连接是焊接、螺栓连接等机械连接；所述的柔性连接是铰接、有弹簧隔振类的连接。

本实用新型旨在提供安装调整方便、测量精度高的滚动直线导轨副综合精度动态测量装置，用于测量滚动直线导轨副滑块运动的平行度、直线度、滑块顶面及侧面与基准面尺寸偏差、同一导轨多个滑块的尺寸偏差和拖动力等。

本实用新型的优点是：在工作台台面上同时开多种型号的安装孔，测试范围广；配合外接计算机可实现对滚动直线导轨副综合参数高精度和高效率的测量，以其作为检测手段，对提高关键功能部件的产品质量，提升高档数控机床的技术水平起着非常重要的作用。

附图说明

图1为本实用新型滚动直线导轨副综合精度动态测量装置结构示意图(主视)。

图2为本实用新型滚动直线导轨副综合精度动态测量装置结构示意图(侧视，不包括电气柜)。

图3为图1中所示的局部结构示意图(剖视)。

图4为本实用新型气浮拖车结构示意图。

图中：1-花岗岩平台；2-滚珠丝杠副；3-轴承座；4-驱动工作台；5-滚动直线导轨；6-旋转电机；7-气浮拖车；8-气垫；9-电气柜；10-被测导轨；11-滑块；12-连接杆；13-驱动杆；14-标准量块。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

具体实施方式

参阅图1至图4所示，本实用新型滚动直线导轨副综合精度动态测量装置主要包括有：工作台1、滚珠丝杠副2、轴承座3、驱动工作台4、滚动直线导轨5、旋转电机6、气浮拖车7和电气柜9。

本实施例中，所述的花岗岩平台1床身上台面中心区域开槽，槽中安装有滚珠丝杠副2及轴承座3。

位于花岗岩平台1中心槽两侧的工作台台面上由内向外分别卧有一副构成驱动台的滚动直线导轨5和开设一列用于安装被测导轨10的螺纹孔。一较佳的实施方案是：一侧布有30mm、35mm和55mm三种型号的安装孔，另一侧是25mm、45mm和65mm三种型号的安装孔，被测导轨10按照不同的规格型号安装在花岗岩平台1上，用千分表找正导轨侧基面后用螺钉固定。较佳的，一组安装孔可以通过镶嵌在主导轨上的一组螺纹堵实现，在螺纹堵上开有对应规格的安装孔。

在花岗岩平台1上台面两侧及外侧面是高精度加工基面，是气浮面，形成为供气浮拖车7行进的气浮导轨，气浮拖车7横跨气浮导轨上，参见图2、图4所示，气浮拖车7与气浮导轨之间共有8块气垫8，这些气垫8的气压可以分别调整，保证拖车受力平衡，所述气浮导轨非接触、不磨损，精度及稳定性好。

为了提高测量精度，避免测量拖车受到测量力的作用影响其行走精度，本装置采用两套工作台，即驱动台与测量台。所述的驱动工作台4与滚珠丝杠副的螺母及2根滚动直线导轨5的滑块相连，由旋转电机6、滚珠丝杠副2、滚动直线导轨副5构成拖动系统带动该驱动工作台4做直线运动，该驱动工作台4上有可拆卸的连接杆12可带动被测滑块运动，同时驱动工作台4的中垂面有一个驱动杆13与气浮拖车7的中垂面柔性连接，没有导向臂误差并且防止测量拖车倾斜和扭摆，驱动台带动被侧滑块和测量拖车同步运动，实现自动连续测量。

所述的气浮拖车7上载有一组传感器(可拆卸式)，当电气柜9中的控制器驱动旋转电机6运动时，由驱动工作台上的柔性连接杆12推动被测滑块运动，同时驱动杆13拨动气浮拖车7沿着花岗石的气浮导轨运动，该组传感器中，可以配置有4个光栅位移传感器，精度0.2μm，分辨率可达0.05μm，这些光栅位移传感器尺寸小巧、结构紧凑，其测头直接放在被测滑块的上面及侧面，完全符合阿贝原则。当需要更高精度的测量时，为消除导轨基准的误差，另外2个轮式测头放在花岗岩平台1距离滑块最近的台面和被测导轨10的侧面上(当被测导轨为基准导轨时)，感应的信号经过接收处理后得到相应的测试结果。

所述的电气柜9控制电器运转，并显示测量数据，该电控技术为现有技术可实现，此处不赘述。

本实用新型的工作原理是：本装置测量滑块运动的平行度、直线度时，采用4个精密光栅位移传感器进行相对测量。4个传感器的机体安装在气浮拖车7上，一组传感器(2个光栅位移传感器)的两个球式测头分别分别触及滑块顶面、侧面；另一组传感器(2个光栅位移传感器)的两个轮式测头分别触及导轨安装面和导轨侧基准面；在测量方向上符合阿贝原则。旋转电机6带动由滚珠丝杠副驱动的驱动工作台4运动时，通过连接杆12拨动被测滑块、通过驱动杆13拨动气浮拖车7同步直线运动，4个光栅位移传感器的信号经过放大处理后，由数据采集接口卡同时采集，经一计算机中心处理器数据处理以后，即可得到测量结果。如果在测量前，以放在被测导轨端头的标准量块14为基准校对测头，就可以同时得到滑块顶面及侧面与基准面尺寸偏差。测量的软件可以是在Windows操作系统下开发的，其操作十分方便。测量开始前可以先通过计算机的提示，输入与被测导轨有关的参数，在测量过程中屏幕上实时画出误差曲线。测量结束以后屏幕立即显示出测量的结果。通过菜单及提示可以选择打印测量报告及存盘等不同的输出方式。其操作简单，易学，具有数据处理速度快，允许采样点数多等特点。

测量滑块11的拖动力时，采用拉压力传感器及配套的信号采集显示仪表。将拉压力传感器一端与驱动工作台4的连接杆12刚性连接，另一端与被测滑块11之间柔性连接，工作台运动时，拉压力传感器受拉力或压力，产生的信号送入信号采集显示仪表，经过放大滤波等调理后，可以在仪表上实时显示拖动力值。或可同时通过RS232/USB转换器输出给一配设的计算机，通过仪表通讯接口参数设置，能实时采集、处理、显示、存储拖动力的值及变化曲线。测量开始前可通过计算机的提示，输入与被测导轨有关的参数，在测量过程中屏幕上实时画出拖动力变化曲线，测量结束以后可以导出试验数据和曲线，生成需要的测量报告。本系统操作简单，维护方便。

对于上述的两部分测量(测量滑块运动的平行度、直线度、滑块顶面及侧面与基准面尺寸偏差，测量拖动力)既可以只采取其一的方式，亦可以同步进行测量，以提高测量效率。另外，对于该部分的软件技术，其为现有技术可实现，此处不赘述。

上述各实施例可在不脱离本实用新型的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本实用新型申请专利的保护范围。