CN101738279A - 五自由度磁性联轴器测试平台 - Google Patents

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Abstract

一种机械测试技术领域的五自由度磁性联轴器测试平台，包括：工作台面、三维直线运动机构、旋转倾斜运动机构和力矩传感器组件，其中：三维直线运动机构固定设置于工作台面上，旋转倾斜运动机构也与工作台面固定连接，力矩传感器组件固定设置于三维直线运动机构上。本发明将三维直线运动集成于同一装置中，简化了结构，降低了成本，更换方便，非常适用于具有多个自由度的测试系统。

Description

五自由度磁性联轴器测试平台
技术领域
本发明涉及的是一种机械测试技术领域的装置，具体是一种五自由度磁性联轴器测试平台。
背景技术
目前，使用磁性联轴器，通过磁场的作用传递力矩，将动密封转变为静密封，提高了密封的可靠性和可达到的真空度，因此常被应用于分子束和离子束外延设备、镀膜机等高真空系统中。磁性联轴器在使用前，需要标定出最大额定传递力矩，以防止负载力矩超过实际最大传递力矩而发生内外轴旋转不同步而造成的滑差现象，而且需要综合考虑装配过程中径向偏移、轴向偏移和轴向倾斜等偏位情况对最大传递力矩的影响。磁性联轴器沿半径偏移方向的分辨精度要达到0.05mm，沿轴向倾斜偏移角度分辨精度达0.2°，旋转角度精度达0.02°。现在的测试平台一般呈水平放置，测试时磁性联轴器处于水平状态，对心比较困难，不能真实反映磁性联轴器实际工作时的垂直放置状态，结构较复杂，操作不便，测量精度不高。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN1588556A记载了一种“五自由度精密定位平台”，该技术采用压电驱动器驱动，包括基体以及底部的第一支座和第二支座构成，该基体包括三个动平台，分别实现二维平面方向的平动和Z方向的转动，底部的第一支座和第二支座单独伸长，通过伸长量的同异带动基体实现Z方向平移和一维转动。该平台虽然定位精度很高，但是价格昂贵，负载较小，不适宜作为磁性联轴器的测试使用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种五自由度磁性联轴器测试平台。可调节磁性联轴器内轴的径向平移位置和磁性联轴器内轴的轴向平移位置，具有旋转和倾斜功能的平台可以实现磁性联轴器轴的旋转运动和小范围轴向倾斜运动。力矩传感器组件将所测量的磁性联轴器传递力矩数值传递给输出显示设备。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：工作台面、三维直线运动机构、旋转倾斜运动机构和力矩传感器组件，其中：三维直线运动机构固定设置于工作台面上，旋转倾斜运动机构也与工作台面固定连接，力矩传感器组件固定设置于三维直线运动机构上。
所述的三维直线运动机构包括：二维精密滚珠丝杠、锁死螺栓、连接板、型材、型材底座、导轨、横梁、手柄、梯形丝杠和梯形螺母，其中：二维精密滚珠丝杠与滑块固定，形成二维平面方向直线运动，锁死螺栓设置于二维精密滚珠丝杠上进行定位，型材底座固定设置于工作台面上，导轨固定在型材上，梯形丝杠的一端与手柄连接，梯形螺母与连接板固定连接，通过转动手柄带动二维精密滚珠丝杠及力矩传感器组件做垂直高度方向上的运动。
所述的旋转倾斜运动机构包括：旋转台、涡轮蜗杆机构和楔形块组合，其中：涡轮蜗杆机构和三维直线运动机构相连，涡轮和旋转台相连，楔形块组合与旋转台底部相连。
所述的旋转倾斜运动机构的旋转运动通过具有自锁功能的涡轮蜗杆机构实现，由涡轮蜗杆机构带动旋转台圆周旋转；所述的旋转倾斜运动机构的倾斜运动通过楔形块组合实现，该楔形块组合的倾斜角度小于2°。
所述的力矩传感器组件包括：力矩传感器、夹具、定标联轴器、轴承座和定位法兰，其中：力矩传感器的上部轴端与夹具固连，夹具与三维直线运动机构固连，力矩传感器的下部轴端与定标联轴器的一端相连接，定标联轴器的另一端与待测磁性联轴器的从动轴连接，定标磁性联轴器与定位法兰相配合，轴承座、夹具和力矩传感器分别与三维直线运动机构相连。
所述的旋转倾斜运动机构台面上固定设有一法兰盘，该法兰盘上开有直径不同的定位孔，和待测试磁性联轴器的外轴部分的端盖对心并保持同轴状态。
所述的磁性联轴器和力矩传感器组件，磁性联轴器外轴通过法兰盘和旋转倾斜台固定，随平台一起做轴向倾斜偏位和旋转运动。磁性联轴器的内轴与力矩传感器固定，传感器通过连接板与三维直线运动机构固定，随直线运动平台做二维平面方向的径向偏位和垂直高度方向的轴向偏位。
本发明采用垂直设计结构，使得磁性联轴器的各种偏位对最大力矩影响的测试更加准确直观，把三维直线运动集成在一起，把旋转和倾斜运动集成在一起，具有模块化优势，简化了结构，降低了成本，更换方便，非常适用于具有多个自由度的测试系统。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为磁性联轴器的对准组装剖面图。
图3为磁性联轴器径向偏位视图。
图4为磁性联轴器轴向偏位视图。
图5为磁性联轴器轴向倾斜偏位视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括：工作台面1、三维直线运动机构2、旋转倾斜运动机构3和力矩传感器组件4，其中：三维直线运动机构2固定设置于工作台面1上，旋转倾斜运动机构3也与工作台面1固定连接，力矩传感器组件4固定设置于三维直线运动机构2上。
所述的三维直线运动机构2包括：二维精密滚珠丝杠5、锁死螺栓6、连接板7、型材8、型材底座9、导轨10、横梁11、手柄12、梯形丝杠13和梯形螺母14，其中：二维精密滚珠丝杠5与滑块固定，形成二维平面方向直线运动，锁死螺栓6设置于二维精密滚珠丝杠5上进行定位，型材底座9固定设置于工作台面1上，导轨10固定在型材8上，梯形丝杠13的一端与力矩传感器组件4相连接，另一端与手柄12连接，梯形螺母14与连接板7固定连接，通过转动手柄12带动二维精密滚珠丝杠5及力矩传感器组件4做垂直高度方向上的运动。
所述的旋转倾斜运动机构3包括：旋转台16、涡轮蜗杆机构17和楔形块组合18，其中：涡轮蜗杆机构17和旋转台16相连，楔形块组合18与旋转台16底部相连。
所述的旋转倾斜运动机构3的旋转运动通过具有自锁功能的涡轮蜗杆机构17实现，由涡轮蜗杆机构17带动旋转台16圆周旋转；楔形块组合18实现倾斜运动，该楔形块组合18的倾斜角度小于2°。
所述的力矩传感器组件4包括：力矩传感器19、夹具20、定标联轴器21、轴承座22和定位法兰23，其中：力矩传感器19的上部轴端与夹具20相连，夹具20与三维直线运动机构2相连，力矩传感器19的下部轴端与定标联轴器21的一端相连接，定标联轴器21的另一端与待测磁性联轴器25的内轴部分26连接，定标磁性联轴器与定位法兰23相配合，轴承座22、夹具20和力矩传感器19分别与三维直线运动机构2相连。
所述的旋转倾斜运动机构台面上固定设有一法兰盘24，该法兰盘24和待测磁性联轴器25的外轴部分27的端盖对心，当有多组具有不同直径尺寸规格的磁性联轴器需要测试时，仅通过改变磁性联轴器的外轴端盖与法兰盘24的接口尺寸，不需要更换其他零件就可以实现，具有简单易行的优点，磁性联轴器与法兰盘24保持同轴状态。
如图3所示，预定位时，将定位法兰23固定在磁性联轴器外轴表面，调整二维平面方向，使得磁性联轴器的内轴和外轴径向对准，然后降下Z方向，通过定位法兰23确保磁性联轴器的内轴和外轴同轴，然后Z向升起，取下定位法兰23，再次Z方向降下，使得磁性联轴器内轴和外轴在同一水平面上。转动旋转机构，观测对准情况下力矩变化情况。
如图4所示，平移X或者Y方向，使得磁性联轴器的内轴和外轴发生一定的径向偏移，转动旋转机构，观测径向偏移情况下力矩变化情况。
如图5所示，平移Z方向，使得磁性联轴器的内轴和外轴发生一定的轴向偏移，转动旋转机构，观测轴向偏移情况下力矩变化情况。
转动倾斜机构，使得磁性联轴器的内轴和外轴发生一定的轴向倾斜偏移，转动旋转机构，观测轴向偏移情况下力矩变化情况。
 

Claims (6)

1.一种五自由度磁性联轴器测试平台，包括：工作台面、三维直线运动机构、旋转倾斜运动机构和力矩传感器组件，其特征在于：三维直线运动机构固定设置于工作台面上，旋转倾斜运动机构也与工作台面固定连接，力矩传感器组件固定设置于三维直线运动机构上。
2.根据权利要求1所述的五自由度磁性联轴器测试平台，其特征是，所述的三维直线运动机构包括：二维精密滚珠丝杠、锁死螺栓、连接板、型材、型材底座、导轨、横梁、手柄、梯形丝杠和梯形螺母，其中：二维精密滚珠丝杠与滑块固定，形成二维平面方向直线运动，锁死螺栓设置于二维精密滚珠丝杠上进行定位，型材底座固定设置于工作台面上，导轨固定在型材上，梯形丝杠的一端与力矩传感器组件相连接，另一端与手柄连接，梯形螺母与连接板固定连接，通过转动手柄带动二维精密滚珠丝杠及力矩传感器组件做垂直高度方向上的运动。
3.根据权利要求1所述的五自由度磁性联轴器测试平台，其特征是，所述的旋转倾斜运动机构包括：旋转台、涡轮蜗杆机构和楔形块组合，其中：涡轮蜗杆机构和三维直线运动机构相连，涡轮和旋转台相连，楔形块组合与旋转台底部相连。
4.根据权利要求3所述的五自由度磁性联轴器测试平台，其特征是，所述的楔形块组合的倾斜角度小于2°。
5.根据权利要求1所述的五自由度磁性联轴器测试平台，其特征是，所述的力矩传感器组件包括：力矩传感器、夹具、定标联轴器、轴承座和定位法兰，其中：力矩传感器的上部轴端与夹具相连，夹具与三维直线运动机构相连，力矩传感器的下部轴端与定标联轴器的一端相连接，定标联轴器的另一端与待测磁性联轴器的从动轴连接，定标磁性联轴器与定位法兰相配合，轴承座、夹具和力矩传感器分别与三维直线运动机构相连。
6.根据权利要求1所述的五自由度磁性联轴器测试平台，其特征是，所述的旋转倾斜运动机构台面上固定设有一法兰盘，该法兰盘和待测试磁性联轴器的外轴部分的端盖对心并保持同轴状态。
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