滚动直线导轨副滑块精度检测仪的研制

叶飞原　张艳红　杨炫召

(广东高新凯特精密机械股份有限公司，广东 江门 529100)



滚动直线导轨副滑块精度检测仪的研制

叶飞原张艳红杨炫召

(广东高新凯特精密机械股份有限公司，广东 江门 529100)

研制开发针对滚动直线导轨副滑块沟槽检测的仪器，应用基于VB6.0编程工具开发的测控软件，运用先进的运动控制板卡进行电动机定位控制，使用数据采集板卡利用模数转换测量电感式位移传感器电压，实现位移量的自动化测量。

滚动直线导轨副滑块；自动化检测；运动控制卡应用；数据采集卡应用；VB控制软件

滚动直线导轨副滑块是滚动导轨副的重要部件，完成一个完整的滑块生产需要多道工序，其中最关键的工序是精磨滑块沟槽。滑块沟槽的加工质量直接影响导轨副性能和装配尺寸精度。此工序要求加工精度非常高，加工过程容易发生质量问题，需要对工件进行全检以指导加工和验收。随着公司产量的提高，如果用人工来检测，存在检测强度高，检测质量不稳定，检测效率低下等问题。为提高检测精度和效率，适应生产需要，有必要研制一台自动化设备对此工序进行检测。

1　检测项目

滚动直线导轨副通常由导轨、滑块、滚动体、滚动体反向器和滚动体保持器等组成。滚动体通过安装在滑块两端的反向器和滑块内部的回珠管道，可在滚道内作无限循环滚动，使滑块沿导轨方向运动时始终处于滚动接触状态，实现滑块在导轨上的高精度滚动直线运动。常规滚珠结构滑块形式如图1所示，在滑块主体上设计有4条沟槽滚道，为保证装配后的导轨副性能和尺寸精度，滑块沟槽磨削加工需要控制的精度包括水平中心距c，沟槽到A面距离a和到b面距离等。

2　检测方案分析与改进

2.1现行检测方案分析

要对滑块沟槽加工质量进行检测，现行采用的方法为，使用高精度平板作为测量基准面，测量a尺寸时，使A基准面与平板重合，然后将高精度量棒用手压紧贴合在某一沟槽中，以量棒中心作为沟槽中心，再使用杠杆千分表测量量棒的最高点，通过与高精度量块比较，得到此沟槽中心到A面的尺a寸值。要评价整个滑块沟槽中心到A面的尺寸a值，需要测量左右两侧沟槽和另一端面两侧沟槽再取平均，得到此滑块沟槽中心到A面的尺寸值。测量b、c尺寸与测量a尺寸的方法类似，但由于基准面B较窄，还需借助使用直角尺垂直面作为垂直基准面，将A面与直角尺垂直面重合靠紧，B面与大理石平板重合来测量b、c尺寸。

2.2方案改进分析

随着高精度传感器的不断发展，以及计算机技术在检测中的应用，采用计算机软件配合数据采集板卡，使用高精度传感器实现自动化测量的方案，在实际应用中越来越广泛。如图2所示，本检测仪采用钢球取代量棒与沟槽接触，以球心作为沟槽的中心，检测钢球为球体，很难直接测量球心的位移，因此将检测球固定在固定杆上，再将固定杆安装在测杆上，测杆固定在一个可十字移动的机构上，使检测钢球只能在一个截面上作二维自由运动。检测时，将被测滑块固定在工作台上，初始状态时，钢球不与滑块接触，并留有一定的距离，当施加拉力F时，测杆向沟槽方向移动，通过沟槽与钢球之间的配合，使钢球自动定心在滑块沟槽上，通过水平和垂直方向设置的位移传感器检测测杆在水平和垂直方向的位移，可确定与测杆相连的钢球在这两个方向上的位移。由于位移传感器量程和高精度测量要求的限制，本检测仪采用比较测量的方法，先用一个已测出精确尺寸的滑块作为标准块，在钢球与沟槽接触状态下标定各位移传感器的测量值，然后换上被测滑块，使钢球与被测滑块沟槽接触，测出此时各位移传感器的读数值，将此读数值与标定值相比较，可得出被测滑块相对标准滑块的位移，再与标准滑块标准值比较，得出被测滑块的实际尺寸。同一型号滑块测量时只需标定一次传感器，可实现同型号批量检测，大大提高检测效率。

3　检测设备结构方案设计

3.1检测机构方案设计

检测机构是检测仪的核心部件，它的设计直接影响测量效率和测量的准确性。如图3所示，被测滑块固定在检测平台上，检测机构对称布置在滑块两侧，测针上的测球正对滑块沟槽。因为滑块一侧有上下沟槽，每个检测机构设计成两个互相独立的检测模块，分别检测滑块同侧的上下沟槽，水平位移传感器和垂直位移传感器固定在检测机构的主体上，通过与测杆直接接触测量测杆的水平和垂直位移。测杆的水平方向移动由安装在检测机构主体上的水平滚动直线导轨副导向，垂直导向导轨副通过转接板安装在水平导向导轨副滑块上，组成一个小型的十字移动工作台。测杆通过测杆安装块固定在垂直导向导轨副滑块上，使测杆只能沿水平和垂直方向运动。测杆水平移动由拖动气缸控制，拖动气缸拉杆通过相应的连接机构，连接在垂直导轨安装块上。气缸拉杆伸出，推动测杆向滑块中心移动，钢球与滑块沟槽脱离接触。为防止钢球与沟槽脱离时测杆向下掉落，在测杆安装块上下各设置一个压缩弹簧，使钢球始终在垂直方向正对沟槽。测量时，气缸拉杆收缩，钢球向沟槽水平移动，沟槽与钢球发生接触，钢球沿沟槽圆弧移动到沟槽底，与之相固定连接的测杆发生水平和垂直运动，其发生的水平和垂直移动量由水平和垂直方向的位移传感器测出，从而测出钢球的位置。

3.2检测仪总体结构设计

由于滑块型号较多，如图4所示，本检测仪设计为3个检测工位，每工位均设计了一个X轴的工作台进给机构，一个左检测机构Y轴定位运动单元，一个右检测机构Y轴定位运动单元，一个检测机构Z轴定位运动单元和左右检测机构。

X轴工作台进给机构控制滑块工件的检测位置，电控电永磁吸盘与底座固定连接并作为一个整体安装在双列布置的直线导轨副滑块上，由直线导轨副固定和导向。检测时，电动机控制滚珠丝杠转动，使滚动丝杠副螺母推动吸盘工作台沿X轴方向，按预设的检测程序将工件送入检测机构对滑块不同位置进行检测。

XYZ轴定位运动单元控制检测机构的位置。检测前，按照工件型号，使用预设的定位程序，将左右检测机构上的检测钢球移动到滑块沟槽相应位置，完成检测机构的定位。

4　检测控制软件设计

本机检测控制软件集成测量和运动控制功能，采用微软的VB6.0编程工具编写，通过调用数据采集卡和运动控制卡辅助开发包内的函数进行模数转换测量和运动控制，界面如图5所示。

5　检测结果分析

使用本检测仪对本公司30FA滑块进行验证测量，得出数据如表1所示。从表1数据可以看出，使用本检测仪测得的滑块沟槽数据与人工测量误差在2 μm以内，测量结果一致性在1 μm以内，满足滑块测量要求。

表1　测量数据对比表　μm

6　结语

本文论述研制开发的滚动直线导轨副滑块沟槽精度检测仪，在实际使用中，测量结果准确可靠，测量精度符合笔者公司产品的要求，实现滑块精磨沟槽工序的自动化检测，在提高检测效率，降低检测劳动强度等方面取得了良好的效果。

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(编辑李静)

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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

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2016-01-11)

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