CN108918101A - 一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，包括：伺服电机、转矩传感器、旋转编码器、直线导轨位移传感器、弹性卡套及替代杆。弹性卡套后端斜面与安装轴斜面接触，旋转卡套螺母使弹性卡套发生弹性变形，夹持并固定丝杠；直线导轨位移传感器既为螺母提供导向，也对螺母的轴向位移进行精准测量；测试过程中利用圆锥销固连螺母连接杆和安装转接头，拆卸时将圆锥销拔出，方便丝杠副的安装和拆卸；利用等效替代杆进行同等负载条件下的***转矩误差测试，用于误差补偿；底板中间铣有通槽，为各部件的安装提供基准。本发明解决了测试过程中***转矩误差的问题，为小型行星滚柱丝杠副夹持提出了解决方案，可对丝杠副精度及效率进行精确检测。

Description

一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置

技术领域

本发明为一种行星滚柱丝杠副性能检测装置，特别是针对一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，属于机械设备精度检测技术领域。

背景技术

行星滚柱丝杠副是将***输入旋转扭矩转换成直线推力的一种高精度机械传动机构，其基本原理与滚珠丝杠类似。相比于滚珠丝杠受力方式为多点接触，行星滚柱丝杠副的受力方式为线接触，接触面的增加使行星滚柱丝杠副的承载能力和刚性将大大提高。并且行星滚柱丝杠具有转速高、寿命长和运动精度高等优点。行星滚柱丝杠机构的这些特性使其成为工作条件苛刻、长时间连续工作等应用场合的理想选择。

目前，行星滚柱丝杠副在我国发展的时间还比较短，国内的研究工作主要集中在理论分析和结构优化等研究方面，在性能测试方面的研究还不是很完备。

行星滚柱丝杠副理论上具有比滚珠丝杠更高的精度和效率，为了证明理论推导的正确性，需要通过测试来验证。国内针对小型行星滚柱丝杠副精度及效率测试装置的研制还不是很完备，有的是人工测试，读数本身会产生偏差，有的测试对象是中型行星滚柱丝杠副，没有对小型行星滚柱丝杠副夹持问题给出解决方案，发明专利CN105890895A中公开了“一种行星滚柱丝杠副综合性能测试试验台”，该试验台采用电机驱动丝杠进行转动测试、液压***进行加载，却没有考虑***误差的补偿，在小转矩驱动时，转矩的测量会产生很大的误差。因此，设计一套小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种能够实现对小型行星滚柱丝杠副精度及效率进行检测的装置，用于对小型行星滚柱丝杠副精度、效率的检测。

一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，包括：伺服电机，减速器，转矩传感器，旋转编码器，导轨，滑块，等效替代杆，拉压力传感器，推力球轴承，安装轴，顶杆，弹性卡套，卡套螺母，螺母套筒，螺母连接杆，圆锥销，圆锥销转接头，定位销，机电作动器，底板以及各连接板、销钉等。伺服电机带动减速器为***提供动力源；转矩传感器对丝杠输入端转矩进行测试，并由联轴器分别连接伺服电机输出轴和安装轴，保证丝杠输入端同轴度；轴承座的锁紧法兰上安装有旋转编码器，用于测量丝杠输入端的实际转角，同时安装在轴承座内部一对角接触球轴承保证***同轴度，一对推力球轴承为***轴向卸载提供基础；顶杆与安装轴内部螺纹配合连接，作为丝杠的轴向定位；弹性卡套后端斜面与安装轴前端斜面接触，旋转卡套螺母使弹性卡套发生弹性变形，夹持并固定丝杠；直线导轨位移传感器由导轨和滑块组成，导向轨道和光栅尺集成在导轨上，滑动块和读数头集成在滑块上，不仅可以为螺母提供导向，还可以对螺母的轴向位移进行精准测量；导轨与底板凹槽侧面配合，作为定位基准；导轨通过螺钉固定在导轨定位销上；导轨定位销通过下端螺纹与底板凹槽固连，装配调试过程中通过对定位销的铣削调整导轨的安装高度，以保证***的同轴度；螺母与螺母套筒内侧螺纹配合，同时用锁紧螺钉施加预紧力防止螺母在测试过程中发生周向转动；螺母连接杆与螺母外螺纹配合，将螺母锁紧，防止螺母与螺母套筒间配合螺纹松动；测试过程中利用圆锥销将螺母连接杆及安装转接头固连，拆卸时将圆锥销拔出，利用机电作动器将负载输出轴缩回，留出轴向空间方便行星滚柱丝杠副的安装和拆卸；拉压力传感器对负载输出轴的轴向力实时采集，并反馈给机电作动器；机电作动器用于模拟负载，为行星滚柱丝杠副进行加载，安装在机电作动器安装板上，并用限位压板压紧侧面；负载定位销安装在机电作动器安装板上，为机电作动器提供轴向定位；测试***转矩误差时，利用等效替代杆替代卡套螺母、螺母连接杆及小型行星滚柱丝杠副，等效替代杆一端用圆锥销与安装转接头固连，另一端顶在推力球轴承座圈上，进行同等负载条件下的***转矩误差测试；底板中间铣有通槽，安装时先将定位销分别与电机安装支架、转矩传感器安装板、轴承座安装板、机电作动器安装板装配，再将装配好的各安装板***底板，作为各安装板的定位，最后用螺钉将各安装板安装固定于底板。

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，弹性卡套后端斜面与安装轴前端斜面接触，旋转卡套螺母使弹性卡套发生弹性变形，夹持并固定丝杠；

所述的转矩传感器，对丝杠输入端转矩进行测试，并由联轴器分别连接伺服电机输出轴和安装轴，保证丝杠输入端同轴度；

所述的旋转编码器安装在轴承座的锁紧法兰上，用于测量丝杠输入端实际转角；

所述的角接触球轴承安装在轴承座内部，保证***同轴度，推力轴承为***轴向卸载提供了基础；

所述的顶杆与安装轴内部螺纹配合连接，作为丝杠的轴向定位；

所述的直线导轨位移传感器由导轨和滑块组成，导向轨道和光栅尺集成在导轨上，滑动块和读数头集成在滑块上，不仅可以为螺母提供导向，还可以对螺母的轴向位移进行精准测量；

所述的导轨与底板凹槽侧面配合，作为定位基准，并通过螺钉固定在导轨定位销上；

所述的导轨定位销，通过下端螺纹与底板凹槽固连，装配调试过程中通过对定位销的铣削调整导轨的安装高度，以保证***的同轴度；

所述的螺母与螺母套筒内侧螺纹配合，同时用锁紧螺钉施加预紧力防止螺母在测试过程中发生周向转动；

所述的螺母连接杆与螺母外螺纹配合，将螺母锁紧，防止螺母与螺母套筒间配合螺纹松动；

所述的圆锥销在测试过程中将螺母连接杆及安装转接头固连，拆卸时将圆锥销拔出，利用机电作动器将负载输出轴缩回，留出轴向空间方便行星滚柱丝杠副的安装和拆卸；

所述的拉压力传感器对负载输出轴的轴向力实时采集，并反馈给机电作动器；

所述的机电作动器用于模拟负载，为行星滚柱丝杠副进行加载，安装在机电作动器安装板上，并用限位压板压紧侧面；

所述的负载定位销安装在机电作动器安装板上，为机电作动器提供轴向定位；

所述的等效替代杆，在测试***转矩误差时，替代卡套螺母、螺母连接杆及小型行星滚柱丝杠副，等效替代杆一端用圆锥销与安装转接头固连，另一端顶在推力球轴承座圈上，进行同等负载条件下***转矩误差的测试；

所述的底板中间铣有通槽，定位销分别与电机安装支架、转矩传感器安装板、轴承座安装板、机电作动器安装板装配，再将装配好的各安装板***底板，作为各安装板的定位，最后用螺钉将各安装板安装固定于底板；

本发明与现有结构相比有以下优点：

(1)本发明一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，采用等量替代的方法，利用替代件测量***加载时的转矩误差，并进行补偿，可以极大提升***测试精度；

(2)本发明一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，将弹性卡套后端斜面与安装轴前端斜面接触，旋转卡套螺母使弹性卡套发生弹性变形，解决了小型行星滚柱丝杠副难夹持的问题；

(3)本发明一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，采用圆锥销在测试过程中将螺母连接杆及安装转接头固连，拆卸时将圆锥销拔出，利用机电作动器将负载输出轴缩回，留出轴向空间方便行星滚柱丝杠副的安装和拆卸；

(4)本发明一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，采用直线导轨位移传感器，将导轨滑块与光栅尺集成一体，即可以为螺母提供导向，还可以对螺母的轴向位移进行精准测量，同时避免了导轨和光栅尺安装不平行等误差对***精度造成影响。

附图说明

图1为一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置的轴测图；

图2为一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置的剖切图；

图3为一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置的***转矩误差测试图；

图4为一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置的丝杠夹持端剖视图；

图5为一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置的螺母夹持端剖视图；

图6为一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置的螺母加载端剖视图；

图7为一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置的小型行星滚柱丝杠副剖视图；

图中：1为伺服电机；2为减速器；3为联轴器；4为转矩传感器；5为旋转编码器；6为轴承座；7为安装轴；8为螺母套筒；9为锁紧螺钉；10为滑块；11为导轨；12为拉压力传感器；13为负载输出轴；14为底板；15为机电作动器；16为限位压板；17为电机安装支架；18为转矩传感器安装板；19为锁紧法兰；20为角接触球轴承；21为推力球轴承；22为小型行星滚柱丝杠副；23为负载转接头；24为机电作动器安装板；25为负载定位销；26为轴承座安装板；27为圆锥销；28为顶杆；29为弹性卡套；30为卡套螺母；31为螺母连接杆；32为安装转接头；33为螺钉；34为导轨定位销；35等效替代杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步详细的描述：

本发明的目的在于克服现有结构上的不足，提供了一种能够实现对小型行星滚柱丝杠副精度及效率进行检测的装置，用于对小型行星滚柱丝杠副精度、效率的检测。

参阅图1～图7，一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，包括：伺服电机(1)；减速器(2)；联轴器(3)；转矩传感器(4)；旋转编码器(5)；轴承座(6)；安装轴(7)；螺母套筒(8)；锁紧螺钉(9)；滑块(10)；导轨(11)；拉压力传感器(12)；负载输出轴(13)；底板(14)；机电作动器(15)；限位压板(16)；电机安装支架(17)；转矩传感器安装板(18)；锁紧法兰(19)；角接触球轴承(20)；推力球轴承(21)；小型行星滚柱丝杠副(22)；负载转接头(23)；机电作动器安装板(24)；负载定位销(25)；轴承座安装板(26)；圆锥销(27)；顶杆(28)；弹性卡套(29)；卡套螺母(30)；螺母连接杆(31)；安装转接头(32)；螺钉(33)；导轨定位销(34)；等效替代杆(35)。

伺服电机(1)带动减速器(2)为***提供动力源；转矩传感器(4)对丝杠(22-1)输入端转矩进行测试，并由联轴器(3)分别连接伺服电机(1)输出轴和安装轴(7)，保证丝杠(22-1)输入端同轴度；轴承座(6)的锁紧法兰(19)上安装有旋转编码器(5)，用于测量丝杠(22-1)输入端的实际转角；安装在轴承座(6)内部一对角接触球轴承(20)保证***同轴度，一对推力球轴承(21)为***轴向卸载提供基础；顶杆(28)与安装轴(7)内部螺纹配合连接，作为丝杠(22-1)的轴向定位；弹性卡套(29)后端斜面与安装轴(7)前端斜面接触，旋转卡套螺母(30)使弹性卡套(29)发生弹性变形，夹持并固定丝杠(22-1)；直线导轨位移传感器由导轨(11)和滑块(10)组成，导向轨道和光栅尺集成在导轨(11)上，滑动块和读数头集成在滑块(10)上，不仅可以为螺母(22-2)提供导向，还可以对螺母(22-2)的轴向位移进行精准测量；导轨(11)与底板(14)凹槽侧面配合，作为定位基准；导轨(11)通过螺钉(33)固定在导轨定位销(34)上；导轨定位销(34)通过下端螺纹与底板(14)凹槽固连，装配调试过程中通过对导轨定位销(34)的铣削调整导轨(11)的安装高度，以保证***的同轴度；螺母(22-2)与螺母套筒(8)内侧螺纹配合，同时用锁紧螺钉(9)施加预紧力防止螺母(22-2)在测试过程中发生周向转动；螺母连接杆(31)与螺母(22-2)外螺纹配合，将螺母(22-2)锁紧，防止螺母(22-2)与螺母套筒(8)间配合螺纹松动；测试过程中利用圆锥销(27)将螺母连接杆(31)及安装转接头(32)固连，拆卸时将圆锥销(27)拔出，利用机电作动器(15)将负载输出轴(13)缩回，留出轴向空间方便行星滚柱丝杠副(22)的安装和拆卸；拉压力传感器(12)对负载输出轴(13)的轴向力实时采集，并反馈给机电作动器(15)；机电作动器(15)用于模拟负载，为行星滚柱丝杠副(22)进行加载，安装在机电作动器安装板(24)上，并用限位压板(16)压紧侧面；负载定位销(25)安装在机电作动器安装板(24)上，为机电作动器(15)提供轴向定位；测试***转矩误差时，用等效替代杆(35)替代卡套螺母(30)、螺母连接杆(31)及小型行星滚柱丝杠副(22)，等效替代杆(35)一端用圆锥销(27)与安装转接头(32)固连，另一端顶在推力球轴承(21)座圈上，进行同等负载条件下***转矩误差的测试；底板(14)中间铣有通槽，安装时先将定位销分别与电机安装支架(17)、转矩传感器安装板(18)、轴承座安装板(26)、机电作动器安装板(24)装配，再将装配好的各安装板***底板(14)，作为各安装板的定位，最后用螺钉将各安装板安装固定于底板(14)。

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，弹性卡套(29)后端斜面与安装轴(7)前端斜面接触，旋转卡套螺母(30)使弹性卡套(29)发生弹性变形，夹持并固定丝杠(22-1)；

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，由转矩传感器(4)对丝杠(22-1)输入端转矩进行测试，并由联轴器(3)分别连接伺服电机(1)输出轴和安装轴(7)，保证丝杠(22-1)输入端同轴度；

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，旋转编码器(5)安装在轴承座(6)的锁紧法兰上(19)，用于测量丝杠(22-1)输入端实际转角；

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，角接触球轴承(20)安装在轴承座(6)内部保证***同轴度，推力球轴承(21)为***轴向卸载提供基础；

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，顶杆(28)与安装轴(7)内部螺纹配合连接，作为丝杠(22-1)的轴向定位；

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，直线导轨位移传感器由导轨(11)和滑块(10)组成，导向轨道和光栅尺集成在导轨(11)上，滑动块和读数头集成在滑块(10)上，不仅可以为螺母(22-2)提供导向，还可以对螺母(22-2)的轴向位移进行精准测量；

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，导轨(11)与底板(14)凹槽侧面配合，作为定位基准，并通过螺钉(33)固定在导轨定位销(34)上；

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，导轨定位销(34)通过下端螺纹与底板(14)凹槽固连，装配调试过程中通过对导轨定位销(34)的铣削调整导轨(11)的安装高度，以保证***的同轴度；

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，螺母(22-2)与螺母套筒(8)内侧螺纹配合，同时用锁紧螺钉(9)施加预紧力防止螺母(22-2)在测试过程中发生周向转动；

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，螺母连接杆(31)与螺母(22-2)外螺纹配合，将螺母(22-2)锁紧，防止螺母(22-2)与螺母套筒(8)间配合螺纹松动；

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，圆锥销(27)在测试过程中将螺母连接杆(31)及安装转接头(32)固连，拆卸时将圆锥销(27)拔出，利用机电作动器(15)将负载输出轴(13)缩回，留出轴向空间方便行星滚柱丝杠副(22)的安装和拆卸；

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，拉压力传感器(12)对负载输出轴(13)的轴向力实时采集，并反馈给机电作动器(15)；

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，机电作动器(15)用于模拟负载，为行星滚柱丝杠副(22)进行加载，安装在机电作动器安装板(24)上，并用限位压板(16)压紧侧面；

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，负载定位销(25)安装在机电作动器安装板(24)上，为机电作动器(15)提供轴向定位；

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，在测试***转矩误差时，用等效替代杆(35)替代卡套螺母(30)、螺母连接杆(31)及小型行星滚柱丝杠副(22)，等效替代杆(35)一端用圆锥销(27)与安装转接头(32)固连，另一端顶在推力球轴承(21)座圈上，进行同等负载条件下***转矩误差的测试；

所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，底板(14)中间铣有通槽，定位销分别与电机安装支架(17)、转矩传感器安装板(18)、轴承座安装板(26)、机电作动器安装板(24)装配，再将装配好的各安装板***底板(14)，作为各安装板的定位，最后用螺钉将各安装板安装固定于底板(14)。

综上所述，以上仅为本发明较佳的实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，其特征在于：由伺服电机(1)；减速器(2)；联轴器(3)；转矩传感器(4)；旋转编码器(5)；轴承座(6)；安装轴(7)；螺母套筒(8)；锁紧螺钉(9)；滑块(10)；导轨(11)；拉压力传感器(12)；负载输出轴(13)；底板(14)；机电作动器(15)；限位压板(16)；电机安装支架(17)；转矩传感器安装板(18)；锁紧法兰(19)；角接触球轴承(20)；推力球轴承(21)；小型行星滚柱丝杠副(22)；负载转接头(23)；机电作动器安装板(24)；负载定位销(25)；轴承座安装板(26)；圆锥销(27)；顶杆(28)；弹性卡套(29)；卡套螺母(30)；螺母连接杆(31)；安装转接头(32)；螺钉(33)；导轨定位销(34)；等效替代杆(35)组成；

转矩传感器(4)对丝杠(22-1)输入端转矩进行测试，并由联轴器(3)分别连接伺服电机(1)输出轴和安装轴(7)，保证丝杠(22-1)输入端同轴度；旋转编码器(5)安装在轴承座(6)的锁紧法兰上(19)，用于测量丝杠(22-1)输入端实际转角；角接触球轴承(20)安装在轴承座(6)内部保证***同轴度，推力球轴承(21)为***轴向卸载提供基础；拉压力传感器(12)对负载输出轴(13)的轴向力实时采集，并反馈给机电作动器(15)；机电作动器(15)用于模拟负载，为行星滚柱丝杠副(22)进行加载，安装在机电作动器安装板(24)上，并用限位压板(16)压紧侧面；负载定位销(25)安装在机电作动器安装板(24)上，为机电作动器(15)提供轴向定位；

弹性卡套(29)后端斜面与安装轴(7)前端斜面接触，旋转卡套螺母(30)使弹性卡套(29)发生弹性变形，夹持并固定丝杠(22-1)；顶杆(28)与安装轴(7)内部螺纹配合连接，作为丝杠(22-1)的轴向定位；

导轨(11)与底板(14)凹槽侧面配合，作为定位基准，并通过螺钉(33)固定在导轨定位销(34)上；导轨定位销(34)通过下端螺纹与底板(14)凹槽固连，装配调试过程中通过对导轨定位销(34)的铣削调整导轨(11)的安装高度，以保证***的同轴度；

螺母(22-2)与螺母套筒(8)内侧螺纹配合，同时用锁紧螺钉(9)施加预紧力防止螺母(22-2)在测试过程中发生周向转动；螺母连接杆(31)与螺母(22-2)外螺纹配合，将螺母(22-2)锁紧，防止螺母(22-2)与螺母套筒(8)间配合螺纹松动；

底板(14)中间铣有通槽，定位销分别与电机安装支架(17)、转矩传感器安装板(18)、轴承座安装板(26)、机电作动器安装板(24)装配，再将装配好的各安装板***底板(14)，作为各安装板的定位，最后用螺钉将各安装板安装固定于底板(14)。

2.如权利要求1所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，其特征在于：采用等效替代的方式，在测试***转矩误差时，用等效替代杆(35)替代卡套螺母(30)、螺母连接杆(31)及小型行星滚柱丝杠副(22)，等效替代杆(35)一端用圆锥销(27)与安装转接头(32)固连，另一端顶在推力球轴承(21)座圈上，进行同等负载条件下***转矩误差的测试。

3.如权利要求1所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，其特征在于：采用的直线导轨位移传感器由导轨(11)和滑块(10)组成，导向轨道和光栅尺集成在导轨(11)上，滑动块和读数头集成在滑块(10)上，不仅可以为螺母(22-2)提供导向，还可以对螺母(22-2)的轴向位移进行精准测量，同时避免了导轨和光栅尺安装不平行等误差对***精度造成影响。

4.如权利要求1所述的一种小型行星滚柱丝杠副精度及效率检测装置，其特征在于：采用圆锥销(27)在测试过程中将螺母连接杆(31)及安装转接头(32)固连，拆卸时将圆锥销(27)拔出，利用机电作动器(15)将负载输出轴(13)缩回，留出轴向空间方便行星滚柱丝杠副(22)的安装和拆卸。