CN112816212B - 用于滚珠丝杆和导轨实验的同步往复机构和测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于滚珠丝杆和导轨实验的同步往复机构和测试装置，往复机构包括驱动电机、工作台、同步带传动机构、上层导向机构、下层导向机构、连接件、导向件；同步带传动机构设置在工作台上端；驱动电机转轴与同步带传动机构相连；同步带传动机构的外侧固定有导向件；导向件与上层导向机构相连；上层导向机构两端分别连接有一个连接件，连接件各连接有一个下层导向机构；上层导向机构将驱动电机的单向回转运动转化连接片的往复运动；下层导向机构用于承受偏载转矩以保证连接件的运动方向；测试装置还包括试验丝杠和试验导轨，连接件的上下端分别连接试验丝杠和试验导轨；本发明通过单个电机带动两套试验设备，可实现精确对照组。

Description

用于滚珠丝杆和导轨实验的同步往复机构和测试装置
技术领域
本发明属于滚珠丝杆和导轨可靠性测试领域，特别是一种用于滚珠丝杆和导轨实验的同步往复机构和测试装置。
背景技术
滚珠丝杠和导轨是重要的线性传动部件，广泛应用于数控，航空，海洋等高精制造行业。现有对于不同行程下滚动丝杠和导轨的可靠性变化试验，一般使用电机直连驱动的形式，通过电机往返转动控制试验设备往复运动。
上述方式有以下几个缺点：
1.每组设备需要安装一个电机，花费较大。
2.电机运动设定需要编程反复改变回转方向。
3.电机运动无法完全相同，对照组精确度不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于滚珠丝杆和导轨实验的同步往复机构和测试装置，通过单个电机带动两套试验设备，实现精确对照组。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种用于滚珠丝杆和导轨实验的同步往复机构，包括驱动电机、工作台、同步带传动机构、上层导向机构、下层导向机构、连接件、导向件；
所述驱动电机设置在工作台下端；所述同步带传动机构设置在工作台上端；所述驱动电机转轴与同步带传动机构相连，用于驱动同步带传动机构转动；所述同步带传动机构的外侧固定有导向件；所述导向件与上层导向机构相连；所述上层导向机构两端分别连接有一个连接件，所述连接件各连接有一个下层导向机构；所述上层导向机构随同步带传动机构回转往复运行，用于将驱动电机的单向回转运动转化连接件的往复运动；所述上层导向机构的导向垂直于同步带传动机构两转轮的中心线连线；所述下层导向机构用于承受偏载转矩以保证连接件的运动方向稳定；所述层导向机构的导向平行于同步带传动机构两转轮的中心线连线。
一种用于滚珠丝杆和导轨实验的测试装置，包括驱动电机、工作台、同步带传动机构、上层导向机构、下层导向机构、连接件、导向件、试验丝杠、试验导轨；
所述驱动电机设置在工作台下端；所述同步带传动机构设置在工作台上端；所述驱动电机转轴与同步带传动机构相连，用于驱动同步带传动机构转动；所述同步带传动机构的外侧固定有导向件；所述导向件与上层导向机构相连；所述上层导向机构两端分别连接有一个连接件，所述连接件各连接有一个下层导向机构；所述上层导向机构随同步带传动机构回转往复运行，用于将驱动电机的单向回转运动转化连接件的往复运动；所述上层导向机构的导向垂直于同步带传动机构两转轮的中心线连线；所述下层导向机构用于承受偏载转矩以保证连接件的运动方向；所述层导向机构的导向平行于同步带传动机构两转轮的中心线连线；两个连接件的上端分别与一个试验丝杠的丝母固定；两个连接件的下端分别与一个试验导轨的滑块固定；试验丝杠的轴向和试验导轨的滑动方向均平行于下层导向机构的导向；所述试验丝杠两端通过支架支撑；所述支架和试验导轨设置在工作台上。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
(1)本发明相对直连试验，电机只用单向回转，控制简单仅需控制启停；机构使用同步带传动吸收振动，并且行程距离无需编程控制，通过单个电机带动两套试验设备，实现精确对照组。
(2)本发明上层导向机构随同步带传动机构回转往复运行，用于将驱动电机的单向回转运动转化连接件的往复运动，下层导向机构用于承受偏载转矩防止偏转，保证了连接件的运动方向。
(3)本发明设有滑动机构，可适应不同长度的试验丝杠和试验导轨的测试，通用性好。
附图说明
图1为本发明同步往复机构的总体结构示意图。
图2为本发明同步往复机构的爆炸结构示意图。
图3为同步带传动机构与导向件连接示意图。
图4为本发明同步往复机构的换向示意图。
图5为本发明测试装置的总体结构示意图。
图6为本发明测试装置试验丝杠和试验导轨的爆炸结构示意图。
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，本发明的一种用于滚珠丝杆和导轨实验的同步往复机构，包括驱动电机1、工作台4、同步带传动机构11、上层导向机构、下层导向机构、连接件6、导向件12；
所述驱动电机1设置在工作台4下端；所述驱动电机1通过电机连接件2使用螺钉紧固连接在工作台4下方，所述同步带传动机构11设置在工作台4上端；所述驱动电机1转轴与同步带传动机构11相连，通过联轴器3连接同步带主动带轮的转轴8，用于驱动同步带传动机构11转动；工作台4上端加工出凸台安装轴承座7，方便同步带传动机构11主动带轮和从动带轮的水平安装，主动带轮的转轴8和从动带轮的转轴9分别与对应的轴承座7连接；所述导向件12内侧有燕尾槽，所述导向件12通过插槽与同步带传动机构11的皮带外侧相连，并通过螺钉固定；所述导向件12与上层导向机构相连；所述上层导向机构两端分别连接有一个连接件6，所述连接件6各连接有一个下层导向机构；所述上层导向机构随同步带传动机构11回转往复运行，用于将驱动电机1的单向回转运动转化连接件6的往复运动；所述上层导向机构的导向垂直于同步带传动机构11两转轮的中心线连线；所述下层导向机构用于承受偏载转矩以保证连接件6的运动方向；所述层导向机构的导向平行于同步带传动机构11两转轮的中心线连线。
作为一种实施方式，所述上层导向机构包括滑块14、两个第一导杆13；所述第一导杆13的两端分别支撑在连接件6上；所述导向件12与滑块14固定；所述滑块14可沿两个第一导杆13水平滑动；所述第一导杆13轴向垂直于同步带传动机构11主动轮和从动轮的中心线连线。
作为一种实施方式，所述下层导向机构包括支座5、第二导向杆10；所述第二导向杆10的两端分别支撑在支座5上，所述支座5通过螺钉固定在工作台4上；所述连接件6可延对应侧的第二导向杆10水平滑动；所述第二导向杆10平行于同步带传动机构11主动轮和从动轮的中心线连线。
基于上述的同步往复机构，本发明还提出了一种用于滚珠丝杆和导轨实验的测试装置，该装置包括驱动电机1、工作台4、同步带传动机构11、上层导向机构、下层导向机构、连接件6、导向件12、试验丝杠19、试验导轨17；
所述驱动电机1设置在工作台4下端；所述驱动电机1通过电机连接件2使用螺钉紧固连接在工作台4下方，所述同步带传动机构11设置在工作台4上端；所述驱动电机1转轴与同步带传动机构11相连，通过联轴器3连接同步带主动带轮的转轴8，用于驱动同步带传动机构11转动；工作台4上端加工出凸台安装轴承座7，方便同步带传动机构11主动带轮和从动带轮的水平安装，主动带轮的转轴8和从动带轮的转轴9分别与对应的轴承座7连接；所述导向件12内侧有燕尾槽，所述导向件12通过插槽与同步带传动机构11的皮带相连，并通过螺钉固定；所述导向件12与上层导向机构相连；所述上层导向机构两端分别连接有一个连接件6，所述连接件6各连接有一个下层导向机构；所述上层导向机构随同步带传动机构11回转往复运行，用于将驱动电机1的单向回转运动转化连接件6的往复运动；所述上层导向机构的导向垂直于同步带传动机构11两转轮的中心线连线；所述下层导向机构用于承受偏载转矩以保证连接件6的运动方向；所述层导向机构的导向平行于同步带传动机构11两转轮的中心线连线。两个连接件6的上端分别与一个试验丝杠19的丝母固定；所述连接件6上固定有连接座18；所述连接座18上通过螺钉连接有连接盖20；所述连接盖20用于将丝母固定压紧在连接座18上；两个连接件的下端分别与一个试验导轨17的滑块固定；试验丝杠19的轴向和试验导轨17的滑动方向均平行于下层导向机构的导向；所述试验丝杠19两端通过支架支撑，所述支架上设有轴承座15，24，用于支撑试验丝杠19，所述试验丝杠19两端设有轴肩，用于轴向定位；所述支架和试验导轨17设置在工作台4上。
进一步的，所述试验丝杠19两端的支架，一端为固定支架16，另一端为浮动支架22，所述固定支架16固定在工作台4上，所述浮动支架22与滑动机构相连，所述滑动机构固定在工作台4上；所述滑动机构的滑动方向平行于试验导轨17的滑动方向，以便于支撑不同长度的试验丝杠19。
进一步的，所述滑动机构包括调整导轨21、钳制器23；所述调整导轨21固定在工作台4上，滑动方向平行于试验导轨17的滑动方向；所述浮动支架22下端与两个调整导轨21配合，可延调整导轨21水平滑动，所述浮动支架22两侧分别连接有钳制器23，用于将浮动支架22与两个调整导轨21滑动位置的固定。
往复机构工作过程可分为进给阶段和换向阶段。进给阶段导向件12在同步带传动机构11两侧带动滑块14做X向(平行于下层导向机构导向)直线运动，推动上层导向机构向前运动。换向阶段如图4所示，导向件12换边推动滑块14相对于上层导向支撑做Y向直线运动至同步带传动机构11另外一边，由于驱动电机1单向回转，则导向件12运动到同步带传动机构11另一边为回程，使连接件6在工作过程中做往复运动。在运动过程滑块14对导向机构的力会产生偏心力矩，下层导向支撑件10承受偏载力矩防止偏转。通过单个电机带动两套试验设备，实现精确对照组。

Claims (9)

1.一种用于滚珠丝杆和导轨实验的同步往复机构，其特征在于，包括驱动电机(1)、工作台(4)、同步带传动机构(11)、上层导向机构、下层导向机构、连接件(6)、导向件(12)；
所述驱动电机(1)设置在工作台(4)下端；所述同步带传动机构(11)设置在工作台(4)上端；所述驱动电机(1)转轴与同步带传动机构(11)相连，用于驱动同步带传动机构(11)转动；所述同步带传动机构(11)的外侧固定有导向件(12)；所述导向件(12)与上层导向机构相连；所述上层导向机构两端分别连接有一个连接件(6)，所述连接件(6)各连接有一个下层导向机构；所述上层导向机构随同步带传动机构(11)回转往复运行，用于将驱动电机(1)的单向回转运动转化连接件(6)的往复运动；所述上层导向机构的导向垂直于同步带传动机构(11)两转轮的中心线连线；所述下层导向机构用于承受偏载转矩以保证连接件(6)的运动方向；所述下层导向机构的导向平行于同步带传动机构(11)两转轮的中心线连线；
两个连接件(6)的上、下端分别用于连接滚珠丝杆的丝母和导轨的滑块。
2.根据权利要求1所述的同步往复机构，其特征在于：所述上层导向机构包括滑块(14)、两个第一导杆(13)；所述第一导杆(13)的两端分别支撑在连接件(6)上；所述导向件(12)与滑块(14)固定；所述滑块(14)能够沿两个第一导杆(13)水平滑动；所述第一导杆(13)轴向垂直于同步带传动机构(11)主动轮和从动轮的中心线连线。
3.根据权利要求1所述的同步往复机构，其特征在于，所述下层导向机构包括支座(5)、第二导向杆(10)；所述第二导向杆(10)的两端分别支撑在支座(5)上，所述支座(5)固定在工作台(4)上；所述连接件(6)能够沿对应侧的第二导向杆(10)水平滑动；所述第二导向杆(10)平行于同步带传动机构(11)主动轮和从动轮的中心线连线。
4.根据权利要求1所述的同步往复机构，其特征在于，所述导向件(12)内侧有燕尾槽，所述导向件(12)通过插槽与同步带传动机构(11)的皮带外侧相连，并通过螺钉固定。
5.一种用于滚珠丝杆和导轨实验的测试装置，其特征在于，包括驱动电机(1)、工作台(4)、同步带传动机构(11)、上层导向机构、下层导向机构、连接件(6)、导向件(12)、试验丝杠(19)、试验导轨(17)；
所述驱动电机(1)设置在工作台(4)下端；所述同步带传动机构(11)设置在工作台(4)上端；所述驱动电机(1)转轴与同步带传动机构(11)相连，用于驱动同步带传动机构(11)转动；所述同步带传动机构(11)的外侧固定有导向件(12)；所述导向件(12)与上层导向机构相连；所述上层导向机构两端分别连接有一个连接件(6)，所述连接件(6)各连接有一个下层导向机构；所述上层导向机构随同步带传动机构(11)回转往复运行，用于将驱动电机(1)的单向回转运动转化连接片(6)的往复运动；所述上层导向机构的导向垂直于同步带传动机构(11)两转轮的中心线连线；所述下层导向机构用于承受偏载转矩以保证连接件(6)的运动方向；所述下层导向机构的导向平行于同步带传动机构(11)两转轮的中心线连线；两个连接件(6)的上端分别与一个试验丝杠(19)的丝母固定；两个连接件的下端分别与一个试验导轨(17)的滑块固定；试验丝杠(19)的轴向和试验导轨(17)的滑动方向均平行于下层导向机构的导向；所述试验丝杠(19)两端通过支架支撑；所述支架和试验导轨(17)设置在工作台(4)上。
6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述试验丝杠(19)两端的支架，一端为固定支架(16)，另一端为浮动支架(22)，所述固定支架(16)固定在工作台(4)上，所述浮动支架(22)与滑动机构相连，所述滑动机构固定在工作台(4)上；所述滑动机构的滑动方向平行于试验导轨(17)的滑动方向。
7.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述滑动机构包括调整导轨(21)、钳制器(23)；所述调整导轨(21)固定在工作台(4)上，滑动方向平行于试验导轨(17)的滑动方向；所述浮动支架(22)下端与两个调整导轨(21)配合，能够延调整导轨(21)水平滑动，所述浮动支架(22)两侧分别连接有钳制器(23)。
8.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述上层导向机构包括滑块(14)、两个第一导杆(13)；所述第一导杆(13)的两端分别支撑在连接件(6)上；所述导向件(12)与滑块(14)固定；所述滑块(14)能够沿两个第一导杆(13)水平滑动；所述第一导杆(13)轴向垂直于同步带传动机构(11)主动轮和从动轮的中心线连线。
9.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述下层导向机构包括支座(5)、第二导向杆(10)；所述第二导向杆(10)的两端分别支撑在支座(5)上，所述支座(5)固定在工作台(4)上；所述连接件(6)能够沿对应侧的第二导向杆(10)水平滑动；所述第二导向杆(10)平行于同步带传动机构(11)主动轮和从动轮的中心线连线。
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