一种直线电机推力测试工装的制作方法

1.本发明涉及一种直线电机推力测试工装。


背景技术：

2.直线步进电机均需要用到推力测试工装进行电机推力测试，推力测试工装的优劣决定直线步进电机滚珠丝杠是否受损伤，以及推力测试的准确性及可靠性，常规的推力测试工装易损伤滚珠丝杠，而滚珠丝杠一般价钱昂贵，制造周期长，严重影响电机的制造成本及生产周期。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明提供了一种直线电机推力测试工装，该直线电机推力测试工装简单便捷准确可靠，提高了测试推力的工作效率，降低了生产成本，提高了电机推力测试的准确性及可靠性。
4.本发明通过以下技术方案得以实现。
5.本发明提供的一种直线电机推力测试工装，包括顶杆；所述顶杆轴向嵌套插装在滑套中，顶杆后端固定有丝杠螺母，丝杠螺母套装在滚珠丝杠上，滚珠丝杠后端有直线步进电机带动旋转，丝杠螺母将滚珠丝杠旋转运动转换为直线运动；在顶杆和滑套之间有安装座固定在滑套内，安装座内面有凸台，顶杆上对应该凸台的位置有凹槽，且凹槽的轴向长度大于凸台的轴向长度。
6.所述滑套和安装座通过滑套螺钉固定。
7.所述丝杠螺母和顶杆通过活塞导向并轴向滑动，丝杠螺母和活塞通过活塞螺钉固定。
8.所述滑套内位于安装座后端的位置还有转接板对直线步进电机和安装座转接并限位。
9.所述转接板通过转接螺钉固定于安装座。
10.所述滚珠丝杠后端位置有轴套用于对丝杠螺母限位，轴套通过紧定螺钉固定。
11.所述轴套前端有橡胶垫。
12.所述顶杆前端面外径与滑套的整体外径相同。
13.本发明的有益效果在于：简单便捷准确可靠，提高了测试推力的工作效率，降低了生产成本，提高了电机推力测试的准确性及可靠性，避免电机在测试推力过程中损坏滚珠丝杠而造成资源浪费。
附图说明
14.图1是本发明的结构示意图；
15.图2是图1中a
‑
a面剖视图；
16.图3是图1中b
‑
b面剖视图；
17.图4是图1中直线步进电机的结构示意图；
18.图5是图1中直线步进电机一种实施方式的结构示意图。
19.图中：1
‑
顶杆，2
‑
滑套，3
‑
安装座，4
‑
滑套螺钉，5
‑
活塞，6
‑
活塞螺钉，7
‑
转接螺钉，8
‑
橡胶垫，9
‑
轴套，10
‑
紧定螺钉，11
‑
转接板，12
‑
直线步进电机，13
‑
滚珠丝杠，14
‑
丝杠螺母，15
‑
支撑套，16
‑
键，17
‑
顶杆螺钉，18
‑
出线护套，19
‑
轴承，20
‑
后端盖，21
‑
定子，22
‑
转子，23
‑
前端盖，24
‑
轴承挡板，25
‑
电机螺母。
具体实施方式
20.下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
21.实施例1
22.如图1至图5所示的一种直线电机推力测试工装，包括顶杆1；顶杆1轴向嵌套插装在滑套2中，顶杆1后端固定有丝杠螺母14，丝杠螺母14套装在滚珠丝杠13上，滚珠丝杠13后端有直线步进电机12带动旋转，丝杠螺母14将滚珠丝杠13旋转运动转换为直线运动；；在顶杆1和滑套2之间有安装座3固定在滑套2内，安装座3内面有凸台，顶杆1上对应该凸台的位置有凹槽，且凹槽的轴向长度大于凸台的轴向长度。
23.实施例2
24.基于实施例1，并且，滑套2和安装座3通过滑套螺钉4固定。
25.实施例3
26.基于实施例1，并且，丝杠螺母14和顶杆1通过活塞5导向并轴向滑动，丝杠螺母14和活塞5通过活塞螺钉6固定。
27.实施例4
28.基于实施例1，并且，滑套2内位于安装座3后端的位置还有转接板11对直线步进电机12和安装座3转接并限位。
29.实施例5
30.基于实施例4，并且，转接板11通过转接螺钉7固定于安装座3。
31.实施例6
32.基于实施例1，并且，滚珠丝杠13后端位置有轴套9用于对丝杠螺母14限位，轴套9通过紧定螺钉10固定。
33.实施例7
34.基于实施例6，并且，轴套9前端有橡胶垫。
35.实施例8
36.基于实施例1，并且，顶杆1前端面外径与滑套2的整体外径相同。
37.实施例9
38.基于上述实施例，具体如图1至图3所示，
39.顶杆1用于将重物顶起推出去；
40.滑套2用于限位、轴向导向作用；
41.安装座3除了用于限位、轴向导向作用，其往内伸出的端面还用于保护滚珠丝杠免于超出量程而被损伤；
42.滑套螺钉4(规格m5
×
20)用于轴向固定滑套2和安装座3；
43.活塞5除了用于限位、轴向导向作用，还用于轴向连接丝杠螺母14和顶杆1，将丝杠螺母产生的推力传递到顶杆；
44.丝杠螺母14和滚珠丝杠13将步进电机产生的旋转输出转矩转换成直线推力；
45.活塞螺钉6(规格m2
×
6)用于轴向固定丝杠螺母14和活塞5；
46.转接螺钉7(规格m4
×
20)用于轴向固定安装座3和转接板11；
47.橡胶垫8用于缓冲作用，若滚珠丝杠承受不了所施负载，负载将瞬间砸向丝杠螺母，丝杠螺母将垂直往下掉落，产生较大冲击力，橡胶垫用于减缓丝杠螺母下降速度，减小冲击力，保护丝杠螺母免于碰伤，此时，轴套9用于防止滚珠丝杠掉落时超出行程而被损坏，其分成两半，使用时从滚珠丝杠两边扣上，通过螺钉紧固；
48.紧定螺钉10用于固定轴套9、滚珠丝杠13和步进电机12；
49.转接板11用于连接固定安装座3和步进电机12；
50.支撑套15用于与地面接触，转接支撑所推重物作用，使除支撑套以外的工装皆能脱离地面；
51.键16用于导向、滑动、限位作用；
52.顶杆螺钉17(规格m3
×
4)用于固定安装座3和顶杆1；
53.实施例10
54.基于实施例9，并且，如图4所示，出线护套18用于线缆引出，防止线缆在电机内部被金属割伤；
55.轴承19为真空镀膜推力轴承，用于将不动的电机定子、前后端盖和转子之间隔开，起到引导轴的旋转，减少轴与端盖之间的摩擦作用；
56.后端盖20用于电机装配，其内止口、螺纹孔用于固定电机定子21、前端盖23；前端盖23用于电机装配，其内止口、通孔用于固定电机定子21、后端盖20；外止口、安装孔用于用户机构的安装；前端盖23和后端盖20轴承室用于安装轴承19，轴承室尺寸需按试验电机的轴承尺寸进行加工。前、后端盖起支撑转子保证气隙的作用，为保证小气隙要求，端盖止口、端面与定子21内孔、端面定位装配，需保证端盖止口和轴承室同轴度，配合端面与轴承室垂直度。因此选用钛合金tc4r加工前后端盖，保证轴承安装的可靠性。
57.定子21包括定子铁芯、绕组、绝缘材料和引出线，用于产生径向磁场和轴向磁场，驱动电机转子(轴承)旋转，为电机的重要组成部分。
58.转子22由转子铁芯、磁钢、轴和轴套组成，为电机的旋转部分，用于安装轴承，主要将电机电能转换为旋转地机械能，为电机的重要组成部分。
59.轴承挡板24和电机螺母25组装使用，各零件单独加工，用于对推力轴承19进行轴向预紧，承载电机轴向的重大推力作用。
60.如图5所示，一般工作步骤如下：
61.a)滚珠丝杠应能根据步进电机给的轴向力带动活塞在i、ii两个位置间往复运动；
62.b)装配推力试验工装，装配过程中使用美孚润滑脂(xhp222)对推力试验工装进行润滑。完成装配后，给步进电机上电，按照
ⅰ→ⅱ→ⅰ
的循环顺序使活塞运行5个循环，使润滑脂充分润滑推力试验工装。放置在kx100a推力测试台(包括砝码台、支柱、底座)的底座上，并在推力试验工装与砝码台之间装配加力触头，装配完成后在砝码台面上放置砝码，砝码和砝码台总重量根据实际工况控制在一定范围内；
63.c)静载推力测试
64.电机测试前，先用手将丝杠螺母推至有效行程的中间位置(即将活塞推至图1所示中间位置),电机四相绕组任意一相(a、b、c、d任意一相)和公共端0分别接额定电流的电源两端，在砝码台上增加砝码，测量静载轴向推力。测试时四相绕组a0、b0、c0、d0都需分别连接电源两端。
65.测试过程中，电机转子转动后，应立即将加力触头与试验工装脱离，卸去所加砝码后再断电，防止滚珠丝杠过行程导致损坏。电机每次通电测试静载推力前，应将活塞推至图1所示中间位置。
66.d)动载推力测试
67.电机测试前，先用手将滚珠丝杠螺母推至极限位置(丝杠螺母端部距离电机轴根部端长度约3mm，即将活塞推至图1中的i处位置，电机按要求接线，使丝杠螺母将远离电机轴的方向通电，绕组在额定电压的驱动状态下，逐渐给电机施加负载转矩，直至电机失步，记录电机失步时的负载转矩值，经过换算所得值为电机的动载推力。
68.测试过程中，若通电达到测试时间上限值(丝杠螺母端面将脱出丝杠导程)，仍未测出动载推力，应立即将加力触头与试验工装脱离，更换电机旋转方向，让电机与逆时针旋转通电时间相同，使活塞旋转至图1中的i处位置，将加力触头与试验工装接触，电机按要求接线，继续加砝码测试动载推力，重复上述测试过程。电机每次通电测试动载推力前，应将活塞推至图1中的i处位置。
69.使用时需顺时针旋转90
°
，通过在顶杆上施加负载，电机通电旋转产生输出转矩，滚珠丝杠螺母1将输出转矩转换成直线推力，推着滑套，顶杆以及顶杆上方所施加的负载直线向上运行。安装座上伸出的端面用于限制滑套最大只能运行到端面位置，避免滚珠丝杠从左端面脱出丝杠导程而失效，其中ⅰ至ⅱ的距离为滚珠丝杠导程减去两端的安全保护距离共计5mm得到的值，橡胶垫用于缓冲滚珠丝杠螺母1瞬速掉下时，减小其冲击力，并保护滚珠丝杠螺母1，轴套用于限制滚珠丝杠螺母1右端面脱出丝杠导程而失效。
70.其中，滚珠丝杠输出静载轴向力与步进电机输出扭矩的计算关系如公式1所示：
71.t＝f
×
l
×
η/(2
×
π).......................................(1)
72.式中：
73.t—电机输出扭矩，n.mm；
74.f—轴向推力，n；
75.l—丝杠导程，mm
76.η—丝杠效率。
77.滚珠丝杠输出动载轴向力与步进电机输出扭矩的计算关系如公式2所示：
78.t＝f
×
l/(2
×
π
×
η).......................................(2)
79.式中：
80.t—电机输出扭矩，n.mm；
81.f—轴向推力，n；
82.l—丝杠导程，mm
83.η—丝杠效率。