CN111610018B - 一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，属于大承载高刚度传动性能测试领域；包括底座、动滑台、装卡装置、拉压传感器组、制动装置和待测丝杠；动滑台、装卡装置、拉压传感器组、制动装置均设置在底座的上表面；待测丝杠轴向水平设置在装卡装置内；待测丝杠轴向沿底座长边方向放置；且动滑台、装卡装置、拉压传感器组、制动装置沿待测丝杠轴向依次放置；动滑台的输出端与待测丝杠对接；待测丝杠的轴向一端固定安装在装卡装置上；装卡装置的一端与拉压传感器组的一端对接；拉压传感器组的另一端与制动装置对接；本发明适用于多种类多规格的行星滚柱丝杠，满足大载荷、高精度的测试要求，简化装卡过程，实现在多次拆装过程中保持平台精度。

Description

一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置

技术领域

本发明属于大承载高刚度传动性能测试领域，涉及一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置。

背景技术

经过多年的研究发展，现有国产行星滚柱丝杠呈现多种类，多规格，承载范围广，精度等级高等特点，可应对多种应用场合，扩展了行星滚柱丝杠的适用范围。现有的性能测试装置可测种类及规格较为固定，承载范围低，已不能满足需要。测试装置多为固定式平台，装卡过程复杂，测试多根行星滚柱丝杠时需要多次拆装，浪费时间的同时也破坏了测试装置的整体精度，难以保证单一变量。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，适用于多种类多规格的行星滚柱丝杠，满足大载荷、高精度的测试要求，简化装卡过程，实现在多次拆装过程中保持平台精度。

本发明解决技术的方案是：

一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，包括底座、动滑台、装卡装置、拉压传感器组、制动装置和待测丝杠；其中，底座为水平放置的长方体平台；动滑台、装卡装置、拉压传感器组、制动装置均设置在底座的上表面；待测丝杠轴向水平设置在装卡装置内；待测丝杠轴向沿底座长边方向放置；且动滑台、装卡装置、拉压传感器组、制动装置沿待测丝杠轴向依次放置；动滑台的输出端与待测丝杠的轴向一端对接；待测丝杠的轴向一端固定安装在装卡装置上；装卡装置的一端与拉压传感器组的一端对接；拉压传感器组的另一端与制动装置对接。

在上述的一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，所述底座包括底座平台、导条、直线位移观测装置和导轨；其中，底座平台为水平放置的台阶状结构；导条固定安装在底座平台低台阶的上表面；动滑台通过导条与底座平台对接；实现动滑台沿导条轴向滑动；导轨固定安装在底座平台高台阶的上表面；装卡装置通过导轨与底座平台对接；实现装卡装置沿导轨轴向滑动；直线位移观测装置设置在导轨的一侧，且直线位移观测装置与导轨轴向平行。

在上述的一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，所述底座平台台阶上表面为平面结构；且底座平台上表面的平面度为1级以上；导条、直线位移观测装置和导轨安装在底座平台上表面后，位置误差不高于0.01mm。

在上述的一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，所述动滑台包括动平台、伺服电机、行星减速器、第一刚性联轴器、第二刚性联轴器、第三刚性联轴器、扭矩传感器、连接轴、前基座和后基座；其中，动平台为台状结构，且动平台的上表面水平，下表面为台阶结构；且动平台的下表面台阶与平台上表面的台阶结构对应；动平台的底部与导条滑动配合；伺服电机、行星减速器、第一刚性联轴器、第二刚性联轴器、第三刚性联轴器、扭矩传感器、连接轴、前基座和后基座均固定安装在动平台的上表面；且伺服电机的输出轴依次与行星减速器、第一刚性联轴器、扭矩传感器、第二刚性联轴器、连接轴和第三刚性联轴器同轴对接；前基座和后基座套装在连接轴轴向两端的外部。

在上述的一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，所述装卡装置包括丝杠固定座、螺母、螺母卡座、前置台和滑块；其中，丝杠固定座固定安装在底座平台上表面；滑块底部与导轨滑动配合；前置台固定安装在滑块的上表面；螺母卡座固定安装在前置台的上表面；螺母尺寸与待测丝杠对应；螺母套装在待测丝杠轴向一端的外壁；且螺母伸入螺母卡座，实现螺母卡座对螺母外壁的固定；待测丝杠的轴向一端穿过丝杠固定座与第三刚性联轴器同轴对接；实现待测丝杠相对于丝杠固定座的转动。

在上述的一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，待测丝杠传动精度的测试过程为：

通过伺服电机的输出轴带动待测丝杠转动；螺母与待测丝杠转动配合，实现螺母通过螺母卡座带动前置台沿导轨移动；通过直线位移观测装置测量前置台的移动距离；通过扭矩传感器测得待测丝杠在伺服电机带动下的转动角度；获得待测丝杠的传动精度。

在上述的一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，所述拉压传感器组包括拉压传感器和2个关节轴承；其中，拉压传感器水平放置；2个关节轴承对称设置在拉压传感器的轴向两端；其中1个关节轴承的轴向外端与前置台侧壁固连；另1个关节轴承的轴向外端与制动装置固连。

在上述的一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，所述制动装置包括后置台、滑台、制动滚珠丝杠、滚珠丝杠基座、磁粉制动器基座和磁粉制动器；其中，滑台与导轨滑动配合；后置台固定安装在滑台的顶部；滚珠丝杠基座和磁粉制动器基座固定安装在底座平台的上表面；磁粉制动器固定安装在磁粉制动器基座的外侧壁；制动滚珠丝杠轴向水平穿过滚珠丝杠基座；且制动滚珠丝杠的轴向一端与磁粉制动器输出轴对接；制动滚珠丝杠的轴向另一端与后置台一端侧壁固连；后置台另一端与关节轴承一端固连。

在上述的一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，在测试待测丝杠传动精度时，磁粉制动器不启动，不对制动滚珠丝杠中的制动螺母进行限位；前置台在待测丝杠的转动下，转换为直线运动，推动拉压传感器组和后置台沿导轨滑动；

所述待测丝杠承载能力的测试过程为：

通过伺服电机的输出轴带动待测丝杠转动；转化为前置台相对于导轨的移动；磁粉制动器启动，对制动滚珠丝杠中的制动螺母进行限位；通过推动拉压传感器组实现对待测丝杠承载能力的测量。

在上述的一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，所述测试装置对待测丝杠传动精度测量时，分辨率小于1角秒，精度为±10角秒内；

所述测试装置对待测丝杠承载能力的测量时，加载力矩不小于200Nm，力矩调整精度为±0.5Nm；最大轴向加载力为200kN，轴向加载调整精度为±1kN；最大加载行程为±200mm；行程调整精度为±0.5mm以内，最大直线运动速度为10mm/s。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明扩展承载范围，满足测试需求；

(2)本发明多种装卡结构，适应多种类行星滚柱丝杠，动滑台设计，适应多种长度规格；

(3)本发明固定敏感器件，保证装置的相对精度。

附图说明

图1为本发明测试装置整体示意图；

图2为本发明底座示意图；

图3为本发明动滑台示意图；

图4为本发明装卡装置示意图；

图5为本发明拉压传感器组示意图；

图6为本发明制动装置示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明提供一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置可适应多种类多规格的行星滚柱丝杠，满足大载荷、高精度的测试要求；同时简化装卡过程，在多次拆装过程中保持平台精度。

15t级行星滚柱丝杠的测试装置，如图1所示，包括底座1、动滑台2、装卡装置3、拉压传感器组4、制动装置5和待测丝杠6；其中，底座1为水平放置的长方体平台；动滑台2、装卡装置3、拉压传感器组4、制动装置5均设置在底座1的上表面；待测丝杠6轴向水平设置在装卡装置3内；待测丝杠6轴向沿底座1长边方向放置；且动滑台2、装卡装置3、拉压传感器组4、制动装置5沿待测丝杠6轴向依次放置；动滑台2的输出端与待测丝杠6的轴向一端对接；待测丝杠6的轴向一端固定安装在装卡装置3上；装卡装置3的一端与拉压传感器组4的一端对接；拉压传感器组4的另一端与制动装置5对接。

如图2所示，底座1包括底座平台1-1、导条1-2、直线位移观测装置1-3和导轨1-4；其中，底座平台1-1为水平放置的台阶状结构；导条1-2固定安装在底座平台1-1低台阶的上表面；动滑台2通过导条1-2与底座平台1-1对接；实现动滑台2沿导条1-2轴向滑动；导轨1-4固定安装在底座平台1-1高台阶的上表面；装卡装置3通过导轨1-4与底座平台1-1对接；实现装卡装置3沿导轨1-4轴向滑动；直线位移观测装置1-3设置在导轨1-4的一侧，且直线位移观测装置1-3与导轨1-4轴向平行。底座平台1-1台阶上表面为平面结构；且底座平台1-1上表面的平面度为1级以上；导条1-2、直线位移观测装置1-3和导轨1-4安装在底座平台1-1上表面后，位置误差不高于0.01mm。

动滑台2包括动平台2-1、伺服电机2-3、行星减速器2-4、第一刚性联轴器2-2、第二刚性联轴器2-5、第三刚性联轴器2-10、扭矩传感器2-6、连接轴2-7、前基座2-8和后基座2-9；如图3所示，其中，动平台2-1为台状结构，且动平台2-1的上表面水平，下表面为台阶结构；且动平台2-1的下表面台阶与平台1-1上表面的台阶结构对应；动平台2-1的底部与导条1-2滑动配合；伺服电机2-3、行星减速器2-4、第一刚性联轴器2-2、第二刚性联轴器2-5、第三刚性联轴器2-10、扭矩传感器2-6、连接轴2-7、前基座2-8和后基座2-9均固定安装在动平台2-1的上表面；且伺服电机2-3的输出轴依次与行星减速器2-4、第一刚性联轴器2-2、扭矩传感器2-6、第二刚性联轴器2-5、连接轴2-7和第三刚性联轴器2-10同轴对接；前基座2-8和后基座2-9套装在连接轴2-7轴向两端的外部。

如图4所示，装卡装置3包括丝杠固定座3-1、螺母3-2、螺母卡座3-3、前置台3-4和滑块3-5；其中，丝杠固定座3-1固定安装在底座平台1-1上表面；滑块3-5底部与导轨1-4滑动配合；前置台3-4固定安装在滑块3-5的上表面；螺母卡座3-3固定安装在前置台3-4的上表面；螺母3-2尺寸与待测丝杠6对应；螺母3-2套装在待测丝杠6轴向一端的外壁；且螺母3-2伸入螺母卡座3-3，实现螺母卡座3-3对螺母3-2外壁的固定；待测丝杠6的轴向一端穿过丝杠固定座3-1与第三刚性联轴器2-10同轴对接；实现待测丝杠6相对于丝杠固定座3-1的转动。在针对不同型号的待测丝杠6进行测量时，仅需要通过更换螺母3-2和螺母卡座3-3，即可重新投入测量；拆卸简单，同时提高测量精度。

如图5所示，拉压传感器组4包括拉压传感器4-1和2个关节轴承4-2；其中，拉压传感器4-1水平放置；2个关节轴承4-2对称设置在拉压传感器4-1的轴向两端；其中1个关节轴承4-2的轴向外端与前置台3-4侧壁固连；另1个关节轴承4-2的轴向外端与制动装置5固连。

制动装置5包括后置台5-1、滑台5-2、制动滚珠丝杠5-3、滚珠丝杠基座5-4、磁粉制动器基座5-6和磁粉制动器5-7；如图6所示，其中，滑台5-2与导轨1-4滑动配合；后置台5-1固定安装在滑台5-2的顶部；滚珠丝杠基座5-4和磁粉制动器基座5-6固定安装在底座平台1-1的上表面；磁粉制动器5-7固定安装在磁粉制动器基座5-6的外侧壁；制动滚珠丝杠5-3轴向水平穿过滚珠丝杠基座5-4；且制动滚珠丝杠5-3的轴向一端与磁粉制动器5-7输出轴对接；制动滚珠丝杠5-3的轴向另一端与后置台5-1一端侧壁固连；后置台5-1另一端与关节轴承4-2一端固连。

待测丝杠6传动精度的测试过程为：

通过伺服电机2-3的输出轴带动待测丝杠6转动；螺母3-2与待测丝杠6转动配合，实现螺母3-2通过螺母卡座3-3带动前置台3-4沿导轨1-4移动；通过直线位移观测装置1-3测量前置台3-4的移动距离；通过扭矩传感器2-6测得待测丝杠6在伺服电机2-3带动下的转动角度；获得待测丝杠6的传动精度。

在测试待测丝杠6传动精度时，磁粉制动器5-7不启动，不对制动滚珠丝杠5-3中的制动螺母进行限位；前置台3-4在待测丝杠6的转动下，转换为直线运动，推动拉压传感器组4和后置台5-1沿导轨1-4滑动；

所述待测丝杠6承载能力的测试过程为：

通过伺服电机2-3的输出轴带动待测丝杠6转动；转化为前置台3-4相对于导轨1-4的移动；磁粉制动器5-7启动，对制动滚珠丝杠5-3中的制动螺母进行限位；通过推动拉压传感器组4实现对待测丝杠6承载能力的测量。

测试装置对待测丝杠6传动精度测量时，分辨率小于1角秒，精度为±10角秒内；所述测试装置对待测丝杠6承载能力的测量时，加载力矩不小于200Nm，力矩调整精度为±0.5Nm；最大轴向加载力为200kN，轴向加载调整精度为±1kN；最大加载行程为±200mm；行程调整精度为±0.5mm以内，最大直线运动速度为10mm/s。

于承载能力检测，具备对被测件进行承载能力测定及研究性试验的能力，并具备对被测件极限承载力的考核试验能力，主要测试项目包括：额定扭矩(N m)，超载力矩(Nm)，寿命考核(h)；基于传动精度检测，具备对被测件的传动精度检测能力，主要完成测试项目为：传动精度，重复定位精度；本发明测试装置在测量时的技术指标如表1所示：

表1

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，其特征在于：包括底座(1)、动滑台(2)、装卡装置(3)、拉压传感器组(4)、制动装置(5)和待测丝杠(6)；其中，底座(1)为水平放置的长方体平台；动滑台(2)、装卡装置(3)、拉压传感器组(4)、制动装置(5)均设置在底座(1)的上表面；待测丝杠(6)轴向水平设置在装卡装置(3)内；待测丝杠(6)轴向沿底座(1)长边方向放置；且动滑台(2)、装卡装置(3)、拉压传感器组(4)、制动装置(5)沿待测丝杠(6)轴向依次放置；动滑台(2)的输出端与待测丝杠(6)的轴向一端对接；待测丝杠(6)的轴向另一端固定安装在装卡装置(3)上；装卡装置(3)的一端与拉压传感器组(4)的一端对接；拉压传感器组(4)的另一端与制动装置(5)对接；

所述底座(1)包括底座平台(1-1)、导条(1-2)、直线位移观测装置(1-3)和导轨(1-4)；其中，底座平台(1-1)为水平放置的台阶状结构；导条(1-2)固定安装在底座平台(1-1)低台阶的上表面；动滑台(2)通过导条(1-2)与底座平台(1-1)对接；实现动滑台(2)沿导条(1-2)轴向滑动；导轨(1-4)固定安装在底座平台(1-1)高台阶的上表面；装卡装置(3)通过导轨(1-4)与底座平台(1-1)对接；实现装卡装置(3)沿导轨(1-4)轴向滑动；直线位移观测装置(1-3)设置在导轨(1-4)的一侧，且直线位移观测装置(1-3)与导轨(1-4)轴向平行；

所述底座平台(1-1)台阶上表面为平面结构；且底座平台(1-1)上表面的平面度为1级以上；导条(1-2)、直线位移观测装置(1-3)和导轨(1-4)安装在底座平台(1-1)上表面后，位置误差不高于0.01mm；

所述动滑台(2)包括动平台(2-1)、伺服电机(2-3)、行星减速器(2-4)、第一刚性联轴器(2-2)、第二刚性联轴器(2-5)、第三刚性联轴器(2-10)、扭矩传感器(2-6)、连接轴(2-7)、前基座(2-8)和后基座(2-9)；其中，动平台(2-1)为台状结构，且动平台(2-1)的上表面水平，下表面为台阶结构；且动平台(2-1)的下表面台阶与平台(1-1)上表面的台阶结构对应；动平台(2-1)的底部与导条(1-2)滑动配合；伺服电机(2-3)、行星减速器(2-4)、第一刚性联轴器(2-2)、第二刚性联轴器(2-5)、第三刚性联轴器(2-10)、扭矩传感器(2-6)、连接轴(2-7)、前基座(2-8)和后基座(2-9)均固定安装在动平台(2-1)的上表面；且伺服电机(2-3)的输出轴依次与行星减速器(2-4)、第一刚性联轴器(2-2)、扭矩传感器(2-6)、第二刚性联轴器(2-5)、连接轴(2-7)和第三刚性联轴器(2-10)同轴对接；前基座(2-8)和后基座(2-9)套装在连接轴(2-7)轴向两端的外部；

所述制动装置(5)包括后置台(5-1)、滑台(5-2)、制动滚珠丝杠(5-3)、滚珠丝杠基座(5-4)、磁粉制动器基座(5-6)和磁粉制动器(5-7)；其中，滑台(5-2)与导轨(1-4)滑动配合；后置台(5-1)固定安装在滑台(5-2)的顶部；滚珠丝杠基座(5-4)和磁粉制动器基座(5-6)固定安装在底座平台(1-1)的上表面；磁粉制动器(5-7)固定安装在磁粉制动器基座(5-6)的外侧壁；制动滚珠丝杠(5-3)轴向水平穿过滚珠丝杠基座(5-4)；且制动滚珠丝杠(5-3)的轴向一端与磁粉制动器(5-7)输出轴对接；制动滚珠丝杠(5-3)的轴向另一端与后置台(5-1)一端侧壁固连；后置台(5-1)另一端与关节轴承(4-2)一端固连。

2.根据权利要求1所述的一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，其特征在于：所述装卡装置(3)包括丝杠固定座(3-1)、螺母(3-2)、螺母卡座(3-3)、前置台(3-4)和滑块(3-5)；其中，丝杠固定座(3-1)固定安装在底座平台(1-1)上表面；滑块(3-5)底部与导轨(1-4)滑动配合；前置台(3-4)固定安装在滑块(3-5)的上表面；螺母卡座(3-3)固定安装在前置台(3-4)的上表面；螺母(3-2)尺寸与待测丝杠(6)对应；螺母(3-2)套装在待测丝杠(6)轴向一端的外壁；且螺母(3-2)伸入螺母卡座(3-3)，实现螺母卡座(3-3)对螺母(3-2)外壁的固定；待测丝杠(6)的轴向一端穿过丝杠固定座(3-1)与第三刚性联轴器(2-10)同轴对接；实现待测丝杠(6)相对于丝杠固定座(3-1)的转动。

3.根据权利要求2所述的一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，其特征在于：待测丝杠(6)传动精度的测试过程为：

通过伺服电机(2-3)的输出轴带动待测丝杠(6)转动；螺母(3-2)与待测丝杠(6)转动配合，实现螺母(3-2)通过螺母卡座(3-3)带动前置台(3-4)沿导轨(1-4)移动；通过直线位移观测装置(1-3)测量前置台(3-4)的移动距离；通过扭矩传感器(2-6)测得待测丝杠(6)在伺服电机(2-3)带动下的转动角度；获得待测丝杠(6)的传动精度。

4.根据权利要求3所述的一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，其特征在于：所述拉压传感器组(4)包括拉压传感器(4-1)和2个关节轴承(4-2)；其中，拉压传感器(4-1)水平放置；2个关节轴承(4-2)对称设置在拉压传感器(4-1)的轴向两端；其中1个关节轴承(4-2)的轴向外端与前置台(3-4)侧壁固连；另1个关节轴承(4-2)的轴向外端与制动装置(5)固连。

5.根据权利要求4所述的一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，其特征在于：在测试待测丝杠(6)传动精度时，磁粉制动器(5-7)不启动，不对制动滚珠丝杠(5-3)中的制动螺母进行限位；前置台(3-4)在待测丝杠(6)的转动下，转换为直线运动，推动拉压传感器组(4)和后置台(5-1)沿导轨(1-4)滑动；

所述待测丝杠(6)承载能力的测试过程为：

通过伺服电机(2-3)的输出轴带动待测丝杠(6)转动；转化为前置台(3-4)相对于导轨(1-4)的移动；磁粉制动器(5-7)启动，对制动滚珠丝杠(5-3)中的制动螺母进行限位；通过推动拉压传感器组(4)实现对待测丝杠(6)承载能力的测量。

6.根据权利要求5所述的一种15t级行星滚柱丝杠的测试装置，其特征在于：所述测试装置对待测丝杠(6)传动精度测量时，分辨率小于1角秒，精度为±10角秒内；

所述测试装置对待测丝杠(6)承载能力的测量时，加载力矩不小于200Nm，力矩调整精度为±0.5Nm；最大轴向加载力为200kN，轴向加载调整精度为±1kN；最大加载行程为±200mm；行程调整精度为±0.5mm以内，最大直线运动速度为10mm/s。

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