CN111521392B

CN111521392B - 一种滚珠丝杠与滚动直线导轨反向器摩擦力矩检测装置

Info

Publication number: CN111521392B
Application number: CN202010447870.9A
Authority: CN
Inventors: 梁医; 谢真炜; 韩军; 刘佳运; 欧屹
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2020-05-25
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2021-12-28
Anticipated expiration: 2040-05-25
Also published as: CN111521392A

Abstract

本发明公开了一种滚珠丝杠与滚动直线导轨反向器摩擦力矩检测装置，包括测试平台、无框电机、被测丝杠、被测螺母、被测滑块、被测导轨、无线扭矩传感器、拉压力传感器、连接架、第一法兰连接管、第二法兰连接管；被测丝杠两端固定在支撑座上；无框电机固定于连接架上；被测螺母与被测丝杠配合；无框电机、第一法兰连接管、第二法兰连接管、被测螺母依次串连并套在被测丝杠上；无线扭矩传感器固定于第一法兰连接管上，并用导线连接应变片进行测量；连接架、拉压力传感器、被测滑块依次串连；被测滑块与被测导轨配合；本发明可直接驱动滚珠丝杠反向器转动来检测反向器的摩擦力矩，且能够同时对滚珠丝杠与滚动导轨反向器的摩擦力矩进行检测。

Description

一种滚珠丝杠与滚动直线导轨反向器摩擦力矩检测装置

技术领域

本发明属于滚珠丝杠与滚动直线导轨副性能测试领域，特别是一种滚珠丝杠与滚动直线导轨反向器摩擦力矩检测装置。

背景技术

滚珠丝杠副与滚动直线导轨副是高档数控机床的核心基础功能部件。摩擦力矩是影响滚珠丝杠副与滚动直线导轨副精度、可靠性、效率的主要因素，而摩擦力矩主要受其反向器的磨损情况影响。因此，研究测量反向器的摩擦力矩是十分具有实际意义的。

专利CN110108481A公开了一种滚珠丝杠副摩擦力矩精确评价方法，但没有具体的试验台方案。专利CN110006574A公开了一种滚珠丝杠副摩擦力矩测量装置，通过套杯固定螺母；专利CN110542505A中公开了一种滚珠丝杠副摩擦力矩测量装置、方法及应用，能测量不同预紧力下滚珠丝杠副的摩擦力矩；专利CN209069469U公开了一种滚珠丝杠摩擦力矩动态检测装置，能进行不同力矩值检测，但他们都通过驱动丝杠从而带动螺母，并非直接驱动螺母进行测量，传动结构增多，误差来源增多，不利于检测的准确性。专利CN110595771A中公开了一种滚动直线导轨副摩擦力快速测量装置及方法，能够对滚动直线导轨进行预加载荷和摩擦力的快速测量，但其结构笨重，通用性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚珠丝杠与滚动直线导轨反向器摩擦力矩检测装置，直接驱动滚珠丝杠螺母转动来检测反向器的摩擦力矩，且能够同时对滚珠丝杠与滚动导轨反向器的摩擦力矩进行检测。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种滚珠丝杠与滚动直线导轨反向器摩擦力矩检测装置，包括测试平台、无框电机、被测丝杠、被测螺母、被测滑块、被测导轨、无线扭矩传感器、拉压力传感器、连接架、第一法兰连接管、第二法兰连接管；

所述被测丝杠两端固定在支撑座上；所述被测螺母与被测丝杠配合；所述无框电机、第一连接法兰管、第二连接法兰管套在被测丝杠上；所述无框电机、第一连接法兰管、第二连接法兰管、被测螺母依次串连；且述第一连接法兰管穿过无框电机；所述无框电机与第一连接法兰管之间设有轴承；所述无框电机包括电机壳、设置在电机壳5内的电机定子和电机转子；所述电机转子一端与第一法兰连接管连接，另一端通过轴承内圈定位；所述轴承内圈另一端由锁紧机构固定；所述轴承外圈一端通过电机壳轴肩定位，另一端通过固定环固定在电机壳上；所述电机壳下端与连接架固连；所述连接架上固定有连接块，所述拉压力传感器设置在连接块和被测滑块之间；所述被测滑块沿被测导轨水平滑动；所述连接架下端与第一滑动机构相连；所述第一滑动机构、测滑块的滑动方向均平行于被测丝杠的轴向；所述无线扭矩传感器通过绑带固定在第一法兰连接管上，所述第二法兰连接管上粘贴有应变片，所述无线扭矩传感器通过导线连接应变片。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本发明通过无框电机直接驱动被测螺母，误差来源少，且稳定测量时，无轴向力影响，准确性更高，且能够同时对滚珠丝杠与滚动导轨反向器的摩擦力矩进行检测。

(2)本发明第一法兰连接管与第二法兰连接管相连，第二法兰连接管为可更换组件，故可更换第二法兰管以测量直径小于第一连接法兰管的被测丝杠，且末端设有第二滑动机构，可以满足不同长度丝杠测量，通用性好。

附图说明

图1为本发明检测装置的总体结构示意图。

图2为实施例中检测装置的固定端爆炸视图。

图3为实施例中检测装置的浮动端爆炸视图。

图4为实施例中检测装置的被测端爆炸视图。

图5为实施例中检测装置的被测端连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

结合图1-图5，本发明的一种滚珠丝杠与滚动直线导轨反向器摩擦力矩检测装置，包括测试平台、无框电机5、被测丝杠2、被测螺母9、被测滑块17、被测导轨12、无线扭矩传感器7、拉压力传感器16、连接架14、第一法兰连接管3、第二法兰连接管8；

所述被测丝杠2两端固定在支撑座上；所述被测螺母9与被测丝杠2配合；所述无框电机5、第一连接法兰管3、第二连接法兰管8套在被测丝杠2上；所述无框电机5、第一连接法兰管3、第二连接法兰管8、被测螺母9通过螺栓依次串连；所述第二连接法兰管8一端的法兰盘与被测螺母9通过螺栓固接，另一端的法兰盘与第一连接法兰管 3一端的法兰盘第一法兰盘3-1通过螺栓固接；且述第一连接法兰管3穿过无框电机5；所述无框电机5与第一连接法兰管3之间设有轴承23；所述无框电机5包括电机壳5-1、设置在电机壳5-1内的电机定子5-2和电机转子5-3；所述电机转子5-3一端通过螺栓与第一法兰连接管3上的第二法兰盘3-2连接，另一端通过轴承23内圈定位；所述轴承 23内圈另一端由轴套22与锁紧螺母4固定；所述锁紧螺母4与第一连接法兰管 3末端螺纹连接，对轴套22和锁紧轴承23内圈进行轴向定位；所述轴承23外圈一端通过电机壳 5-1轴肩定位，另一端通过固定环13(固定环13上设有多个螺栓)固定在电机壳5-1上；所述电机壳5-1下端与连接架14固连；所述连接架14上固定有连接块25，所述拉压力传感器16设置在连接块25和被测滑块17之间；所述连接架14、连接块25、拉压力传感器16，被测滑块17通过螺栓串连；所述被测滑块17与被测导轨12配合，沿被测导轨12水平滑动；所述连接架14下端与第一滑动机构相连；所述第一滑动机构、测滑块 17的滑动方向均平行于被测丝杠2的轴向；所述第一滑动机构、被测导轨12、支撑座均设置在工作台上。所述无线扭矩传感器7通过绑带6固定在第一法兰连接管3上，所述第二法兰连接管8上粘贴有应变片，所述无线扭矩传感器7通过导线连接应变片。

进一步的，所述第一滑动机构包括所述被测丝杠2两端的支撑座，一端为固定支撑座11，另一端为浮动支撑座10；所述固定支撑座11固定在测试平台上，固定支撑座11 上有第一固定座1、圆螺母29、止动垫圈28，用于固定被测丝杠2一端；所述第一固定座1外圈与固定支撑座11过渡配合，内圈与被测丝杠2过渡配合，内圈设有键槽与被测丝杠2配合，以限制被测丝杠2转动；圆螺母29与止动垫圈28配合被测丝杠2一端末尾的螺纹，用于被测丝杠2的轴向锁紧；所述浮动支撑座10上有第二固定座21，用于固定被测丝杠2的另一端；第二固定座21外圈与浮动支撑座10过渡配合，内圈与被测丝杠2过渡配合并通过键固定被测丝杠2的另一端；所述浮动支撑座10与第二滑动机构固定；所述第二滑动机构设置在工作台上，且滑动方向平行于被测丝杠2的轴向。

进一步的，所述第一滑动机构包括支撑导轨15、设置在支撑导轨上的第一支撑滑块；所述支撑导轨15有两组，对称设置在被测导轨12两侧且滑动方向平行于被测导轨12；所述被测导轨12滑动方向与被测丝杠2轴向平行；所述连接架14与支撑导轨15上的第一支撑滑块固连。

进一步的，所述第二滑动机构包括支撑板20、第二支撑滑块19；所述第二支撑滑块19为两组，分别与两个支撑导轨15配合，可沿支撑导轨15水平滑动；所述支撑板 20下端与两个第二支撑滑块19固连；所述浮动支撑座10与支撑板20固连。所述支撑板20两侧分别连接有钳制器18，用于将支撑板20与两个支撑滑块19滑动位置的固定。当浮动支撑座10需要调整位置时，将钳制器18开关打开，浮动支撑座10可沿支撑导轨15水平滑动，将钳制器20开关锁死，浮动支撑座10位置固定。

进一步的，所述锁紧螺母4与第一连接法兰管 3末端螺纹连接后，二者之间还通过螺栓固定，以防止锁紧螺母4在工作过程中的转动。

本发明滚珠丝杠与滚动直线导轨反向器摩擦力矩检测装置工作时，无框电机5的电机转子5-3转动，通过第一法兰连接管3以及第二法兰连接管8带动被测螺母9旋转；由于被测丝杠2固定，被测螺母9旋转同时将进行水平方向上的往复直线运动；产生的往复直线运动通过第二法兰连接管8、第一法兰连接管3、无框电机5、连接架14、连接块25、拉压力传感器16传递给被测滑块17，从而实现被测螺母9和被测滑块17的同步运动；贴于第二法兰连接管8上的应变片用过导线引出至无线扭矩传感器7进行测量；所述被测螺母9稳定匀速运动时，被测螺母9所需的扭矩主要为克服被测螺母9反向器运动产生的摩擦力矩以及被测滑块17反向器运动产生的摩擦力所需的力矩，由无线扭矩传感器7传出扭矩信号，被测滑块17的反向器运动产生的摩擦力由拉压力传感器16传出力信号，最终实现滚珠丝杠与滚动直线导轨反向器摩擦力矩的同步检测。

Claims

1.一种滚珠丝杠与滚动直线导轨反向器摩擦力矩检测装置，其特征在于，包括测试平台、无框电机（5）、被测丝杠（2）、被测螺母（9）、被测滑块（17）、被测导轨（12）、无线扭矩传感器（7）、拉压力传感器（16）、连接架（14）、第一法兰连接管（3）、第二法兰连接管（8）；

所述被测丝杠（2）两端固定在支撑座上；所述被测螺母（9）与被测丝杠（2）配合；所述无框电机（5）、第一连接法兰管（3）、第二连接法兰管（8）套在被测丝杠（2）上；所述无框电机（5）、第一连接法兰管（3）、第二连接法兰管（8）、被测螺母（9）依次串连；且所述第一连接法兰管（3）穿过无框电机（5）；所述无框电机（5）与第一连接法兰管（3）之间设有轴承（23）；所述无框电机（5）包括电机壳（5-1）、设置在电机壳（5-1）内的电机定子（5-2）和电机转子（5-3）；所述电机转子（5-3）一端与第一法兰连接管（3）连接，另一端通过轴承（23）内圈定位；所述轴承（23）内圈另一端由锁紧机构固定；所述轴承（23）外圈一端通过电机壳（5-1）轴肩定位，另一端通过固定环（13）固定在电机壳（5-1）上；所述电机壳（5-1）下端与连接架（14）固连；所述连接架（14）上固定有连接块（25），所述拉压力传感器（16）设置在连接块（25）和被测滑块（17）之间；所述被测滑块（17）沿被测导轨（12）水平滑动；所述连接架（14）下端与第一滑动机构相连；所述第一滑动机构、被测滑块（17）的滑动方向均平行于被测丝杠（2）的轴向；所述无线扭矩传感器（7）通过绑带（6）固定在第一法兰连接管（3）上，所述第二法兰连接管（8）上粘贴有应变片，所述无线扭矩传感器（7）通过导线连接应变片；

所述第一滑动机构包括所述被测丝杠（2）两端的支撑座，一端为固定支撑座（11），另一端为浮动支撑座（10）；所述固定支撑座（11）固定在测试平台上；所述浮动支撑座（10）与第二滑动机构固定；所述第二滑动机构设置在工作台上，且滑动方向平行于被测丝杠（2）的轴向。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述锁紧机构包括轴套（22）、锁紧螺母（4）；所述轴承（23）内圈另一端由轴套（22）与锁紧螺母（4）固定；所述锁紧螺母（4）与第一连接法兰管（3）末端螺纹连接，对轴套（22）和锁紧轴承（23）内圈进行轴向定位。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述第一滑动机构包括支撑导轨（15）、设置在支撑导轨上的第一支撑滑块；所述支撑导轨（15）有两组，对称设置在被测导轨（12）两侧且滑动方向平行于被测导轨（12）；所述被测导轨（12）滑动方向与被测丝杠（2）轴向平行；所述连接架（14）与支撑导轨（15）上的第一支撑滑块固连。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述第二滑动机构包括支撑板（20）、第二支撑滑块（19）；所述第二支撑滑块（19）为两组，分别与两个支撑导轨（15）配合，可沿支撑导轨（15）水平滑动；所述支撑板（20）下端与两个第二支撑滑块（19）固连；所述浮动支撑座（10）与支撑板（20）固连；所述支撑板（20）两侧分别连接有钳制器（18），用于将支撑板（20）与两个支撑滑块（19）滑动位置的固定。

5.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述锁紧螺母（4）与第一连接法兰管（3）之间还通过螺栓固定。