CN206002306U - 丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台，包括床身、并行排列的导轨、丝杠、驱动丝杠转动的伺服电机，导轨通过夹具体安装在床身上，还包括托板、托板加载液压系统、丝杠轴向加载液压系统。本实用新型可方便的模拟不同实际工况下，对导轨及丝杠执行单元进行测试，负载模拟装置采用伺服液压系统，可根据实际要求设置多种规律性负载及偏矩的模拟，丝杠行程误差测量装置采用光栅尺、编码器比差方式，测量加载试验时滚珠丝杠行程误差变化情况，滑块上设有振动检测单元，用于监测滑块状态，可反应滑块磨损及预紧力变化情况，系统采用伺服电机驱动，可实时调整执行单元的运动状态，以满足模拟试验。

Description

丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台

技术领域

本实用新型涉及一种模拟工况实验台，尤其是丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台。

背景技术

滚动直线导轨及滚珠丝杠具有定位精度高、摩擦力小、运动平稳、传动效率高等优点，广泛应用在数控设备上，已经成为精密数控设备的关键部件。机床设计者可通过丝杠或导轨单独样本、手册来选择符合要求的产品，但是组装到一起后实际使用时所能达到的效果无法获得，而这些恰恰是影响产品设计成功与否的关键。

目前针对功能部件的试验与评价系统单独分析居多，无法有效模拟实际应用系统，特别是在模拟加载力方面尤为欠缺。本装置的开发填补了这方面的空白，可以方便有效的模拟实际工况的受力情况，而且还可实时监测关键部件的实际工作状态，为机床设计者选用部件提供基础数据。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台，可以方便有效的模拟实际工况的受力情况，而且还可实时监测关键部件的实际工作状态，为机床设计者选用部件提供基础数据。

本实用新型采用如下技术方案：

丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台，包括床身、并行排列的导轨、丝杠、驱动丝杠转动的伺服电机，导轨通过夹具体安装在床身上，其特征在于，还包括托板、托板加载液压系统、丝杠轴向加载液压系统；

所述托板安装在导轨上，托板连接丝杠，伺服电机驱动丝杠转动，丝杠带动托板沿导轨往复运动；

所述托板加载液压系统通过加载支撑板连接在托板顶部，托板加载液压系统将加载力传递到托板上，托板将加载力传递到导轨上；

所述丝杠轴向加载液压系统通过定位座连接在托板一侧，丝杠轴向加载液压系统将加载力传递到托板上，托板将加载力传递到丝杠上。

进一步地，所述导轨内侧设有并行排列的支撑导轨，支撑导轨安装在床身上，支撑导轨上安装有龙门架；

所述托板加载液压系统安装在龙门架上，龙门架通过浮动连杆与托板连接。

进一步地，所述托板底部设有螺母座，螺母座上安装有快换螺母，快换螺母套接在丝杠上。

进一步地，所述托板加载液压系统与加载支撑板之间设置有压力传感器，压力传感器通过连接板与加载支撑板相连，压力传感器用于检测托板加载液压系统加载力大小。

进一步地，所述丝杠轴向加载液压系统端部设置有拉力传感器，拉力传感器通过定位座与托板连接，拉力传感器用于检测丝杠轴向加载液压系统施加轴向力大小。

进一步地，所述伺服电机与丝杠之间设置有扭矩传感器，扭矩传感器通过联轴器Ⅰ与伺服电机连接，扭矩传感器通过联轴器Ⅱ与丝杠连接，扭矩传感器用于检测伺服电机输出给丝杠的扭矩力大小，扭矩传感器用于检测伺服电机输出给丝杠扭矩力大小。

进一步地，所述床身上通过支架Ⅰ安装有光栅尺的主尺，光栅尺的读数头通过支架Ⅱ固定在托板的底面上，光栅尺可随着托板作往复运动，光栅尺用于检测托板的直线位移；

所述丝杠的旋转位移通过编码器测得，编码器安装在编码器座上，编码器座安装在床身上，同时编码器通过联轴器Ⅲ与丝杠连接；

所述光栅尺和编码器实测数据分别传输至数据处理单元进行分析计算，获得丝杠行程误差数据。

进一步地，所述导轨上连接有滑块，每个滑块上均安装有振动监测装置，振动监测装置用于检测滑块运动振动情况，滑块运动振动情况用于表征滑块磨损情况。

进一步地，所述监测系统还包括多个温度检测点，全方位检测丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台的运行情况。

进一步地，所述丝杠两端安装有前后支架，丝杠端部装有轴承支座。

采用如上技术方案取得的有益技术效果为：

本实用新型可方便的模拟不同实际工况下，对导轨及丝杠执行单元进行测试，负载模拟装置采用伺服液压系统，可根据实际要求设置多种规律性负载及偏矩的模拟，丝杠行程误差测量装置采用光栅尺、编码器比差方式，测量加载试验时滚珠丝杠行程误差变化情况，滑块上设有振动检测单元，用于监测滑块状态，可反应滑块磨损及预紧力变化情况，系统采用伺服电机驱动，可实时调整执行单元的运动状态，以满足模拟试验。

附图说明

图1为本实用新型丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台总体结构图。

图2为本实用新型导轨加载系统结构图。

图3为本实用新型丝杠加载系统结构图。

图4为本实用新型丝杠驱动系统结构图。

图5为本实用新型丝杠行程误差检测光栅尺系统结构图。

图6为本实用新型丝杠行程误差检测编码器系统结构图。

图中，1、伺服电机，2、夹具体，3、扭矩传感器，4、导轨，5、支撑导轨，6、光栅尺，7、丝杠，8、托板，9、浮动连杆，10、加载支撑板，11、托板加载液压系统，12、龙门架，13、前后支架，14、编码器，15、前轴承座，16、丝杠轴向加载液压系统，17、床身，18、后轴承座，19、定位座；

1a、电机座，3a、联轴器Ⅰ，3b、联轴器Ⅱ，6a、支架Ⅰ，6b、支架Ⅱ，10a、连接板，11a、压力传感器，13a、轴承支座，14a、联轴器Ⅲ,14b、编码器座，16a、拉力传感器。

具体实施方式

结合附图1至6对本实用新型的具体实施方式做进一步说明：

丝杠、导轨模拟工况实验台主要包括床身17、伺服电机1、导轨4、丝杠7、托板加载液压系统11、丝杠轴向加载液压系统16。丝杠轴向加载液压系统16安装在前轴承座15和后轴承座18之间。导轨4安装在夹具体2上，夹具体2可根据试验产品不同进行更换，夹具体2安装在床身17上，托板8安装在导轨4上，加载支撑板10安装在托板8上，托板加载液压系统11安装在龙门架12上，龙门架12安装支撑导轨5上面，支撑导轨5安装在床身17上，龙门架12通过浮动连杆9与托板8连接。丝杠轴向加载液压系统16通过前轴承座15、后轴承座18固定安装在床身17上。

伺服电机1驱动试验滚珠丝杠7，驱动力矩由扭矩传感器3测得，滚珠丝杠7与托板8相连接，并驱动托板8沿试验导轨4运动，托板8通过浮动连杆9拖动龙门架12同步运动，丝杠7通过快换螺母套安装在螺母座中，螺母座与托板8通过螺钉做固定连接。

托板加载液压系统11与加载支撑板10之间设置压力传感器11a，用于检测加载系统的加载力大小，压力传感器11a通过连接板10a与加载支撑板10相连，加载支撑板10与托板8通过螺钉做固定连接，将托板加载液压系统11的加载力传递到托板8上，从而实现对被测导轨4的力的加载。

丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台还包括监测系统，监测系统包括用于检测托板加载液压系统加载力大小的压力传感器、用于检测丝杠轴向加载液压系统施加轴向力大小的拉力传感器、用于检测伺服电机输出给丝杠扭矩力大小的扭矩传感器、用于检测丝杠行程误差的光栅尺和编码器。

丝杠轴向加载液压系统16端部设有拉力传感器16a，用于检测施加的轴向力，拉力传感器16a通过定位座19与托板8连接，通过托板8将加载力传递给丝杠7，实现对丝杠的轴向力的加载。

丝杠7安装在前后支架13之间，端部装有轴承支座13a，伺服电机1安装在电机座1a上，伺服电机1与丝杠7之间设有扭矩传感器3，扭矩传感器3通过联轴器3a、3b分别与伺服电机1及丝杠7连接，用于检测伺服电机1输出给丝杠7的扭矩力的大小。

光栅尺6主尺通过支架Ⅰ6a安装在床身17上，光栅尺6读数头通过支架Ⅱ6b固定在托板8的底面上，并可随着托板8作往复运动，检测托板8的直线位移，丝杠7旋转位移通过编码器14测得；编码器14安装在编码器座14b上，编码器座14b安装在床身17上，同时编码器14通过联轴器Ⅲ14a与丝杠7连接，实现丝杠旋转位移检测；实测数据分别传输至数据处理单元进行分析计算，获得丝杠形成误差数据。

滑块振动检测单元，导轨4每个滑块上安装有振动监测装置，用于检测滑块运动振动情况，用于表征滑块磨损情况。

各关键组件的温度检测单元，丝杠、导轨模拟工况实验台中各个转动副、移动副及关节处均设有温度检测点，全方位检测实验装置运行情况，实现异常情况及时获得。

压力传感器、拉力传感器、扭矩传感器、光栅尺、编码器、滑块振动检测单元温度检测单元均通过数据处理单元连接电脑，便于实时获取数据。

本实用新型可方便的模拟不同实际工况下，对导轨4及丝杠7执行单元进行测试，实验台包括导轨承载机构3个方向的负载及转矩模拟装置，即丝杠轴向负载加载装置、丝杠行程误差实时测量装置、滑块振动检测装置。负载模拟装置采用伺服液压系统，即托板加载液压系统、丝杠轴向加载液压系统，可根据实际要求设置多种规律性负载及偏矩的模拟。丝杠行程误差测量装置采用光栅尺6、编码器14比差方式，测量加载试验时滚珠丝杠7行程误差变化情况。滑块上设有振动检测单元，用于监测滑块状态，可反应滑块磨损及预紧力变化情况。系统采用伺服电机1驱动，可实时调整执行单元的运动状态，以满足模拟试验。加载龙门架12安装在一套支撑导轨5上，通过浮动连杆9与实验台托板8相连，并可随之运动。通过以上装置实现导轨4与丝杠7应用系统模拟实验。

设定模拟某一实际工况后，首先通过数控系统编制数控程序，控制伺服电机1驱动丝杠7拖动整个系统运动。设定托板加载液压系统11对系统施加负载力参数，并通过压力传感器11a对设定参数进行复核，并进入电脑处理系统进行对比，确定理论与实际相符后，设定丝杠轴向加载液压系统16参数，同理通过拉力传感器16a对系统进行校核。将滑块振动检测装置安装到各待测滑块上，温度传感器安放至各监测位置。

启动实验台，采集光栅尺6与编码器14检测数据，对实验过程中的丝杠螺距误差进行测量，导入数据处理系统进行分析，从而获得整个实验周期内丝杠螺距误差变化情况。

伺服系统及伺服电机采用最先进的系统，可模拟各种复杂的运动情况，满足各种实验的需要。

当然，以上说明仅仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本实用新型的保护。

Claims (10)

1.丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台，包括床身(17)、并行排列的导轨(4)、丝杠(7)、驱动丝杠(7)转动的伺服电机(1)，导轨(4)通过夹具体安装在床身(17)上，其特征在于，还包括托板(8)、托板加载液压系统(11)、丝杠轴向加载液压系统(16)；

所述托板(8)安装在导轨(4)上，托板(8)连接丝杠(7)，伺服电机(1)驱动丝杠(7)转动，丝杠(7)带动托板(8)沿导轨(4)往复运动；

所述托板加载液压系统(11)通过加载支撑板(10)连接在托板(8)顶部，托板加载液压系统(11)将加载力传递到托板(8)上，托板(8)将加载力传递到导轨(4)上；

所述丝杠轴向加载液压系统(16)通过定位座(19)连接在托板(8)一侧，丝杠轴向加载液压系统(16)将加载力传递到托板(8)上，托板(8)将加载力传递到丝杠(7)上。

2.根据权利要求1所述的丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台，其特征在于，所述导轨(4)内侧设有并行排列的支撑导轨(5)，支撑导轨(5)安装在床身(17)上，支撑导轨(5)上安装有龙门架(12)；

所述托板加载液压系统(11)安装在龙门架(12)上，龙门架(12)通过浮动连杆(9)与托板(8)连接。

3.根据权利要求1所述的丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台，其特征在于，所述托板(8)底部设有螺母座，螺母座上安装有快换螺母，快换螺母套接在丝杠(7)上。

4.根据权利要求2所述的丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台，其特征在于，所述托板加载液压系统(11)与加载支撑板(10)之间设置有压力传感器(11a)，压力传感器(11a)通过连接板(10a)与加载支撑板(10)相连，压力传感器(11a)用于检测托板加载液压系统(11)加载力大小。

5.根据权利要求1所述的丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台，其特征在于，所述丝杠轴向加载液压系统(16)端部设置有拉力传感器(16a)，拉力传感器(16a)通过定位座(19)与托板(8)连接，拉力传感器(16a)用于检测丝杠轴向加载液压系统(16)施加轴向力大小。

6.根据权利要求1所述的丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台，其特征在于，所述伺服电机(1)与丝杠(7)之间设置有扭矩传感器，扭矩传感器(3)通过联轴器Ⅰ(3a)与伺服电机(1)连接，扭矩传感器(3)通过联轴器Ⅱ(3b)与丝杠(7)连接，扭矩传感器(3)用于检测伺服电机(1)输出给丝杠(7)的扭矩力大小，扭矩传感器(3)用于检测伺服电机(1)输出给丝杠(7)扭矩力大小。

7.根据权利要求1所述的丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台，其特征在于，所述床身(17)上通过支架Ⅰ(6a)安装光栅尺(6)的主尺，光栅尺(6)的读数头通过支架Ⅱ(6b)固定在托板(8)的底面上，光栅尺(6)可随着托板(8)作往复运动，光栅尺(6)用于检测托板(8)的直线位移；

所述丝杠(7)的旋转位移通过编码器(14)测得，编码器(14)安装在编码器座(14b)上，编码器座(14b)安装在床身(17)上，同时编码器(14)通过联轴器Ⅲ(14a)与丝杠(7)连接；

所述光栅尺(6)和编码器(14)实测数据分别传输至数据处理单元进行分析计算，获得丝杠(7)行程误差数据。

8.根据权利要求1所述的丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台，其特征在于，所述导轨(4)上连接有滑块，每个滑块上均安装有振动监测装置，振动监测装置用于检测滑块运动振动情况，滑块运动振动情况用于表征滑块磨损情况。

9.根据权利要求1所述的丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台，其特征在于，所述监测系统还包括多个温度检测点，全方位检测丝杠(7)、导轨(4)应用系统模拟工况实验台的运行情况。

10.根据权利要求1所述的丝杠、导轨应用系统模拟工况实验台，其特征在于，所述丝杠(7)两端安装有前后支架(13)，丝杠(7)端部装有轴承支座(13a)。