一种气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及气缸摩擦检测领域，具体是一种气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置及方法。该装置包括机架、二自由度旋转架、滚珠螺母棘轮模块和丝杠夹具模块，所述二自由度旋转架通过轴承安装在机架横梁上，所述滚珠螺母棘轮模块装在二自由度旋转架内，丝杠夹具模块的丝杠与滚珠螺母棘轮模块的滚珠螺母配合。将活塞‑活塞杆组件固定在机架底座上，丝杠通过夹具连着缸筒在重力作用下旋转下落，实现了气浮活塞在缸筒中一次性全行程的连续旋转运动。通过对比有无气浮活塞情况下缸筒旋转下落的时间，或通过检测电信号以判断气浮活塞与缸筒之间是否接触。该检测装置结构巧妙，检测准确。

A friction detection device and method of air floating non friction cylinder

【技术实现步骤摘要】
一种气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置及方法
本专利技术涉及气缸摩擦检测领域，具体是一种气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置及方法。
技术介绍
随着科技的迅速发展，气体润滑轴承技术得到了广泛的应用。压缩气体进入轴与轴承套的间隙中，使得二者不能直接接触，从而形成一种理想的支撑元件。气体润滑技术在气缸的无摩擦化过程中也得到应用，实现气缸无摩擦的方法主要是避免活塞与缸筒间以及活塞杆与端盖间的直接接触。活塞表面均匀分布有若干节流孔，压缩空气通过节流孔进入活塞与缸筒间极小的间隙中，形成一层高压气膜，从而实现了活塞与缸筒的零摩擦接触。活塞杆与端盖间装有金属烧结而成多孔质空气轴承，空气轴承内圈与活塞杆之间存在间隙，压缩空气经由多孔质空气轴承进入间隙形成气膜以支撑活塞杆无摩擦的往复运动。无摩擦气缸具有较高的加工精度，出厂前需要对已加工好的气浮无摩擦气缸进行摩擦检测。中国专利技术专利ZL201310124084.5和ZL201310123828.1分别提供了一种高精度的气悬浮无摩擦气缸的检测装置和一种气悬浮无摩擦气缸的检验方法，该装置和方法是将缸筒固定，采用压缩空气给气浮活塞和气浮垫供气，使活塞与缸筒内壁间以及气浮垫和垫块间形成气膜。该装置通过转动活塞杆，检测其速度衰减情况，来判断气缸筒和活塞之间是否达存在摩擦。该方法可能会把气浮垫和垫块之间的摩擦引入，从而导致误判，且无法一次性进行全行程检测。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置及方法。该专利技术中活塞-活塞杆组件固定不动，活塞与缸筒之间间隙内通有压缩空气，通过缸筒的旋转下落，实现了对气缸缸筒的一次性全行程检测。该装置结构巧妙，方法步骤简便，检测结果准确。本专利技术是通过以下技术手段实现上述目的。一种气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置，其特征在于，包括机架、二自由度旋转架、滚珠螺母棘轮模块和丝杠夹具模块，所述二自由度旋转架安装在所述机架顶部的横梁上，机架底座上设有固定活塞杆3的装置以及能够与活塞杆的进气通道相连通的气源通道；所述滚珠螺母棘轮模块包括滚珠螺母、棘轮套和棘爪，所述滚珠螺母固定安装在棘轮套内，所述棘轮套外表面有棘轮轮齿，棘爪装在二自由度旋转架内表面，且与所述棘轮轮齿配合，棘轮套通过轴承安装在二自由度旋转架内；所述丝杠夹具模块包括丝杠和固定在丝杠下端的夹具，所述丝杠外表面为传动螺纹，所述丝杠与滚珠螺母螺纹配合。进一步地，所述二自由度旋转架包括第一旋转架和第二旋转架，第一旋转架和第二旋转架均为圆环状结构，第一旋转架可绕其直径旋转的装在机架顶部的横梁上，第二旋转架装在第一旋转架内部、且可绕其直径旋转，所述第一旋转架、第二旋转架转动所围绕的直径相垂直。进一步地，所述棘爪为装在第二旋转架壁上的弹性柱塞。进一步地，所述机架的底座为非铁磁性材质，底座底部设有利用磁性吸引力固定活塞杆的电磁铁。进一步地，所述底座上设有通孔，所述通孔孔壁上设有第一环形凹槽、第二环形凹槽、第三环形凹槽，所述机架底座设有气源通道，所述气源通道与第二环形凹槽相通；所述第二环形凹槽能在活塞杆插入后完全覆盖所述径向盲孔，所述第一环形凹槽与第三环形凹槽内分别设有密封圈。进一步地，所述底座上的通孔为锥形孔。进一步地，所述丝杠端底部中心设有螺纹孔，所述夹具顶端有螺纹杆，螺纹杆与丝杠的螺纹孔螺纹连接。进一步地，所述夹具尾部有定位锥，两侧对称分布弹性夹爪。进一步地，所述定位锥表面开有若干环形凹槽。所述的气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置的检测方法，其特征在于：被测无摩擦气缸的后端盖由夹具夹持，活塞杆的自由端固定在机架底座上，通过机架底座的气源通道向活塞杆的进气通道通气；把气缸筒从高位释放，缸筒连同丝杠从高处旋转下落；在缸筒下落的过程中通过以下两种手段之一来判断是否有摩擦：(1)计量缸筒下落到最低端所用的时间t1；将活塞取下，计量无活塞的情况下，缸筒的从高位连同丝杠从高处旋转下落到最低端所用的时间t2；根据t1与t2的对比来判断是否有摩擦；(2)将第一根导线一端与活塞杆相连，另一端接电压信号正极；第二根导线通过铜片与丝杠接触，另一端接采集卡AI口；第三根导线一端接电压信号负极，另一端接采集卡的GND；通过检测电信号判断有无摩擦。本专利技术所述的气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置，将活塞-活塞杆组件固定，丝杠通过夹具连着缸筒在重力作用下旋转下落，实现了气浮活塞在气缸筒中一次性全行程的连续旋转运动。该装置的检测方法是通过对比有无气浮活塞情况下缸筒旋转下落的时间，或通过检测电信号判断气浮活塞与缸筒之间是否接触。该装置检测效果明显，且结构巧妙，步骤简便。附图说明图1为本专利技术所述气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置示意图。图2为横梁的剖面图。图3为二自由度旋转架结构图。图4为第二旋转架与滚珠丝杠安装的三维剖视图。图5为图1中A处夹具的放大三维图。图6为无摩擦气缸后端盖三维半剖视图。图7为活塞杆半剖示意图。图8为活塞半剖视图。图9为机架底座半剖示意图。附图标记说明：1-底座；2-支架；3-活塞杆；4-活塞；5-缸筒；6-后端盖；7-丝杠；8-第一旋转架；9-第二旋转架；10-夹具；11-弹性夹爪；12-弹性柱塞；13-轴承；14-棘轮轮齿；15-孔用挡圈；16-滚珠螺母；17-横梁；18-活塞进气通道；19-活塞出气通道；20-气源通道；21-锥形孔；22-第一环形凹槽；23-第二环形凹槽；24-第三环形凹槽；25-电磁铁；26-圆形倒锥凹槽；27-定位孔；28-径向盲孔；29-密封圈；30-棘轮套；31-第一轴承安装孔；32-第一凸台；33-第二轴承安装孔；34-第一凸轴；35-第二凸轴。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。本专利技术提供的气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置，包括机架、二自由度旋转架、滚珠螺母棘轮模块和丝杠夹具模块。机架底座1上设有固定活塞杆3的装置以及能够与活塞杆3的进气通道18相连通的气源通道20。所述二自由度旋转架安装在所述机架顶部的横梁17上。所述滚珠螺母棘轮模块包括滚珠螺母16、棘轮套30和棘爪，所述滚珠螺母16固定安装在棘轮套30内，且二者之间既无相对转动又无轴向运动。所述棘轮套30外表面有棘轮轮齿14，棘爪装在二自由度旋转架内表面，且与所述棘轮轮齿14配合，棘轮套30通过轴承13安装在二自由度旋转架内；棘爪与所述棘轮轮齿14配合保证滚珠螺母棘轮模块单向旋转。所述丝杠夹具模块包括丝杠7和固定在丝杠7下端的夹具10，所述丝杠7外表面为传动螺纹，所述丝杠7与滚珠螺母16螺纹配合。丝杠外径和螺距的选择需确保丝杠7和缸筒5可以一起垂直下落。所述夹具夹住被测气缸后端盖6与其保持同步运动。图1所示为本专利技术所述气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置的一种具体实施例，具体的：所述机架包括支架2和底座1，横梁17装在所述支架上端，所述横梁17上有一通孔用于容纳二自由度旋转架，横梁17的通孔内壁上设有一对对称的第一轴承安装孔31，如图2所示。所述二自由度旋转架包括第一旋转架8和第二旋转架9，第一旋转架8和第二旋转架9均为圆环状结构，第一旋转架8可绕其直径旋转的装在机架顶部的横梁17上，第二旋转架9装在第一旋转架8内部、且可绕其直径旋转，所述第一旋转架8、第二旋转架9转动所围绕的直径相垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置，其特征在于，包括机架、二自由度旋转架、滚珠螺母棘轮模块和丝杠夹具模块，所述二自由度旋转架安装在所述机架顶部的横梁(17)上，机架底座(1)上设有固定活塞杆(3)的装置以及能够与活塞杆(3)的进气通道(18)相连通的气源通道(20)；所述滚珠螺母棘轮模块包括滚珠螺母(16)、棘轮套(30)和棘爪，所述滚珠螺母(16)固定安装在棘轮套(30)内，所述棘轮套(30)外表面有棘轮轮齿(14)，棘爪装在二自由度旋转架内表面，且与所述棘轮轮齿(14)配合，棘轮套(30)通过轴承(13)安装在二自由度旋转架内；所述丝杠夹具模块包括丝杠(7)和固定在丝杠(7)下端的夹具(10)，所述丝杠(7)外表面为传动螺纹，所述丝杠(7)与滚珠螺母(16)螺纹配合。

【技术特征摘要】
1.一种气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置，其特征在于，包括机架、二自由度旋转架、滚珠螺母棘轮模块和丝杠夹具模块，所述二自由度旋转架安装在所述机架顶部的横梁(17)上，机架底座(1)上设有固定活塞杆(3)的装置以及能够与活塞杆(3)的进气通道(18)相连通的气源通道(20)；所述滚珠螺母棘轮模块包括滚珠螺母(16)、棘轮套(30)和棘爪，所述滚珠螺母(16)固定安装在棘轮套(30)内，所述棘轮套(30)外表面有棘轮轮齿(14)，棘爪装在二自由度旋转架内表面，且与所述棘轮轮齿(14)配合，棘轮套(30)通过轴承(13)安装在二自由度旋转架内；所述丝杠夹具模块包括丝杠(7)和固定在丝杠(7)下端的夹具(10)，所述丝杠(7)外表面为传动螺纹，所述丝杠(7)与滚珠螺母(16)螺纹配合。2.根据权利要求1所述的气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置，其特征在于：所述二自由度旋转架包括第一旋转架(8)和第二旋转架(9)，第一旋转架(8)和第二旋转架(9)均为圆环状结构，第一旋转架(8)可绕其直径旋转的装在机架顶部的横梁(17)上，第二旋转架(9)装在第一旋转架(8)内部、且可绕其直径旋转，所述第一旋转架(8)、第二旋转架(9)转动所围绕的直径相垂直。3.根据权利要求1所述的气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置，其特征在于：所述棘爪为装在第二旋转架(9)壁上的弹性柱塞(12)。4.根据权利要求1所述的气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置，其特征在于：所述机架的底座(1)为非铁磁性材质，底座(1)底部设有利用磁性吸引力固定活塞杆(3)的电磁铁(25)。5.根据权利要求1所述的气浮无摩擦气缸的摩擦检测装置，其特征在于：所述底座(1)上设有通孔，所述通孔孔壁上设有第一环形凹槽(22)、第二环形凹槽(23)、第三环形凹槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱鹏飞，邹能祥，葛道晗，何迪，吴佳伟，张立强，张舒婷，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32