利用两组线性滑轨实现同步升降和摆动

    在工业 X 射线实时成像检测系统中，X 光的光路必须连成一条直线，因此将射线管与图像接收系统设计成刚性构件称之为 C 型臂，针对于铸件、小直径管对接或 T 形接头焊缝的检测，C 型臂需要升降并且摆动一定的角度^［1］，这样才能实现对被检件的全面检测。目前的设计一般用一个电机带动升降，一个电机通过齿轮带动架体实现摆动，由于齿间的间隙反映在较长的架体臂端，这是很大的一段空程，摆动不平稳。本设计利用两组线性滑轨实现同步升降和摆动，其运行平稳、无空程卡滞、结构紧凑、外观精美。

    2 工作原理

    两个直线运动的合运动，不一定是直线运动，有可能是曲线运动。

    如图 1 所示，C 型臂摆角为 0°时，移动转轴与固定转轴在同一水平直线上，此时移动转轴在 1 点位置; 当 A 端受力 F 时，同时为了保证移动转轴与固定转轴之间的水平方向距离 L₀固定不动，移动转轴一边随整个 C 型臂向上移动，同时它还要沿 C 型臂方向移动。因此，移动转轴垂直方向的位置由 1 点移动到 2 点，在 C 型臂上长形孔的位置由 1 点移动到 2点，此时 C 型臂摆动一定的角度 α( °) ，图1 中为 C 型臂摆动 15( °) 时的情况。

    3 系统结构

    C 型臂的两端分别固定 X 射线管和图像接收系统，C 型臂可在其固定架体上进行升降和摆动。固定架体采用 40 ×80 的高强度铝合金型材与附件组合连接而成。在架体的上、下 2 端分别装有 2 台伺服电机，架体上安装一组升降线性滑轨，伺服电机轴上的主动带轮通过两条圆弧同步齿形带分别连接在两块升降板上。移动转轴的轴固定在升降板 1 上，移动转轴的轴承座用一组摆动线性滑轨与 C 型臂连接在一起，移动转轴的轴承座内安装有 2 个背靠背的圆锥滚子轴承，轴承座即可转动，也可顺 C 型臂移动; 升降板 2 上固定着固定转轴的轴，固定转轴的轴承座内装有 2 个背靠背的圆锥滚子轴承，固定转轴的轴承座直接固定在 C 型臂上，因此轴承座只能转动。也可这样说，C 型臂与固定架体之间通过一个固定转轴和带一组摆动线性滑轨导向的移动转轴相连，当 2 台伺服电机同时旋转时，两条圆弧同步齿形带带动 C 型臂同步升降，当只有 1 台伺服电机旋转时，只带动 C 型臂的一端升降，从而实现 C 型臂的摆动，如图 2 所示。

    4 升降线性滑轨的型号选择及寿命计算

    线性滑轨型号的选择可参照线性滑轨样本，从中选择适合的线性滑轨。但必需注意的是，被选用的线性滑轨在运行中所受的最大静负荷不可超过其基本静额定负荷。