一种导轨及具有该导轨的基线仪的制作方法

本发明涉及精密机械技术领域，更具体地涉及一种导轨及具有该导轨的基线仪。

背景技术：

导轨是金属或其他材料制成的槽或脊，可承受、固定、引导移动装置或设备并减少其摩擦的一种装置。导轨又称滑轨，用于直线往复运动场合，拥有比直线轴承更高的额定负载，同时可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。

而气浮导轨是根据气体润滑技术而开发出来的精密机械元部件，在滑块与导轨间为压缩空气形成的气垫，其运动无磨损；借助气膜厚度均匀作用，比较容易达到高精度；由于空气的粘性低，不易发生爬行；热稳定性好且不污染环境。但气浮导轨也存在刚度小、承载能力低、对加工精度要求极高等问题。为了获得高刚度及承载能力，人们采用闭式平面导轨，但该闭式平面导轨采用的是推力加真空吸附的方式，仅两个面采用真空吸附的方式，且该种导轨由大理石、陶瓷以及花岗岩等材料精密加工、研磨、粘结而成，体积庞大且结构复杂；对导向面的平面度、垂直度要求过高使得加工困难，且X向行程范围仅为几十米。

鉴于此，有必要提供一种结构简单且具有高承载能力以及抗扭转刚性的导轨及具有该导轨的基线仪以解决上述缺陷。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单且具有高承载能力以及抗扭转刚性的导轨及具有该导轨的基线仪。

为解决上述技术问题，根据本发明的一方面，提供一种导轨，该导轨包括有多个横截面呈工字型的分导轨，相邻两分导轨之间通过一连接组件连接，其中，每一分导轨包括有一呈倒T型的导轨座及一固定于所述导轨座上的上导轨，所述导轨座包括有一第一基座及一形成于所述第一基座下表面处的与所述第一基座一体成型的第二基座；所述连接组件包括有第一连接立座、第二连接立座及串接该第一连接立座和第二连接立座的双头螺柱，所述第一连接立座固定于一分导轨的第一基座上，第二连接立座固定于与该分导轨相邻的另一分导轨的第一基座上，旋动双头螺柱两端的螺母以使两个分导轨相向移动。

其进一步技术方案为：所述连接组件中的第一连接立座和第二连接立座结构相同，所述第一连接立座包括有方形平板，所述方形平板的正面两端分别开设有一阶梯孔，每个所述阶梯孔上设有一螺钉，且该螺钉上套设有一第一弹簧垫圈，且该方形平板的侧面开设有一贯通的圆孔以供所述双头螺柱穿设，所述双头螺柱两端分别套设有一第二弹簧垫圈和螺母，每个分导轨的第一基座两端均开设有两个供所述螺钉穿设的螺孔。

其进一步技术方案为：所述分导轨还包括有至少一支撑调节装置，所述支撑调节装置包括有一矩形的框体、微调组件以及推力装置，所述框体两侧板均向上延伸形成有一第一安装板，每个所述第一安装板上设有一安装孔；所述微调组件包括弹性调节机构以及刚性调节机构；所述弹性调节机构及刚性调节机构分别穿设两个安装孔，所述推力装置为方形板，其设于所述弹性调节机构及刚性调节机构之间且与弹性调节机构及刚性调节机构抵接，并通过螺栓与所述第二基座底面固定连接。

其进一步技术方案为：所述弹性调节机构包括有调节螺套、滑轴、蝶形弹簧、垫圈以及第一顶盘，所述滑轴贯穿蝶形弹簧，所述调节螺套套设于所述滑轴上，所述第一顶盘安装于所述调节螺套的上端部，所述垫圈位于第一顶盘和滑轴之间。

其进一步技术方案为：所述刚性调节机构包括有调节螺柱、第二顶盘以及垫圈，所述第二顶盘安装于所述调节螺柱上端部，所述垫圈位于第二顶盘和调节螺柱之间。

其进一步技术方案为：所述微调组件还包括有至少一设于所述框体顶板上的调整机构，所述调整机构包括有对头螺栓、圆螺母、第三顶盘以及垫圈，对头螺栓穿设所述顶板，所述圆螺母安装于所述对头螺栓上且贴合于顶板，所述第三顶盘安装于所述对头螺栓上端部并与所述第二基座底面抵接，所述垫圈位于第三顶盘和对头螺栓之间。

其进一步技术方案为：所述垫圈包括球面垫圈和锥面垫圈。

为解决上述技术问题，根据本发明的另一方面，提供一种基线仪，其包括导轨及滑座，其中的导轨为上述导轨，所述滑座安装在所述导轨上。

其进一步技术方案为：所述滑座包括底面设置有四个对称分布的空气轴承的上滑板、自该上滑板一侧面的两端分别向下延伸形成的第二安装板，以及自与该侧面相对的侧面上向下延伸形成的第三安装板，所述上滑板以及第三安装板上均开设有进气孔，每个所述第二安装板的下端安装有一第一支撑底板，所述第三安装板的底部两端均安装有一第二支撑底板，所述第三安装板两端均设置有一空气轴承，每个所述第二安装板、第一支撑底板及所述第二支撑底板上均安装有一平面推力轴承。

其进一步技术方案为：所述平面推力轴承通过弹性支撑杆安装于所述第二安装板、第一支撑底板及所述第二支撑底板上。

与现有技术相比，本发明中的多个分导轨可通过连接组件串联粘接为一个导轨，即旋动连接组件中双头螺柱两端的螺母使两个分导轨相向移动，以使多个分导轨串联粘接在一起组成一个导轨，该导轨结构简单且X向行程范围增大，本发明中的分导轨呈工字型，则串接组成的导轨为工字型导轨，其可使得配套的滑座中的空气轴承按四面环抱即闭式静压导轨布局，以使空气轴承与分导轨之间形成的气膜刚性呈多倍增加，使其具有足够的承载能力和抗扭转刚性。

附图说明

图1是本申请基线仪一具体实施例的立体结构示意图。

图2是图1中连接组件的结构示意图。

图3是图1所示基线仪中分导轨的正视示意图。

图4是图1所示基线仪中分导轨的左视示意图。

图5是图3所示分导轨的A-A向的剖视图。

图6是图3所示分导轨的B-B向的剖视图。

图7是图1所示基线仪中滑座的立体结构示意图。

图8是图7所示滑座的左视示意图。

图9是图8所示滑座的C-C向的剖视图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

参照图1至图9，图1至图9展示了本申请基线仪1的一具体实施例。如图1所示，所述基线仪1包括有呈工字型的导轨10及安装于所述导轨10上的滑座20。在附图所示的实施例中，所述导轨10包括有多个横截面呈工字型的分导轨11，相邻两分导轨11之间通过一连接组件12连接，其中，每个分导轨11包括有一呈倒T型的导轨座112及一固定于所述导轨座112上的上导轨111，该上导轨111和导轨座112上开设有第二螺孔1111，以使得上导轨111和导轨座112通过螺钉固定连接。所述导轨座112包括有一第一基座113及一形成于所述第一基座113下表面处的与所述第一基座113一体成型的第二基座114；所述连接组件12包括有第一连接立座121、第二连接立座122及串接该第一连接立座121和第二连接立座122的双头螺柱123，所述第一连接立座121固定于一分导轨11的第一基座113上，第二连接立座122固定于与该分导轨11相邻的另一分导轨11的第一基座113上，旋动双头螺柱123两端的螺母1217以使两个分导轨11相向移动。基于该设计，本申请中的多个分导轨11可通过连接组件12串联粘接为一个导轨10，即旋动连接组件12中双头螺柱123两端的螺母1217使两个分导轨11相向移动，以使多个分导轨11串联粘接在一起组成一个导轨10，该导轨10结构简单且X向行程范围增大。

参照图2，在附图所示的实施例中，所述连接组件12中的第一连接立座121和第二连接立座122结构相同，所述第一连接立座121包括有方形平板1211，所述方形平板1211的正面两端分别开设有一阶梯孔1212，每个所述阶梯孔1212上设有一螺钉1213，且该螺钉1213上套设有一第一弹簧垫圈1214，且该方形平板1211的侧面开设有一贯通的圆孔以供所述双头螺柱123穿设，所述双头螺柱123两端分别套设有一第二弹簧垫圈1216和螺母1217，每个分导轨11的第一基座113两端均开设有两个供所述螺钉1213穿设的螺孔1131，本实施例中，所述双头螺柱123还套设有一厚垫圈1218，该厚垫圈1218与所述方形平板1211贴合。附图中，所述连接组件12中第一连接立座121的螺钉1213立起，工作时其状态和所述第二连接立座122的螺钉1213所示的状态相同。基于该设计，需要粘接的分导轨11待结合的端面实施胶粘结合工艺，先在待结合的端面涂胶，双头螺柱123插入分别通过螺钉1213固定安装于相邻分导轨11第一基座113上的第一连接立座121和第二连接立座122的圆孔中，双头螺柱123两端分别套入一厚垫圈1218、第二弹簧垫圈1216和螺母1217，旋动螺母1217，所述第一连接立座121和第二连接立座122逐渐靠近，带动相邻分导轨11相向运动直至已涂胶的待结合的端面贴合，使得多个分导轨11按串联方式胶结形成一导轨10。

在某些实施例中，所述分导轨11还包括有至少一设置于所述分导轨11底部的支撑调节装置13，所述支撑调节装置13包括有一矩形的框体131、微调组件以及推力装置132，所述框体131两侧板1311均向上延伸形成有一第一安装板1312，每个所述第一安装板1312上设有一安装孔；所述微调组件包括弹性调节机构133以及刚性调节机构134，所述弹性调节机构133及刚性调节机构134分别穿设两个安装孔，所述推力装置132为方形板，其设于所述弹性调节机构133及刚性调节机构134之间且与弹性调节机构133及刚性调节机构134抵接，并通过螺栓1321与所述第二基座114底面固定连接。在某些其他实施例中，所述框体131底部四个角均可设置一用于将所述支撑调节装置13固定至桌面或地面的化学锚栓。

本实施例中，所述弹性调节机构133包括有调节螺套1331、滑轴1332、蝶形弹簧1333、垫圈1334以及第一顶盘1335，所述滑轴1332贯穿蝶形弹簧1333，所述调节螺套1331套设于所述滑轴1332上，所述第一顶盘1335安装于所述调节螺套1331的上端部，所述垫圈1334位于第一顶盘1335和滑轴1332之间。优选地，所述第一顶盘1335包括有一圆盘3350、自所述圆盘3350底面向下延伸出来的同轴圆柱3351以及自所述圆柱3351末端延伸出来的同轴螺纹柱3352，且所述螺纹柱3352的直径大于圆柱3351的直径。所述垫圈1334包括球面垫圈3340和锥面垫圈3341。所述滑轴1332包括同轴连接的上圆柱体3321、中圆柱体3322以及下圆柱体3323，且上、下圆柱体3323直径小于中圆柱体3322的直径；上圆柱体3321中心开有与螺纹柱3352相配的内螺纹孔，中圆柱体3322内开设有一与所述内螺纹孔相同、且直径大于内螺纹孔直径的第一通孔。所述调节螺套1331内开设有轴向阶梯圆孔，下端为六方体，所述阶梯圆孔与滑轴1332的中圆柱体3322相配合，所述下圆柱体3323套入蝶形弹簧1333后插入调节螺套1331中，且所述第一顶盘1335的螺纹柱3352经由内螺纹孔而旋入所述中圆柱体3322的第一通孔中，且所述第一顶盘1335与上圆柱体3321之间依次为球面垫圈3340和锥面垫圈3341。

所述刚性调节机构134包括有调节螺柱1341、第二顶盘1342以及垫圈1343，所述第二顶盘1342安装于所述调节螺柱1341上端部，所述垫圈1343位于第二顶盘1342和调节螺柱1341之间。所述第二顶盘1342的结构和第一顶盘1335的结构相同，所述调节螺柱1341包括外螺纹柱及其上下两端同轴的内螺纹柱1344和六方体，所述内螺纹柱1344的内螺纹与螺纹柱3352的螺纹相匹配，所述第二顶盘1342的螺纹柱3352经由内螺纹柱1344而旋入所述调节螺柱1341内，所述第二顶盘1342与调节螺柱1341之间依次为球面垫圈3340和锥面垫圈3341。优选地，所述弹性调节机构133和刚性调节机构134均套有一圆螺母用于锁紧。基于该设计，将上导轨111中与弹性调节机构133处于同一侧的侧面作为主侧面，将该主侧面与上导轨111的顶面作为基准面，通过调节弹性调节机构133，即可使得与第二基座114固定连接的推力装置132带动所述导轨10左右移动，以使得多个分导轨11的主侧面位于同一直线上。

在某些实施例中，所述微调组件还包括有至少一设于所述框体131顶板1314上的调整机构135，本实施例中，所述顶板1314上设置有三个调整机构135。所述调整机构135包括有对头螺栓1351、圆螺母1352、第三顶盘1353以及垫圈1354，对头螺栓1351穿设所述顶板1314，所述圆螺母1352安装于所述对头螺栓1351上且贴合于顶板1314，所述第三顶盘1353安装于所述对头螺栓1351上端部并与所述第二基座114底面抵接，所述垫圈1354位于第三顶盘1353和对头螺栓1351之间，所述第三顶盘1353和所述第一顶盘1335的结构相同，所述第三顶盘1353与对头螺栓1351之间依次为球面垫圈3340和锥面垫圈3341。基于所述调整机构135的设计，拧动对头螺栓1351即可使得与所述第二基座114底面抵接的第三顶盘1353带动所述导轨10上下移动，以使得多个分导轨11的顶面位于同一平面上。

本实施例中，每个所述分导轨11以其上导轨111的主侧面与顶面作为基准面，相邻分导轨11粘接时，通过连接组件12带动相邻分导轨11相向运动直至已涂胶的待结合的端面贴合，使得多个分导轨11串联粘接在一起，然后可通过调节弹性调节机构133中的弹性调节机构133和调整机构135以使得串联粘接在一起的多个分导轨11的主侧面和顶面均位于同一平面上，再精修所述上导轨111底面上未与导轨座112贴合的平面和另一侧面，使得上导轨111底面上未与导轨座112贴合的平面和另一侧面分别与顶面和主侧面平行。

参照图7至图9，在附图所示的实施例中，所述滑座20包括底面设置有四个对称分布的空气轴承25的上滑板21、自该上滑板21一侧面的两端分别向下延伸形成的第二安装板22，以及自与该侧面相对的侧面上向下延伸形成的第三安装板23，所述上滑板21以及第三安装板23上均开设有进气孔24，每个所述第二安装板22的的下端安装有一与所述第二安装板22垂直的第一支撑底板26，所述第三安装板23的底部两端均安装有一与所述第三安装板23垂直的第二支撑底板27，所述第三安装板23两端均设置有一空气轴承25，每个所述第二安装板22、第一支撑底板26及所述第二支撑底板27上均安装有一平面推力轴承28。基于该设计，滑座20按闭式静压导轨10的形式布局空气轴承25和平面推力轴承28，即上导轨111的顶面和底面各布局有四个轴承，主侧面和另一侧面各布局有两个轴承，闭式静压导轨10的布局方式使得综合气膜刚性呈多倍增加，使导轨10具有足够的承载能力和抗扭转刚性。

在某些实施例中，所述平面推力轴承28通过弹性支撑杆29安装于所述第二安装板22、第一支撑底板26及所述第二支撑底板27上。所述弹性支撑杆29包括有滑套291、弹簧292和芯杆293，所述芯杆293贯穿所述弹簧292，所述滑套291套设于所述芯杆293上。基于该设计，芯杆293可以在滑套291之间自由滑动，所述弹性支撑杆29的刚度取决于弹簧292的组合刚度，该弹性支撑杆29的刚度会低于对侧空气轴承25的刚度，当导轨10两侧面发生较大误差时(例如加工和平行度误差)，平面推力轴承28会随着芯杆293滑动，保证空气轴承25力量平衡，气浮间隙保持在6-8微米，从而保证整个滑座20的垂直向和侧向运行精度与导轨10的顶面和主侧面保持一致。

在某些其他实施例中，所述基线仪1中上导轨111的主侧面可粘接一用于测量反馈运动位移的光栅尺；且可在该上导轨111的另一侧面上安装一可带动滑座20沿导轨10长度方向运动的传动机构，优选的，所述传动机构可为直线电机的定子或齿条。

综上所述，本发明中的多个分导轨可通过连接组件串联粘接为一个导轨，即旋动连接组件中双头螺柱两端的螺母使两个分导轨相向移动，以使多个分导轨串联粘接在一起组成一个导轨，该导轨结构简单且X向行程范围增大，本发明中的分导轨呈工字型，则串接组成的导轨为工字型导轨，其可使得配套的滑座中的空气轴承按四面环抱即闭式静压导轨布局，以使空气轴承与分导轨之间形成的气膜刚性呈多倍增加，使其具有足够的承载能力和抗扭转刚性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，而非对本发明做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。