专利名称：滚珠丝杠副动态摩擦力矩测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种滚珠丝杠副测量装置，特别是一种滚珠丝杠副动态摩擦力矩测量装置。
动态摩擦力矩是滚珠丝杠副产品的重要质量指标，对确定产品的精度等级、进行工艺质量分析等具有重要作用。目前国际标准化组织和中国机械电子工业部机床工具局批准的JB／GQ1097－87，均将滚珠丝杠副动态摩擦力矩作为“滚珠丝杠副制造与验收技术要求”列入标准，对于不同型号、规格的预载动态空转力矩的极限偏差dTpp，最大波动量δTP均作了明确的规定。目前，国内厂家大都采用应变式测力传感器为主的测量系统，即在一矩形截面悬壁测力杆上贴上应变片，利用测力杆弹性变形引起的应变片电阻值变化，将力值转换为电讯号。这种测力传感器存在灵敏度与刚性的矛盾，为了能有较好的动态响应，希望传感器的刚性好，自振频率高，同时又希望传感器的灵敏度也高、分瓣率高，但利用应变片式测力传感器的变形位移大小来测量时，无法保证同时具有高刚性和高灵敏度，故这种测量系统不适于测量滚珠丝杠副的动态变化规律。
本实用新型的目的在于提供一种改进的滚珠丝杠副动态摩擦力矩测量装置，使该装置中的测力传感器具有高刚性和高灵敏度，从而测量出滚珠丝杠副的动态变化规律。
本实用新型提出的滚珠丝杠副动态摩擦力矩测量装置是由测力传感器、滚珠丝杠副动态摩擦力矩测量仪、微处理器、模拟记录装置组成，其特征在于测力传感器由刚性杆、本体、压电元件、调整垫块、电极、端盖组成，刚性杆与本体在一端由铰链联接，刚性杆可以绕铰链转动，本体的另一端设有垂直方向的通孔，压电元件设置于该通孔中，并由端盖固定，压电元件的上端与刚性杆紧密接触，在压电元件与本体之间设有起调整预压用的垫块，从压电元件上引出一个电极，本实用新的工作原理是测试时将被测试滚珠丝杠支承在普通车床或其他专用测试设备上，并将测力传感器夹持在刀架上，用销子将测力传感的力作用点与滚珠螺母法兰盘上的圆孔构成铰接，调整挂轮等进给参数，使丝杠与刀架同步，这样在转动丝杠时螺母仅可作轴向移动，滚珠丝杠作用于螺母的摩擦力矩，则完全依靠力传感器来平衡，测力传感器所受压力与作用半径的乘积即为滚珠丝杠副的摩擦力矩，测力传感器所受力的大小是通过刚性杆压迫压电元件使其电荷发生变化来反映的。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点是1、由于采用高刚性压电式测力传感器，解决了滚珠丝杠副摩擦力矩测量中的动态响应和灵敏度矛盾，为滚珠丝杠副空转动态摩擦力矩测量提供了手段；2、实现了滚珠丝杠副动态空转摩擦力矩的连续自动测量，在此基础上，可对产品进行自动的精质等级评定及工艺质量分析；3、有利于提高产品质量。本实用新型适用于各种滚珠丝杠副的动态摩擦力矩测量。
本实用新型的具体方案由以下附图和实施例给出。
图1是本实用新型的总体结构示意图；图2是本实用新型的测力传感器的结构示意图。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详述。
本实用新型的一个典型实施例由测力传感器(1)、滚珠丝杠副动态摩擦力矩测量仪(2)、微处理器(3)、模拟记录装置(4)组成，测力传感器(1)由刚性杆(5)、本体(6)、压电元件(7)、调整垫块(8)、电极(9)、端盖(10)组成，刚性杆(5)与本体(6)均由优质结构钢制成，为增加刚性杆的抗弯能力，其截面制成宽12mm、高20mm的矩形，压电元件(7)采用的是YSL－10型压电石英小型力值传感元件，具有高刚性和高灵敏度，测力范围0－980N，灵敏度114.7PC／N，直线性≤0.6％，固有频率≥30KHz，绝缘电阻1013Ω，压电元件(7)的上端与刚性杆接触，顶部制成凸圆弧状，压电元件位于刚性杆杆长的1／2处，以提高测量的灵敏度，这个位置根据需要可以调整，刚性杆(5)的一端与本体(1)的一端用弹簧铰链(11)联接，刚性杆与本体也可以制成一体，构成无间隙铰链，本体(6)的另一端开设上部直径小、下部直径大的垂直园柱型阶梯通孔(12)，在该通孔中设置压电元件(7)，并由端盖(10)固定，在本体(6)与压电元件(7)之间，设有调整测力传感器(5)预压的调整垫块(8)。刚性杆的一端设支承刀口(13)及销轴孔(14)，以便实施与被测螺母的联接。动态摩擦力矩测量仪(2)采用YE5880电荷放大器和倍程电路，微处理器(3)采用APPLEⅡ微型计算机，模拟记录装置(4)采用通用记录器(DLT－80C)。微处理器(3)与模拟记录(4)均与动态摩擦力矩测量仪(2)联接，采用上述测量装置，就可以动态地测量出空转摩擦力矩，并自动将数据作出处理，记录波形。本实用新型经试用，已取得显著效果。
权利要求一种滚珠丝杠副动态摩擦力矩测量装置，由测力传感器[1]、滚珠丝杠副动态摩擦力矩测量仪[2]、微处理器[3]、模拟记录装置[4]组成，其特征在于测力传感器[1]由刚性杆[5]、本体[6]、压电元件[7]、调整垫块[8]、电极[9]、端盖[10]组成，刚性杆[5]与本体[6]一端由铰链[11]连接，刚性杆[5]可以绕铰链[11]转动，本体[6]另一端设有垂直方向的通孔[12]，压电元件[7]设置于该通孔中，并由端盖[10]固定，压电元件[7]的上端与刚性杆[5]紧密接触，压电元件[7]与本体[6]之间设有调整垫块[8]，电极[9]与压电元件[7]联接。
专利摘要本实用新型涉及一种滚珠丝杠副、特别是一种滚珠丝杠副动态摩擦力矩测量装置。它由测力传感器、滚珠杠副动态摩擦力矩测量仪，微处理器、模拟记录装置组成，其特征是测力传感器由刚性杆、本体、压电元件等组成，测力传感器具有高刚性和高灵敏度，该测量装置解决了滚珠丝杆副摩擦力矩测量中的动态响应和灵敏度矛盾，实现了滚珠丝杆副动态空转摩擦力矩的连续自动测量，本实用新型广泛适用于各种滚珠丝杆副的动态摩擦力矩测量。
文档编号G01L3/00GK2092751SQ9121377
公开日1992年1月8日 申请日期1991年5月24日 优先权日1991年5月24日
发明者施祖康, 张世琪, 殷爱华, 钱吉胜, 迟云 申请人:华东工学院