CN206281625U - 加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加载装置，包括一测量平台及一加力器组件，所述加力器组件包括一施力件、一套筒、一加力杆、一弹性件及一压力传感器，压力传感器固定安装于一被测部件，施力件与套筒配合连接，加力杆的一端与套筒活动连接，其另一端与压力传感器配合，弹性件套设于加力杆外周并且两端分别与套筒及加力杆抵触，施力件转动并带动套筒向靠近压力传感器的一端移动，套筒挤压弹性件，弹性件带动加力杆向靠近压力传感器的一端移动并抵压压力传感器，从而完成力的传递。本实用新型提出的加载装置，采用扳手手动进行加载，载荷通过一弹性件传递至压力传感器，弹性件将载荷平稳缓慢加载到被测部件，便于控制加载和测量过程，提高测量精度。

Description

加载装置

技术领域

本实用新型涉及数控机床性能参数的测试领域，尤其涉及一种加载装置。

背景技术

数控机床的主轴部件是其关键的功能部件之一，而主轴部件的静刚度性能则是其重要的一项技术指标。主轴部件静刚度值的大小对机床的抗振性能、加工精度和整机使用寿命都有着重要的影响。因此，有效检测主轴部件的静刚度值便成了该部件装配生产过程中的一项重要工作。

在主轴部件的静刚度测量时，测量原理定义如下：

K＝F/y (1)

式(1)中，K为静刚度值，F为外加载荷，y为主轴在外加载荷下的位移量。

根据该定义，在主轴前端施加载荷力F，并同时测量主轴的位移量y，即可得到主轴的静刚度值K。因此，该测试中需要一套能给主轴施加外力载荷的施力装置。现有技术的该类装置多为液压型或螺旋推力型，这两种加力装置虽然可以提供外力载荷，但力的上升过程较快，即在很小的油缸行程或螺旋转动角度下就可达到所需的载荷力值，其缺点是：不便于控制加载和测量过程，导致测量的精确度降低。此外，液压型施力装置通常体积较大，这也给测量时的操作带来了一些不便。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种可平稳缓慢施力的加载装置，其能解决加载和测量过程不便于控制的问题。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

一种加载装置，包括一测量平台及一加力器组件，所述加力器组件包括一施力件、一套筒、一加力杆、一弹性件及一压力传感器，压力传感器固定安装于一被测部件，所述施力件与所述套筒配合连接，所述加力杆的一端与所述套筒活动连接，其另一端与所述压力传感器配合，所述弹性件套设于所述加力杆外周并且两端分别与所述套筒及加力杆抵触，所述施力件转动并带动所述套筒向靠近所述压力传感器的一端移动，所述套筒挤压所述弹性件，所述弹性件带动所述加力杆向靠近所述压力传感器的一端移动并抵压所述压力传感器，从而完成力的传递。

优选的，所述套筒包括一后盖及一筒体，所述后盖及筒体固定连接。

优选的，所述后盖中间设有一第一螺纹孔，所述筒体中间设有一收容空间，所述第一螺纹孔与所述收容空间连通，所述施力件为一螺栓，所述螺栓与所述第一螺纹孔配合使所述套筒相对所述施力件运动。

优选的，所述加力杆包括一杆体及一止挡部，所述杆体依次包括一体成型的一头部、一中部及一尾部，所述中部的周径小于所述头部的周径，所述止挡部固定于所述中部，所述头部位于所述收容空间内，所述加力杆可相对所述套筒运动。

优选的，所述套筒与加力杆之间为间隙配合，使所述加力杆在套筒内伸缩时的阻力尽量小同时又不会被卡死。

优选的，所述止挡部为一螺母，所述中部设有外螺纹，所述螺母通过外螺纹固定安装于所述杆体。

优选的，所述弹性件套设于所述杆体的中部，所述弹性件的一端与所述套筒抵触，另一端与所述止挡部抵触。

优选的，所述压力传感器中间设有一第二螺纹孔，所述尾部设有外螺纹，所述尾部通过外螺纹与所述第二螺纹孔配合。

优选的，所述加载装置还包括一支撑板，所述支撑板包括一滑动板及一挡板，所述滑动板与挡板固定连接且相互垂直，所述滑动板可在所述测量平台上滑动并可固定于所述测量平台，所述施力件的头部设有一球面，测量时所述球面与所述挡板抵触。

优选的，所述加载装置还包括一连接盘，所述连接盘位于一被测部件与所述压力传感器之间，所述连接盘固定安装于所述被测部件的一端，所述压力传感器固定安装于所述连接盘上。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提出的加载装置，采用扳手手动进行加载，载荷通过一弹性件传递至压力传感器，所述弹性件将载荷平稳缓慢加载到被测部件，便于控制加载和测量过程，提高测量精度；采用力传感器测量压力载荷大小，测量精度较高、可靠性好；本加载装置结构紧凑、体积小，易于维护。

附图说明

图1为本实用新型加载装置的一立体图。

图2为图1所示加载装置的加力器组件的一剖视图。

图中：10、测量平台；11、T形槽；20、被测部件；21、第一螺栓；30、支撑板；31、滑动板；311、连接孔；312、第二螺栓；32、挡板；33、加强板；40、连接盘；50、加力器组件；51、施力件；511、球面；52、套筒；521、后盖；5211、第一螺纹孔；522、筒体；5221、收容空间；53、加力杆；531、杆体；5311、头部；5312、中部；5313、尾部；532、止挡部；54、弹性件；55、压力传感器；551、第二螺纹孔。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

如图1所示，为本实用新型一较佳实施例的加载装置100，包括一测量平台10、一支撑板30、一连接盘40及一加力器组件50。所述支撑板30、连接盘40及加力器组件50均安装于所述测量平台10上。测量时将一被测部件20固定安装于所述测量平台10上。

所述测量平台10的上表面设有若干平行的T形槽11。

所述被测部件20通过若干第一螺栓21和相应的若干T形块(图未示)固定于所述T形槽11内。具体地，所述若干T形块的尺寸与所述T形槽11相匹配，所述若干T形块嵌设于所述T形槽11内，所述若干T形块上设有螺纹孔，所述若干第一螺栓21的杆部穿过所述被测部件20上的安装孔(图未示)并与所述T形块上的螺纹孔配合连接，且所述若干第一螺栓21的头部位于所述被测部件20的安装孔之上，紧固所述若干第一螺栓21即可将所述被测部件20固定于所述测量平台10的T形槽11内。

所述支撑板30包括一滑动板31及一挡板32，所述滑动板31与挡板32固定连接且相互垂直。所述滑动板31上设有一连接孔311，一第二螺栓312的杆部穿设于所述连接孔311内并与一T形块(图未示)上的螺纹孔配合连接，所述T形块的尺寸与所述T形槽11相匹配，所述T形块嵌设于所述T形槽11内，所述螺栓312的头部位于所述连接孔311上方，所述螺栓312可带动所述支撑板30在所述T形槽11内滑动。优选地，所述滑动板31与挡板32之间设有一加强板33，所述加强板33同时与所述滑动板31及挡板32固定连接。

所述连接盘40与加力器组件50依次位于所述被测部件20及支撑板30之间。所述连接盘40用来连接所述被测部件20与所述加力器组件50，具体地，所述连接盘40通过螺钉固定于所述被测部件20的一端，所述加力器组件50固定安装于所述连接盘40。

如图2所示，所述加力器组件50包括一施力件51、一套筒52、一加力杆53、一弹性件54及一压力传感器55。所述加力器组件50是静刚度测量时的施力装置，主要作用是在所述被测部件20与支撑板30之间产生一定数值的压力载荷。

所述施力件51为一螺栓，所述螺栓的头部设有一球面511，在加载操作时所述球面511紧贴在所述挡板32上可以减小摩擦阻力，使加载操作更便捷。

所述套筒52包括一后盖521及一筒体522，所述后盖521及筒体522通过螺钉固定连接。所述后盖521中间设有一第一螺纹孔5211，所述筒体522中间设有一收容空间5221，所述第一螺纹孔5211与所述收容空间5221连通，所述施力件51与所述第一螺纹孔5211配合使所述套筒52相对所述施力件51运动。所述收容空间5221呈T形。

所述加力杆53包括一杆体531及一止挡部532，所述杆体531依次包括一体成型的一头部5311、一中部5312及一尾部5313，所述头部5311的周径大于所述中部5312的周径，所述止挡部532固定于所述中部5312。所述尾部5313设有外螺纹。优选地，所述止挡部532为一螺母，所述中部5312设有外螺纹，所述螺母通过外螺纹固定安装于所述杆体531。所述头部5311位于所述收容空间5221内，所述加力杆53可相对所述套筒52运动并且所述加力杆53与套筒52之间为H8/f7的间隙配合，使得所述加力杆53在套筒52内伸缩时的阻力尽量小同时又不会被卡死。

所述弹性件54套设于所述杆体531的中部5312，所述弹性件54的一端与所述套筒52抵触，另一端与所述止挡部532抵触。优选地，所述弹性件54为一组碟形弹簧。

所述压力传感器55中间设有一第二螺纹孔551，所述压力传感器55用来测量和显示所述被测部件20所受的载荷值，所述压力传感器55通过螺钉固定于所述连接盘40上。

所述连接盘40在被测部件20的轴向和径向两个方向都设有安装固定所述压力传感器55的螺纹孔，从而实现被测部件20的轴向和径向两个方向的加载及静刚度值的测量。

所述被测部件20在受压力载荷后的位移量可通过一位移测量仪(图未示)来测定。所述位移测量仪为千分表或其它非接触式的位移传感器，如电涡流位移传感器等。所述位移测量仪安装于所述被测部件20的受力面处。

测量前，先通过所述第一螺栓21将所述被测部件20固定在所述测量平台10上，并用螺钉将所述连接盘40固定安装于所述被测部件20的端部，再用螺钉将所述压力传感器55固定安装于所述连接盘40，从而将所述加力器组件50安装于所述连接盘40上。移动所述支撑板30使其靠近所述施力件51的球面511，然后通过所述第二螺栓312和T形块将所述支撑板30固定在所述测量平台10上，最后在所述被测部件20的受力面处安装所述位移测量仪。

以上操作准备完成后即可开始进行加载和测量。加载时，一只手用扳手卡在所述施力件51的头部并逆时针转动所述施力件51，另一只手扶着所述套筒52以防止其随着转动。由于所述支撑板30固定不动，所述施力件51和后盖521之间的螺纹会导致所述套筒52向靠近所述压力传感器55一端运动从而压紧所述弹性件54，所述弹性件54内部产生压缩力载荷并作用在与之接触的加力杆53上，使所述加力杆53向向靠近所述压力传感器55一端运动并将所述弹性件54的压力载荷传递到所述压力传感器55及连接盘40和被测部件20上，进而实现对所述被测部件20的加载。

操作时，应平稳施力、逐步实现对主轴的加载，同时记录加载过程中所述压力传感器55显示的力数值和所述位移测量仪显示的位移值，当载荷达到预定的值时即可停止加载，数据记录完成后反向转动扳手完成力的卸载。

所述被测部件20一般为数控机床的主轴部件，也可以是数控机床的其它功能部件，如尾架、刀塔等。

在本实施例中，作用在所述被测部件20上的载荷值等于所述弹性件54的压缩力载荷，而后者的大小取决于所述弹性件54的片数、组合方式和压缩量，进而可以通过控制这些参数来达到所需压缩力载荷的目的。所述弹性件54的压缩量等于用扳手旋动所述施力件51时施力件51与后盖521间相对距离的变化，即施力件51螺纹的螺距和扳手将其转动的角度数。例如：在以下所选择的弹性件54条件下(MUBEA 180033，四片，组合方式为对合)，经过查阅弹性件54的样本资料，可知压缩量为1.8mm时会产生约4480N的压缩力，这时施力件51(螺距为2mm时)所需转动的角度约为324°(将近一圈)。同时，经计算采用长度300mm的扳手进行操作时，使弹性件54压缩1.8mm时扳手所需的力约为48N，因此操作还是较为便捷的。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种加载装置，包括一测量平台及一加力器组件，其特征在于：所述加力器组件包括一施力件、一套筒、一加力杆、一弹性件及一压力传感器，压力传感器固定安装于一被测部件，所述施力件与所述套筒配合连接，所述加力杆的一端与所述套筒活动连接，其另一端与所述压力传感器配合，所述弹性件套设于所述加力杆外周并且两端分别与所述套筒及加力杆抵触，所述施力件转动并带动所述套筒向靠近所述压力传感器的一端移动，所述套筒挤压所述弹性件，所述弹性件带动所述加力杆向靠近所述压力传感器的一端移动并抵压所述压力传感器，从而完成力的传递。

2.如权利要求1所述的加载装置，其特征在于：所述套筒包括一后盖及一筒体，所述后盖及筒体固定连接。

3.如权利要求2所述的加载装置，其特征在于：所述后盖中间设有一第一螺纹孔，所述筒体中间设有一收容空间，所述第一螺纹孔与所述收容空间连通，所述施力件为一螺栓，所述螺栓与所述第一螺纹孔配合使所述套筒相对所述施力件运动。

4.如权利要求3所述的加载装置，其特征在于：所述加力杆包括一杆体及一止挡部，所述杆体依次包括一体成型的一头部、一中部及一尾部，所述中部的周径小于所述头部的周径，所述止挡部固定于所述中部，所述头部位于所述收容空间内，所述加力杆可相对所述套筒运动。

5.如权利要求4所述的加载装置，其特征在于：所述套筒与加力杆之间为间隙配合，使所述加力杆在套筒内伸缩时的阻力尽量小同时又不会被卡死。

6.如权利要求4所述的加载装置，其特征在于：所述止挡部为一螺母，所述中部设有外螺纹，所述螺母通过外螺纹固定安装于所述杆体。

7.如权利要求4所述的加载装置，其特征在于：所述弹性件套设于所述杆体的中部，所述弹性件的一端与所述套筒抵触，另一端与所述止挡部抵触。

8.如权利要求4所述的加载装置，其特征在于：所述压力传感器中间设有一第二螺纹孔，所述尾部设有外螺纹，所述尾部通过外螺纹与所述第二螺纹孔配合。

9.如权利要求1所述的加载装置，其特征在于：所述加载装置还包括一支撑板，所述支撑板包括一滑动板及一挡板，所述滑动板与挡板固定连接且相互垂直，所述滑动板可在所述测量平台上滑动并可固定于所述测量平台，所述施力件的头部设有一球面，测量时所述球面与所述挡板抵触。

10.如权利要求1所述的加载装置，其特征在于：所述加载装置还包括一连接盘，所述连接盘位于一被测部件与所述压力传感器之间，所述连接盘固定安装于所述被测部件的一端，所述压力传感器固定安装于所述连接盘上。