一种基于固定式力加载的直线导轨副跑合装置

本发明涉及机器人和机器人相关自动化设备领域，尤其涉及机器人中运用直线导轨副装置跑合的，具体涉及一种基于固定式力加载的直线导轨副跑合装置。

背景技术：

1、直线导轨副作为一种精密直线导向部件,用来支撑和引导运动部件，按给定的方向做往复直线运动，即使在承受负荷的同时也能轻松且平滑地引导直线运动，其特点是摩擦阻力小，运动时轻便灵活；磨损小，能长期保持精度；动、静摩擦系数差别小，低速时不易出现“爬行”现象，故运动均匀平稳，成为机床、半导体制造装置、机器人相关设备等领域不可缺少的部件。

2、跑合是产品装配前的一项工序，其主要作用是对待装配的零件进行试装，验证其尺寸精度、相对位置和配合间隙等是否符合设计要求。目前，现有的直线导轨副跑合装置，导轨副和直线滑台未进行全封闭设计，在恶劣环境下使用时，直线滑台表面易附着粘性灰尘和切削屑等杂质,影响滑块本体移动的平稳性和精度，故有待改善。且现有的直线导轨副跑合装置常采用两套辅助导轨副，进行往复跑合，在跑合时，力加载模块需要跟着滑块一起移动，力加载不准确不平稳；同时辅助导轨副要承受一半的加载力，往往几次试验后就要更换辅助导轨副，换装麻烦，耗费资源，成本较高。因此，本发明提供了一种基于固定式力加载的直线导轨副跑合装置，采用高精度丝杆和全封闭设计，具有良好的运动稳定性能和防尘性能，且该装置根据运动的相对性原理，跑合时滑块和力加载模块保持静止，无需辅助导轨副进行同时跑合，在便于力加载的同时解决了力加载不平稳不准确的问题，适用于多种型号的导轨跑合。另外，本发明采用“球-平面副”连接来限制滑块，既能限制滑块沿被测滚动导轨轴线的运动又不会对滑块额外施加俯仰、横滚等方向的约束，具有较好的运动稳定性；同时推杆前端配有关节轴承，拉压力传感器上方的圆柱形插销与关节轴承相配合，来确保滑块始终受到竖直加载力。

技术实现思路

1、为克服现有技术中的不足，本发明提供了一种基于固定式力加载的直线导轨副跑合装置，采用高精度丝杆和全封闭设计，具有良好的运动稳定性能和防尘性能，且该装置根据运动的相对性原理，跑合时滑块和力加载模块保持静止，无需辅助导轨副进行同时跑合，在便于力加载的同时解决了力加载不平稳不准确的问题，适用于多种型号的导轨跑合；另外，本发明采用“球-平面副”连接来限制滑块，既能限制滑块沿被测滚动导轨轴线的运动又不会对滑块额外施加俯仰、横滚等方向的约束，具有较好的运动稳定性；同时推杆前端配有关节轴承，拉压力传感器上方的圆柱形插销与关节轴承相配合，来确保滑块始终受到竖直加载力。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

3、本发明提供一种基于固定式力加载的直线导轨副跑合装置，其特征在于它包括导轨移动模块、滑块固定模块、竖直力加载模块以及伺服控制系统，其中：

4、导轨移动模块用于驱动被测滚动导轨产品作往复直线运动，使之按照一定速度进行跑合；导轨移动模块由直线滑台、滑台支座、试验台底板、导轨支撑板、丝杠、被测滚动导轨、膜片联轴器、伺服电机和电机支座组成；直线滑台通过螺栓安装在滑台支座上，滑台支座通过螺栓安装在试验台底板上；导轨支撑板上被安装在直线滑台上，下方与丝杠相配合，被测滚动导轨通过螺栓安装在导轨支撑板上；采用膜片联轴器将伺服电机与丝杠相连接，直线滑台的移动由伺服电机驱动丝杠来实现；电机支座通过螺栓固定在试验台底板上，伺服电机安装在电机支座通孔中实现固定。

5、滑块固定模块用于在跑合过程中对被测滚动导轨上的滑块进行固定，由滑块、滑块过渡件、支架、u形连接块和球形接头组成；滑块与被测滚动导轨相配合，可沿被测滚动导轨轴向滑动，滑块过渡件通过螺栓固定在滑块上方；支架为一个u型整体框架，通过螺栓安装在试验台底板上，u形连接块通过螺栓安装在支架内侧，高度与滑块过渡件齐平；滑块过渡件一侧有球形接头，球形接头放置在u形连接块u形槽中，形成“球-平面副”连接。

6、竖直力加载模块用于在跑合过程中对被测滚动导轨上的滑块施加一定数值的竖直加载力，由电动缸、推杆、关节轴承、拉压力传感器、u形块和插销组成；电动缸安装在支架顶部，推杆为电动缸动力输出构件，其前端设有关节轴承；拉压力传感器通过螺栓安装在滑块过渡件上方；u形块位于拉压力传感器上方，通过螺栓与拉压力传感器固连；插销安装在u形块上方，工作时，插销可插入关节轴承中。

7、伺服控制系统用于控制导轨移动模块的伺服电机和竖直力加载模块的电动缸，并完成信息交互和指令下发，由运动控制器、工控机、上位机软件、伺服电机驱动器和编码器组成；运动控制器与工控机连接，上位机软件运行在工控机上；两个伺服电机驱动器与运动控制器相连，分别作用在伺服电机和电动缸上；编码器作用在运动控制器和伺服电机之间。

8、所述的一种基于固定式力加载的直线导轨副跑合装置，其特征在于：直线滑台通过螺栓安装在滑台支座上，采用高精度丝杆和全封闭设计，具有良好的运动稳定性能和防尘性能；滑块能够沿直线滑台的轴线作高精度直线移动，满足导轨跑合位移范围要求；滑台支座通过螺栓安装在试验台底板上，具有高刚度和高强度，能够对直线滑台提供良好支撑作用。

9、所述的一种基于固定式力加载的直线导轨副跑合装置，其特征在于：导轨支撑板上加工有定位台阶，其侧面为精加工定位面，已预先调至与直线滑台轴线相平行；因此，在更换被测滚动导轨时，只需将其侧面与导轨支撑板上的定位台阶面靠齐，即可实现被测滚动导轨轴线与直线滑台轴线相平行，从而满足跑合需求。

10、所述的一种基于固定式力加载的直线导轨副跑合装置，其特征在于：伺服电机与丝杠的连接，采用双膜片联轴器，具有非常强的径向补偿能力以及比较好的转动刚度；该双膜片联轴器由三部分组成，包括两个半联轴器以及中间连接和膜片；在安装时使用螺钉将已经连接好的各部分穿插在一起固定，期间不需要轴向移动。

11、所述的一种基于固定式力加载的直线导轨副跑合装置，其特征在于：被测滚动导轨产品上有两个滑块，滑块固定模块和竖直力加载模块各有两套并且具有相同结构，本装置以双滑块固定模块和双竖直力加载模块为例，可依据实际被测滚动导轨产品的加载和跑合需要对滑块固定模块和竖直力加载模块进行数量和位置调整。

12、所述的一种基于固定式力加载的直线导轨副跑合装置，其特征在于：滑块与被测滚动导轨在跑合过程中发生相对运动时，不可避免会产生俯仰、横滚等姿态变化；对此，在滑块过渡件的侧面通过螺栓安装一个头部为圆球的球形接头；另一方面，在支架上通过螺栓安装一个可拆卸的u形连接块，其安装位置可借助支架上的长圆孔进行上下调节，以满足不同被测滚动导轨的测试要求；通过将球形接头插入u形连接块的u形槽，形成“球-平面副”连接，既能限制滑块沿被测滚动导轨轴线的运动又不会对滑块额外施加俯仰、横滚等方向的约束。

13、所述的一种基于固定式力加载的直线导轨副跑合装置，其特征在于：根据运动相对性原理，该装置跑合时采用“滑块固定、导轨移动”的跑合方案，在跑合过程中无需移动滑块和竖直力加载模块，加载力稳定，具有较高的加载精度，同时通过伺服控制系统可对跑合循环数、跑合轴向距离进行设定。

14、本发明的技术方案有益效果在于：

15、(1)提供一种采用高精度丝杆和全封闭设计，具有良好的运动稳定性能和防尘性能的滚动直线导轨副跑合装置，解决了在恶劣环境下使用时，直线滑台表面易附着粘性灰尘和切削屑等杂质从而影响跑合平稳性和精度的问题。

16、(2)该直线导轨副跑合装置，其滑台支座通过螺栓安装在试验台底板上，稳定可靠，具有高刚度和高强度，滑块能够沿直线滑台的轴线作高精度直线移动，无需辅助导轨副进行同时跑合，解决了换装辅助导轨副麻烦且耗费资源的问题。

17、(3)该直线导轨副跑合装置，配有可拆卸的u形连接块，其安装位置可借助支架上的长圆孔进行上下调节，以满足不同被测滚动导轨的测试要求；且滑块过渡件的球形接头可插入u形连接块，形成“球-平面副”连接，既能限制滑块沿被测滚动导轨轴线的运动又不会对滑块额外施加俯仰、横滚等方向的约束，具有较好的运动稳定性；同时推杆前端配有关节轴承，拉压力传感器上方的圆柱形插销与关节轴承相配合，且插销和关节轴承之间有间隙，可使得插销在关节轴承内径向运动，确保滑块始终受到竖直加载力。

18、(4)该直线导轨副跑合装置，根据运动相对性原理，跑合时采用“滑块固定、导轨移动”的跑合方案，在跑合过程中无需移动滑块和竖直力加载模块，加载力稳定，具有较高的加载精度，同时通过伺服控制系统可对跑合循环数、跑合轴向距离进行设定。

19、(5)该直线导轨副跑合装置，跑合时无需辅助导轨副同时跑合，无需移动竖直力加载模块，从而对支架跨距的要求较小，试验台底板无需太宽，从而整体结构简单，体积适中，易于实现；且滑块、支架、固定模块和加载模块拆卸方便，可以对安装的数量和位置进行调整，来满足不同被测滚动导轨产品力的加载以及跑合需求。