滾動直線導(dǎo)軌副滑塊精度檢測儀的研制

葉飛原　張艷紅　楊炫召

(廣東高新凱特精密機(jī)械股份有限公司，廣東 江門 529100)

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滾動直線導(dǎo)軌副滑塊精度檢測儀的研制

葉飛原張艷紅楊炫召

(廣東高新凱特精密機(jī)械股份有限公司，廣東 江門 529100)

研制開發(fā)針對滾動直線導(dǎo)軌副滑塊溝槽檢測的儀器，應(yīng)用基于VB6.0編程工具開發(fā)的測控軟件，運(yùn)用先進(jìn)的運(yùn)動控制板卡進(jìn)行電動機(jī)定位控制，使用數(shù)據(jù)采集板卡利用模數(shù)轉(zhuǎn)換測量電感式位移傳感器電壓，實(shí)現(xiàn)位移量的自動化測量。

滾動直線導(dǎo)軌副滑塊；自動化檢測；運(yùn)動控制卡應(yīng)用；數(shù)據(jù)采集卡應(yīng)用；VB控制軟件

滾動直線導(dǎo)軌副滑塊是滾動導(dǎo)軌副的重要部件，完成一個完整的滑塊生產(chǎn)需要多道工序，其中最關(guān)鍵的工序是精磨滑塊溝槽。滑塊溝槽的加工質(zhì)量直接影響導(dǎo)軌副性能和裝配尺寸精度。此工序要求加工精度非常高，加工過程容易發(fā)生質(zhì)量問題，需要對工件進(jìn)行全檢以指導(dǎo)加工和驗(yàn)收。隨著公司產(chǎn)量的提高，如果用人工來檢測，存在檢測強(qiáng)度高，檢測質(zhì)量不穩(wěn)定，檢測效率低下等問題。為提高檢測精度和效率，適應(yīng)生產(chǎn)需要，有必要研制一臺自動化設(shè)備對此工序進(jìn)行檢測。

1　檢測項(xiàng)目

滾動直線導(dǎo)軌副通常由導(dǎo)軌、滑塊、滾動體、滾動體反向器和滾動體保持器等組成。滾動體通過安裝在滑塊兩端的反向器和滑塊內(nèi)部的回珠管道，可在滾道內(nèi)作無限循環(huán)滾動，使滑塊沿導(dǎo)軌方向運(yùn)動時始終處于滾動接觸狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)滑塊在導(dǎo)軌上的高精度滾動直線運(yùn)動。常規(guī)滾珠結(jié)構(gòu)滑塊形式如圖1所示，在滑塊主體上設(shè)計(jì)有4條溝槽滾道，為保證裝配后的導(dǎo)軌副性能和尺寸精度，滑塊溝槽磨削加工需要控制的精度包括水平中心距c，溝槽到A面距離a和到b面距離等。

2　檢測方案分析與改進(jìn)

2.1現(xiàn)行檢測方案分析

要對滑塊溝槽加工質(zhì)量進(jìn)行檢測，現(xiàn)行采用的方法為，使用高精度平板作為測量基準(zhǔn)面，測量a尺寸時，使A基準(zhǔn)面與平板重合，然后將高精度量棒用手壓緊貼合在某一溝槽中，以量棒中心作為溝槽中心，再使用杠桿千分表測量量棒的最高點(diǎn)，通過與高精度量塊比較，得到此溝槽中心到A面的尺a寸值。要評價整個滑塊溝槽中心到A面的尺寸a值，需要測量左右兩側(cè)溝槽和另一端面兩側(cè)溝槽再取平均，得到此滑塊溝槽中心到A面的尺寸值。測量b、c尺寸與測量a尺寸的方法類似，但由于基準(zhǔn)面B較窄，還需借助使用直角尺垂直面作為垂直基準(zhǔn)面，將A面與直角尺垂直面重合靠緊，B面與大理石平板重合來測量b、c尺寸。

2.2方案改進(jìn)分析

隨著高精度傳感器的不斷發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)在檢測中的應(yīng)用，采用計(jì)算機(jī)軟件配合數(shù)據(jù)采集板卡，使用高精度傳感器實(shí)現(xiàn)自動化測量的方案，在實(shí)際應(yīng)用中越來越廣泛。如圖2所示，本檢測儀采用鋼球取代量棒與溝槽接觸，以球心作為溝槽的中心，檢測鋼球?yàn)榍蝮w，很難直接測量球心的位移，因此將檢測球固定在固定桿上，再將固定桿安裝在測桿上，測桿固定在一個可十字移動的機(jī)構(gòu)上，使檢測鋼球只能在一個截面上作二維自由運(yùn)動。檢測時，將被測滑塊固定在工作臺上，初始狀態(tài)時，鋼球不與滑塊接觸，并留有一定的距離，當(dāng)施加拉力F時，測桿向溝槽方向移動，通過溝槽與鋼球之間的配合，使鋼球自動定心在滑塊溝槽上，通過水平和垂直方向設(shè)置的位移傳感器檢測測桿在水平和垂直方向的位移，可確定與測桿相連的鋼球在這兩個方向上的位移。由于位移傳感器量程和高精度測量要求的限制，本檢測儀采用比較測量的方法，先用一個已測出精確尺寸的滑塊作為標(biāo)準(zhǔn)塊，在鋼球與溝槽接觸狀態(tài)下標(biāo)定各位移傳感器的測量值，然后換上被測滑塊，使鋼球與被測滑塊溝槽接觸，測出此時各位移傳感器的讀數(shù)值，將此讀數(shù)值與標(biāo)定值相比較，可得出被測滑塊相對標(biāo)準(zhǔn)滑塊的位移，再與標(biāo)準(zhǔn)滑塊標(biāo)準(zhǔn)值比較，得出被測滑塊的實(shí)際尺寸。同一型號滑塊測量時只需標(biāo)定一次傳感器，可實(shí)現(xiàn)同型號批量檢測，大大提高檢測效率。

3　檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

3.1檢測機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

檢測機(jī)構(gòu)是檢測儀的核心部件，它的設(shè)計(jì)直接影響測量效率和測量的準(zhǔn)確性。如圖3所示，被測滑塊固定在檢測平臺上，檢測機(jī)構(gòu)對稱布置在滑塊兩側(cè)，測針上的測球正對滑塊溝槽。因?yàn)榛瑝K一側(cè)有上下溝槽，每個檢測機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成兩個互相獨(dú)立的檢測模塊，分別檢測滑塊同側(cè)的上下溝槽，水平位移傳感器和垂直位移傳感器固定在檢測機(jī)構(gòu)的主體上，通過與測桿直接接觸測量測桿的水平和垂直位移。測桿的水平方向移動由安裝在檢測機(jī)構(gòu)主體上的水平滾動直線導(dǎo)軌副導(dǎo)向，垂直導(dǎo)向?qū)к壐蓖ㄟ^轉(zhuǎn)接板安裝在水平導(dǎo)向?qū)к壐被瑝K上，組成一個小型的十字移動工作臺。測桿通過測桿安裝塊固定在垂直導(dǎo)向?qū)к壐被瑝K上，使測桿只能沿水平和垂直方向運(yùn)動。測桿水平移動由拖動氣缸控制，拖動氣缸拉桿通過相應(yīng)的連接機(jī)構(gòu)，連接在垂直導(dǎo)軌安裝塊上。氣缸拉桿伸出，推動測桿向滑塊中心移動，鋼球與滑塊溝槽脫離接觸。為防止鋼球與溝槽脫離時測桿向下掉落，在測桿安裝塊上下各設(shè)置一個壓縮彈簧，使鋼球始終在垂直方向正對溝槽。測量時，氣缸拉桿收縮，鋼球向溝槽水平移動，溝槽與鋼球發(fā)生接觸，鋼球沿溝槽圓弧移動到溝槽底，與之相固定連接的測桿發(fā)生水平和垂直運(yùn)動，其發(fā)生的水平和垂直移動量由水平和垂直方向的位移傳感器測出，從而測出鋼球的位置。

3.2檢測儀總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于滑塊型號較多，如圖4所示，本檢測儀設(shè)計(jì)為3個檢測工位，每工位均設(shè)計(jì)了一個X軸的工作臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)，一個左檢測機(jī)構(gòu)Y軸定位運(yùn)動單元，一個右檢測機(jī)構(gòu)Y軸定位運(yùn)動單元，一個檢測機(jī)構(gòu)Z軸定位運(yùn)動單元和左右檢測機(jī)構(gòu)。

X軸工作臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)控制滑塊工件的檢測位置，電控電永磁吸盤與底座固定連接并作為一個整體安裝在雙列布置的直線導(dǎo)軌副滑塊上，由直線導(dǎo)軌副固定和導(dǎo)向。檢測時，電動機(jī)控制滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，使?jié)L動絲杠副螺母推動吸盤工作臺沿X軸方向，按預(yù)設(shè)的檢測程序?qū)⒐ぜ腿霗z測機(jī)構(gòu)對滑塊不同位置進(jìn)行檢測。

XYZ軸定位運(yùn)動單元控制檢測機(jī)構(gòu)的位置。檢測前，按照工件型號，使用預(yù)設(shè)的定位程序，將左右檢測機(jī)構(gòu)上的檢測鋼球移動到滑塊溝槽相應(yīng)位置，完成檢測機(jī)構(gòu)的定位。

4　檢測控制軟件設(shè)計(jì)

本機(jī)檢測控制軟件集成測量和運(yùn)動控制功能，采用微軟的VB6.0編程工具編寫，通過調(diào)用數(shù)據(jù)采集卡和運(yùn)動控制卡輔助開發(fā)包內(nèi)的函數(shù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換測量和運(yùn)動控制，界面如圖5所示。

5　檢測結(jié)果分析

使用本檢測儀對本公司30FA滑塊進(jìn)行驗(yàn)證測量，得出數(shù)據(jù)如表1所示。從表1數(shù)據(jù)可以看出，使用本檢測儀測得的滑塊溝槽數(shù)據(jù)與人工測量誤差在2 μm以內(nèi)，測量結(jié)果一致性在1 μm以內(nèi)，滿足滑塊測量要求。

表1　測量數(shù)據(jù)對比表　μm

6　結(jié)語

本文論述研制開發(fā)的滾動直線導(dǎo)軌副滑塊溝槽精度檢測儀，在實(shí)際使用中，測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，測量精度符合筆者公司產(chǎn)品的要求，實(shí)現(xiàn)滑塊精磨溝槽工序的自動化檢測，在提高檢測效率，降低檢測勞動強(qiáng)度等方面取得了良好的效果。

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(編輯李靜)

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Research and development of precision measuring instrument for the slider of linear rolling guideway

YE Feiyuan, ZHANG Yanhong, YANG Xuanzhao

(Guang Dong Gao Xin Height Precision Machinery Co.,Ltd., Jiangmen 529100, CHN)

Develop an instrument for measuring the groove of the slide of linear rolling guideway, apply the software based on VB6.0 programming tools, use advanced motion control card to control the motor position, use the data acquisition card to use the analog digital converter to measure the voltage of displacement sensor, achieve automatic measurement of displacement

slide detection; automatic detection; application of motion control card; application of data acquisition card; VB control software

TG65

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2016-01-11)

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