[發明專利]直線導軌摩擦力及制造安裝誤差綜合測量裝置

有效

• 申請號: 201410165816.X
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103940471A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 李鐵民;姜峣;杜云松;李福華;吳軍;關立文
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于測量技術領域，具體涉及一種直線導軌摩擦力及制造安裝誤差綜合測量裝置。

背景技術

直線導軌目前已被廣泛應用于數控機床直線進給系統中，起著支撐運動平臺和導向的作用，是直線進給系統的相對位置基準和運動基準，其性能對機床的加工精度和使用壽命有很大的影響。隨著加工制造向著高效、高精、高速的方向發展，這就需要直線導軌具有導向精度高，運行靈敏度高，摩擦力小，精度保持性好等優點。由于直線導軌對直線進給系統的影響較大，因為在加工制造中和使用過程中保證其具有優異的性能，這就首先需要實現直線導軌相關性能的參數的高精、高效的可靠測量，這也能夠為進一步研究進給系統的性能提供依據。在直線導軌的性能中，制造直線度、安裝平行度和摩擦力是最為關鍵的幾個參數，其中，直線導軌的摩擦力特性是進給系統低速運行平穩性的直接影響因素，直線導軌的直線度和平行度將直接影響直線進給系統的導向精度。

直線導軌滑塊運行過程中的摩擦力能夠間接反映導軌的加工制造和裝配狀況，在一定的程度上有助于進行直線導軌的工藝性分析。由于直線導軌摩擦阻力會隨著載荷、預緊力、潤滑劑粘度的不同而變形，影響機理較為復雜，因此從理論進行準確建模分析較為困難，而且由于缺少相關的參數，計算結果準確性不夠。在實際應用過程中，一般都會采用專門的測量裝置直接對摩擦力進行測量。目前已有的直線導軌滑塊摩擦力測量裝置主要用于靜態摩擦力的測量，或者手動控制速度下的動態摩擦力測量，難以實現不同速度、穩態速度、不同載荷作用下的滑塊的摩擦力測量。

直線導軌加工制造誤差屬于幾何誤差測量，測量的方法較多。常用的導軌直線度測量方法有直尺法、自準直儀法、激光干涉儀等。直尺法和自準直儀法的測量操作方便，成本較低，但是測量成本較低，而且不能對整個直線導軌的直線度進行實時記錄，不便于后續的校正，一般只適用于對精度較低的直線導軌進行測量。激光干涉儀的測量精度較高，而且能對測量數據進行記錄保存，便于后續的使用，但其操作復雜，測量效率低，光路容易受到空氣擾動、振動等一系列因素的影響，而且價格昂貴。

常用的導軌平行度測量方法主要是使用百分表或千分表，具體的操作方法是首先將千分表吸附于一根直線導軌上，將千分表測頭指向另一導軌測量，然后移動推動導軌滑塊，千分表示數的變化即為兩根導軌的平行度。該測量法操作簡單，但測量結果受到導軌表明平面度的影響，測量結果也無法進行實時記錄保存，另外，千分表的測頭移動速度對測量結果也有一定的影響，測量靈敏度不高。

因此，目前在直線導軌的摩擦力及制造安裝誤差的測量上，還缺少操作方便、測量精度高、靈敏度高、測量數據能夠實時記錄的綜合性測量裝置。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種直線導軌摩擦力及制造安裝誤差綜合測量裝置。

本發明采用的技術方案為：該裝置包括直線進給系統、摩擦力測量裝置、平行度誤差測量裝置和直線度誤差測量裝置。

所述直線進給系統為：底板上固定設置兩條相互平行的第一直線導軌和第二直線導軌；在所述的第一直線導軌和第二直線導軌之間平行安裝滾珠絲杠；滾珠絲杠的兩端通過固定在底板上的固定支撐座和浮動支撐座支撐，滾珠絲杠的一端通過聯軸器與伺服電機的輸出端連接；所述伺服電機固定在底板上；在所述的第一直線導軌上連接有第一滑塊，在所述的第二直線導軌上連接有第二滑塊；在所述的滾珠絲杠上連接有絲杠螺母，在絲杠螺母上固定連接絲杠螺母座；連接板固定連接在所述第一滑塊、第二滑塊和絲杠螺母座的上表面；

所述的摩擦力測量裝置分為結構相同的兩部分，其中，第一直線導軌上的部分的結構為：所述第一直線導軌上連接有第三滑塊，第三滑塊上安裝第一連接座；所述連接板的位于第一滑塊上方的位置與第一推力桿的一端連接，第二推力桿的一端與第一連接座固定連接；第一拉壓傳感器的兩端分別與所述第一推力桿的終端、第二推力桿的終端固定連接；第二直線導軌上的部分的結構與第一直線導軌上的部分的結構相同；

所述的平行度誤差測量裝置的結構為：第一連桿的一端固定連接于所述的第三滑塊上，第二連桿的一端固定連接于所述的第四滑塊上；第三拉壓力傳感器的一端固定連接于所述的第一連桿的終端，另一端固定連接于所述的第二連桿的終端；

所述的直線度誤差測量裝置的結構為：連接套一端固定連接于所述的第三滑塊上，另一側與直線軸承連接；滑動桿插入于所述直線軸承中；彈簧套裝在所述的滑動桿上，其一端與所述的連接套末端接觸，另一端與所述滑動桿末端接觸；所述的滑動桿和萬向球通過第四壓力傳感器相連接；所述萬向球固定在底板上，且與標準直線量塊接觸。