CN105841958B - 一种具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置，该装置包括传感器夹具、丝杠测量基准、丝杠测量基准固定装置、螺母测量装置和旋转补偿装置。所述螺母测量装置设置在待测丝杠的法兰上，旋转补偿装置设置在螺母测量装置上；丝杠测量基准套在被测丝杠上，丝杠测量基准上设置传感器夹具和丝杠测量基准固定装置，丝杠测量基准固定装置位于丝杠测量基准的中部，传感器夹具位于丝杠测量基准固定装置的外周，其中旋转补偿装置贯穿丝杠测量基准并固连在螺母测量装置上。本发明便于安装，试验数据重复性高，测量数据真实可靠。

Description

一种具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置

技术领域

本发明属于滚珠丝杠副刚性检测领域，特别是一种具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置。

背景技术

滚珠丝杠副广泛应用于进给系统。随着滚珠丝杠副速度的不断提高，其振动问题日益突出，严重影响进给系统的定位精度，精度保持能力。滚珠丝杠副刚性严重影响进给系统传动性能和振动幅度。滚珠丝杠副刚性不足已成为数控机床、自动化设备向高速化、高精度发展的主要障碍。

目前滚珠丝杠副静刚度测量有很多不足，如测量过程中传感器与丝杠轴线距离不固定，每次测量丝杠被测长度不固定，传感器不方便调节等。且经过大量滚珠丝杠副刚性检测试验，发现试验过程中，滚珠丝杠副会产生旋转，而现有的测量装置中仅检测丝杠的轴向变形，而没有检测丝杠的旋转变形。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置，包括传感器夹具、丝杠测量基准、丝杠测量基准固定装置、螺母测量装置和旋转补偿装置。

所述螺母测量装置设置在待测丝杠的法兰上，旋转补偿装置设置在螺母测量装置上；丝杠测量基准套在被测丝杠上，丝杠测量基准上设置传感器夹具和丝杠测量基准固定装置，丝杠测量基准固定装置位于丝杠测量基准的中部，传感器夹具位于丝杠测量基准固定装置的外周，其中旋转补偿装置贯穿丝杠测量基准并固连在螺母测量装置上。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明具有旋转与扭转补偿功能，排除由于系统间隙造成的丝杠微小旋转引发的轴向位移、丝杠测量基准等工件扭转引起的轴向变形带来的轴向变形量测试误差。有效的提高了实际刚性测量准确性。2)本发明的轴向综合位移由2个或3个传感器测量，能够保证传感器位于准确的位置，可以准确的得出丝杠轴心的位移量，排除了丝杠变形轻微不平行、传感器位置重复性不好等因素带来的测量误差。3)本发明极大的减小了丝杠被测长度，排除了由于丝杠伸出过长造成压杆变形而带来的误差，提高了试验的准确性。4)本发明可以通过量块准确控制丝杠测量基准与螺母测量装置的间距，极大的提高了试验的重复精度。5)更换被测样件只需要调节丝杠测量基准固定装置，简单方便。6)本发明的传感器装置，可靠、便于调节。本发明可以测量丝杠的旋转变形，对滚珠丝杠副轴向变形进行补偿，使得数据更加精确。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明一种具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置的总体结构装配图。

图2为本发明传感器夹具结构示意图。

图3为本发明丝杠测量基准结构示意图。

图4为本发明丝杠测量基准固定装置结构示意图。

图5为本发明丝杠测量基准固定装置中内弹性锥套结构示意图。

图6为本发明螺母测量装置结构示意图。

图7为本发明旋转补偿装置结构示意图。

图8为本发明法兰连接件结构示意图。

具体实施方式

结合图1，本发明的一种具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置，包括传感器夹具Ⅰ、丝杠测量基准Ⅱ、丝杠测量基准固定装置Ⅲ、螺母测量装置Ⅳ和旋转补偿装置Ⅴ。

所述螺母测量装置Ⅳ设置在待测丝杠的法兰上，旋转补偿装置Ⅴ设置在螺母测量装置Ⅳ上；丝杠测量基准Ⅱ套在被测丝杠上，丝杠测量基准Ⅱ上设置传感器夹具Ⅰ和丝杠测量基准固定装置Ⅲ，丝杠测量基准固定装置Ⅲ位于丝杠测量基准Ⅱ的中部，传感器夹具Ⅰ位于丝杠测量基准固定装置Ⅲ的外周，其中旋转补偿装置Ⅴ贯穿丝杠测量基准Ⅱ并固连在螺母测量装置Ⅳ上。

所述传感器夹具Ⅰ上固连传感器，传感器夹具Ⅰ的数量为两个，该两个夹具以180°对称分布在丝杠测量基准Ⅱ上；所述传感器夹具Ⅰ包括夹具外壳1、第一螺纹套2、螺杆3和尼龙塞4，所述夹具外壳1固定在丝杠测量基准Ⅱ上，夹具外壳1内部装有第一螺纹套2、螺杆3和尼龙塞4，所述尼龙塞4一端有内螺纹，另一端有半圆槽，其中内螺纹与螺杆3的外螺纹相配合，第一螺纹套2套在螺杆3上并与夹具外壳1螺纹连接，螺杆3上还设置压簧，该压簧位于第一螺纹套2和尼龙塞4之间，通过调节第一螺纹套2可将尼龙塞4与传感器压紧。

或者，所述传感器夹具Ⅰ上固连传感器，传感器夹具Ⅰ的数量为三个，该三个夹具以120°均布在丝杠测量基准Ⅱ上；所述传感器夹具Ⅰ包括夹具外壳1、第一螺纹套2、螺杆3和尼龙塞4，所述夹具外壳1固定在丝杠测量基准Ⅱ上，夹具外壳1内部装有第一螺纹套2、螺杆3和尼龙塞4，所述尼龙塞4一端有内螺纹，另一端有半圆槽，其中内螺纹与螺杆3的外螺纹相配合，第一螺纹套2套在螺杆3上并与夹具外壳1螺纹连接，螺杆3上还设置压簧，该压簧位于第一螺纹套2和尼龙塞4之间，通过调节第一螺纹套2可将尼龙塞4与传感器压紧。

所述丝杠测量基准固定装置Ⅲ包括第二螺纹套11、外弹性锥套12、内弹性锥套13和外壳，所述第二螺纹套11、外弹性锥套12、内弹性锥套13均位于外壳内，其中内弹性锥套13套在丝杠上，内弹性锥套13的外壁面为锥面，内弹性锥套13的外壁面与外弹性锥套12的内壁面相配合，第二螺纹套11位于外弹性锥套12的上方，用于将外弹性锥套12与内弹性锥套13压紧，从而使丝杠测量基准固定装置Ⅲ固定在丝杠上。

所述内弹性锥套13的锥面锥度为6°，内弹性锥套13的周向均匀开有槽，相邻两个槽的方向相反。

所述螺母测量装置Ⅳ的形状为圆盘，其上开有对称分布的等高块引导槽16，螺母测量装置Ⅳ上还开有放置旋转补偿装置Ⅴ的旋转补偿装置安装槽17，螺母测量装置Ⅳ上同时开有放置镀铬块的镀铬块放置槽18，传感器触点与镀铬块相接触。

所述旋转补偿装置Ⅴ包括旋转补偿测量柱19和连接板20，旋转补偿测量柱19通过连接板20固定在螺母测量装置Ⅳ上，旋转补偿测量柱19上端圆柱面被铣成平面，该平面与检测丝杠旋转变形量传感器的触点相接触。旋转补偿测量柱19的数量为3个。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。

实施例1

本发明公开了一种具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置，包括传感器夹具Ⅰ、丝杠测量基准Ⅱ、丝杠测量基准固定装置Ⅲ、螺母测量装置Ⅳ、旋转补偿装置Ⅴ。传感器夹具固定传感器，可120°均匀分布安装在丝杠测量基准Ⅱ上。丝杠测量基准固定装置采用内外弹性锥套、螺母压紧方式将丝杠测量基准固定在丝杠上。且可通过旋转补偿装置Ⅴ测出旋转变形量，从而对滚珠丝杠副静刚度检测进行补偿。

所述传感器夹具Ⅰ包括夹具外壳1，第一螺纹套2，螺杆3，尼龙塞4。尼龙塞4一端有内螺纹，与螺杆3的一端外螺纹相连接。尼龙塞4另一端开有半圆弧槽，与传感器圆柱面相配合。第一螺纹套2套在螺杆3上，第一螺纹套2与尼龙塞4之间有压簧，从而可以通过调节第一螺纹套2压紧传感器。测量时选择传感器夹具Ⅰ数量为3,120°均匀分布。

测量时选择丝杠测量基准Ⅱ定位孔5，定位孔5与夹具外壳1间隙配合，并通过螺母连接，保证轴向位移传感器120°均布在与丝杠轴同心的同一分度圆之上。旋转补偿装置安装孔[8][9][10]与旋转补偿测量柱19过渡配合。

所述丝杠测量基准固定装置Ⅲ包括第二螺纹套11，外弹性锥套12，内弹性锥套13。外弹性锥套12、内弹性锥套13皆开有120°均匀分布的槽14 15，其开口方向相反，使外弹性锥套12、内弹性锥套13收缩、膨胀均匀。外弹性锥套12、内弹性锥套13以相同的锥度相配合，锥度为6°，材料使用65Mn，然后淬火，使其具有很好的弹性，方便第二螺纹套11压紧内外弹性锥套，因此可以使丝杠测量基准Ⅱ固定在丝杠的某一处，与丝杠保持相对静止。

所述螺母测量装置Ⅳ包括等高块引导槽16、旋转补偿装置安装槽17、镀铬块放置槽18。等高块引导槽16便于测量装置安装时放入等高块,确保每次丝杠被测长度一致；旋转补偿装置安装槽17中放置连接板20，通过螺钉连接旋转补偿装置Ⅴ与螺母测量装置Ⅳ。镀铬块放置槽18中放置表面镀铬的45钢长条，通过螺钉连接，传感器触点与镀铬面接触，所测数据更加精准。法兰连接件21通过表面上均匀分布的6个螺钉孔与螺母测量装置Ⅳ连接，法兰连接件21圆柱面上有3个均匀分布的螺钉孔，通过拧紧螺钉可使法兰连接件21与螺母保持相对静止。

所述旋转补偿装置Ⅴ包括旋转补偿测量柱19、连接板20。旋转补偿测量柱19上端圆柱面被铣成平面，与传感器触点接触，测量旋转变形量，通过连接板20将旋转补偿测量柱19与螺母测量装置Ⅳ连接。测量时旋转补偿测量柱19的数量为3个。

由上可知，本发明具有旋转与扭转补偿功能，排除由于系统间隙造成的丝杠微小旋转引发的轴向位移、丝杠测量基准等工件扭转引起的轴向变形带来的轴向变形量测试误差。有效的提高了实际刚性测量准确性。

实施例2

本发明公开了一种具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置，包括传感器夹具Ⅰ、丝杠测量基准Ⅱ、丝杠测量基准固定装置Ⅲ、螺母测量装置Ⅳ、旋转补偿装置Ⅴ。传感器夹具固定传感器，可180°对称分布安装在丝杠测量基准Ⅱ上。丝杠测量基准固定装置采用内外弹性锥套、螺母压紧方式将丝杠测量基准固定在丝杠上。且可通过旋转补偿装置Ⅴ测出旋转变形量，从而对滚珠丝杠副静刚度检测进行补偿。

所述传感器夹具Ⅰ包括夹具外壳1，第一螺纹套2，螺杆3，尼龙塞4。尼龙塞4一端有内螺纹，与螺杆3的一端外螺纹相连接。尼龙塞4另一端开有半圆弧槽，与传感器圆柱面相配合。第一螺纹套2套在螺杆3上，第一螺纹套2与尼龙塞4之间有压簧，从而可以通过调节第一螺纹套2压紧传感器。测量时选择传感器夹具Ⅰ数量为2,180°对称分布。

测量时选择丝杠测量基准Ⅱ定位孔6，定位孔6与夹具外壳1间隙配合，并通过螺母连接，保证轴向位移传感器120°均布在与丝杠轴同心的同一分度圆之上。旋转补偿装置安装孔[8][9][10]与旋转补偿测量柱19过渡配合。

所述丝杠测量基准固定装置Ⅲ包括第二螺纹套11，外弹性锥套12，内弹性锥套13。外弹性锥套12、内弹性锥套13皆开有120°均匀分布的槽14 15，其开口方向相反，使外弹性锥套12、内弹性锥套13收缩、膨胀均匀。外弹性锥套12、内弹性锥套13以相同的锥度相配合，锥度为6°，材料使用65Mn，然后淬火，使其具有很好的弹性，方便第二螺纹套11压紧内外弹性锥套，因此可以使丝杠测量基准Ⅱ固定在丝杠的某一处，与丝杠保持相对静止。

所述螺母测量装置Ⅳ包括等高块引导槽16、旋转补偿装置安装槽17、镀铬块放置槽18。等高块引导槽16便于测量装置安装时放入等高块,确保每次丝杠被测长度一致；旋转补偿装置安装槽17中放置连接板20，通过螺钉连接旋转补偿装置Ⅴ与螺母测量装置Ⅳ。镀铬块放置槽18中放置表面镀铬的45钢长条，通过螺钉连接，传感器触点与镀铬面接触，所测数据更加精准。法兰连接件21通过表面上均匀分布的6个螺钉孔与螺母测量装置Ⅳ连接，法兰连接件21圆柱面上有3个均匀分布的螺钉孔，通过拧紧螺钉可使法兰连接件21与螺母保持相对静止。

所述旋转补偿装置Ⅴ包括旋转补偿测量柱19、连接板20。旋转补偿测量柱19上端圆柱面被铣成平面，与传感器触点接触，测量旋转变形量，通过连接板20将旋转补偿测量柱19与螺母测量装置Ⅳ连接。测量时选择旋转补偿测量柱19的数量为3个。

由上可知，本发明具有旋转与扭转补偿功能，排除由于系统间隙造成的丝杠微小旋转引发的轴向位移、丝杠测量基准等工件扭转引起的轴向变形带来的轴向变形量测试误差。有效的提高了实际刚性测量准确性。

Claims (7)

1.一种具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置，其特征在于，包括传感器夹具[Ⅰ]、丝杠测量基准[Ⅱ]、丝杠测量基准固定装置[Ⅲ]、螺母测量装置[Ⅳ]和旋转补偿装置[Ⅴ]；

所述螺母测量装置[Ⅳ]设置在待测丝杠的法兰上，旋转补偿装置[Ⅴ]设置在螺母测量装置[Ⅳ]上；丝杠测量基准[Ⅱ]套在被测丝杠上，丝杠测量基准[Ⅱ]上设置传感器夹具[Ⅰ]和丝杠测量基准固定装置[Ⅲ]，丝杠测量基准固定装置[Ⅲ]位于丝杠测量基准[Ⅱ]的中部，传感器夹具[Ⅰ]位于丝杠测量基准固定装置[Ⅲ]的外周，其中旋转补偿装置[Ⅴ]贯穿丝杠测量基准[Ⅱ]并固连在螺母测量装置[Ⅳ]上；螺母测量装置[Ⅳ]的形状为圆盘，其上开有对称分布的等高块引导槽[16]，螺母测量装置[Ⅳ]上还开有放置旋转补偿装置[Ⅴ]的旋转补偿装置安装槽[17]，螺母测量装置[Ⅳ]上同时开有放置镀铬块的镀铬块放置槽[18]，传感器触点与镀铬块相接触。

2.根据权利要求1所述的具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置，其特征在于，传感器夹具[Ⅰ]上固连传感器，传感器夹具[Ⅰ]的数量为两个，该两个夹具以180°对称分布在丝杠测量基准[Ⅱ]上；所述传感器夹具[Ⅰ]包括夹具外壳[1]、第一螺纹套[2]、螺杆[3]和尼龙塞[4]，所述夹具外壳[1]固定在丝杠测量基准[Ⅱ]上，夹具外壳[1]内部装有第一螺纹套[2]、螺杆[3]和尼龙塞[4]，所述尼龙塞[4]一端有内螺纹，另一端有半圆槽，其中内螺纹与螺杆[3]的外螺纹相配合，第一螺纹套[2]套在螺杆[3]上并与夹具外壳[1]螺纹连接，螺杆[3]上还设置压簧，该压簧位于第一螺纹套[2]和尼龙塞[4]之间，通过调节第一螺纹套[2]可将尼龙塞[4]与传感器压紧。

3.根据权利要求1所述的具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置，其特征在于，传感器夹具[Ⅰ]上固连传感器，传感器夹具[Ⅰ]的数量为三个，该三个夹具以120°均布在丝杠测量基准[Ⅱ]上；所述传感器夹具[Ⅰ]包括夹具外壳[1]、第一螺纹套[2]、螺杆[3]和尼龙塞[4]，所述夹具外壳[1]固定在丝杠测量基准[Ⅱ]上，夹具外壳[1]内部装有第一螺纹套[2]、螺杆[3]和尼龙塞[4]，所述尼龙塞[4]一端有内螺纹，另一端有半圆槽，其中内螺纹与螺杆[3]的外螺纹相配合，第一螺纹套[2]套在螺杆[3]上并与夹具外壳[1]螺纹连接，螺杆[3]上还设置压簧，该压簧位于第一螺纹套[2]和尼龙塞[4]之间，通过调节第一螺纹套[2]可将尼龙塞[4]与传感器压紧。

4.根据权利要求1所述的具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置，其特征在于，所述丝杠测量基准固定装置[Ⅲ]包括第二螺纹套[11]、外弹性锥套[12]、内弹性锥套[13]和外壳，所述第二螺纹套[11]、外弹性锥套[12]、内弹性锥套[13]均位于外壳内，其中内弹性锥套[13]套在丝杠上，内弹性锥套[13]的外壁面为锥面，内弹性锥套[13]的外壁面与外弹性锥套[12]的内壁面相配合，第二螺纹套[11]位于外弹性锥套[12]的上方，用于将外弹性锥套[12]与内弹性锥套[13]压紧，从而使丝杠测量基准固定装置[Ⅲ]固定在丝杠上。

5.根据权利要求4所述的具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置，其特征在于，内弹性锥套[13]的锥面锥度为6°，内弹性锥套[13]的周向均匀开有槽，相邻两个槽的方向相反。

6.根据权利要求1所述的具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置，其特征在于，所述旋转补偿装置[Ⅴ]包括旋转补偿测量柱[19]和连接板[20]，旋转补偿测量柱[19]通过连接板[20]固定在螺母测量装置[Ⅳ]上，旋转补偿测量柱[19]上端圆柱面被铣成平面，该平面与检测丝杠旋转变形量传感器的触点相接触。

7.根据权利要求6所述的具有旋转补偿功能的滚珠丝杠副静刚度测量装置，其特征在于，旋转补偿测量柱[19]的数量为3个。