CN108303252A

CN108303252A - 一种滚珠丝杠加速寿命测试装置

Info

Publication number: CN108303252A
Application number: CN201810439423.1A
Authority: CN
Inventors: 姚志峰; 常洪亮; 李宝军
Original assignee: Jining Microco Machinery Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Jining Microco Machinery Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-05-09
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2018-07-20

Abstract

本发明提供一种滚珠丝杠加速寿命测试装置，所述测试装置包括位置信号检测装置、驱动装置（1）、滚珠丝杠、工作台（5）、拨头（8）、移动槽（9）、可调式阻尼器（10）、执行控制单元（11）；可实现负载动态调节，能适应不同种类的滚珠丝杠的测试，真实模拟滚珠丝杠的工作状况，使得测试结果更加准确，同时，通过提高加速因子，可大大缩短滚珠丝杠寿命测试试验周期，在较短的时间内得到产品整个生命周期的寿命数据。

Description

一种滚珠丝杠加速寿命测试装置

技术领域

本发明涉及滚珠丝杠领域，尤其涉及一种滚珠丝杠加速寿命测试装置。

背景技术

滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的部件，是设备、工程、汽车、航天等领域广泛应用，具有高精度、可逆性和高效率的特点，具有很小的摩擦阻力。滚珠丝杠由丝杠螺杆、丝杠螺母、钢珠、返向器、防尘器等组成，有内循环和外循环两种钢珠循环型式。

滚珠丝杠主要的失效形式是疲劳破坏，即滚珠、丝杠滚道、螺母滚道的疲劳点蚀。目前，用于检测滚珠丝杠寿命（疲劳）的检测装置，存在结构复杂、试验周期时间长、适应性较低、无法模拟实际加载且不能动态调节负载的缺陷，例如现有技术专利文献CN103411773A、A-CN103543010A、A-CN103712793A、A-CN202075120U。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术中的缺陷，提供一种用于滚珠丝杠加速寿命测试装置，在较短试验周期内验证滚珠丝杠的寿命情况。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种滚珠丝杠加速寿命测试装置，其特征在于，所述测试装置包括位置信号检测装置、驱动装置（1）、滚珠丝杠运动副、工作台（5）、拨头（8）、移动槽（9）、可调式阻尼器（10）、执行控制单元（11）；其中，所述滚珠丝杠运动副包括丝杠螺杆（6）和丝杠螺母（7），所述滚珠丝杠运动副安装于所述工作台（5）中，所述驱动装置（1）的控制信号端与执行控制器（11）连接，所述位置信号检测装置的信号输出端与执行控制单元（11）连接，所述位置信号检测装置的信号输入端与丝杠螺母（7）连接，所述可调式阻尼器（10）的控制信号端与执行控制器（11）连接，所述丝杠螺母（7）的上端连接所述位置信号检测装置，所述丝杠螺母（7）的下端固定连接所述拨头（8），所述拨头（8）与所述移动槽（9）连接，所述移动槽（9）与所述可调式阻尼器（10）连接。

进一步的，所述位置信号检测装置包括：角度传感器（3）和连杆机构（4）；所述连杆机构（4）包括上旋转件（41）和下旋转件（42），所述上旋转件（41）和所述下旋转件（42）可转动的连接；其中，所述上旋转件（41）呈扇形，其扇形大端面和所述角度传感器（3）连接，所述下旋转件（42）呈U型，其一端部开设有U型切口，所述U型切口卡接在所述丝杠螺母（7）上表面设有的凸柱（71）上。

进一步的，所述位置信号检测装置是红外线检测装置或超声波传感器。

进一步的，所述执行控制器（11）中包括存储单元，所述存储单元中预存负载和位置信号或时间信号的映射关系。

进一步的，所述测试装置还包括存储单元，所述存储单元和所述执行控制单元（11）电连接，所述存储单元中预存负载和位置信号或时间信号的映射关系。。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的测试装置结构简单，可实现负载动态调节，能适应不同种类的滚珠丝杠的测试，真实模拟滚珠丝杠的工作状况，使得测试结果更加准确，同时，通过提高加速因子，可大大缩短滚珠丝杠寿命测试试验周期，在较短的时间内得到产品整个生命周期的寿命数据。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是本发明测试装置的结构示意图。

图2是本发明位置信号检测装置的结构示意图。

图3是本发明负载和位置信号的映射关系。

图中各标号表示：

1、驱动装置；2、深沟球轴承；3、角度传感器；4、连杆机构；41、上旋转件；42、下旋转件；5、工作台；6、丝杠螺杆；7、丝杠螺母；71、凸柱；8、拨头；9、移动槽；10、可调式阻尼器；11、执行控制单元。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个原件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例的测试机构，包括驱动装置1、位置信号检测装置、工作台5、丝杠螺杆6、丝杠螺母7、拨头8、移动槽9、可调式阻尼器10、执行控制单元11。

本实施例中，驱动装置1优选为电机，电机1的控制信号端与执行控制器11连接，执行控制器11控制电机1的转速及转向，电机1的输出端与丝杠螺杆6连接，丝杠螺杆6与丝杠螺母7构成滚珠丝杠运动副。滚珠丝杠运动副属于本领域的公知常识，在此不做赘述。

位置信号检测装置的信号输出端与执行控制单元11连接，位置信号检测装置实时地将丝杠螺母7的位置信号传递给执行控制单元11。其中，参见图2，该位置信号检测装置包括：角度传感器3和连杆机构4。所述连杆机构4包括上旋转件41和下旋转件42，上旋转件41和下旋转件42可转动的连接，例如可以是铰接，其中，上旋转件41呈扇形，其扇形大端面和角度传感器3连接，下旋转件42呈U型，其一端部开设有U型切口，所述U型切口卡接在丝杠螺母7上表面设有的凸柱71上。工作时，丝杠螺母7水平运动，凸柱71带动连杆机构4转动，从而将水平位移信号转换为转动角度信号，角度传感器获取角度信号，再根据连杆结构的几何换算关系得到丝杠螺母7的位移信号。

出于成本的考虑，尽管上述实施例中采用角度传感器3和连杆机构4构成的位置信号检测装置来获取丝杠螺母7的位置信号，然而，也可以采用其他的位置检测装置来代替，例如红外线检测装置，超声波传感器等等。

可调式阻尼器10的控制信号端与执行控制器11连接，执行控制器11中预存负载F和位置信号的映射关系（参见图3），该种映射关系由实验得出，可以根据实际需要灵活调节，以适应不同类型的滚珠丝杠的寿命测试。如图3所示，示例性地给出了4个加速因子K1-K4对应的映射关系曲线，其中，K1=0.8，K2=1.0，K3=1.2，K4=1.5，K2代表了正常测试下的负载F2，K3代表了其负载F3为正常负载F2的1.2倍，即F3=1.2*F2， K4代表了其负载F4为正常负载F2的1.5倍，即F3=1.5*F2，K1代表了其负载F1为正常负载F2的0.8倍，即F1=0.8*F2，因此，较大的加速因子对应的是较大的负载。执行控制器11根据接收的位置信号，查找预存的负载和位置信号的映射关系，获得实时的需求负载，进而动态调节可调式阻尼器10负载的大小及方向。

另外，由于丝杠螺母8的位置信号和时间信号是成一定函数关系的，可以考虑的是，在设计映射关系时，也可以设置负载和时间信号的映射关系，即执行控制器11也可以根据时间信号来动态调节负载的大小和方向。

上述映射关系可以预存在执行控制单元11的存储单元中，另外，存储单元也可以是独立的电器部件，并通过电气连接和执行控制单元11实现通信。

滚珠丝杠安装于工作台5中，丝杠螺杆6的两端通过深沟球轴承2可转动的安装在工作台5中，其中一端和电机1的输出轴连接，丝杠螺母7的上端连接位置信号检测装置，丝杠螺母7的下端固定连接拨头8，拨头8与移动槽9连接，移动槽9与可调式阻尼器10连接。所述移动槽9在可调式阻尼器10的带动下水平往复运动，根据执行控制单元11的控制，使得移动槽9在不同的位置实时输出对应的负载。

工作过程：选定加速因子K，执行控制单元11控制电机1工作，电机1带动丝杠螺杆6旋转，丝杠螺杆6带动丝杠螺母7水平往复运动，其中，执行控制单元11实时获取由位置信号检测装置检测得到的丝杠螺母7的位置信号或时间信号，根据预存的负载和位置信号或时间信号的映射关系，动态调节可调式阻尼器10负载的大小及方向。

本发明的测试装置可实现负载动态调节，能适应不同种类的滚珠丝杠的测试，真实模拟滚珠丝杠的工作状况，使得测试结果更加准确，同时，通过提高加速因子，可大大缩短滚珠丝杠寿命测试试验周期，在较短的时间内得到产品整个生命周期的寿命数据。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims

1.一种滚珠丝杠加速寿命测试装置，其特征在于，所述测试装置包括位置信号检测装置、驱动装置（1）、滚珠丝杠运动副、工作台（5）、拨头（8）、移动槽（9）、可调式阻尼器（10）、执行控制单元（11）；其中，所述滚珠丝杠运动副包括所述丝杠螺杆（6）和丝杠螺母（7），所述滚珠丝杠运动副安装于所述工作台（5）中，所述驱动装置（1）的控制信号端与执行控制器（11）连接，所述位置信号检测装置的信号输出端与执行控制单元（11）连接，所述位置信号检测装置的信号输入端与丝杠螺母（7）连接，所述可调式阻尼器（10）的控制信号端与所述执行控制器（11）连接，所述丝杠螺母（7）的上端连接所述位置信号检测装置，所述丝杠螺母（7）的下端固定连接所述拨头（8），所述拨头（8）与所述移动槽（9）连接，所述移动槽（9）与所述可调式阻尼器（10）连接。

2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠加速寿命测试装置，其特征在于，所述位置信号检测装置包括：角度传感器（3）和连杆机构（4）；所述连杆机构（4）包括上旋转件（41）和下旋转件（42），所述上旋转件（41）和所述下旋转件（42）可转动的连接；其中，所述上旋转件（41）呈扇形，其扇形大端面和所述角度传感器（3）连接，所述下旋转件（42）呈U型，其一端部开设有U型切口，所述U型切口卡接在所述丝杠螺母（7）上表面设有的凸柱（71）。

3.根据权利要求1所述的滚珠丝杠加速寿命测试装置，其特征在于，所述位置信号检测装置是红外线检测装置或超声波传感器。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的滚珠丝杠加速寿命测试装置，其特征在于，所述执行控制器（11）中包括存储单元，所述存储单元中预存负载和位置信号或时间信号的映射关系。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的滚珠丝杠加速寿命测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括存储单元，所述存储单元和所述执行控制单元（11）电连接，所述存储单元中预存负载和位置信号或时间信号的映射关系。