滚动直线导轨副承载向手动加载机构及加载方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及加载机构技术领域，具体是一种滚动直线导轨副承载向手动加载机构及加载方法。
【背景技术】
[0002]滚动直线导轨副是由直线导轨、滚动体(滚珠或者滚柱)、滑块等组成的机械元件，在工业领域广泛用作导向承载部件，具有定位精度高、动静摩擦系数小、可维护性好等优点，能在保证运行精度的同时降低驱动功率消耗，已成为数控加工设备、直线运动平台、航空航天和工业机器人等行业中的一个关键功能部件。为了对滚动直线导轨副的可靠性、静刚度、寿命等指标进行测试，需要对滚动直线导轨副承载方向提供一个较大的载荷。现有加载方式有液压加载，偏心轮静压加载，重力加载等很多方式，但是用在滚动直线导轨副性能指标测试过程中的加载上却存在一定的不足。
[0003]处于申请中的中国发明专利CN 104075886 A，名称为:模块化滚动直线导轨副结合部静刚度测试方法与装置。该专利中提出用加力螺栓依靠加载套筒将作用力通过过渡件、力传感器、加力导杆、钢球作用在模拟连接件上，从而实现对被测试导轨副结合部的法向加载载荷。该专利显示了，在加载输出端放置钢球能使输出载荷沿着轴向作用在被测导轨副上；同时，对箱体工装四周开孔，能实现对被测导轨副各个方向的静刚度测量。但是，该加载机构只能用于导轨副结合部静刚度的测量，而对于滚动直线导轨副运动过程中产生的振动,会带来加力螺栓的振动,从而产生输出载荷的不稳定。同时,通过拧动加力螺栓产生大且持续输出载荷比较困难。因此，单靠加力螺栓进行加载无法有效实现对滚动直线导轨副可靠性、静刚度、寿命等综合指标的测试。
[0004]中国实用新型专利CN 20303746 U，名称为:一种滚珠丝杠副螺母轴向加载机构。该专利提出了一种用于测试滚珠丝杠副可靠性的被测螺母端轴向加载装置，具体实现方案是:使用带有减速器的伺服电机驱动一对齿轮，将旋转运动与扭矩传递到平行于电机输出轴的另一组锯齿丝杠轴上；通过锯齿丝杠螺母的转动，在前后各三只碟形弹簧的保压下，将载荷通过锯齿丝杠杆端输出，并在输出端连接有力传感器，读取加载在被测螺母上的载荷值。该专利显示了，锯齿丝杠副在碟形弹簧保压配合下，通过扭矩输入，能够实现轴向大载荷(lot)的输出，适合在大推力的滚珠丝杠副可靠性试验设备上使用。但是，该加载机构封装了减速器、伺服电机、齿轮组等必要部件，使整个加载机构的体积和质量较大；并且伺服电机工作过程中的强电可能干扰力传感器数值的读取；这些问题都会对使用了小推力直线电机驱动的滚动直线导轨副测试平台的测试工作产生影响。
【发明内容】
[0005]本发明所解决的技术问题在于提供一种滚动直线导轨副承载向手动加载机构及加载方法。
[0006]实现本发明目的的技术解决方案为:一种直线导轨副承载向手动加载机构，包括手轮组件、加载组件和测量组件:所述手轮组件与加载组件相连，测量组件固连在加载组件上；
其中手轮组件包括手轮、手轮轴、平键A、减速器、输出卡口、扭矩输出法兰、平键B、扭矩螺钉；手轮通过平键A与手轮轴相固连，手轮轴末端插入减速器的输入端并紧固，减速器的输出轴与扭矩输出法兰通过平键B配合紧固，输出法兰盘面均匀插入4根扭矩螺钉并紧固，减速器输出轴端外壳体紧固输出卡口 ；
所述加载组件包括加载主轴、无内圈滚针轴承、轴承端盖、压簧、压簧盖板、止推球轴承、止推球轴承垫片、梯形丝杠螺母块、导向法兰块、导向限位螺钉、碟形弹簧盖板、碟形弹簧、箱体、箱体盖、输入卡口、平键C、扭矩输入法兰；加载主轴两端各设置一个无内圈滚针轴承，轴承端盖的数量为两个，其中一个紧固在箱体末端并卡在无内圈滚针轴承外，另一个轴承端盖紧固在箱体盖末端并卡在另一个无内圈滚针轴承外，箱体盖紧固在箱体一端，将箱体封闭形成内部空间，箱体内部的靠近箱体盖端设置有压簧，压簧同时套在加载主轴上，压簧另一端设置有压簧盖板，在压簧盖板与加载主轴轴肩之间设置有止推球轴承和止推球轴承垫片，在加载主轴中部梯形丝杠螺纹处设置了与之配合的梯形丝杠螺母块，螺母块上紧固了导向法兰块，导向法兰块的四周四个导向限位槽内卡入了由箱体圆柱壳外旋入紧固的四根导向限位螺钉，导向法兰块尾部配有碟形弹簧盖板，碟形弹簧盖板与箱体内底部间设置了碟形弹簧；箱体外底部紧固有输入卡口，输入卡口内部的加载主轴末端通过平键C与扭矩输入法兰紧固连接；
所述测量组件包括传感器、传感器连接板、施力头；传感器的输出端与施力头相固连，传感器输入端与传感器连接板相固连，整个测量组件通过传感器连接板与加载组件中的加载主轴末端固定连接。
[0007]优选的，所述加载主轴的螺纹为能自锁的梯形丝杠螺纹。
[0008]一种基于上述直线导轨副承载向手动加载机构的加载方法，包括以下步骤:
步骤1、将连接有测量组件的加载组件放置在被测直线导轨上的加载驱动平台上并固连；
步骤2、取出手轮组件并将其输出卡口调整匹配加载组件的输入卡口 ；
步骤3、插入手轮组件至加载组件，转动手轮组件中的手轮使输出卡口内的四根扭矩螺钉卡入扭矩输入法兰中的四个槽内；
步骤4、继续转动手轮，测量组件中的施力头下降至被测直线导轨的上表面并产生持续载荷输出；
步骤5、查看传感器中的载荷值，当达到使用要求时，停止转动手轮；
步骤6、向上取出手轮组件，完成对被测直线导轨的加载。
[0009]本发明与现有技术相比，其显著优点为:1)加载组件与手轮组件可分离结构设计，两者通过输入输出卡口传递扭矩，当加载载荷达到后，撤除手轮组件，尽可能降低了加载机构工作过程中引入的额外质量和体积，可在相对小推力小尺寸的滚动直线导轨副测试平台上使用；2)加载主轴两端分别设置了压簧和碟形弹簧，即保证了加载的稳定性又提高了加载主轴的移动行程；3)手轮组件中采用了减速比为100的减速器，在加载组件内采用了梯形丝杠传动，通过人工转动手轮就能输出6t的加载载荷；4)本加载机构体积小，密封性好，纯人工手动驱动，可靠性高，一致性好，成本低廉。
[0010]下面结合附图对发明作进一步详细描述。
【附图说明】
[0011]图1为发明滚动直线导轨副承载向手动加载机构的整体三维结构图。
[0012]图2为发明滚动直线导轨副承载向手动加载机构的手轮组件三维剖视图。
[0013]图3为发明滚动直线导轨副承载向手动加载机构的加载组件三维剖视图。
[0014]图4为发明滚动直线导轨副承载向手动加载机构的测量组件三维结构图。
[0015]图5为发明滚动直线导轨副承载向手动加载机构的输入输出卡口配合图,其中图(A)为加载组件2输入卡口端主视图，图(B)为手轮组件I输出卡口端主视图。
[0016]图6为发明滚动直线导轨副承载向手动加载机构的使用示意图。
【具体实施方式】
[0017]本发明的一种直线导轨副承载向手动加载机构，包括手轮组件1、加载组件2和测量组件3:所述手轮组件I与加载组件2相连，测量组件3固连在加载组件2上；
其中手轮组件I包括手轮18、手轮轴16、平键A 17、减速器15、输出卡口 11、扭矩输出法兰12、平键B 14、扭矩螺钉13 ;手轮18通过平键A 17与手轮轴16相固连，手轮轴16末端插入减速器15的输入端并紧固，减速器15的输出轴与扭矩输出法兰12通过平键B 14配合紧固，输出法兰12盘面均匀插入4根扭矩螺钉13并紧固，减速器15输出轴端外壳体紧固输出卡口 11 ;
所述加载组件2包括加载主轴201、无内圈滚针轴承211、轴承端盖217、压簧216、压簧盖板215、止推球轴承204、止推球轴承垫片214、梯形丝杠螺母块205、导向法兰块206、导向限位螺钉207、碟形弹簧盖板213、碟形弹簧212、箱体203、箱体盖202、输入卡口 208、平键C210、扭矩输入法兰209 ;加载主轴201两端各设置一个无内圈滚针轴承211，轴承端盖217的数量为两个，其中一个紧固在箱体203末端并卡在无内圈滚针轴承211外，另一个轴承端盖217紧固在箱体盖202末端并卡在另一个无内圈滚针轴承211外，箱体盖202紧固在箱体203 —端，将箱体203封闭形成内部空间，箱体203内部的靠近箱体盖202端设置有压簧216,压簧216同时套在加载主轴201上,压簧216另一端设置有压簧盖板215,在压簧盖板215与加载主轴201轴肩之间设置有止推球轴承204和止推球轴承垫片214，在加载主轴201中部梯形丝杠螺纹处设置了与之配合的梯形丝杠螺母块205，螺母块205上紧固了导向法兰块206，导向法兰块206的四周四个导向限位槽内卡入了由箱体203圆柱壳外旋入紧固的四根导向限位螺钉207，导向法兰块206尾部配有碟形弹簧盖板213，碟形弹簧盖板213与箱体203内底部间设置了碟形弹簧212 ;箱体203外底部紧固有输入卡口 208，输入卡口 208内部的加载主轴201末端通过平键C 210与扭矩输入法兰209紧固连接；所述测量组件3包括传感器32、传感器连接板33、施力头31 ;传感器32的输出端与施力头31相固连，传感器32输入端与传感器连接板33相固连，整个测量组件3通过传感器连接板33与加载组件2中的加载主轴201末端固定连接。
[0018]所述加载主轴201的螺纹为能自锁的梯形丝杠螺纹。
[0019]一种基于上述直线导轨副承载向手动加载机构的加载方法，包括以下步骤:
步骤1、将连接有测量组件3的加载组件2放置在被测直线导轨上的加载驱动平台上并固连；
步骤2、取出手轮组件I并将其输出卡口 11调整匹配加载组件2的输入卡口 208 ；步骤3、插入手轮组件I至加载组件2，转动手轮组件I中的手轮18使输出卡口 11内的四根扭矩螺钉13卡入扭矩输入法兰209中的四个槽内；
步骤4、继续转动手轮18，测量组件3中的施力头31下降至被测直线导轨的上表面并产生持续载荷输出；
步骤5、查看传感器32中的载荷值，当达到使用要求时，停止转动手轮18 ；
步骤6、向上取出手轮组件1，完成对被测直线导轨的加载。
[0020]下面进行更详细的描述:
结合图1，发明的一种滚动直线导轨副承载向手动加载机构，包括手轮组件1、加载组件2、测量组件3 ;所述手轮组件I与加载组件2相连，测量组件3固连在加载组件2上