基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺，滾動導(dǎo)軌安裝在床身上，滾動導(dǎo)軌與導(dǎo)軌滑塊組成移動副，導(dǎo)軌滑塊上固定連接工作臺，負(fù)載滾珠絲杠副安裝在床身中間凹槽內(nèi)，負(fù)載螺母座與工作臺固定連接，直線電機(jī)永磁體導(dǎo)軌安裝在床身對稱設(shè)置的外側(cè)內(nèi)凹槽內(nèi)，直線電機(jī)永磁體導(dǎo)軌與直線電機(jī)滑塊組成移動副，直線電機(jī)滑塊與工作臺固定連接。本發(fā)明可由旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)或直線伺服電機(jī)模擬靜態(tài)或動態(tài)載荷的同時考核負(fù)載滾珠絲杠副的定位精度、重復(fù)定位精度、反向誤差、溫升和摩擦力矩，驗(yàn)證其在實(shí)際工作中的可行性，具有加載方式靈活、加載精度高、加載過程穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，并且可以滿足相同型號下不同長度的負(fù)載絲杠在同一性能試驗(yàn)臺上進(jìn)行試驗(yàn)。
【專利說明】基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種滾珠絲杠副性能試驗(yàn)裝置，具體涉及一種基于電機(jī)伺服加載的滾 珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺。
【背景技術(shù)】
[0002] 滾珠絲杠是精密機(jī)械上最常用的傳動元件之一，它是由螺桿（絲杠）、螺母和滾珠 組成的螺旋傳動部件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動，具有高精度、可逆性和高 效率的特點(diǎn)，其性能的優(yōu)劣直接決定和影響著數(shù)控機(jī)床整機(jī)的性能，因此，對滾珠絲杠進(jìn)行 必要的性能測試有利于及早發(fā)現(xiàn)問題、降低不良成品率、減少不必要的停機(jī)時間、改善機(jī)床 品質(zhì)。但隨著試驗(yàn)技術(shù)及條件在現(xiàn)代科學(xué)研究和產(chǎn)品生產(chǎn)過程中發(fā)揮的作用越來越重要， 人們要求能夠在盡可能真實(shí)的情況下方便地進(jìn)行試驗(yàn)，為此，需要有能對實(shí)際生產(chǎn)或應(yīng)用 中機(jī)械負(fù)載進(jìn)行模擬的系統(tǒng)，而實(shí)際負(fù)載形式比較復(fù)雜，通常都是動態(tài)的，即負(fù)載隨時間、 頻率在不斷地變化，傳統(tǒng)的靜態(tài)負(fù)載越來越不能滿足模擬實(shí)際工況的需求，現(xiàn)有滾珠絲杠 性能測試試驗(yàn)臺模擬負(fù)載主要有以下方式： 第一種負(fù)載模擬器是機(jī)械式的，一般采用彈簧或彈性鋼板模擬彈性負(fù)載，利用質(zhì)量塊 或慣量盤模擬慣性負(fù)載，但是這類負(fù)載具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加載裝置中的受力零件易被磨損而 引起功率的損失，易產(chǎn)生振動和噪聲，且在加載器的設(shè)計(jì)與制造時對零件的材料與熱處理 有較高的要求，制造成本高的缺陷； 第二種負(fù)載模擬器是氣動或液壓式的，這類負(fù)載雖然輸出力矩較大，但機(jī)械結(jié)構(gòu)、工藝 操作復(fù)雜，重量體積也大，而且它們與主控制器可傳遞的信息量小、簡單，響應(yīng)慢，精度與可 靠性也不高，摩擦力較大，啟動緩慢，同時還需要一套油源、泵站和響應(yīng)的油路支持，從而大 大提1? 了成本。
[0003] 近年來，電機(jī)制造技術(shù)和電力電子技術(shù)的逐步發(fā)展，電氣伺服系統(tǒng)的綜合性能得 到了較大的提高，在較小轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)可以與電液伺服系統(tǒng)相媲美。以電氣傳動系統(tǒng)組成電 動負(fù)載模擬系統(tǒng)以代替液壓傳動系統(tǒng)，不但可以避免電液伺服系統(tǒng)的缺點(diǎn)，還能夠充分發(fā) 揮電機(jī)伺服系統(tǒng)體積小、成本低、可靠性高、易于維護(hù)，以及調(diào)試和控制方便等方面的優(yōu)勢。 因此，國內(nèi)外已經(jīng)開始了對電動負(fù)載模擬技術(shù)的研究工作，電動負(fù)載模擬技術(shù)已然成為負(fù) 載模擬領(lǐng)域中的一個新興發(fā)展方向。
[0004] 本次發(fā)明設(shè)計(jì)的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺采用的是通過交 流伺服電機(jī)或直線電機(jī)提供動態(tài)負(fù)載的電動負(fù)載模擬系統(tǒng)，它既可通過施加恒定轉(zhuǎn)矩模擬 靜態(tài)負(fù)載，避免了傳統(tǒng)靜態(tài)負(fù)載模擬器受力零件易磨損、振動等缺點(diǎn)，也可通過施加交變轉(zhuǎn) 矩模擬動態(tài)負(fù)載，具有加載精度高、加載結(jié)構(gòu)簡單、加載穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，這類模擬負(fù)載器 其作用主要是實(shí)際考核承載對象在近似實(shí)際載荷的作用下的動態(tài)工作情況，驗(yàn)證其在實(shí)際 工作中的可行性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺加載裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加載過程 不穩(wěn)定、加載精度低等缺點(diǎn)，提供一種基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下： 一種基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺，具有一用于安裝滾動導(dǎo)軌、驅(qū)動 滾珠絲杠副、負(fù)載滾珠絲杠副、直線電機(jī)永磁體導(dǎo)軌的床身，所述滾動導(dǎo)軌安裝在所述床身 中間凹槽兩側(cè)的上端面上，滾動導(dǎo)軌與導(dǎo)軌滑塊組成移動副，四塊導(dǎo)軌滑塊上固定連接工 作臺，所述負(fù)載滾珠絲杠副安裝在所述床身中間凹槽內(nèi)，負(fù)載滾珠絲杠副的負(fù)載螺母座與 工作臺固定連接，通過交流伺服電機(jī)驅(qū)動負(fù)載絲杠軸或通過交流伺服電機(jī)對負(fù)載絲杠軸施 加模擬載荷；所述直線電機(jī)永磁體導(dǎo)軌固定安裝在所述床身對稱設(shè)置的外側(cè)內(nèi)凹槽內(nèi)，直 線電機(jī)永磁體導(dǎo)軌與滾動導(dǎo)軌等長，直線電機(jī)永磁體導(dǎo)軌與直線電機(jī)滑塊組成移動副，兩 塊直線電機(jī)滑塊與工作臺固定連接，通過直線電機(jī)對負(fù)載絲杠軸施加動態(tài)模擬載荷或通過 直線電機(jī)驅(qū)動負(fù)載絲杠軸。
[0007] 所述床身一端外側(cè)固定安裝用于測量直線位移的指示光柵，與指示光柵配合使用 的標(biāo)尺光柵通過光柵支架固定連接在工作臺與指示光柵同側(cè)的側(cè)面上且標(biāo)尺光柵與工作 臺同步移動。
[0008] 所述床身的中間凹槽內(nèi)一端安裝有驅(qū)動滾珠絲杠副，且驅(qū)動滾珠絲杠副的驅(qū)動機(jī) 構(gòu)與負(fù)載滾珠絲杠副的驅(qū)動機(jī)構(gòu)分別位于床身中間凹槽的二端；所述負(fù)載滾珠絲杠副的一 端通過負(fù)載前支座固定在床身上，其另一端通過負(fù)載后支座固定在驅(qū)動滾珠絲杠副的驅(qū)動 螺母座上，所述負(fù)載滾珠絲杠副的負(fù)載支持側(cè)支座在安裝時可與驅(qū)動滾珠絲杠副的驅(qū)動螺 母座同步移動。
[0009] 所述床身左、右兩側(cè)固定安裝組合支架，組合支架上通過光電傳感器支架和光電 傳感器支架上的底座支架連接用于回零的光電傳感器；所述床身四角固定安裝緩沖器支 架，緩沖器支架上固定連接用于保障試驗(yàn)安全的緩沖器；所述工作臺外側(cè)固定安裝有溫度 傳感器支架，溫度傳感器支架上固定連接用于采集溫度的紅外溫度傳感器，使紅外溫度傳 感器與工作臺同步移動。
[0010] 所述床身位于外側(cè)對稱設(shè)置的凹槽內(nèi)設(shè)置有電纜保護(hù)鏈，電纜保護(hù)鏈分別與床身 和工作臺連接固定。
[0011] 所述負(fù)載滾珠絲杠副包括負(fù)載前支座、負(fù)載固定側(cè)支座、負(fù)載支持側(cè)支座、負(fù)載后 支座、傳感器支架、負(fù)載絲杠、負(fù)載螺母座、負(fù)載螺母，所述負(fù)載前支座的電機(jī)端安裝負(fù)載交 流伺服電機(jī)，負(fù)載前支座內(nèi)通過扭矩傳感器支架固定安裝用于動態(tài)測量摩擦力矩的扭矩傳 感器，負(fù)載前支座絲杠端安裝負(fù)載固定側(cè)支座，負(fù)載支持側(cè)支座安裝于負(fù)載后支座上，負(fù)載 固定側(cè)支座和負(fù)載支持側(cè)支座之間連接有負(fù)載絲杠，扭矩傳感器兩端分別通過聯(lián)軸器連接 交流伺服電機(jī)和負(fù)載絲杠，所述負(fù)載絲杠上配合連接有負(fù)載螺母，負(fù)載螺母與負(fù)載螺母座 固定連接在一起。
[0012] 所述驅(qū)動滾珠絲杠副包括驅(qū)動固定側(cè)支座、驅(qū)動支持側(cè)支座、驅(qū)動前支座、安裝 板、驅(qū)動絲杠、驅(qū)動交流伺服電機(jī)、驅(qū)動螺母、驅(qū)動螺母座，所述驅(qū)動前支座和驅(qū)動支持側(cè)支 座固定在安裝板上，驅(qū)動前支座電機(jī)端安裝有驅(qū)動交流伺服電機(jī)，驅(qū)動前支座絲杠端安裝 有驅(qū)動固定側(cè)支座，驅(qū)動固定側(cè)支座和驅(qū)動支持側(cè)支座之間連接有驅(qū)動絲杠，驅(qū)動交流伺 服電機(jī)和驅(qū)動絲杠通過驅(qū)動聯(lián)軸器相連，驅(qū)動絲杠上設(shè)置有驅(qū)動螺母，驅(qū)動螺母與驅(qū)動螺 母座固定連接在一起。 所述組合支架由兩個支撐支架和一個滑動支架固定連接而成，滑動支架上開有可使光 電傳感器支架與滑動支架組成移動副的槽口，光電傳感器通過底座支架固定在光電傳感器 支架上，并可使光電傳感器縱向調(diào)節(jié)。
[0013] 采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有如下顯著效果： (1)本發(fā)明的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺，可在交流伺服電機(jī)驅(qū)動 絲杠軸的情況下，由直線電機(jī)施加模擬載荷，由于直線電機(jī)具有高剛度、無磨損、極平穩(wěn)的 運(yùn)行和極高的定位精度，所以這種負(fù)載模擬方式具有機(jī)械裝配緊湊、靜音、加載精度高等特 點(diǎn)。
[0014] ( 2)本發(fā)明的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺，可在直線電機(jī)驅(qū)動 絲杠軸的情況下，由交流伺服電機(jī)施加模擬載荷，由于交流伺服電機(jī)具有調(diào)速范圍廣、動態(tài) 響應(yīng)高、過載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，所以這種負(fù)載模擬方式可以施加更大的軸向載荷，并且具有快 速的響應(yīng)能力。
[0015] (3)本發(fā)明的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺，在直線電機(jī)或交流 伺服電機(jī)模擬靜態(tài)或動態(tài)載荷的前提下，配合高精度光柵尺一起使用，可以方便測得負(fù)載 滾珠絲杠副的定位精度、重復(fù)定位精度和反向誤差，也可配合紅外溫度傳感器，獲得負(fù)載滾 珠絲杠副的溫度走勢，除此以外，扭矩傳感器也可動態(tài)測量負(fù)載滾珠絲杠副的摩擦力矩。
[0016] (4)本發(fā)明的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺，由于在負(fù)載滾珠絲 杠副一端設(shè)置有驅(qū)動滾珠絲杠副，可以滿足相同型號下不同長度的負(fù)載絲杠在同一性能試 驗(yàn)臺上進(jìn)行試驗(yàn)，并且由于紅外溫度傳感器隨工作臺一起移動，可同時測得負(fù)載絲杠、左滾 動導(dǎo)軌、右滾動導(dǎo)軌、左直線電機(jī)永磁體導(dǎo)軌、右直線電機(jī)永磁體導(dǎo)軌的溫升，光電傳感器 的橫向或縱向調(diào)節(jié)，不僅使操作更加靈活，也提高了實(shí)驗(yàn)效率。
[0017]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺的去掉工作臺、保護(hù) 鏈、標(biāo)尺光柵支架、溫度傳感器支架后的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺所用的負(fù)載滾珠絲杠 副的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺所用的驅(qū)動滾珠絲杠 副的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺所用的標(biāo)尺光柵及支 架的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺所用的光電傳感器及 支架的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是本發(fā)明的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺所用的紅外溫度傳感 器及支架的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是本發(fā)明的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺所用的緩沖器及支架 的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0020] 如圖1，2所示，本發(fā)明的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺，包括床 身1、滾動導(dǎo)軌11及導(dǎo)軌滑塊10、導(dǎo)軌壓板6、負(fù)載前支座13、負(fù)載后支座21、工作臺4、驅(qū) 動滾珠絲杠副2、負(fù)載滾珠絲杠副3、提供動態(tài)加載的直線電機(jī)45、負(fù)載交流伺服電機(jī)12、測 量直線位移的光柵尺46、用于回零的光電傳感器38、保障試驗(yàn)安全的緩沖器42、測量摩擦 力矩的扭矩傳感器15以及采集溫度的紅外溫度傳感器39。
[0021] 床身1中間凹槽左、右兩側(cè)的上端面上固定安裝滾動導(dǎo)軌11，七塊導(dǎo)軌壓板6與床 身1固定壓緊滾動導(dǎo)軌11側(cè)面，通過和床身1凸臺面配合防止?jié)L動導(dǎo)軌11在螺釘松動后 出現(xiàn)橫向或縱向位移，滾動導(dǎo)軌11與導(dǎo)軌滑塊10組成移動副，工作臺4的左、右兩端各與 兩個導(dǎo)軌滑塊10固定連接。
[0022] 床身1對稱設(shè)置凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置有電纜保護(hù)鏈5,電纜保護(hù)鏈5下側(cè)與床身1連 接固定，上側(cè)和工作臺4連接固定，電纜保護(hù)鏈5主要用于直線電機(jī)電纜及光柵尺電纜等的 保護(hù)作用，防止因運(yùn)動而發(fā)生扭轉(zhuǎn)、拉伸及纏繞，電纜保護(hù)鏈5長度應(yīng)與工作臺4所需移動 長度相匹配，其安裝方向同工作臺4正傳動方向一致； 床身1左、右兩側(cè)凹槽內(nèi)設(shè)置有直線電機(jī)45,直線電機(jī)45由直線電機(jī)永磁體導(dǎo)軌8和 直線電機(jī)滑塊9組成，直線電機(jī)永磁體導(dǎo)軌8長度與滾動導(dǎo)軌11長度一致，直線電機(jī)滑塊 9與直線電機(jī)永磁體導(dǎo)軌8組成移動副，工作臺4的左、右兩端各與一個直線電機(jī)滑塊9固 定； 床身1位于外側(cè)內(nèi)凹槽內(nèi)側(cè)對稱設(shè)置凹槽，驅(qū)動滾珠絲杠副2固定在對稱設(shè)置凹槽內(nèi)， 方向與負(fù)載滾珠絲杠副3相反(驅(qū)動滾珠絲杠副2的驅(qū)動機(jī)構(gòu)與負(fù)載滾珠絲杠副3的驅(qū)動 機(jī)構(gòu)分別位于床身1中間凹槽的二端)，負(fù)載滾珠絲杠副3的一端通過負(fù)載前支座13固定 在床身1上，其另一端通過負(fù)載后支座21固定在驅(qū)動滾珠絲杠副2的驅(qū)動螺母座30上，負(fù) 載滾珠絲杠副3的負(fù)載支持側(cè)支座22在安裝時可與驅(qū)動滾珠絲杠副2的驅(qū)動螺母座30同 步移動，可以滿足相同型號不同長度的負(fù)載絲杠18在同一性能測試試驗(yàn)臺進(jìn)行試驗(yàn)； 如圖3所示，負(fù)載滾珠絲杠副3采用固定-支撐安裝方式，負(fù)載滾珠絲杠副3的負(fù)載前 支座13電機(jī)端安裝負(fù)載交流伺服電機(jī)12,扭矩傳感器15通過扭矩傳感器支架14固定安裝 在負(fù)載前支座13上，負(fù)載前支座13絲杠端安裝負(fù)載固定側(cè)支座17,負(fù)載支持側(cè)支座22安 裝于負(fù)載后支座21上，負(fù)載固定側(cè)支座17和負(fù)載支持側(cè)支座22之間設(shè)置有負(fù)載絲杠18， 負(fù)載交流伺服電機(jī)12、扭矩傳感器15、負(fù)載絲杠18均通過負(fù)載聯(lián)軸器16相連，所述負(fù)載絲 杠18上設(shè)置有負(fù)載螺母20,負(fù)載螺母20與負(fù)載螺母座19固定連接在一起，負(fù)載螺母座19 再與工作臺4固定，當(dāng)由負(fù)載交流伺服電機(jī)12驅(qū)動時，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動經(jīng)由滾珠絲杠副轉(zhuǎn)化為直 線運(yùn)動，而當(dāng)直線電機(jī)45提供力矩時，直線運(yùn)動經(jīng)由滾珠絲杠副轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動； 如圖4所示，驅(qū)動滾珠絲杠副4也采用固定-支撐安裝方式，驅(qū)動滾珠絲杠副2的驅(qū)動 前支座24與驅(qū)動支持側(cè)支座31都固定在安裝板27上，驅(qū)動前支座24電機(jī)端安裝有驅(qū)動 交流伺服電機(jī)23,驅(qū)動前支座24絲杠端安裝有驅(qū)動固定側(cè)支座26,驅(qū)動固定側(cè)支座26和 驅(qū)動支持側(cè)支座31之間設(shè)置有驅(qū)動絲杠28,驅(qū)動交流伺服電機(jī)23和驅(qū)動絲杠28通過驅(qū)動 聯(lián)軸器25相連，驅(qū)動絲杠28上設(shè)置有驅(qū)動螺母29,驅(qū)動螺母29與驅(qū)動螺母座30固定連接 在一起，驅(qū)動螺母座30再與負(fù)載后支座21固定，驅(qū)動交流伺服電機(jī)23提供動力驅(qū)動絲杠 副產(chǎn)生推力帶動驅(qū)動螺母座30移動。
[0023] 如圖5所示，光柵尺46由指示光柵7和標(biāo)尺光柵33組成，床身1 一端外側(cè)固定安 裝指示光柵7,標(biāo)尺光柵33安裝在光柵支架32上，光柵支架32與工作臺4固定以使標(biāo)尺光 柵33可與工作臺4同步移動。
[0024] 如圖6所示，床身1左、右兩側(cè)固定安裝由兩個支撐支架34與一個滑動支架35固 定而成的組合支架，滑動支架35上開有槽口可使光電傳感器支架36與滑動支架35組成移 動副，光電傳感器38通過底座支架37固定在光電傳感器支架36上，可使光電傳感器38橫 向或縱向調(diào)節(jié)。
[0025] 如圖7所示，工作臺4外側(cè)固定安裝有溫度傳感器支架41，溫度傳感器支架41和 紅外溫度傳感器39通過螺母40固定可使紅外溫度傳感器39與工作臺4同步移動，紅外溫 度傳感器39可單個或多個一起使用，可同時測量負(fù)載絲杠18、滾動導(dǎo)軌11、直線電機(jī)永磁 體導(dǎo)軌8的溫升。
[0026] 如圖8所示，床身1四角固定安裝緩沖器支架43,緩沖器42與緩沖器支架43通過 螺母44固定，當(dāng)工作臺4正向或反向移動時，超出了負(fù)載絲杠18的有效行程，工作臺4將 撞上緩沖器42而停止，用于保證試驗(yàn)安全。
[0027] 利用本發(fā)明對滾珠絲杠副進(jìn)行運(yùn)動精度測量試驗(yàn)時，既可由負(fù)載交流伺服電機(jī)12 驅(qū)動，直線電機(jī)45加載，也可由直線電機(jī)45驅(qū)動，負(fù)載交流伺服電機(jī)12加載，具體負(fù)載模 擬方式依據(jù)試驗(yàn)要求合理選擇，若選擇負(fù)載交流伺服電機(jī)12驅(qū)動，直線電機(jī)45只需在負(fù)載 交流伺服電機(jī)12驅(qū)動負(fù)載絲杠18開始工作行程時同步給定一個恒力即可模擬靜態(tài)負(fù)載， 同理，若選擇直線電機(jī)45驅(qū)動，負(fù)載交流伺服電機(jī)12只需在直線電機(jī)45驅(qū)動負(fù)載絲杠18 開始工作行程時同步給定一個恒轉(zhuǎn)矩即可。
[0028] 進(jìn)一步，若需要得到負(fù)載絲杠 18更多性能參數(shù)時，可選擇動態(tài)加載方式，即由負(fù) 載交流伺服電機(jī)12或直線電機(jī)45施加交變扭矩，若選擇直線電機(jī)45驅(qū)動，負(fù)載交流伺服 電機(jī)12需要在直線電機(jī)45驅(qū)動負(fù)載絲杠18開始工作行程時同步加載扭矩曲線，即扭矩隨 時間變化的曲線，例如正弦轉(zhuǎn)矩加載，若選擇負(fù)載交流伺服電機(jī)12驅(qū)動，直線電機(jī)45需要 在負(fù)載交流伺服電機(jī)12驅(qū)動負(fù)載絲杠18開始工作行程時同步加載力曲線，即力隨時間變 化的曲線，這樣就完成了動態(tài)載荷的模擬。
[0029] 以下兩個實(shí)例均采用負(fù)載交流伺服電機(jī)12驅(qū)動，直線電機(jī)45施加動態(tài)載荷的方 式來進(jìn)行說明。
[0030] 滾珠絲杠運(yùn)動精度測量試驗(yàn)： 試驗(yàn)準(zhǔn)備階段： 依據(jù)負(fù)載絲杠18的長度，手動控制驅(qū)動交流伺服電機(jī)23將驅(qū)動滾珠絲杠副2的驅(qū)動 螺母座30停留在適當(dāng)位置，以便負(fù)載滾珠絲杠副3的負(fù)載支持側(cè)支座22可與負(fù)載后支座 21固定連接在一起，待負(fù)載滾珠絲杠副3安裝完成后將驅(qū)動交流伺服電機(jī)23使能使得負(fù) 載后支座21在外力作用下不會產(chǎn)生位移，驅(qū)動負(fù)載交流伺服電機(jī)12將負(fù)載螺母座19移動 至負(fù)載絲杠18的中間并安裝工作臺4,隨后把床身1左、右兩側(cè)的光電傳感器支架36固定 在試驗(yàn)所需工作臺4回零位置，并根據(jù)工作臺4高度調(diào)節(jié)光電傳感器38安裝高度以確保在 工作臺4達(dá)到回零位置時，光電傳感器38發(fā)出的光線可被工作臺4遮擋，接著再安裝標(biāo)尺 光柵支架32至工作臺4上保證標(biāo)尺光柵33可與工作臺4同步移動，檢查緩沖器42是否安 裝正確，并確保緩沖器42在負(fù)載絲杠18有效距離內(nèi)無動作，最后，根據(jù)試驗(yàn)要求在工作臺 4行程長度上選取至少五個測點(diǎn)，測點(diǎn)之間的距離不可太近且保證間隔距離相等； 試驗(yàn)實(shí)施階段： 先將負(fù)載交流伺服電機(jī)12使能，在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中選擇工作臺4回原點(diǎn)方式，此 時，負(fù)載交流伺服電機(jī)12將反向驅(qū)動負(fù)載絲杠18按照預(yù)設(shè)回零速度移動至光電傳感器 38回零位置，正常情況下，光電傳感器38發(fā)出的光線被工作臺4遮擋并返回回零信號，待 負(fù)載滾珠絲杠副3完成回零過程時使能直線電機(jī)45,在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中將此時光柵尺 46位置置為零點(diǎn)并設(shè)定最高運(yùn)行速度、加速度、運(yùn)行距離、采集點(diǎn)停留時間，負(fù)載交流伺服 電機(jī)12施加扭矩的同時直線電機(jī)45開始按照預(yù)設(shè)力曲線施加阻力矩用以模擬動態(tài)載荷， 所施加動態(tài)載荷的大小應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)要求合理給定，以事先選取測點(diǎn)的位置作為目標(biāo)位置
【權(quán)利要求】
1. 一種基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺，具有一用于安裝滾動導(dǎo)軌 (11)、驅(qū)動滾珠絲杠副（2)、負(fù)載滾珠絲杠副（3)、直線電機(jī)永磁體導(dǎo)軌⑶的床身（1)，其特 征在于：所述滾動導(dǎo)軌（11)安裝在所述床身（1)中間凹槽兩側(cè)的上端面上，滾動導(dǎo)軌（11) 與導(dǎo)軌滑塊（10)組成移動副，四塊導(dǎo)軌滑塊（10)上固定連接工作臺（4)，所述負(fù)載滾珠絲 杠副⑶安裝在所述床身⑴中間凹槽內(nèi)，負(fù)載滾珠絲杠副⑶的負(fù)載螺母座（19)與工作 臺（4)固定連接，通過交流伺服電機(jī)驅(qū)動負(fù)載絲杠軸或通過交流伺服電機(jī)對負(fù)載絲杠軸施 加模擬載荷；所述直線電機(jī)永磁體導(dǎo)軌（8)固定安裝在所述床身（1)對稱設(shè)置的外側(cè)內(nèi)凹 槽內(nèi)，直線電機(jī)永磁體導(dǎo)軌（8)與滾動導(dǎo)軌（11)等長，直線電機(jī)永磁體導(dǎo)軌（8)與直線電 機(jī)滑塊（9)組成移動副，兩塊直線電機(jī)滑塊（9)與工作臺（4)固定連接，通過直線電機(jī)對負(fù) 載絲杠軸施加動態(tài)模擬載荷或通過直線電機(jī)驅(qū)動負(fù)載絲杠軸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺，其特征在 于：所述床身（1) 一端外側(cè)固定安裝用于測量直線位移的指示光柵（7)，與指示光柵（7)配 合使用的標(biāo)尺光柵（33)通過光柵支架（32)固定連接在工作臺（4)與指示光柵（7)同側(cè)的 側(cè)面上且標(biāo)尺光柵（33)與工作臺（4)同步移動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺，其特征 在于：所述床身（1)的中間凹槽內(nèi)一端安裝有驅(qū)動滾珠絲杠副（2)，且驅(qū)動滾珠絲杠副（2) 的驅(qū)動機(jī)構(gòu)與負(fù)載滾珠絲杠副（3)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)分別位于床身（1)中間凹槽的二端；所述負(fù) 載滾珠絲杠副（3)的一端通過負(fù)載前支座（13)固定在床身（1)上，其另一端通過負(fù)載后支 座（21)固定在驅(qū)動滾珠絲杠副（2)的驅(qū)動螺母座（30)上，所述負(fù)載滾珠絲杠副（3)的負(fù) 載支持側(cè)支座（22)在安裝時可與驅(qū)動滾珠絲杠副（2)的驅(qū)動螺母座（30)同步移動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺，其特征在 于：所述床身（1)左、右兩側(cè)固定安裝組合支架，組合支架上通過光電傳感器支架（36)和 光電傳感器支架（36)上的底座支架（37)連接用于回零的光電傳感器（38);所述床身（1) 四角固定安裝緩沖器支架（43)，緩沖器支架（43)上固定連接用于保障試驗(yàn)安全的緩沖器 (42);所述工作臺（4)外側(cè)固定安裝有溫度傳感器支架（41)，溫度傳感器支架（41)上固定 連接用于采集溫度的紅外溫度傳感器（39)，使紅外溫度傳感器（39)與工作臺（4)同步移 動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺，其特征在 于：所述床身（1)位于外側(cè)對稱設(shè)置的凹槽內(nèi)設(shè)置有電纜保護(hù)鏈（5)，電纜保護(hù)鏈（5)分別 與床身（1)和工作臺（4)連接固定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺，其特征在 于：所述負(fù)載滾珠絲杠副（3)包括負(fù)載前支座（13)、負(fù)載固定側(cè)支座（17)、負(fù)載支持側(cè)支座 (22)、負(fù)載后支座（21)、傳感器支架（14)、負(fù)載絲杠（18)、負(fù)載螺母座（19)、負(fù)載螺母（20)， 所述負(fù)載前支座（13)的電機(jī)端安裝負(fù)載交流伺服電機(jī)（12)，負(fù)載前支座（13)內(nèi)通過扭矩 傳感器支架（14)固定安裝用于動態(tài)測量摩擦力矩的扭矩傳感器（15)，負(fù)載前支座（13)絲 杠端安裝負(fù)載固定側(cè)支座（17)，負(fù)載支持側(cè)支座（22)安裝于負(fù)載后支座（21)上，負(fù)載固定 側(cè)支座（17)和負(fù)載支持側(cè)支座（22)之間連接有負(fù)載絲杠（18)，扭矩傳感器（15)兩端分別 通過聯(lián)軸器（16)連接交流伺服電機(jī)（12)和負(fù)載絲杠（18)，所述負(fù)載絲杠（18)上配合連接 有負(fù)載螺母（20)，負(fù)載螺母（20)與負(fù)載螺母座（19)固定連接在一起。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺，其特征在 于：所述驅(qū)動滾珠絲杠副（2)包括驅(qū)動固定側(cè)支座（26)、驅(qū)動支持側(cè)支座（31)、驅(qū)動前支 座（24)、安裝板（27)、驅(qū)動絲杠（28)、驅(qū)動交流伺服電機(jī)（23)、驅(qū)動螺母（29)、驅(qū)動螺母 座（30)，所述驅(qū)動前支座（24)和驅(qū)動支持側(cè)支座（31)固定在安裝板（27)上，驅(qū)動前支座 (24)電機(jī)端安裝有驅(qū)動交流伺服電機(jī)（23)，驅(qū)動前支座（24)絲杠端安裝有驅(qū)動固定側(cè)支 座（26)，驅(qū)動固定側(cè)支座（26)和驅(qū)動支持側(cè)支座（31)之間連接有驅(qū)動絲杠（28)，驅(qū)動交 流伺服電機(jī)（23)和驅(qū)動絲杠（28)通過驅(qū)動聯(lián)軸器（25)相連，驅(qū)動絲杠（28)上設(shè)置有驅(qū) 動螺母（29)，驅(qū)動螺母（29)與驅(qū)動螺母座（30)固定連接在一起。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于電機(jī)伺服加載的滾珠絲杠性能測試試驗(yàn)臺，其特征在 于：所述組合支架由兩個支撐支架（34)和一個滑動支架（35)固定連接而成，滑動支架 (35)上開有可使光電傳感器支架（36)與滑動支架（35)組成移動副的槽口，光電傳感器 (38)通過底座支架（37)固定在光電傳感器支架（36)上，并可使光電傳感器（38)縱向調(diào) 節(jié)。
【文檔編號】G01M13/02GK104266837SQ201410524053
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】俞潔皓, 白國振, 徐增豪, 楊勇明, 荊鵬翔 申請人:上海理工大學(xué)
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