CN104122087A - 直线电机驱动的滚珠丝杠性能实验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直线电机驱动的滚珠丝杆性能试验台，床身前、后支撑板之间连接有大圆柱导轨，圆柱导轨滑块连接工作台，工作台上面固定连接螺母座，工作台底部安装直线电机动子，直线电机动子与直线电机定子配合连接，螺母座内装有丝杠螺母，床身后端部上装有直线导轨，直线导轨通过滑块连接可移动端，可移动端上设有可移动端定位机构；可移动端和床身的前支撑板上分别装有一个可调装夹机构；床身的前支撑板后面的台面上通过电机支架固定连接伺服电机，伺服电机的输出轴通过联轴器连接被测的滚珠丝杠。本发明能解决现有滚珠丝杠实验台只能针对单一型号的滚珠丝杠在空载情况下测试的问题，具有可更换滚珠丝杠并测试滚珠丝杠在负载情况下动态性能的功能。

Description

直线电机驱动的滚珠丝杠性能实验台

技术领域

本发明涉及一种基于直线电机驱动的滚珠丝杠性能实验台，尤其是一种可用于针对不同型号尺寸滚珠丝杠在负载情况下的性能试验。

背景技术

滚珠丝杠在高速化的同时会引起传动精度降低，噪声以及由于温升所引起的变形等问题，导致了滚珠丝杠稳定性的下降，因此测试滚珠丝杠的这些性能显得尤其重要。搭建滚珠丝杠实验台对滚珠丝杠进行动态性能测试，可以得到滚珠丝杠在受到负载时候的力学性能，在高速运动过程中的稳定性，以及在温升时其变形量以及热伸长量。通过对滚珠丝杠的力、噪声、温度以及热伸长量等数据的采集，可以为滚珠丝杠的理论研究提供实验数据，从而对滚珠丝杠进行研究分析，改进其性能。这对于滚珠丝杠的发展以及规模较大的滚珠丝杠专业生产厂家以及理论研究有着重要的意义。

我国滚珠丝杠的精度指标已经接近国外先进水平，但是滚珠丝杠还是主要依赖进口，其原因主要体现在产品的性能指标与国外有较大差距，发展水平与先进国家相比还有一段距离。整个行业对滚珠丝杠性能测试的仪器都不完善，因此就算有相同的原材料和加工工艺，对于制造出来的滚珠丝杠如果没有精确的检测手段，滚珠丝杠的性能指标也难以提升。

要实现高性能的滚珠丝杠，就必须从检测技术上依靠科技求创新。精确的检测手段及完善的实验设备是保证产品质量和研究产品性能的前提。

发明内容

本发明是要提供一种直线电机驱动的滚珠丝杠性能实验台，以滚珠丝杠为研究对象设计实验台，通过直线电机提供轴向负载，从而测试其性能，解决目前实验台无法施加轴向负载的问题；并设计出一个可装卸丝杠测试不同长度和直径的滚珠丝杠的实验台，以期解决目前实验台只能针对单一型号的丝杠进行性能研究的问题。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种直线电机驱动的滚珠丝杆性能试验台，包括电机支架，伺服电机，联轴器，可调装夹机构，工作台，丝杠螺母，螺母座，预紧机构，可移动端，可移动端定位机构，直线导轨，直线电机动子，床身，直线电机定子，大圆柱导轨，圆柱导轨滑块，直线导轨滑块，其特点是：床身上面的前、后支撑板之间连接有大圆柱导轨，大圆柱导轨配合滑动连接圆柱导轨滑块，圆柱导轨滑块上面固定连接工作台，工作台上面固定连接螺母座，工作台底部安装有直线电机动子，直线电机动子与固定在床身台面上的直线电机定子21配合连接，螺母座内装有丝杠螺母，螺母座后面设有预紧机构；床身后端部台面上装有直线导轨，直线导轨通过直线导轨滑块连接可移动端，可移动端上设有可移动端定位机构；可移动端和床身的前支撑板上分别装有一个可固定不同型号的滚珠丝杠所对应的滚动轴承的可调装夹机构；床身的前支撑板后面的台面上通过电机支架固定连接伺服电机，伺服电机的输出轴通过联轴器连接被测的滚珠丝杠。

可调装夹机构包括轴承座、扳手、卡爪、小锥齿轮、大锥齿轮、夹持端、销钉、小螺母，小锥齿轮置于轴承座上方的通孔内，扳手与小锥齿轮连接，小锥齿轮与大锥齿轮配合连接，大锥齿轮背面的平面螺纹与卡爪配合连接，卡爪上通过销钉固定小螺母，小螺母与夹持端配合连接。

床身的前、后支撑板上分别装有一个大缓冲弹簧、且后支撑板上还装有小缓冲弹簧。大圆柱导轨通过圆柱导轨支撑座连接在床身的台面上。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过伺服电机与直线电机的组合，形成了在给滚珠丝杠施加驱动力的同时可施加负载力，应用这一机构组合而成的实验装置能对滚珠丝杠的工作负载条件进行模拟实验，检测出滚珠丝杠在重载情况下的传动精度、加速度、温度、热位移和噪声等性能指标。

2、本发明针对不同直径及长度的滚珠丝杠进行测试的要求，形成了可调的滚珠丝杠装夹机构，以及床身右侧的可移动端。以适应对不同型号滚珠丝杠的测试研究。通过这一机构可使整个实验装置在对不同规格型号的滚珠丝杠进行测试时不必更换相应的组件，就可对其进行测试研究。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是图1的左剖视图；

图3是图1的俯视图；

图4是可调装夹机构的主视图；

图5是可调装夹机构的左剖视图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1至图5所示，一种直线电机驱动的可换滚珠丝杠性能实验台，由放置在工作台与床身之间的直线电机和分别放置在滚珠丝杠两端的可调装夹机构组成。

实验台包括电机支架1，伺服电机2，联轴器3，可调装夹机构4，滚动轴承5，大缓冲弹簧6，滚珠丝杠7，工作台8，丝杠螺母9，螺母座10，预紧机构11，可移动端14，可移动端定位机构15，小缓冲弹簧16，加强筋板17，直线导轨18，直线电机动子19，床身20，直线电机定子21，大圆柱导轨22，圆柱导轨支撑座23，底座24，圆柱导轨滑块25，直线导轨滑块26。

床身20的左端固定有电机支架1，电机支架1与伺服电机2连接。床身20则通过内六角螺钉与底座24相连，底座24安装在地基上。被测的滚珠丝杠7通过联轴器3与伺服电机2相连接，丝杠螺母9固定在螺母座10上，螺母座10固定在工作台8上。直线电机动子19安装在工作台8底部，直线电机定子21安装在床身20台面的前、后支撑板之间的两根大圆柱导轨22之间，两根大圆柱导轨22用圆柱导轨支撑座23安装在经过精加工的床身20台阶面上。大圆柱导轨22配合滑动连接圆柱导轨滑块25，圆柱导轨滑块25上面固定连接工作台8。

直线导轨18安装在床身20台面的尾部上，直线导轨18上的直线导轨滑块26与可移动端14连接，可移动端14上设有可移动端定位机构15。二个可调装夹机构4分别通过法兰盘固定在床身20的前支撑板和可移动端14的通孔内。可移动端定位机构15在右边的可移动端14确定好位置后将可移动端14进行固定。大缓冲弹簧6和小缓冲弹簧16固定在床身20的前后支撑板上，防止工作台8超出给定行程。加强筋板17安装在可移动端14的底部的交接处，对可移动端14起加固作用。预紧机构11在滚珠丝杠被装夹好后，对滚珠丝杠7进行预拉伸。

如图4，5所示，可调装夹机构4包括轴承座27，扳手28，卡爪29，小锥齿轮30，大锥齿轮31，夹持端32，销钉33，小螺母34。

在可调装夹机构4中，床身20左端和可移动端14分别作为左右两侧的装夹机构的载体，通过法兰盘分别将装夹机构固定在床身20和可移动端14上。小锥齿轮30放入轴承座27上方的通孔内，扳手28与小锥齿轮30连接，小锥齿轮30与大锥齿轮31齿面配合连接，大锥齿轮31背面的平面螺纹与卡爪29相配合连接，卡爪29上通过销钉33固定小螺母34，小螺母34与夹持端32配合。当扳手28扳动小锥齿轮30时，小锥齿轮30带动大锥齿轮31转动，大锥齿轮31背面的平面螺纹就使三个卡爪29同时向中心靠近或退出，从而夹持不同直径的滚珠轴承。当活动卡爪29的直径调节好后，可以转动活动卡爪29上的小螺母34，从而调节活动夹持端的宽度，将滚动轴承5、12完全定位。

实验台工作时，伺服电机2作为主驱动通过联轴器3带动滚珠丝杠7转动，从而带动丝杠螺母9直线运动，丝杠螺母9固定在螺母座10上，螺母座10与工作台8连接，故带动工作台通过滑块25在大圆柱导轨22上平动。直线电机作为负载驱动，当工作台8移动时，直线电机可产生与工作台运动方向相反的推力，模拟工况负载。

本发明通过伺服电机与直线电机的组合，形成了具有在运行工程中加载轴向力的功能，可实现对滚珠丝杠工况的模拟。并设计了可调装夹机构，可夹持不同型号的滚珠丝杠。本发明主要解决现有滚珠丝杠实验台只能针对单一型号的滚珠丝杠在空载情况下进行测试的问题，它具有可更换滚珠丝杠并测试滚珠丝杠在负载情况下动态性能的功能。

Claims (4)

1.一种直线电机驱动的滚珠丝杆性能试验台，包括电机支架1，伺服电机2，联轴器3，可调装夹机构（4），工作台（8），丝杠螺母（9），螺母座（10），预紧机构（11），可移动端（14），可移动端定位机构（15），直线导轨（18），直线电机动子（19），床身（20），直线电机定子（21），大圆柱导轨（22），圆柱导轨滑块（25），直线导轨滑块（26），其特征在于：所述床身（20）上面的前、后支撑板之间连接有大圆柱导轨（22），大圆柱导轨（22）配合滑动连接圆柱导轨滑块（25），圆柱导轨滑块（25）上面固定连接工作台（8），工作台（8）上面固定连接螺母座（10），工作台（8）底部安装有直线电机动子（19），直线电机动子（19）与固定在床身（20）台面上的直线电机定子（21）配合连接，螺母座（10）内装有丝杠螺母（9），螺母座（10）后面设有预紧机构（11）；床身（20）后端部台面上装有直线导轨（18），直线导轨（18）通过直线导轨滑块（26）连接可移动端（14），可移动端（14）上设有可移动端定位机构（15）；可移动端（14）和床身（20）的前支撑板上分别装有一个可固定不同型号的滚珠丝杠（7）所对应的滚动轴承（5）的可调装夹机构（4）；床身（20）的前支撑板后面的台面上通过电机支架（1）固定连接伺服电机（2，）伺服电机2的输出轴通过联轴器（3）连接被测的滚珠丝杠（7）。

2.根据权利要求1所述的直线电机驱动的滚珠丝杠性能实验台，其特征在于：所述可调装夹机构（4）包括轴承座（27）、扳手（28）、卡爪（29）、小锥齿轮（30）、大锥齿轮（31）、夹持端（32）、销钉（33）、小螺母（34），小锥齿轮（30）置于轴承座（27）上方的通孔内，扳手（28）与小锥齿轮（30）连接，小锥齿轮（30）与大锥齿轮（31）配合连接，大锥齿轮（31）背面的平面螺纹与卡爪（29）配合连接，卡爪（29）上通过销钉（33）固定小螺母（34），小螺母（34）与夹持端（32）配合连接。

3.根据权利要求1所述的直线电机驱动的滚珠丝杠性能实验台，其特征在于：所述床身（20）的前、后支撑板上分别装有一个大缓冲弹簧（6）、且后支撑板上还装有小缓冲弹簧（16）。

4.根据权利要求1所述的直线电机驱动的滚珠丝杠性能实验台，其特征在于：所述大圆柱导轨（22）通过圆柱导轨支撑座（23）连接在床身（20）的台面上。