专利名称：可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置及测试方法
技术领域：
本发明涉及机械工程中机械设计及测试技术领域，具体涉及一种可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置及测试方法。
背景技术：
滚珠丝杠副是一种螺旋传动元件，具有定位精度高、摩擦力小、传动效率高等优点，是数控机床进给系统的关键部件。传统的测试装置主要包括驱动部分、传动部分、测量部分和加载部分。加载部分主要为外部加载，即载荷相对于滚珠丝杠系统为外力。这就必然带来引入外部摩擦力的后果。而滚珠丝杠副内滚珠与滚道的摩擦力很小，它的测量很容易受到外部摩擦力的影响。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种可变载滚珠丝杠摩擦力测试装置及测试方法。根据本发明的一个方面，提供一种可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置，其特征在于，包括伺服电机10、联轴器9、双螺母滚珠丝杆、弹簧、钢球6、第一挡板71、第二挡板72、第一L型底座2、第二 L型底座8、导向花键3、传力杆13、力学传感器14,其中:所述伺服电机10、联轴器9、双螺母滚珠丝杆依次连接；所述双螺母滚珠丝杆所包含的滚珠丝杆4的一端采用固定支承方式由所述第一 L型底座2支撑，所述滚珠丝杆4的另一端以自由支撑方式架设在所述第二 L型底座8上；所述第一挡板71和第二挡板72通过所述钢球6分别与所述双螺母滚珠丝杆所包含的2个丝杠螺母5端面接触；2个所述丝杠螺母5之间安装有弹簧；所述第一挡板71和第二挡板72由所述导向花键3支撑；所述力学传感器14通过所述传力杆13连接任一所述丝杠螺母5。依靠双丝杆螺母之间的弹簧加载，轴向载荷的大小依靠压缩弹簧的压缩量确定，因此丝杆螺母所受轴向载荷可有多种且调节方便；进一步地，载荷加载过程，载荷被施加在双螺母内部，由于加载而引入的摩擦力为内力，力学传感器测量到的摩擦力中将不会包含这一部分的摩擦力，所以测量将更加准确。优选地，还包括光学隔振台I，其中，所述第一 L型底座2、第二 L型底座8、力学传感器14、伺服电机10均设置在所述光学隔振台I上。优选地，还包括带一字槽的连接装置12，其中，所述第一挡板71、第二挡板72连接所述带一字槽的连接装置12。优选地，所述第一 L型底座2和第二 L型底座8通过螺纹联接固定在所述光学隔振台I上。优选地，还包括托板15，其中，所述托板15通过所述带一字槽的连接装置12连接到所述第一挡板71和第二挡板72上，所述力学传感器14设置于所述托板15上，以通过所述托板15实现与丝杠螺母5的同步线性运动，所述托板15与所述光学隔振台I之间存在间隙。
优选地，加载过程，弹簧压缩量变化是靠两个丝杆螺母5的相位差控制，两个丝杆螺母5依靠同时穿过所述两个丝杆螺母5的多根金属杆保持相位差的锁定。根据本发明的另一个方面，还提供一种可变载滚珠丝杠摩擦力测试方法，其特征在于，利用本发明提供的所述可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置，依靠伺服电机10提供不同转速，驱动双螺母滚珠丝杆做单行程或者往复运动，测出丝杆螺母移动过程中施加到力学传感器14上力的波动。本发明采用双螺母、弹簧加载，轴向载荷为内力其引入的摩擦力也为内力，不会影响到滚珠与滚道摩擦力(外部摩擦力)的测量，为可变载滚珠丝杠摩擦力测试装置，引入的外部摩擦力与滚珠丝杠内部摩擦力相比极小。更为具体地，所述第一挡板和第二挡板借助所述钢球与丝杆螺母接触，能够保持与螺母的相对位置固定，不会由于测试而给丝杆螺母引入偏载；同时钢球与丝杆螺母之间的间隙可以通过螺栓微调，以保证所述第一挡板和第二挡板与丝杆螺母的随动性能。依靠双丝杆螺母之间的弹簧加载，轴向载荷的大小依靠压缩弹簧的压缩量确定，因此丝杆螺母所受轴向载荷可有多种且调节方便。通过光学隔振台可以有效隔绝外界振动。所述带一字槽的连接装置在满足弹簧压缩量变化时，提供第一挡板与第二挡板之间距离的调节功能。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为本发明整体结构轴侧图；图2为本发明整体结构俯视图；图3为本发明整体结构正视图；图4为本发明整体结构局部视图；图5为本发明摩擦力测量机构挡板及钢球；图6为带一字槽的连接装置；图7为根据本发明提供的可变载滚珠丝杠摩擦力测试装置的结构示意图。图中:1为光学隔振台，2为第一 L型底座,3为导向花键,4为滚珠丝杠,5为丝杠螺母，6为钢球，7为挡板，8为第二 L型底座，9为联轴器，10为伺服电机，11为电机垫块，12为带一字槽的连接装置，13为传力杆，14为力学传感器，15为托板。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。如图7所示，根据本发明提供的可变载滚珠丝杠摩擦力测试装置，包括光学隔振台1、伺服电机10、联轴器9、双螺母滚珠丝杆、弹簧、钢球6、第一挡板71、第二挡板72、第一L型底座2、第二 L型底座8、带一字槽的连接装置12、导向花键3、传力杆13、力学传感器14、托板15。其中，所述第一 L型底座2、第二 L型底座8、力学传感器14、伺服电机10均设置在所述光学隔振台I上。所述力学传感器14通过所述托板15保持与丝杆螺母5的随动。具体地，所述伺服电机10、联轴器9、双螺母滚珠丝杆依次连接；所述双螺母滚珠丝杆所包含的滚珠丝杆4非连接所述联轴器的一端采用固定支承方式连接所述第一L型底座2，所述滚珠丝杆4的另一端以自由支撑方式架设在所述第二 L型底座8上；2个所述丝杠螺母5之间连接有弹簧。依靠双丝杆螺母之间的弹簧加载，轴向载荷的大小依靠压缩弹簧的压缩量确定，因此丝杆螺母所受轴向载荷可有多种且调节方便。进一步地，所述第一挡板71和第二挡板72通过所述钢球6分别与所述双螺母滚珠丝杆所包含的2个丝杠螺母5连接；所述第一挡板71和第二挡板72由所述导向花键3支撑；所述力学传感器14通过所述传力杆13连接任一所述丝杆螺母5。所述第一挡板71、第二挡板72连接所述带一字槽的连接装置12。如图1所示，所述学隔振台I上设置有阵列排布的安装孔。弹簧压缩量变化是靠两个丝杆螺母5的相位差控制。丝杆螺母5的相位差的保持依靠同时穿过两丝杆螺母5的6根金属杆锁定。根据本发明的另一个方面，还提供一种可变载滚珠丝杠摩擦力测试方法，利用根据本发明提供的所述可变载滚珠丝杠摩擦力测试装置，依靠伺服电机10提供不同转速，驱动双螺母滚珠丝杆做单行程或者往复运动，测出丝杆螺母5移动过程中施加到力学传感器14上力的波动。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
权利要求
1.一种可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置，其特征在于，包括伺服电机(10)、联轴器(9)、双螺母滚珠丝杆、弹簧、钢球(6)、第一挡板(71)、第二挡板(72)、第一L型底座(2)、第二 L型底座(8)、导向花键(3)、传力杆(13)、力学传感器(14)，其中:所述伺服电机(10)、联轴器(9)、双螺母滚珠丝杆依次连接；所述双螺母滚珠丝杆所包含的滚珠丝杆(4)的一端采用固定支承方式由所述第一 L型底座(2)支撑，所述滚珠丝杆(4)的另一端以自由支撑方式架设在所述第二 L型底座(8)上；所述第一挡板(71)和第二挡板(72)通过所述钢球(6)分别与所述双螺母滚珠丝杆所包含的2个丝杠螺母(5)端面接触；2个所述丝杠螺母(5)之间安装有弹簧；所述第一挡板(71)和第二挡板(72)由所述导向花键(3)支撑；所述力学传感器(14 )通过所述传力杆(13 )连接任一所述丝杠螺母(5 )。
2.根据权利要求1所述的可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置，其特征在于，还包括光学隔振台(1)，其中，所述第一 L型底座(2)、第二 L型底座(8)、力学传感器(14)、伺服电机(10)均设置在所述光学隔振台(I)上。
3.根据权利要求1或2所述的可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置，其特征在于，还包括带一字槽的连接装置(12)，其中，所述第一挡板(71)、第二挡板(72)连接所述带一字槽的连接装置(12)。
4.根据权利要求3所述的可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置，其特征在于，所述第一L型底座(2)和第二 L型底座(8)通过螺纹联接固定在所述光学隔振台(I)上。
5.根据权利要求3所述的可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置，其特征在于，还包括托板(15)，其中，所述托板(15)通过所述带一字槽的连接装置(12)连接到所述第一挡板(71)和第二挡板(72)上，所述力学传感器(14)设置于所述托板(15)上，以通过所述托板(15)实现与丝杠螺母(5)的同步线性运动，所述托板(15)与所述光学隔振台(I)之间存在间隙。
6.根据权利要求1所述的可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置，其特征在于，加载过程，弹簧压缩量变化是靠两个丝杆螺母(5)的相位差控制，两个丝杆螺母(5)依靠同时穿过所述两个丝杆螺母(5)的多根金属杆保持相位差的锁定。
7.—种可变载滚珠丝杠摩擦力测试方法，其特征在于，利用权利要求1至6中任一项所述的可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置，依靠伺服电机(10)提供不同转速，驱动双螺母滚珠丝杆做单行程或者往复运动，测出丝杆螺母(5)移动过程中施加到力学传感器(14)上力的波动。
全文摘要
本发明公开了一种可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置,包括隔振台架、L型底座、伺服电机、导向花键、弹簧、双螺母滚珠丝杠、联轴器、摩擦力测量机构等，其中所述摩擦力测量机构包括两块挡板、10根螺栓、10枚钢球、力学传感器、传感器支架、传力杆。所述L型底座固定在隔振台架上，滚珠丝杠以一端固定另一端自由架设在L型底座上，弹簧安装在双螺母之间，测量装置放置在导向花键上。还提供相应的测试方法。本发明容易实现滚珠丝杠轴向载荷的定量变载，而且与其他实验装置显著不同的是载荷为内力，不会有由于外部加载带来的其他摩擦力的影响。因此可以准确地测定滚珠丝杠滚动体与滚道的摩擦力。
文档编号G01L5/00GK103175644SQ201310072319
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月7日 优先权日2013年3月7日
发明者姚振强, 许胜 , 沈洪, 徐正松 申请人:上海交通大学