CN118010203B - 一种滑台模组的滑动力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滑台模组的滑动力测试装置，涉及测试技术领域；为了解决动态测试问题；具体包括用于固定支架的安装座以及用于驱动丝杆的动力输入部、用于对滑台施加负载的活动式负载部；所述动力输入部包括固定于丝杆端部的输出盘以及通过螺栓固定于安装座内侧壁的动力电机。本发明采用摩擦环对摩擦轮施加滚动阻力来提供滑台运动的负载，再利用动力电机对丝杆驱动，利用压电芯片感应扭矩传递大小，从而能使得整体处于动态测量过程，与实际使用工况契合，增加测试精度，另外还可通过空腔的腔内压力实现负载大小的控制，从而能使得对于不同负载下的滑动力大小测试，增加测试的全面性。

Description

一种滑台模组的滑动力测试装置

技术领域

本发明涉及测试技术领域，尤其涉及一种滑台模组的滑动力测试装置。

背景技术

滑台模组是一种重要的机械装置，因其定位精度高、速度快和使用寿命长而广泛应用在各行各业的自动化生产线中。

滑台模组主要由支架、滑台、导向杆、丝杆以及驱动电机组成，其利用驱动电机带动丝杆旋转，然后利用丝杆与滑台的螺纹连接将旋转运动转化为直线运动，再通过导向杆的导向实现运动。

滑台模组的滑动力是滑台模组的主要性能参数之一，滑台模组的滑动力又称滑动阻力，其由滑台与导向杆的动摩擦力、丝杆旋转阻力等综合确定，旨在反应最初电机的扭矩输入至最终的直线驱动力的差值。

由此可见，滑台模组的滑动力决定滑台运动的驱动力时，控制电机的所需输出扭矩，所以对滑台模组的滑动力测试，是对于输入电机扭矩在不同负载下的标定需求，其直接影响滑台模组的精度。

在现有技术中，对滑台模组的滑动力测试采用静态测试，即在丝杆端输入可控的扭矩，并在丝杆与滑台保持静止的情况下测量滑台的直线运动驱动力，而这种静态测量会由于最大静摩擦力大于滑动摩擦的特性导致最终测量的结果偏大，从而失准。

为此，本发明提出一种滑台模组的滑动力测试装置，旨在在动态环境下精确测量滑动力。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种滑台模组的滑动力测试装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种滑台模组的滑动力测试装置，包括用于固定支架的安装座以及用于驱动丝杆的动力输入部、用于对滑台施加负载的活动式负载部；

所述动力输入部包括固定于丝杆端部的输出盘以及通过螺栓固定于安装座内侧壁的动力电机，所述动力电机的输出轴通过活动式连轴件传动连接有输入盘件，所述输入盘件与输出盘的相对一侧连接有柔性连接件；

所述输出盘的内壁转动安装有压电芯片，输入盘件的侧壁扣接有弹簧一，弹簧一的另一端扣接于压电芯片的感应端；

所述活动式负载部包括安装架、轮轴和摩擦轮，所述安装架通过螺栓固定于滑台的外壁，所述安装架的两侧均滑动连接有受力块，所述安装架位于受力块两侧的内壁均通过螺栓固定有压力传感器，压力传感器的压力感应端接触配合于受力块的侧壁，且所述摩擦轮通过轮轴转动连接于受力块的侧壁；

所述受力块的内壁开设有空腔，空腔的内壁滑动连接有活塞板二，轮轴的端面通过螺栓固定有连接板，活塞板二与连接板的相对一侧均通过螺栓固定有摩擦环，两个所述摩擦环接触配合。

优选地：所述柔性连接件为连接带，连接带的两端分别固定于输出盘、输入盘件的侧壁。

进一步地：所述柔性连接件为连接轴，连接轴的两端均通过万向节分别连接于输入盘件和输出盘。

在前述方案的基础上：所述输入盘件包括基盘、开设于基盘径向内壁的多个滑槽以及滑动连接于滑槽内壁的滑块，所述柔性连接件连接于滑块的侧壁。

在前述方案中更佳的方案是：所述基盘的侧壁焊接有螺纹台，螺纹台的外壁通过螺纹连接有调节盘，调节盘的内壁开设有多个斜槽，所述滑块的侧壁焊接于导柱，导柱活动限位配合于斜槽的内壁。

作为本发明进一步的方案：所述螺纹台的外壁通过螺纹连接有防松螺母。

同时，所述活动式连轴件包括轴套和主轴，所述主轴焊接于基盘的侧壁，所述轴套通过联轴器连接于动力电机的输出轴，且所述主轴的外壁开设有平键槽，轴套的内壁焊接有与平键槽间隙配合的平键凸起。

作为本发明的一种优选的：所述动力输入部还包括联动驱动件，所述联动驱动件包括连接环、活塞板一和缸体，所述连接环转动连接于基盘的外壁，所述缸体通过螺栓固定于安装座的顶部外壁，所述活塞板一滑动连接于缸体的内壁，且活塞板一通过连杆连接于连接环的侧壁。

同时，所述缸体的无杆腔连通于空腔。

作为本发明的一种更优的方案：所述受力块的侧壁固定有齿轮泵泵头，齿轮泵泵头的输入轴与轮轴固定连接，且其中一侧的齿轮泵泵头的进口或出口通过管路连接于另一侧的齿轮泵泵头的出口或进口。

本发明的有益效果为：

1.本发明，采用摩擦环对摩擦轮施加滚动阻力来提供滑台运动的负载，再利用动力电机对丝杆驱动，利用压电芯片感应扭矩传递大小，从而能使得整体处于动态测量过程，与实际使用工况契合，增加测试精度，另外还可通过空腔的腔内压力实现负载大小的控制，从而能使得对于不同负载下的滑动力大小测试，增加测试的全面性。

2.本发明，通过设置连接带，其一方面，能利用扭矩传递大小不同，连接带的扭转角度不同，来实现扭矩的感应，另一方面还能使得在启动初期，输入盘件至输出盘为柔性软连接，从而降低动力电机的初启动负载，降低启动电流，增加使用寿命。

3.本发明，通过将输入盘件设置为基盘以及滑块的组合形式，从而能调节各个柔性连接件的初始状态以及位置，从而能保证各个柔性连接件的状态一致，增加后续反推扭矩的精度，并且通过设置调节盘与螺纹台的配合进行调节，结合防松螺母，能使得调节后的位置相对固定，增加稳定性。

4.本发明，由于在对于不同载荷的测试时，动力电机的输出扭矩同样会改变基于此，通过利用柔性传动的基础上，利用扭矩传递越大基盘位移越大的特点，再结合活塞板一与缸体的设置，从而能使得负载的调节与扭矩的调节进行综合，实现扭矩与负载的正相关联动性调节，简化了调节逻辑的同时也使得扭矩与负载的自适应性匹配。

5.本发明，通过设置齿轮泵泵头，利用两侧齿轮泵泵头互为驱动和从动的特点，能利用流体的不可压缩性使得两侧的动力输入部转速互锁，从而保证完全一致的滚动速度，防止因偏移导致的摩擦异常，增加了测试的精度。

附图说明

图1为本发明提出的一种滑台模组的滑动力测试装置的整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种滑台模组的滑动力测试装置的动力输入部结构示意图；

图3为本发明提出的一种滑台模组的滑动力测试装置的连接轴结构示意图；

图4为本发明提出的一种滑台模组的滑动力测试装置的连接带结构示意图；

图5为本发明提出的一种滑台模组的滑动力测试装置的输入盘件分解结构示意图；

图6为本发明提出的一种滑台模组的滑动力测试装置的活动式连轴件分解结构示意图；

图7为本发明提出的一种滑台模组的滑动力测试装置的联动驱动件结构示意图；

图8为本发明提出的一种滑台模组的滑动力测试装置的活动式负载部结构示意图；

图9为本发明提出的一种滑台模组的滑动力测试装置的受力块剖视结构示意图；

图10为本发明提出的一种滑台模组的滑动力测试装置的管路结构示意图。

图中：a、滑台；b、支架；c、导向杆；d、丝杆；1、安装座；2、活动式负载部；3、动力输入部；4、动力电机；5、活动式连轴件；6、输入盘件；7、柔性连接件；8、输出盘；9、压电芯片；10、弹簧一；11、联动驱动件；12、万向节；13、连接轴；14、连接带；15、滑槽；16、导柱；17、防松螺母；18、调节盘；19、斜槽；20、螺纹台；21、基盘；22、滑块；23、轴套；24、平键凸起；25、主轴；26、平键槽；27、连接环；28、活塞板一；29、缸体；30、连杆；31、安装架；32、受力块；33、摩擦轮；34、轮轴；35、齿轮泵泵头；36、压力传感器；37、空腔；38、活塞板二；39、摩擦环；40、连接板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

一种滑台模组的滑动力测试装置，如图1-图10所示，该滑台模组滑台a、支架b、导向杆c和动力电机4，所述滑动力测试装置包括用于固定支架b的安装座1以及用于驱动丝杆d的动力输入部3、用于对滑台a施加负载的活动式负载部2。

所述动力输入部3包括固定于丝杆d端部的输出盘8以及通过螺栓固定于安装座1内侧壁的动力电机4，所述动力电机4的输出轴通过活动式连轴件5传动连接有输入盘件6，所述输入盘件6与输出盘8的相对一侧连接有柔性连接件7。

所述输出盘8的内壁转动安装有压电芯片9，输入盘件6的侧壁扣接有弹簧一10，弹簧一10的另一端扣接于压电芯片9的感应端。

所述活动式负载部2包括安装架31、轮轴34和摩擦轮33，所述安装架31通过螺栓固定于滑台a的外壁，所述安装架31的两侧均滑动连接有受力块32，所述安装架31位于受力块32两侧的内壁均通过螺栓固定有压力传感器36，压力传感器36的压力感应端接触配合于受力块32的侧壁，且所述摩擦轮33通过轮轴34转动连接于受力块32的侧壁。

所述受力块32的内壁开设有空腔37，空腔37的内壁滑动连接有活塞板二38，轮轴34的端面通过螺栓固定有连接板40，活塞板二38与连接板40的相对一侧均通过螺栓固定有摩擦环39，两个所述摩擦环39接触配合。

本装置在使用时，可通过空腔37的内腔压力控制活塞板二38的受到的压力，从而改变摩擦环39的摩擦力，从而改变轮轴34的旋转阻力，实现负载的控制，随后当动力电机4启动时，其能通过活动式连轴件5带动输入盘件6旋转，从而通过柔性连接件7带动输出盘8旋转，从而带动丝杆d旋转，并且在驱动时，柔性连接件7会发生扭转，从而使得弹簧一10被压缩，压电芯片9通过感知弹簧一10的弹力来确定弹簧一10的压缩量，从而确定柔性连接件7的扭转角度，从而感应扭矩传递大小，丝杆d旋转时，带动滑台a移动，摩擦轮33沿着支架b表面滚动，利用摩擦轮33的滚动阻力来提供负载，再利用压力传感器36感应负载的大小，从而实现滑动力测试。

本装置，采用摩擦环39对摩擦轮33施加滚动阻力来提供滑台a运动的负载，再利用动力电机4对丝杆d驱动，利用压电芯片9感应扭矩传递大小，从而能使得整体处于动态测量过程，与实际使用工况契合，增加测试精度，另外还可通过空腔37的腔内压力实现负载大小的控制，从而能使得对于不同负载下的滑动力大小测试，增加测试的全面性。

所述柔性连接件7为连接带14，连接带14的两端分别固定于输出盘8、输入盘件6的侧壁。

本装置，通过设置连接带14，其一方面，能利用扭矩传递大小不同，连接带14的扭转角度不同，来实现扭矩的感应，另一方面还能使得在启动初期，输入盘件6至输出盘8为柔性软连接，从而降低动力电机4的初启动负载，降低启动电流，增加使用寿命。

具体利用连接带14的扭转角度确定扭矩传递大小为本领域技术人员的常规知识，本实施例作为示例提供其中一种常用方法，即为空间向量法，具体为：

S1：将输出盘8、连接带14、输入盘件6组成的结构置于三维坐标系内，并确定各点坐标；

S2：根据压电芯片9的读数确定输入盘件6与输出盘8扭矩传递状态的距离以及扭矩传递时柔性连接件7沿输入盘件6、输出盘8轴向的分力，轴向分力与压电芯片9的读数相同；

S3：根据输入盘件6与输出盘8初始状态与工作状态确定柔性连接件7的三维向量的方向，并将三维向量投影至输入盘件6与输出盘8的轴向和半径的切线方向；

S4：此时轴向的投影就等于输入盘件6与输出盘8工作状态下的距离，则根据此反推半径切线方向的投影大小；

S4：计算轴向投影与半径切线方向投影的比例，此比例与受力比例一致，然后根据轴向分力和比例来反推扭矩。

为了解决调节问题；如图5所示，所述输入盘件6包括基盘21、开设于基盘21径向内壁的多个滑槽15以及滑动连接于滑槽15内壁的滑块22，所述柔性连接件7连接于滑块22的侧壁。

所述基盘21的侧壁焊接有螺纹台20，螺纹台20的外壁通过螺纹连接有调节盘18，调节盘18的内壁开设有多个斜槽19，所述滑块22的侧壁焊接于导柱16，导柱16活动限位配合于斜槽19的内壁。

所述螺纹台20的外壁通过螺纹连接有防松螺母17。

本装置，通过将输入盘件6设置为基盘21以及滑块22的组合形式，从而能调节各个柔性连接件7的初始状态以及位置，从而能保证各个柔性连接件7的状态一致，增加后续反推扭矩的精度，并且通过设置调节盘18与螺纹台20的配合进行调节，结合防松螺母17，能使得调节后的位置相对固定，增加稳定性。

为了解决连接传动问题；如图6所示，所述活动式连轴件5包括轴套23和主轴25，所述主轴25焊接于基盘21的侧壁，所述轴套23通过联轴器连接于动力电机4的输出轴，且所述主轴25的外壁开设有平键槽26，轴套23的内壁焊接有与平键槽26间隙配合的平键凸起24。

轴套23与主轴25通过平键凸起24与平键槽26的间隙配合，既能实现扭矩的传递，也能保证可轴向移动。

为了解决自适应控制问题；如图7所示，所述动力输入部3还包括联动驱动件11，所述联动驱动件11包括连接环27、活塞板一28和缸体29，所述连接环27转动连接于基盘21的外壁，所述缸体29通过螺栓固定于安装座1的顶部外壁，所述活塞板一28滑动连接于缸体29的内壁，且活塞板一28通过连杆30连接于连接环27的侧壁。

所述缸体29的无杆腔连通于空腔37。

当测试过程中，基盘21相对轴向移动时，同样会使得连接环27移动，从而通过活塞板一28带动缸体29移动，增加缸体29内腔的气压，增加空腔37内腔气压。

本装置，由于在对于不同载荷的测试时，动力电机4的输出扭矩同样会改变基于此，通过利用柔性传动的基础上，利用扭矩传递越大基盘21位移越大的特点，再结合活塞板一28与缸体29的设置，从而能使得负载的调节与扭矩的调节进行综合，实现扭矩与负载的正相关联动性调节，简化了调节逻辑的同时也使得扭矩与负载的自适应性匹配。

为了解决精度问题；如图8、10所示，所述受力块32的侧壁固定有齿轮泵泵头35，齿轮泵泵头35的输入轴与轮轴34固定连接，且其中一侧的齿轮泵泵头35的进口或出口通过管路连接于另一侧的齿轮泵泵头35的出口或进口。

当摩擦轮33转动时，其会通过轮轴34带动齿轮泵泵头35转动，从而使得两个齿轮泵泵头35内出现流体循环。

由于在实际测试过程中，两个的摩擦轮33对滑台a施加阻力时，若滚动速度不一致，会导致滑台a的受力出现偏移，使得滑台a与导向杆c之间的滑动摩擦异常，严重还会导致导向杆c变形，基于此，本装置通过设置齿轮泵泵头35，利用两侧齿轮泵泵头35互为驱动和从动的特点，能利用流体的不可压缩性使得两侧的动力输入部3转速互锁，从而保证完全一致的滚动速度，防止因偏移导致的摩擦异常，增加了测试的精度。

本实施例在使用时,可通过空腔37的内腔压力控制活塞板二38的受到的压力，从而改变摩擦环39的摩擦力，从而改变轮轴34的旋转阻力，实现负载的控制，随后当动力电机4启动时，其能通过活动式连轴件5带动输入盘件6旋转，从而通过柔性连接件7带动输出盘8旋转，从而带动丝杆d旋转，并且在驱动时，柔性连接件7会发生扭转，从而使得弹簧一10被压缩，压电芯片9通过感知弹簧一10的弹力来确定弹簧一10的压缩量，从而确定柔性连接件7的扭转角度，从而感应扭矩传递大小，丝杆d旋转时，带动滑台a移动，摩擦轮33沿着支架b表面滚动，利用摩擦轮33的滚动阻力来提供负载，再利用压力传感器36感应负载的大小，从而实现滑动力测试，具体利用连接带14的扭转角度确定扭矩传递大小为：

S1：将输出盘8、连接带14、输入盘件6组成的结构置于三维坐标系内，并确定各点坐标；

S2：根据压电芯片9的读数确定输入盘件6与输出盘8扭矩传递状态的距离以及扭矩传递时柔性连接件7沿输入盘件6、输出盘8轴向的分力，轴向分力与压电芯片9的读数相同；

S3：根据输入盘件6与输出盘8初始状态与工作状态确定柔性连接件7的三维向量的方向，并将三维向量投影至输入盘件6与输出盘8的轴向和半径的切线方向；

S4：此时轴向的投影就等于输入盘件6与输出盘8工作状态下的距离，则根据此反推半径切线方向的投影大小；

S4：计算轴向投影与半径切线方向投影的比例，此比例与受力比例一致，然后根据轴向分力和比例来反推扭矩。

实施例2

一种滑台模组的滑动力测试装置，如图3所示，本实施例对实施例1中的柔性连接件7进行替换性改进：所述柔性连接件7为连接轴13，连接轴13的两端均通过万向节12分别连接于输入盘件6和输出盘8。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种滑台模组的滑动力测试装置，该滑台模组包括滑台（a）、支架（b）、导向杆（c）和动力电机（4），其特征在于，

所述滑动力测试装置包括用于固定支架（b）的安装座（1）以及用于驱动丝杆（d）的动力输入部（3）、用于对滑台（a）施加负载的活动式负载部（2）；

所述动力输入部（3）包括固定于丝杆（d）端部的输出盘（8）以及通过螺栓固定于安装座（1）内侧壁的动力电机（4），所述动力电机（4）的输出轴通过活动式连轴件（5）传动连接有输入盘件（6），所述输入盘件（6）与输出盘（8）的相对一侧连接有柔性连接件（7）；

所述输出盘（8）的内壁转动安装有压电芯片（9），输入盘件（6）的侧壁扣接有弹簧一（10），弹簧一（10）的另一端扣接于压电芯片（9）的感应端；

所述活动式负载部（2）包括安装架（31）、轮轴（34）和摩擦轮（33），所述安装架（31）通过螺栓固定于滑台（a）的外壁，所述安装架（31）的两侧均滑动连接有受力块（32），所述安装架（31）位于受力块（32）两侧的内壁均通过螺栓固定有压力传感器（36），压力传感器（36）的压力感应端接触配合于受力块（32）的侧壁，且所述摩擦轮（33）通过轮轴（34）转动连接于受力块（32）的侧壁；

所述受力块（32）的内壁开设有空腔（37），空腔（37）的内壁滑动连接有活塞板二（38），轮轴（34）的端面通过螺栓固定有连接板（40），活塞板二（38）与连接板（40）的相对一侧均通过螺栓固定有摩擦环（39），两个所述摩擦环（39）接触配合；

所述输入盘件（6）包括基盘（21）、开设于基盘（21）径向内壁的多个滑槽（15）以及滑动连接于滑槽（15）内壁的滑块（22），所述柔性连接件（7）连接于滑块（22）的侧壁；

所述基盘（21）的侧壁焊接有螺纹台（20），螺纹台（20）的外壁通过螺纹连接有调节盘（18），调节盘（18）的内壁开设有多个斜槽（19），所述滑块（22）的侧壁焊接于导柱（16），导柱（16）活动限位配合于斜槽（19）的内壁；

所述动力输入部（3）还包括联动驱动件（11），所述联动驱动件（11）包括连接环（27）、活塞板一（28）和缸体（29），所述连接环（27）转动连接于基盘（21）的外壁，所述缸体（29）通过螺栓固定于安装座（1）的顶部外壁，所述活塞板一（28）滑动连接于缸体（29）的内壁，且活塞板一（28）通过连杆（30）连接于连接环（27）的侧壁。

2.根据权利要求1所述的一种滑台模组的滑动力测试装置，其特征在于，所述柔性连接件（7）为连接带（14），连接带（14）的两端分别固定于输出盘（8）、输入盘件（6）的侧壁。

3.根据权利要求1所述的一种滑台模组的滑动力测试装置，其特征在于，所述柔性连接件（7）为连接轴（13），连接轴（13）的两端均通过万向节（12）分别连接于输入盘件（6）和输出盘（8）。

4.根据权利要求1所述的一种滑台模组的滑动力测试装置，其特征在于，所述螺纹台（20）的外壁通过螺纹连接有防松螺母（17）。

5.根据权利要求1所述的一种滑台模组的滑动力测试装置，其特征在于，所述活动式连轴件（5）包括轴套（23）和主轴（25），所述主轴（25）焊接于基盘（21）的侧壁，所述轴套（23）通过联轴器连接于动力电机（4）的输出轴，且所述主轴（25）的外壁开设有平键槽（26），轴套（23）的内壁焊接有与平键槽（26）间隙配合的平键凸起（24）。

6.根据权利要求1所述的一种滑台模组的滑动力测试装置，其特征在于，所述缸体（29）的无杆腔连通于空腔（37）。

7.根据权利要求1所述的一种滑台模组的滑动力测试装置，其特征在于，所述受力块（32）的侧壁固定有齿轮泵泵头（35），齿轮泵泵头（35）的输入轴与轮轴（34）固定连接，且其中一侧的齿轮泵泵头（35）的进口或出口通过管路连接于另一侧的齿轮泵泵头（35）的出口或进口。