滚动直线导轨副静刚度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种滚动直线导轨副静刚度测量装置，采用伺服电机驱动一根梯形丝杠带动加载螺母对滚动直线导轨副进行加载，通过改变导轨副安装位置及导轨上夹具的类型可对导轨副进行垂直、偏转及俯仰加载三种加载方式，导轨上、下夹具上分布有对应不同载荷方式的测量点，用于测定加载时导轨副的变形位移情况。本实用新型专利技术分别实现了对滚动直线导轨副垂直静刚度、偏转静刚度和俯仰静刚度的自动测量，加载载荷大，测量精度高，能够满足不同导轨系列对不同加载方式的需要。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于测量
，特别是一种滚动直线导轨副静刚度测量装置。
技术介绍
滚动直线导轨副一般由导轨、滑块、返向器、滚动体和保持架等组成，它是一种作相对往复直线运动的滚动支承，能以滑块和导轨间的钢球滚动来代替直接的滑动接触，并且滚动体可以借助反向器在滚道和滑块内实现无限循环。滚动直线导轨副具有磨擦系数小、运行精度高、无爬行、耐磨损、刚度高、热变形小等优点，被广泛用作高精度数控机床和加工中心的导向部件。静刚度是影响滚动功能部件性能和承载能力的重要指标，是滚动直线导轨副的基本使用要求。滚动直线导轨副静刚度是指滚动直线导轨副承载恒定载荷的能力，当滚动直线导轨副受到外载荷时，将有竖直、水平方向的变形位移，以及在几个方向的角位移。这种弹性变形对机械性能有很大影响，静态变形不但会改变零部件的集合精度并影响加工质量，还会影响滚动直线导轨副的抗振性、生产率、噪声、工作寿命、运动平衡性、发热和磨损等。目前，我国关于滚动直线导轨副的静刚度理论研究方面已取得了一定的成果，但国内导轨静刚度测量装置的研制尚处于起步阶段，各厂商对相关产品实际的静刚度实验测试还远不能满足要求，一定程度上限制了产品性能的优化提高，给用户的实际选型也带来了很大困难。因此，开发出一种精度高、载荷大、通用性广滚动直线导轨副静刚度试验装置、在滚动直线导轨副设计阶段运用其对静刚度进行试验分析，对保证滚动直线导轨副的刚度有着重要的实际意义。经对现有技术的文献检索发现，华中科技大学的方健等人于2006年设计的滚动直线导轨副静刚度试验机采用液压系统进行加载，通过力传感器与电感测微仪采集的数据生成静刚度曲线，通过T型槽安装不同型号的导轨，加载液压缸通过滚珠丝杠可左右调节加载位置；该试验机最大加载载荷为30KN，加载载荷范围小，不能满足大规格导轨副静刚度测量的需要，液压加载系统对恒压控制要求较高，加载时需要通过丝杠调整液压缸位置以便对导轨副进行加载，操作不便，且只有进行垂直加载的装置及方法。另外，中国技术专利公布号CN102279100A，名称为滚动直线导轨副刚度试验机，该专利介绍了一种以伺服电机带动丝杠通过横梁对滚动直线导轨副进行加载并检测静刚度的实验装置及方法；该试验装置将传动结构放置在底座内，重载时试验台底座表面在垂直方向会产生较小的变形，对测量精度产生一定影响，保持恒压加载时对伺服电机的控制较为复杂，此外此试验装置只能进行垂直拉压载荷，没有对导轨进行偏载及俯仰加载，位移传感器的安装拆卸不便，导轨夹具的设计不能满足多种导轨安装试验的需要等。因此，在滚动直线导轨副静刚度测量方面，还缺少能够进行大载荷加载及适应多种导轨、多种载荷方式的自动测量装置。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种高精度、高载荷、高通用性、能对多种加载方式进行测量的滚动直线导轨副静刚度的测量装置。实现本技术目的的技术解决方案为:一种滚动直线导轨副静刚度测量装置，包括加载组件、支撑组件、装夹组件、测量组件以及数据处理模块，所述的加载组件包括伺服电机、减速机、一根加载梯形丝杠、加载螺母和防转横梁；支撑组件包括底座、一对立柱、上横梁、磁性表座、台面板；装夹组件包括力传感器施力杆、上夹具连接件、导轨上夹具、导轨下夹具；测量组件包括力传感器与激光位移传感器，数据处理模块即数据处理所需的计算机处理系统；伺服电机与减速机连接，减速机安装在上横梁上，梯形丝杠通过上横梁内的轴承与减速机连接，加载螺母安装在梯形丝杠上，并随梯形丝杠的转动而上下运动，加载螺母上固定安装有防转横梁，防转横梁的两端开有通孔，可套在左右两边对称安装的一对立柱上并能够上下移动，一对立柱的上端则安装有上横梁，立柱下端则固定安装在底座上，底座上安装有台面板；加载螺母上固定安装有用于测量载荷大小的力传感器，力传感器上通过螺纹连接有力传感器施力杆，导轨上夹具通过上夹具连接件与力传感器施力杆连接，导轨下夹具安装在台面板上，磁性表座安放在台面板的表面，激光位移传感器安装在对应磁性表座的支架上，激光位移传感器的投光中心位置垂直对齐垂直、偏转或俯仰载荷方式时的对应的测点，激光位移传感器、力传感器和伺服电机分别与计算机处理系统连接；伺服电机、减速机、一根加载梯形丝杠、加载螺母、力传感器、力传感器施力杆、上夹具连接件同轴线；防转横梁、上横梁、台面板、底座的平面平行。本技术与现有技术相比，其显著优点:(I)测量装置的台面板上安装有用于安装导轨副下夹具，通过切换不同的导轨上、下夹具以及改变夹具安装的位置可以实现对不同型号导轨副进行垂直、偏转和俯仰形式的加载，具有通用性强的特点。(2)由于采用了梯形丝杠进行加载，梯形丝杠具有良好的自锁性能，所以测量装置能较好的保持加载力恒定，便于测量恒定载荷下的静刚度。(3)由于加载较大，为了减小试验加载时试验台自身变形对试验精度的影响，伺服电机和减速机组成的传动部分置于测量装置上横梁上，测量装置底座作为一个整体，增加了测量装置的整体刚度，减小了变形，提高了测量结果精度。(4)本技术加载载荷能达到600KN，采用的高精度压力传感器精度可达0.3%。，激光位移传感器检测精度可达到μ m级，该测量方法能够得到高精度导轨副静刚度测量结果。(5).通过合理布置不同载荷方式时对应的测点，能够减少位移传感器的布置个数，采用激光位移传感器检测测点的位移量，安装调整简便，提高了测量效率。以下结合附图对本技术作进一步详细描述。附图说明图1为本技术滚动直线导轨副静刚度测量装置的结构组成及连接组装示意图。图2为垂直加载结构示意图。图3为装夹部分三维分解视图。图4为偏转上夹具及偏转加载结构示意图。图5为俯仰上夹具及俯仰加载结构示意图。图6为垂直或偏转加载测点分布示意图。图7为俯仰加载测点分布示意图。具体实施方式本技术采用伺服电机驱动一根梯形丝杠带动加载螺母对滚动直线导轨副进行加载，通过改变导轨副安装位置及导轨上夹具的类型可对导轨副进行垂直、偏转及俯仰加载三种加载方式。力传感器和激光位移传感器分别对被测导轨副的载荷和变形进行采样，其中力传感器固定在加载螺母上，可随其上下升降，激光位移传感器的投光中心位置与不同加载方式时相应的测量点垂直对齐。通过对采集的载荷及位移数据进行处理可绘制滚动直线导轨副静刚度曲线，从而实现滚动直线导轨副静刚度的试验测量，且测量的载荷范围大、通用性强、精度高。具体内容如下:结合图f图5，本技术滚动直线导轨副静刚度测量装置，包括加载组件、支撑组件、装夹组件、测量组件以及数据处理模块，所述的加载组件包括伺服电机5、减速机6、一根加载梯形丝杠7、加载螺母8和防转横梁3 ;支撑组件包括底座1、一对立柱2、上横梁4、磁性表座14 (即图2中的附图标记1401、1402、1403、1404所指皆为磁性表座)(垂直、俯仰静刚度检测时需要四个磁性表座1401、1402、1403、1404，偏转静刚度检测时需要两个磁性表座)、台面板16 ;装夹组件包括力传感器施力杆10、上夹具连接件11、导轨上夹具12、导轨下夹具15 ;测量组件包括力传感器9与激光位移传感器13 (即图2中的附图标记1301、1302、1303及1304所指皆为激光位移传感器，个数与磁性表座相对应)，数据处理模块即数据处理所需的计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滚动直线导轨副静刚度测量装置，其特征在于包括加载组件、支撑组件、装夹组件、测量组件以及数据处理模块，所述的加载组件包括伺服电机（5）、减速机（6）、一根加载梯形丝杠（7）、加载螺母（8）和防转横梁（3）；支撑组件包括底座（1）、一对立柱（2）、上横梁（4）、磁性表座（14）、台面板（16）；装夹组件包括力传感器施力杆（10）、上夹具连接件（11）、导轨上夹具（12）、导轨下夹具（15）；测量组件包括力传感器（9）与激光位移传感器（13），数据处理模块即数据处理所需的计算机处理系统；伺服电机（5）与减速机（6）连接，减速机（6）安装在上横梁（4）上，梯形丝杠（7）通过上横梁（4）内的轴承与减速机（6）连接，加载螺母（8）安装在梯形丝杠（7）上，并随梯形丝杠（7）的转动而上下运动，加载螺母（8）上固定安装有防转横梁（3），防转横梁（3）的两端开有通孔，可套在左右两边对称安装的一对立柱（2）上并能够上下移动，一对立柱（2）的上端则安装有上横梁（4），立柱（2）下端则固定安装在底座（1）上，底座（1）上安装有台面板（16）；加载螺母（8）上固定安装有用于测量载荷大小的力传感器（9），力传感器（9）上通过螺纹连接有力传感器施力杆（10），导轨上夹具（12）通过上夹具连接件（11）与力传感器施力杆（10）连接，导轨下夹具（15）安装在台面板（16）上，磁性表座（14）安放在台面板（16）的表面，激光位移传感器（13）安装在对应磁性表座（14）的支架上，激光位移传感器（13）的投光中心位置垂直对齐垂直、偏转或俯仰载荷方式时的对应的测点，激光位移传感器（13）、力传感器（9）和伺服电机（5）分别与计算机处理系统连接；伺服电机（5）、减速机（6）、一根加载梯形丝杠（7）、加载螺母（8）、力传感器（9）、力传感器施力杆（10）、上夹具连接件（11）同轴线；防转横梁（3）、上横梁（4）、台面板（16）、底座（1）的平面平行。...

【技术特征摘要】
1.一种滚动直线导轨副静刚度测量装置，其特征在于包括加载组件、支撑组件、装夹组件、测量组件以及数据处理模块，所述的加载组件包括伺服电机(5)、减速机(6)、一根加载梯形丝杠(7)、加载螺母(8)和防转横梁(3);支撑组件包括底座(I)、一对立柱(2)、上横梁(4)、磁性表座(14)、台面板(16);装夹组件包括力传感器施力杆(10)、上夹具连接件(11)、导轨上夹具(12)、导轨下夹具(15);测量组件包括力传感器(9)与激光位移传感器(13)，数据处理模块即数据处理所需的计算机处理系统；伺服电机(5)与减速机(6)连接，减速机(6)安装在上横梁(4)上，梯形丝杠(7)通过上横梁(4)内的轴承与减速机(6)连接，加载螺母(8)安装在梯形丝杠(7)上，并随梯形丝杠(7)的转动而上下运动，加载螺母(8)上固定安装有防转横梁(3)，防转横梁(3)的两端开有通孔，可套在左右两边对称安装的一对立柱(2 )上并能够上下移动，一对立柱(2 )的上端则安装有上横梁(4 )，立柱(2 )下端则固定安装在底座(I)上，底座(1)上安装有台面板(16);加载螺母(8)上固定安装有用于测量载荷大小的力传感器(9)，力传感器(9)上通过螺纹连接有力传感器施力杆(10)，导轨上夹具(12)通过上夹具连接件(11)与力传感器施力杆(10)连接，导轨下夹具(15)安装在台面板(16)上，磁性表座(14)安放在台面板(16)的表面，激光位移传感器(13)安装在对应磁性表座(14)的支架上，激光位移传感器(13)的投光中心位置垂直对齐垂直、偏转或俯仰载荷方式时的对应的测点，激光位移传感器(13)、力传感器(9)和伺服电机(5)分别与计算机处理系统连接；伺服电机(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯虎田，王禹林，衡豪，陶卫军，欧屹，徐凤翔，蔡理，李隆，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：实用新型
国别省市：