CN104776992B - 行星滚柱丝杠精度试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种行星滚柱丝杠精度试验装置，工作台固定设置在底座上，工作台有相互垂直的两个工作面，伺服电机通过电机支座固定设置在底座上，导轨和光栅尺固定在工作台与底座平行的工作面上，轴承座设置在工作台与底座垂直的工作面上，轴承座内设置有轴承，导轨上设置有滑块，螺母套筒与滑块和光栅尺的动尺相连，行星滚柱丝杠的螺母与螺母套筒相固连，丝杠轴与轴承的内圈固连，并通过弹性联轴器与伺服电机的输出轴相连，角度编码器设置在轴承座上，与行星滚柱丝杠的丝杠轴相连的弹性联轴器被角度编码器的内圈锁紧；本发明能够对行星滚柱丝杠的丝杠转角和螺母轴向位移同步采集，试验精度高；且结构设计合理，操作简单，具有很高的可靠性。

Description

行星滚柱丝杠精度试验装置
技术领域
本发明属于机械装置精度试验技术领域，特别是一种行星滚柱丝杠精度试验装置。
背景技术
行星滚柱丝杠与滚珠丝杠相似，是一种可将旋转运动与直线运动相互转化的机械装置，已广泛应用于精密机床、食品包装、特种机械、测试仿真等领域。与滚珠丝杠不同的是，行星滚柱丝杠用螺纹滚柱代替滚珠进行载荷传递，滚柱能加工出较大曲率半径的圆弧凸齿形，且滚柱均匀排布在丝杠周围，接触点众多，其接触点处的接触变形量将大大减少，从而行星滚柱丝杠精度、刚度及承载能力要高于滚珠丝杠。
目前，行星滚柱丝杠在我国发展的时间还比较短，国内的研究工作主要集中在理论和结构等研究方面。行星滚柱丝杠理论上具有比滚珠丝杠更高的精度，为了证明理论推导的正确性，需要通过精度试验来验证。国内针对行星滚柱丝杠的精度试验装置不是很完备，有的采用人工测试，读数本身就有偏差。因此，设计一套行星滚柱丝杠精度试验装置具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现行星滚柱丝杠的丝杠转角和螺母轴向位移同步采集以分析行星滚柱丝杠精度的行星滚柱丝杠精度试验装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种行星滚柱丝杠精度试验装置，包括底座、工作台、导轨、光栅尺、螺母套筒、行星滚柱丝杠、轴承座、角度编码器、弹性联轴器、电机支座、伺服电机、滑块；工作台固定设置在底座上，工作台有相互垂直的两个工作面，伺服电机通过电机支座固定设置在底座上，导轨和光栅尺固定在工作台与底座平行的工作面上，轴承座设置在工作台与底座垂直的工作面上，轴承座内设置有轴承，导轨上设置有滑块，螺母套筒与滑块和光栅尺的动尺相连，行星滚柱丝杠的螺母与螺母套筒相固连，丝杠轴与轴承的内圈固连，并通过弹性联轴器与伺服电机的输出轴相连，角度编码器设置在轴承座上，与行星滚柱丝杠的丝杠轴相连的弹性联轴器被角度编码器的内圈锁紧。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明能够对行星滚柱丝杠的丝杠转角和螺母轴向位移同步采集，试验误差主要来源于仪器的精度，而所选仪器均为高精密仪器，误差极小，因此，本发明的试验精度很高。
(2)本发明的实验装置结构设计合理，操作简单，具有很高的可靠性。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明行星滚柱丝杠精度试验装置的立体结构示意图。
图2是本发明行星滚柱丝杠精度试验装置工作台立体结构示意图。
图3是本发明行星滚柱丝杠精度试验装置的主剖视图。
图4是本发明行星滚柱丝杠精度试验装置的左视图。
图5是本发明行星滚柱丝杠精度试验装置的俯视图。
具体实施方式
结合图1～图5：
本发明一种行星滚柱丝杠精度试验装置，包括底座1、工作台2、导轨3、光栅尺4、螺母套筒5、行星滚柱丝杠6、轴承座7、角度编码器8、弹性联轴器9、电机支座10、伺服电机11、滑块12；工作台2固定设置在底座1上，工作台2有相互垂直的两个工作面，伺服电机11通过电机支座10固定设置在底座1上，导轨3和光栅尺4固定在工作台2与底座1平行的工作面上，轴承座7设置在工作台2与底座1垂直的工作面上，轴承座7内设置有轴承14，导轨3上设置有滑块，螺母套筒5与滑块12和光栅尺4的动尺相连，行星滚柱丝杠6的螺母与螺母套筒5相固连，丝杠轴与轴承14的内圈固连，并通过弹性联轴器9与伺服电机11的输出轴相连，角度编码器8设置在轴承座7上，与行星滚柱丝杠6的丝杠轴相连的弹性联轴器9被角度编码器8的内圈锁紧。
工作台2包括导轨台2-2和被配置用于支撑导轨台2-2的辅助支座2-1和支座2-3，其中，支座2-3上设置有垂直并高出导轨台2-2的工作面，工作面上开孔，轴承座7和轴承14配合孔设置在支座2-3上，导轨台2-2上设置凹槽，导轨3固定于凹槽中。
螺母套筒5的相邻两侧加工成平面，一侧平面朝下，将滑块12固定在螺母套筒5的下平面上，光栅尺4位于侧平面处；光栅尺4的动尺通过动尺连接块18与螺母套筒5的侧平面相连，光栅尺4的静尺通过静尺垫块19固定设置在工作台2上。
行星滚柱丝杠6的螺母为法兰式螺母，螺母固定设置在螺母套筒5的孔内。
轴承14外圈置于轴承座7孔内，通过行星滚柱丝杠6的丝杠轴的轴肩、轴承座7的凸肩及轴承端盖15进行轴向定位，并通过锁紧螺母16紧固。
实施例：
结合图1和图2，
一种行星滚柱丝杠精度试验装置，包括底座1、工作台2、导轨3、光栅尺4、螺母套筒5、行星滚柱丝杠6、轴承座7、角度编码器8、弹性联轴器9、电机支座10、伺服电机11，螺母套筒5的相邻两侧加工成平面，工作台2与电机支座10固定于底座1上。工作台2包括辅助支座2-1、导轨台2-2、支座2-3，导轨台2-2与辅助支座2-1和支座2-3相连，导轨台2-2上加工凹槽，将导轨3固定于导轨台2-2的凹槽中，导轨3起到支撑螺母套筒5和防止其转动的作用。轴承座7的凸台装于支座2-3的孔中，角度编码器8安装在轴承座7的一侧。伺服电机11安装在电机支座10上，将行星滚柱丝杠6的法兰式螺母与螺母套筒5相固连，行星滚柱丝杠6的丝杠轴通过弹性联轴器9与伺服电机11输出轴连接，使用弹性联轴器9是为了消除安装时丝杠与伺服电机11轴线不重合误差的影响，将角度编码器8的内圈锁紧装在丝杠轴的弹性联轴器9上，弹性联轴器9的转动通过摩擦可以带动角度编码器8内圈转动。
结合图3～5，所述光栅尺4安装在螺母套筒5加工成平面的侧面的工作台上，为保证安装光栅尺4时其轴线与行星滚柱丝杠6轴线平行，下方垫有静尺垫块19来调节，使用螺钉20将光栅尺4的静尺与静尺垫块19固定。通过螺钉17将动尺连接块18固定在光栅尺4的动尺上，再将动尺连接块18与螺母套筒5连接在一起。将滑块12通过螺钉13固定在螺母套筒5的下面，滑块12装于导轨3上，螺母套筒5带动滑块12沿轴向方向自由滑动。将两个轴承14外圈宽边相靠，装于轴承座7孔内，利用行星滚柱丝杠6的丝杠主轴的轴肩、轴承座7的凸肩及轴承端盖15进行轴向定位，使用锁紧螺母16对轴承14进行紧固。
所述装置的工作原理为伺服电机11转动，通过弹性联轴器9将运动传递给行星滚柱丝杠6的丝杠，弹性联轴器9的转动带动角度编码器8的内圈转动，从而引起角度编码器8角度数值的变化；丝杠转动引起行星滚柱丝杠6的螺母沿轴向移动，与螺母相连的螺母套筒5一方面带动滑块12在导轨3上沿轴线方向移动，另一方面还带动相连的光栅尺4的动尺沿轴线方向移动，从而引起光栅尺4位移数值的变化，根据丝杠转动的角度与螺母的位移的理论关系，分析行星滚柱丝杠6的精度。
所述行星滚柱丝杠精度试验装置的试验方法，具体包括以下步骤：
1)设定伺服电机11的参数，确定数据采集起始点，将光栅尺4调零，启动伺服电机11，开始采集数据；
2)伺服电机11开始转动，带动行星滚柱丝杠6的丝杠转动，螺母套筒5沿轴向方向移动，角度编码器8内圈转动，光栅尺4的静尺沿轴向移动，记录角度与轴向位移的数据值；
3)到达设定好的停止处，伺服电机11停止转动，对数据进行保存，并提取有效数据，进行分析处理。
所述装置能够对行星滚柱丝杠的精度进行试验，操作简单、调节方便、可靠性好。

Claims (1)

1.一种行星滚柱丝杠精度试验装置，其特征在于：包括底座（1）、工作台（2）、导轨（3）、光栅尺（4）、螺母套筒（5）、行星滚柱丝杠（6）、轴承座（7）、角度编码器（8）、弹性联轴器（9）、电机支座（10）、伺服电机（11）、滑块（12）；工作台（2）固定设置在底座（1）上，工作台（2）有相互垂直的两个工作面，伺服电机（11）通过电机支座（10）固定设置在底座（1）上，导轨（3）和光栅尺（4）固定在工作台（2）与底座（1）平行的工作面上，轴承座（7）设置在工作台（2）与底座（1）垂直的工作面上，轴承座（7）内设置有轴承（14），导轨（3）上设置有滑块，螺母套筒（5）与滑块（12）和光栅尺（4）的动尺相连，行星滚柱丝杠（6）的螺母与螺母套筒（5）相固连，丝杠轴与轴承（14）的内圈固连，并通过弹性联轴器（9）与伺服电机（11）的输出轴相连，角度编码器（8）设置在轴承座（7）上，与行星滚柱丝杠（6）的丝杠轴相连的弹性联轴器（9）被角度编码器（8）的内圈锁紧；
所述的工作台（2）包括导轨台（2-2）和被配置用于支撑导轨台（2-2）的辅助支座（2-1）和支座（2-3），其中，支座（2-3）上设置有垂直并高出导轨台（2-2）的工作面，工作面上开孔，轴承座（7）和轴承（14）配合孔设置在支座（2-3）上，导轨台（2-2）上设置凹槽，导轨（3）固定于凹槽中；
所述的螺母套筒（5）的相邻两侧加工成平面，一侧平面朝下，将滑块（12）固定在螺母套筒（5）的下平面上，光栅尺（4）位于侧平面处；光栅尺（4）的动尺通过动尺连接块（18）与螺母套筒（5）的侧平面相连，光栅尺（4）的静尺通过静尺垫块（19）固定设置在工作台（2）上；
所述的行星滚柱丝杠（6）的螺母为法兰式螺母，螺母固定设置在螺母套筒（5）的孔内；
所述的轴承（14）外圈置于轴承座（7）孔内，通过行星滚柱丝杠（6）的丝杠轴的轴肩、轴承座（7）的凸肩及轴承端盖（15）进行轴向定位，并通过锁紧螺母（16）紧固。
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