[发明专利]可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械工程中机械设计及测试技术领域，具体涉及一种可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置及测试方法。

背景技术

滚珠丝杠副是一种螺旋传动元件，具有定位精度高、摩擦力小、传动效率高等优点，是数控机床进给系统的关键部件。

传统的测试装置主要包括驱动部分、传动部分、测量部分和加载部分。加载部分主要为外部加载，即载荷相对于滚珠丝杠系统为外力。这就必然带来引入外部摩擦力的后果。而滚珠丝杠副内滚珠与滚道的摩擦力很小，它的测量很容易受到外部摩擦力的影响。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种可变载滚珠丝杠摩擦力测试装置及测试方法。

根据本发明的一个方面，提供一种可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置，其特征在于，包括伺服电机10、联轴器9、双螺母滚珠丝杆、弹簧、钢球6、第一挡板71、第二挡板72、第一L型底座2、第二L型底座8、导向花键3、传力杆13、力学传感器14，其中：所述伺服电机10、联轴器9、双螺母滚珠丝杆依次连接；所述双螺母滚珠丝杆所包含的滚珠丝杆4的一端采用固定支承方式由所述第一L型底座2支撑，所述滚珠丝杆4的另一端以自由支撑方式架设在所述第二L型底座8上；所述第一挡板71和第二挡板72通过所述钢球6分别与所述双螺母滚珠丝杆所包含的2个丝杠螺母5端面接触；2个所述丝杠螺母5之间安装有弹簧；所述第一挡板71和第二挡板72由所述导向花键3支撑；所述力学传感器14通过所述传力杆13连接任一所述丝杠螺母5。依靠双丝杆螺母之间的弹簧加载，轴向载荷的大小依靠压缩弹簧的压缩量确定，因此丝杆螺母所受轴向载荷可有多种且调节方便；进一步地，载荷加载过程，载荷被施加在双螺母内部，由于加载而引入的摩擦力为内力，力学传感器测量到的摩擦力中将不会包含这一部分的摩擦力，所以测量将更加准确。

优选地，还包括光学隔振台1，其中，所述第一L型底座2、第二L型底座8、力学传感器14、伺服电机10均设置在所述光学隔振台1上。

优选地，还包括带一字槽的连接装置12，其中，所述第一挡板71、第二挡板72连接所述带一字槽的连接装置12。

优选地，所述第一L型底座2和第二L型底座8通过螺纹联接固定在所述光学隔振台1上。

优选地，还包括托板15，其中，所述托板15通过所述带一字槽的连接装置12连接到所述第一挡板71和第二挡板72上，所述力学传感器14设置于所述托板15上，以通过所述托板15实现与丝杠螺母5的同步线性运动，所述托板15与所述光学隔振台1之间存在间隙。

优选地，加载过程，弹簧压缩量变化是靠两个丝杆螺母5的相位差控制，两个丝杆螺母5依靠同时穿过所述两个丝杆螺母5的多根金属杆保持相位差的锁定。

根据本发明的另一个方面，还提供一种可变载滚珠丝杠摩擦力测试方法，其特征在于，利用本发明提供的所述可变载滚珠丝杠摩擦力测量装置，依靠伺服电机10提供不同转速，驱动双螺母滚珠丝杆做单行程或者往复运动，测出丝杆螺母移动过程中施加到力学传感器14上力的波动。

本发明采用双螺母、弹簧加载，轴向载荷为内力其引入的摩擦力也为内力，不会影响到滚珠与滚道摩擦力（外部摩擦力）的测量，为可变载滚珠丝杠摩擦力测试装置，引入的外部摩擦力与滚珠丝杠内部摩擦力相比极小。

更为具体地，所述第一挡板和第二挡板借助所述钢球与丝杆螺母接触，能够保持与螺母的相对位置固定，不会由于测试而给丝杆螺母引入偏载；同时钢球与丝杆螺母之间的间隙可以通过螺栓微调，以保证所述第一挡板和第二挡板与丝杆螺母的随动性能。依靠双丝杆螺母之间的弹簧加载，轴向载荷的大小依靠压缩弹簧的压缩量确定，因此丝杆螺母所受轴向载荷可有多种且调节方便。通过光学隔振台可以有效隔绝外界振动。所述带一字槽的连接装置在满足弹簧压缩量变化时，提供第一挡板与第二挡板之间距离的调节功能。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明整体结构轴侧图；

图2为本发明整体结构俯视图；

图3为本发明整体结构正视图；

图4为本发明整体结构局部视图；

图5为本发明摩擦力测量机构挡板及钢球；

图6为带一字槽的连接装置；

图7为根据本发明提供的可变载滚珠丝杠摩擦力测试装置的结构示意图。