静压导轨工作性能测试装置及测试方法

技术领域

本申请涉及静压导轨测试技术领域，具体而言，涉及一种静压导轨工作性能测试装置及测试方法。

背景技术

静压导轨是一种通过具有一定压力的液体来提供支承力的高精度线性导轨，由于具有高精度、高刚度、低摩擦、低磨损等优点，因此在工业自动化、半导体生产、精密加工等领域得到了广泛的应用。静压导轨工作性能的好坏，通常通过对导轨负载能力、支承间隙及油膜刚度等性能指标的测试来进行评估。

目前，对静压导轨性能的测试，大多是在整机装配完成后，采用加载砝码再配合千分表测量支承间隙变化的方式来进行导轨性能的测试。这种测试方法存在以下不足：一是通过改变砝码数量来控制外载荷大小的加载方式，需要人工加载和卸载，效率低下，同时载荷变化不连续、载荷重心受砝码放置位置等，会导致测试结果不精确；二是使用千分表测量只是测量某一点支承间隙而非整体平均支承间隙，即打表位置会影响测量结果；三是整机装配完成后再进行测试，测试结果受装配效果、节流器一致性等多项因素影响测试结果的准确性。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种静压导轨工作性能测试装置及测试方法，以至少解决现有技术的测试方法中砝码加载方式加载效率低、载荷变化不连续以及砝码放置位置、千分表打表位置以及测试装置装配效果、节流器一致性等因素使静压导轨工作性能测试结果不准确的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种静压导轨工作性能测试装置，静压导轨包括静压滑块，静压滑块包括第一静压腔和第二静压腔，第一静压腔设置在静压滑块的第一侧，第二静压腔设置在静压滑块的与第一侧相对的第二侧，且静压导轨工作性能测试装置包括：

工作台；

压板，压板固定设置于工作台上并与工作台的第一表面围设形成测试空间，待测试的静压滑块安装于测试空间内，且第一静压腔与压板正对设置，第二静压腔与第一表面正对设置；

供油机构，供油机构包括油箱、节流元件和调压元件，节流元件连接于油箱与第二静压腔之间，调压元件连接于油箱与第一静压腔之间以对静压滑块的负载进行调节；

测试模块，测试模块根据第一静压腔的当前油液的压强、第二静压腔中当前油液的流量和第二静压腔中当前油液的压强计算静压滑块的工作性能。

进一步地，工作台包括支撑件，支撑件设置在工作台的第一表面上，且压板固定设置于支撑件上并与第一表面之间形成测试空间。

进一步地，静压导轨工作性能测试装置还包括推力杆，推力杆设置于工作台上以用于对静压滑块施加推力，推力的方向与静压滑块的滑动方向一致。

进一步地，工作台包括至少两个间隔设置的支撑件，压板的两端分别固定设置于两个支撑件上，支撑件沿静压滑块滑动方向贯通设置有避让开口，推力杆通过避让开口对静压滑块施加推力。

进一步地，静压导轨工作性能测试装置还包括：

第一通道，第一通道两端分别与油箱和第一静压腔连通；

第二通道，第二通道两端分别与油箱和第二静压腔连通；

压力检测元件，压力检测元件为两个，两个压力检测元件中的一个设置于第一通道上并位于第一静压腔和调压元件之间，两个压力检测元件中的另一个设置于第二通道上并位于第二静压腔和节流元件之间；

流量检测元件，流量检测元件设置在第二通道上并位于第二静压腔和节流元件之间；

测试模块与压力检测元件和流量检测元件电连接，以计算静压滑块的工作性能。

进一步地，节流元件包括节流器；和/或，调压元件包括调压阀。

另一方面，本申请还提供了一种静压导轨工作性能测试方法用于上述静压导轨工作性能测试装置，静压导轨工作性能测试方法包括：

检测步骤：对第一静压腔中当前油液的压强P

计算步骤：根据第一静压腔中当前油液的压强P

判断步骤：判断支承间隙h是否大于0：若支承间隙h大于0，则逐步调节调压元件，增大第一静压腔中当前油液的压强P

进一步地，静压滑块的当前负载F通过如下公式计算：

F＝S

其中，S

P

进一步地，第二静压腔的支承间隙h通过如下公式计算：

其中，μ表示油液粘度；

表示静压滑块的油腔流量系数；

Q

P

进一步地，第二静压腔中当前油膜的刚度j

其中，

表示第二静压腔的支承间隙h的偏微元。

相比于现有技术而言，本申请中的静压导轨工作性能测试装置在对静压导轨工作性能测试时，利用油液提供的负载来替代采用砝码控制外载荷大小的方式，可以实现负载的无级调节。同时，测试模块能够直接计算出支承间隙等工作性能指标，整个测试过程无需使用千分表打点。进一步而言，本申请中在测试静压导轨性能时，只需在测试空间中安装静压导轨，而无需再在静压导轨上安装测试元件。这意味着测试结果不易受装配效果、节流器一致性等多项因数影响测试结果的准确性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请公开的静压导轨工作性能测试装置的结构示意图；

图2为本申请公开的静压导轨工作性能测试装置的主视图；

图3为本申请公开的静压导轨工作性能测试装置的工作原理图；

图4为本申请公开的静压滑块处于第一视角下的结构示意图；

图5为本申请公开的静压滑块处于第二视角下的结构示意图；

图6为本申请公开的静压导轨工作性能测试方法的流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、工作台；20、压板；40、第一通道；50、第二通道；60、压力检测元件；70、流量检测元件；80、静压滑块；90、滑轨；11、支撑件；21、测试空间；31、油箱；32、节流元件；33、调压元件；34、滤油元件；35、油泵；36、驱动元件；37、溢流阀；81、第一静压腔；82、第二静压腔；83、连接孔；111、避让开口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参见图1至图5所示，根据本申请的实施例，提供了一种静压导轨工作性能测试装置，该静压导轨工作性能测试装置用于对静压导轨进行性能测试。

其中，如附图4至如图5所示，本申请中的静压导轨包括静压滑块80，静压滑块80包括第一静压腔81和第二静压腔82，第一静压腔81设置在静压滑块80的第一侧，第二静压腔82设置在静压滑块80的与第一侧相对的第二侧。

如附图1至附图2所示，本申请中的静压导轨工作性能测试装置包括：工作台10、压板20、供油机构和测试模块。压板20固定设置于工作台10上并与工作台10的第一表面围设形成测试空间21，待测试的静压滑块80安装于测试空间21内，且第一静压腔81与压板20正对设置，第二静压腔82与第一表面正对设置。供油机构包括油箱31、节流元件32和调压元件33，节流元件32连接于油箱31与第二静压腔82之间，调压元件33连接于油箱31与第一静压腔81之间以对静压滑块80的负载进行调节。测试模块根据第一静压腔81中当前油液的压强、第二静压腔82中当前油液的流量和压强，用于计算静压滑块80的工作性能。

在本实施例中，如附图3所示，供油机构还包括：滤油元件34、油泵35和溢流阀37，滤油元件34与油箱31连接，对油液进行过滤。油泵35与油箱31，油泵35还配备驱动元件36，能将油箱31中的油液输送至静压滑块80中。溢流阀37设置在油泵35与静压滑块80之间，防止油泵35输送的油液压力过大。

当需要对静压导轨的工作性能进行测试时，将静压滑块80安装在测试空间21内，油泵35工作，可以将油箱31内的油液泵送至静压滑块80的第一静压腔81和第二静压腔82中，使得第一静压腔81和第二静压腔82内存在油膜。同时，压板20能对油膜起到支撑作用，防止油液在第一静压腔81上泄压。通过调节调压元件33，使得第一静压腔81中的当前油液压强不断改变，从而对静压滑块80施加不同的负载。通过调整节流元件32，可以随时改变第二静压腔82中油液流量，以测试更多性能参数，之后通过测试模块计算得到静压滑块80的各项工作性能指标。

相比于现有技术而言，本实施例中的静压导轨工作性能测试装置在对静压导轨工作性能测试时，利用油液提供的负载来替代采用砝码控制外载荷大小的方式，可以实现负载的无级调节。同时，测试模块能够直接计算出支承间隙等工作性能指标，整个测试过程无需使用千分表打点。进一步而言，本实施例中在测试静压导轨性能时，只需在测试空间21中安装静压导轨，而无需再在静压导轨上安装测试元件。这意味着测试结果不易受装配效果、节流器一致性等多项因数影响测试结果的准确性。

进一步地，在本实施例中，工作台10包括支撑件11，支撑件11设置在工作台10的第一表面上，且压板20固定设置于支撑件11上并与第一表面之间形成前文所述的测试空间21。具体而言，支撑件11能使得静压导轨与压板20之间存在一定的间隙，使得支撑件11、压板20及工作台10形成前文所述的测试空间，且静压导轨能安装在测试空间中。可选地，支撑件11可以是支撑块，支撑块与压板20之间通过螺栓固定连接。

进一步地，静压导轨工作性能测试装置还包括推力杆(图中未示出)，推力杆设置于工作台10上以用于对静压滑块80施加推力，推力的方向与静压滑块80的滑动方向一致。推力杆用于在静压导轨工作性能测试装置工作时，手动检测对静压滑块80施加的负载是否已经超过最大负载。具体而言，如附图3所示，静压导轨中还包括滑轨90，静压滑块80设置在滑轨90上，通过静压滑块80的第二静压腔82上的油膜，能在滑轨90上进行滑动。在本实施例中，通常对推力杆施加一个非常小的力。由于油膜的摩擦因数在0.0005至0.001之间，并且静压滑块80受到的摩擦力等于油膜的摩擦因数与静压滑块受到的负载力的乘积因此，静压滑块与油膜之间的摩擦力通常为一个很小的值，通常在1N至100N之间，施加在推力杆上的推力通常为60N至100N，推力会使得静压滑块80在其滑动方向上运动。而当静压滑块80下油腔不存在油膜时，静压滑块80受到的摩擦力就会极具增大，推力杆施加的力无法推动静压滑块80，这时可以认为对静压滑块80施加的负载已超过静压滑块80的最大负载值。

一些实施例中，工作台10包括至少两个间隔设置的支撑件11，压板20的两端分别固定设置于两个支撑件11上，支撑件11沿静压滑块80滑动方向贯通设置有避让开口111，推力杆通过避让开口111对静压滑块80施加推力。具体而言，为了保证推力杆对静压滑块80施加的力与静压滑块80滑动方向平行，分别在两个支撑件11沿静压滑块80滑动方向贯通设置有避让开口111。推力杆通过避让开口111向内施加推力，即可完成手动检测。其中支撑件11与压板20通过多个螺栓固定连接，在一定程度上保证了测试空间21不会受到测试的影响而变形，从而影响静压导轨测试效果。

可选地，静压滑块80一侧上设置有用于与推力杆连接的连接孔83，在手动检测时，可以将推力杆穿过避让开口111与连接孔83连接，使得推力杆不会在推动滑块时发生打滑。进一步地，连接孔83设置在静压滑块一侧的中心上，能使得推力杆在对静压滑块80施力时力传递更均匀。

进一步地，静压导轨工作性能测试装置还包括：第一通道40、第二通道50、压力检测元件60和流量检测元件70。第一通道40两端分别与油箱31和第一静压腔81连通。第二通道50两端分别与油箱31和第二静压腔82连通。压力检测元件60为两个，两个压力检测元件60中的一个设置于第一通道40上并位于第一静压腔81和调压元件33之间，两个压力检测元件60中的另一个设置于第二通道50上并位于第二静压腔82和节流元件32之间。流量检测元件70设置在第二通道50上并位于第二静压腔82和节流元件32之间。测试模块与压力检测元件60和流量检测元件70电连接，以计算静压滑块80的工作性能。在本实施例中，通过调节调压元件33可对静压滑块80的负载进行调节。同时，两个压力检测元件60能分别检测出第一静压腔81和第二静压腔82中油液的压力。并且，流量检测元件70能够检测出第二静压腔82中油液的流量。本结构的一个优点在于，在测试不同型号的静压导轨前，只需将不同型号的静压导轨安装在测试空间21中，随后将第一通道40与静压滑块80的第一静压腔81连通，将第二通道50与静压滑块80的第二静压腔82连通即可完成装配，无需再对静压滑块80连接压力检测元件60和流量检测元件70等测试元件。

进一步地，节流元件32包括节流器；和/或，调压元件33包括调压阀。需要说明的是“节流元件32包括节流器；和/或，调压元件33包括调压阀”是指节流元件32包括节流器、调压元件33包括调压阀、节流元件32包括节流器和调压元件33包括调压阀三种情况中的一种情况。本实施例中，节流元件32为节流器，调压元件33为调压阀。具体而言，调压阀为手动无级调压阀，通过扭动调压阀上的旋钮可实现静压滑块80的第一静压腔81中油液压力的连续调节。

进一步地，本申请中还提供一种静压导轨工作性能测试方法，静压导轨工作性能测试方法用于执行上述静压导轨工作性能测试装置，静压导轨工作性能测试方法包括检测步骤、计算步骤以及判断步骤，以下将对各个步骤进行详细的介绍。

步骤S1：检测步骤

在该步骤中，首先通过压力检测元件60和流量检测元件70对第一静压腔81中当前油液的压强P

步骤S2：计算步骤

根据压力检测元件60检测的第一静压腔81中当前油液的压强P

步骤S3：判断步骤

判断支承间隙h是否大于0：若支承间隙h大于0，则逐步调节调压元件33，增大第一静压腔81中当前油液的压强P

具体来说，当支承间隙h大于0时，检测模块会提示操作人员调节调压元件33，以增大第一静压腔81中当前油液的压强P

在静压滑块80实际工作情况中，静压滑块80第一静压腔81通常对静压滑块80提供负载，同时第二静压腔82与导轨之间存在支承间隙是必不可少的。即，当第二静压腔82与滑轨90之间不存在支承间隙时，静压滑块80无法正常工作。因此，只需计算静压滑块80的第二静压腔82的支承间隙h，而不用考虑第一静压腔81的支承间隙。

其中，静压滑块80的当前负载F通过如下公式计算：

F＝S

其中，S

P

其中，第二静压腔82的支承间隙h通过如下公式计算：

其中，μ表示油液粘度；

表示静压滑块80的油腔流量系数；

Q

P

其中，第二静压腔82中当前油膜的刚度j

其中，

表示第二静压腔82的支承间隙h的偏微元。在进行第二静压腔82中当前油膜刚的度j

在计算出静压滑块80的当前负载F、第二静压腔82的支承间隙h以及第二静压腔82中当前油膜的刚度j

在本实施例中的一个具体实施例中，油液温度为20℃，油液型号为VG46，油液粘度μ为0.1075，静压滑块80的油腔流量系数

本实施例中，通过设计静压导轨工作性能测试装置及测试方法，利用油液提供的负载来替代采用砝码控制外载荷大小的方式，并且选用手动无级调压阀，使得可以连续的对静压滑块80的负载进行连续调节。同时，本实施例中需要测试时，只需在测试空间21中安装静压导轨，并将第一通道40和第二通道50分别连通到第一静压腔81和第二静压腔82即可开始测试，而无需在第一静压腔81和第二静压腔82上连接测试组件。对比于现有技术而言本实施例的优点在于无需使用砝码以及千分表、静压滑块上的载荷可连续变化、本实施例提供的方法能通过测试参数直接计算得到静压滑块的工作性能，并且本实施例的装置在测试时，装配简便，不易受装配效果、节流器一致性等多项因数影响测试结果的准确性。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。