CN114199567B - 一种便携式电主轴综合性能检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式电主轴综合性能检测装置，包括地平铁、电主轴和便携式传感器安装支架，所述便携式传感器安装支架通过底座固定螺栓与地平铁相连接；本发明中固定夹具对传感器进行固定，且夹具的间隙可调，满足对不同型号传感器的固定，本发明中包含六个传感器固定夹具，可同时安装多个传感器，连杆8有多个螺孔，使用者可以根据需求调节固定夹具的横向位置，减少因传感器安装问题引起的实验误差，由于本装置中基本上都是通过螺栓固定的，所以对本装置的拆卸与安装都比较方便，且本装置的结构是对称布置，结构稳定，传感器受外界振动的影响较小，且本发明，结构简单、设计合理，具有很强的创造性。

Description

一种便携式电主轴综合性能检测装置
技术领域
本发明属于数控装备核心部件测试领域，具体涉及一种便携式电主轴综合性能检测装置。
背景技术
作为现代机械制造的工业母机，数控机床的发展水平决定着各国机械行业的发展上限，因此，国内外对于数控机床的研究，一刻也没有停止。电主轴因其在数控机床内部至关重要的作用，其可靠性直接决定整个数控机床的精度、稳定性等。因此，对电主轴进行可靠性试验意义重大。
电主轴是在数控机床领域将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，将电机集成于主轴单元中，且转速很高，运转时会产生大量热量，引起电主轴温升，使电主轴的热态特性和动态特性变差，从而影响电主轴的正常工作。因此，须对电主轴的温升、热性能进行检测。同时为了保证其高转速、高精度、低噪音的特性，还须对电主轴的振动、回转精度、刚度等特性进行检测。而检测电主轴这些特性需要用到多个不同的传感器。
现有技术中电主轴综合性能的检测，需要将用来检测的传感器粘贴在待测传动轴上，或固定在某一位置。而不同检测人员粘贴或安装传感器的位置是不同的，同一检测人员每次粘贴或安装传感器的位置也不相同，因而导致实验检测的数据一致性较差，增加了性能参数的误差，目前还没有一种用于电主轴综合性能的检测装置。
发明内容
本发明提供一种便携式电主轴综合性能检测装置，用于解决传感器安装位置问题，克服了现有技术的一些不足问题，保证每次实验测得的相关参数的一致性、准确性。
一种便携式电主轴综合性能检测装置，包括地平铁、电主轴和便携式传感器安装支架，所述便携式传感器安装支架通过底座固定螺栓与地平铁相连接；所述便携式传感器安装支架由底座支撑a、底座固定螺栓、底座支撑b、支撑架、连杆、夹具连接件a、激光位移传感器a、固定夹具a、非接触式温度传感器、固定夹具b、激光位移传感器b、夹具连接件b、夹具连接件c、激光位移传感器c、夹具连接件d和IEPE加速度传感器组成，其中三个底座支撑a中的每个底座支撑a4通过两个底座固定螺栓与地平铁相连。
所述的底座支撑b设置有直径为10mm的圆形螺纹孔和直径为6mm的圆形螺纹孔，其中10mm的螺纹孔用于配合M10外六角螺栓，与底座支撑a相连接，6mm的螺纹孔用于配合M6内六角螺栓，与支撑架相连接；
所述的连杆底面设有双排共十八个直径为6mm的圆形螺纹孔，其中中间四个用于配合M6内六角螺栓，与支撑架相连接，其余螺纹孔用于配合M6内六角螺栓，与夹具连接件a、夹具连接件b、夹具连接件c和夹具连接件d相连接，连接位置可根据使用者需求自行调整，侧面设有两个直径4mm圆形螺孔，用于配合M4内六角螺栓，与固定夹具b相连接；
所述的夹具连接件a、夹具连接件b和夹具连接件c，三者都分别设有三个直径为8mm的圆形螺纹孔和两个直径为6mm的圆形螺纹孔，其中直径为8mm的圆形螺纹孔用于配合M8内六角螺栓，与固定夹具a的固定夹具下夹块相连接，直径为6mm的圆形螺纹孔用于配合M6内六角螺栓，与连杆相连接；
所述的夹具连接件d设有两个直径为4mm的圆形螺纹孔和两个直径为6mm的圆形螺纹孔，其中直径为4mm的圆形螺纹孔用于连接固定夹具b；
所述的激光位移传感器a和激光位移传感器c相互垂直且位于同一竖直平面内，其余传感器位于同一水平面。
所述的固定夹具a由螺纹杆a、旋钮a、固定夹具上夹块、固定夹具下夹块组成，通过旋转两个旋钮调整两夹块之间的距离，实现传感器的固定；
所述的固定夹具b由旋钮b、螺纹杆b、固定夹具夹槽、固定夹具夹板组成，传感器安装在夹具夹槽和固定夹具夹板之间，螺纹杆b和固定夹具夹板连接处设有滑动轴承，旋钮b和螺纹杆b采用过盈配合，通过旋转旋钮b带动螺纹杆b轴向移动，从而调整固定夹具夹槽和固定夹具夹板之间的距离，实现传感器的固定。
本发明的安装及工作过程为：
首先，通过所述的底座固定螺栓将便携式传感器安装支架安装在地平铁上，待检测的电主轴位于两个连杆的中间，并和其保持同一水平面；
其次，安装对应的传感器，其中，回转精度的检测采用的是双向测量法，在电主轴径向同一平面内的两个相互垂直的方向上分别固定激光位移传感器a和激光位移传感器c，将两传感器拾取的信号转化为轴心的回转位移，实现回转精度的检测；工作刚度和静刚度检测的实现方式是用激光位移传感器c检测主轴的变形L，用加载装置测得施加力大小F，用F/L来衡量电主轴的工作刚度和静刚度；热性能检测的实现方式是用激光位移传感器c检测电主轴径向热位移，用激光位移传感器b检测电主轴轴向热位移；振动检测的实现方式是将IEPE加速度传感器贴在电主轴的端面，用固定夹具b固定，检测轴承附件的振动；温升检测的实现方式是用非接触式温度传感器实现对电主轴端面检测点温度的测量；
最后，启动电机，对待测电主轴进行力的加载，将各传感器检测到的信号发送给接受信号的计算机，达到电主轴综合性能检测的目的。
本发明相对于背景技术解决了传感器安装位置问题，保证每次实验测得的相关参数的一致性、准确性；独特的固定夹具设计,通过螺纹杆和旋钮配合的设计，实现了不同型号、尺寸传感器的固定联接；装置可实现电主轴综合性能的检测。具体地，本发明中固定夹具对传感器进行固定，且夹具的间隙可调，满足对不同型号传感器的固定，本发明中包含六个传感器固定夹具，可同时安装多个传感器，连杆8有多个螺孔，使用者可以根据需求调节固定夹具的横向位置，减少因传感器安装问题引起的实验误差，由于本装置中基本上都是通过螺栓固定的，所以对本装置的拆卸与安装都比较方便，且本装置的结构是对称布置，结构稳定，传感器受外界振动的影响较小，且本发明，结构简单、设计合理，具有很强的创造性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图
图2为便携式传感器安装支架结构示意图
图3为便携式传感器安装支架另一结构示意图
图4为固定夹具a结构示意图
图5为固定夹具b结构示意图
图中：
1、地平铁 2、电主轴 3、便携式传感器安装支架 4、底座支撑a
5、底座固定螺栓 6、底座支撑b 7、支撑架 8、连杆 9、夹具连接件a
10、激光位移传感器a 11、固定夹具a 12、非接触式温度传感器
13、固定夹具b 14、激光位移传感器b 15、夹具连接件b
16、夹具连接件c 17、激光位移传感器c 18、夹具连接件d
19、IEPE加速度传感器 111、螺纹杆a 112、旋钮a
113、固定夹具上夹块 114、固定夹具下夹块 131、M4螺纹孔
132、旋钮b 133、螺纹杆b 134、固定夹具夹槽 135、固定夹具夹板
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细介绍。
图1为本发明的整体结构示意图，主要由地平铁1、电主轴2和便携式传感器安装支架3组成，所述便携式传感器安装支架3通过底座固定螺栓5与地平铁1相连接。
图2、3为便携式传感器安装支架结构示意图，如图所示所述便携式传感器安装支架3由底座支撑a4、底座固定螺栓5、底座支撑b6、支撑架7、连杆8、夹具连接件a9、激光位移传感器a10、固定夹具a11、非接触式温度传感器12、固定夹具b13、激光位移传感器b14、夹具连接件b15、夹具连接件c16、激光位移传感器c17、夹具连接件d18和IEPE加速度传感器19组成。三个底座支撑a4中的每个底座支撑a4通过两个底座固定螺栓5与地平铁1相连。底座支撑b6设置有直径为10mm的圆形螺纹孔和直径为6mm的圆形螺纹孔，其中10mm的螺纹孔用于配合M10外六角螺栓，与底座支撑a4相连接，6mm的螺纹孔用于配合M6内六角螺栓，与支撑架7相连接。连杆8底面设有双排共十八个直径为6mm的圆形螺纹孔，其中中间四个用于配合M6内六角螺栓，与支撑架7相连接，其余螺纹孔用于配合M6内六角螺栓，与夹具连接件a9、夹具连接件b15、夹具连接件c16和夹具连接件d18相连接，连接位置可根据使用者需求自行调整，侧面设有两个直径4mm圆形螺孔，用于配合M4内六角螺栓，与固定夹具b13相连接。夹具连接件a9、夹具连接件b15和夹具连接件c16，三者都分别设有三个直径为8mm的圆形螺纹孔和两个直径为6mm的圆形螺纹孔，其中直径为8mm的圆形螺纹孔用于配合M8内六角螺栓，与固定夹具下夹块114相连接，直径为6mm的圆形螺纹孔用于配合M6内六角螺栓，与连杆8相连接。所述夹具连接件d18设有两个直径为4mm的圆形螺纹孔和两个直径为6mm的圆形螺纹孔，其中直径为4mm的圆形螺纹孔用于连接固定夹具b13。所述激光位移传感器a10和激光位移传感器c17相互垂直且位于同一竖直平面内，其余传感器位于同一水平面。
图4、5为两种固定夹具的结构示意图，固定夹具a11由螺纹杆a111、旋钮a112、固定夹具上夹块113、固定夹具下夹块114组成，通过旋转两个旋钮a112调整两夹块之间的距离，实现传感器的固定。固定夹具b13由旋钮b132、螺纹杆b133、固定夹具夹槽134、固定夹具夹板135组成，传感器安装在夹具夹槽134和固定夹具夹板135之间，螺纹杆b133和固定夹具夹板135连接处设有滑动轴承，旋钮b132和螺纹杆b133采用过盈配合，通过旋转旋钮b132带动螺纹杆b133轴向移动，从而调整固定夹具夹槽134和固定夹具夹板135之间的距离，实现传感器的固定。
所以本装置传感器的拆卸与安装都比较方便，拆卸时只要旋转旋钮a112和旋钮b132，便能轻松地拆卸传感器，如需要将本装置从地平铁1上拆下只需将六个底座固定螺栓5拧下便可完成拆卸，如需运输携带只需将相应的螺栓拧下，便能轻松地拆卸该套装置，本发明，结构简单、设计合理，具有很强的创造性。
本发明的具体实施方式是：
首先，通过底座固定螺栓5将便携式传感器安装支架3安装在地平铁1上，待检测的电主轴2位于两个连杆8的中间，并和其保持同一水平面；
其次，安装对应的传感器，其中回转精度的检测采用的是双向测量法，在电主轴2径向同一平面内的两个相互垂直的方向上分别固定激光位移传感器a10和激光位移传感器c17，将两传感器拾取的信号转化为轴心的回转位移，实现回转精度的检测；工作刚度和静刚度检测的实现方式是用激光位移传感器c17检测主轴的变形L，用加载装置测得施加力大小F，用F/L来衡量主轴的工作刚度和静刚度；热性能检测的实现方式是用激光位移传感器c17检测主轴径向热位移，用激光位移传感器b14检测主轴轴向热位移；振动检测的实现方式是将IEPE加速度传感器19贴在电主轴2的端面，用固定夹具b固定，检测轴承附件的振动；温升检测的实现方式是用非接触式温度传感器12实现对主轴端面检测点温度的测量；
最后，启动电机，对待测电主轴进行力的加载，将各传感器检测到的信号发送给接受信号的计算机，达到电主轴综合性能检测的目的。
上述实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (1)

1.一种便携式电主轴综合性能检测装置，其特征在于：
包括地平铁（1）、电主轴（2）和便携式传感器安装支架（3），所述便携式传感器安装支架（3）通过底座固定螺栓（5）与地平铁（1）相连接；
所述便携式传感器安装支架（3）由底座支撑a（4）、底座固定螺栓（5）、底座支撑b（6）、支撑架（7）、连杆（8）、夹具连接件a（9）、激光位移传感器a（10）、固定夹具a（11）、非接触式温度传感器（12）、固定夹具b（13）、激光位移传感器b（14）、夹具连接件b（15）、夹具连接件c（16）、激光位移传感器c（17）、夹具连接件d（18）和IEPE加速度传感器（19）组成，其中三个底座支撑a（4）中的每个底座支撑a（4）通过两个底座固定螺栓（5）与地平铁（1）相连；
所述的底座支撑b（6）设置有直径为10mm的圆形螺纹孔和直径为6mm的圆形螺纹孔，其中10mm的螺纹孔用于配合M10外六角螺栓，与底座支撑a（4）相连接，6mm的螺纹孔用于配合M6内六角螺栓，与支撑架（7）相连接；
所述的连杆（8）底面设有双排共十八个直径为6mm的圆形螺纹孔，其中中间四个用于配合M6内六角螺栓，与支撑架（7）相连接，其余螺纹孔用于配合M6内六角螺栓，与夹具连接件a（9）、夹具连接件b（15）、夹具连接件c（16）和夹具连接件d（18）相连接，连接位置根据使用者需求自行调整，侧面设有两个直径4mm圆形螺孔，用于配合M4内六角螺栓，与固定夹具b（13）相连接；
所述的固定夹具a（11）由螺纹杆a（111）、旋钮a（112）、固定夹具上夹块（113）、固定夹具下夹块（114）组成，通过旋转两个旋钮a（112）调整两夹块之间的距离，实现传感器的固定；
所述的固定夹具b（13）由旋钮b（132）、螺纹杆b（133）、固定夹具夹槽（134）、固定夹具夹板（135）组成，传感器安装在固定夹具夹槽（134）和固定夹具夹板（135）之间，螺纹杆b（133）和固定夹具夹板（135）连接处设有滑动轴承，旋钮b（132）和螺纹杆b（133）采用过盈配合，通过旋转旋钮b（132）带动螺纹杆b（133）轴向移动，从而调整固定夹具夹槽（134）和固定夹具夹板（135）之间的距离，实现传感器的固定；
所述的夹具连接件a（9）、夹具连接件b（15）和夹具连接件c（16），三者都分别设有三个直径为8mm的圆形螺纹孔和两个直径为6mm的圆形螺纹孔，其中直径为8mm的圆形螺纹孔用于配合M8内六角螺栓，与固定夹具a（11）的固定夹具下夹块（114）相连接，直径为6mm的圆形螺纹孔用于配合M6内六角螺栓，与连杆（8）相连接；
所述的夹具连接件d（18）设有两个直径为4mm的圆形螺纹孔和两个直径为6mm的圆形螺纹孔，其中直径为4mm的圆形螺纹孔用于连接固定夹具b（13）；
所述的激光位移传感器a（10）和激光位移传感器c（17）相互垂直且位于同一竖直平面内，其余传感器位于同一水平面；
所述的便携式电主轴综合性能检测装置安装及工作过程为：
首先，通过所述的底座固定螺栓（5）将便携式传感器安装支架（3）安装在地平铁（1）上，待检测的电主轴（2）位于两个连杆（8）的中间，并和其保持同一水平面；
其次，安装对应的传感器；
最后，启动电机，对待测电主轴（2）进行力的加载，将各传感器检测到的信号发送给接受信号的计算机，达到电主轴（2）综合性能检测的目的；
回转精度的检测采用的是双向测量法，在电主轴（2）径向同一平面内的两个相互垂直的方向上分别固定激光位移传感器a（10）和激光位移传感器c（17），将两传感器拾取的信号转化为轴心的回转位移，实现回转精度的检测；
工作刚度和静刚度检测的实现方式是用激光位移传感器c（17）检测主轴的变形L，用加载装置测得施加力大小F，用F/L来衡量电主轴（2）的工作刚度和静刚度；
热性能检测的实现方式是用激光位移传感器c（17）检测电主轴（2）径向热位移，用激光位移传感器b（14）检测电主轴（2）轴向热位移；
振动检测的实现方式是将IEPE加速度传感器（19）贴在电主轴（2）的端面，用固定夹具b（13）固定，检测轴承附件的振动；
温升检测的实现方式是用非接触式温度传感器（12）实现对电主轴（2）端面检测点温度的测量。
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