滾珠絲槓副軸向靜剛度測量裝置及其方法
2023-06-01 18:40:21
專利名稱：滾珠絲槓副軸向靜剛度測量裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及一種測量技術領域的方法及裝置，具體是一種滾珠絲槓副軸向靜剛度測量方法及其裝置。
背景技術：
滾珠絲槓副是由滾珠絲槓、滾珠和滾珠螺母組成的機械元件，其主要功能是將旋轉運動轉換成線性運動，或將轉矩轉換成軸向反覆作用力。它可以實現非常高的傳動和定位精度，被廣泛應用於各類精密工具機的進給傳動系統中，是機械工業使用廣泛、要求嚴格的配套件和基礎件。 滾珠絲槓副的軸向靜剛度反映了滾珠絲槓副抵抗軸向變形的能力，其定義為在軸向力的作用下，在軸向產生I_變形量時所需的軸向力(N)。滾珠絲槓副作為數控工具機進給系統的關鍵部件，其各項性能，尤其是軸向靜剛度將直接影響到數控工具機的定位精度和重複定位精度。而滾珠絲槓副軸向靜剛度是整個數控工具機進給系統中剛度最為薄弱的環節，其性能好壞對數控工具機的加工精度有重大影響。目前，國外滾珠絲槓副廠商如THK、NSK等，其產品出廠時均經過嚴格檢驗，樣本手冊上也都標註有準確的軸向靜剛度值等技術指標，以供使用者參考。而反觀國內，儘管在滾珠絲槓副的發展與研究方面已經經歷了幾十年的時間，但對此項技術的研究仍不成熟，並且與國際先進水平有較大差距，主要體現在理論研究不夠深入，產品的技術指標與實際使用性能較低，缺乏有效的檢測裝置等。因此開發出高精度、高載荷、高通用性的測量裝置與測量方法，不僅擁有很好的應用前景，對國產滾珠絲槓副質量的提高也會有很好的推動作用。經對現有技術的文獻檢索發現，山東建築大學的宋現春等人於2008年開始設計採用液壓系統進行滾珠絲槓副的軸向加載，通過採集和處理壓力傳感器和微位移傳感器的信號，進行軸向靜剛度的測試；該裝置需要藉助額外的T型導軌來限制絲槓轉動，並且採用液壓系統對絲槓施加壓力，最大軸向負荷為100kN，不能做到拉壓兼顧，加載方式單一，載荷較小，加載系統複雜，成本較高，技術手段亦不成熟。另外，中國發明專利公布號CN102116717 A，名稱為基於材料試驗機的滾珠絲槓副軸向靜剛度測試夾具，該專利介紹了一種基於材料試驗機而設計的專用夾具，具體測試方法以材料試驗機為本體，通過專用夾具可進行滾珠絲槓副軸向的拉壓測試，最大加載能力為500kN，並利用材料試驗機自帶的上位機軟、硬體系統實現力和位移的同步採集，完成軸向靜剛度曲線的繪製；該方案由於受到材料試驗機夾緊裝置以及專用夾具尺寸的限制，被測絲槓需加工直徑小於36_的光軸以供夾持，被測螺母更需特製外徑大於82mm的法蘭並在法蘭上打孔才能滿足裝夾要求，因此帶來被測樣件加工複雜，可測量滾珠絲槓副直徑系列少，尤其較大直徑系列無法測量，通用性較低，加載時只能拉伸不能施壓，形式單一，技術手段亦不成熟。因此，在滾珠絲槓副軸向靜剛度測量方面，還有待開發出拉壓兼顧的高精度、高載荷、高通用性的自動測量方法和
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發明內容
本發明的目的在於提供一種高精度、高載荷、高通用性、拉壓兼顧的滾珠絲槓副軸向靜剛度的測量裝置及其測量方法。實現本發明目的的技術解決方案為一種滾珠絲槓副軸向靜剛度測量裝置，包括加載組件、防轉組件、測量組件、支撐組件以及數據處理模塊，所述的加載組件包括伺服電機、減速機、帶輪傳動部分、一對加載絲槓、一對加載螺母和移動橫梁；防轉組件包括防轉件上部、防轉件下部和絲槓工裝；測量組件包括壓力傳感器和接觸式位移傳感器；支撐組件包括上橫梁、下底座、螺 母工裝、磁性表座；數據處理模塊即為數據處理所需的計算機處理系統；帶輪傳動部分由同步帶將一個主動輪和兩個被動輪連接組成，伺服電機與減速機連接，減速機與主動輪連接，兩個被動輪分別與各自加載絲槓連接，一對加載螺母分別與各自加載絲槓組成一對加載滾珠絲槓副並沿下底座的垂直中心線對稱布置，移動橫梁與一對加載螺母連接，一對加載絲槓通過軸承安裝在上橫梁上，計算機處理系統分別與伺服電機、壓力傳感器和接觸式位移傳感器連接；螺母工裝放置於下底座中心位置的定位孔中，被測螺母固定在螺母工裝上，被測絲槓兩端自由，絲槓工裝與防轉件下部通過螺栓連接，絲槓工裝套在被測絲槓的上端，被測螺母和被測絲槓構成被測滾珠絲槓副；磁性表座固定在下底座表面，接觸式位移傳感器安裝於磁性表座的表孔中，在測量時，接觸式位移傳感器與防轉件下部的下表面接觸，可隨磁性表座表架的移動實現測量位置的調整；壓力傳感器固定在移動橫梁下表面，壓盤與壓力傳感器連接，防轉件上部安裝於壓盤上，可隨移動橫梁上下升降。一種滾珠絲槓副軸向靜剛度測量方法，步驟如下
(1)在測量前對被測滾珠絲槓副進行加工被測螺母法蘭上的螺栓連接孔加工為通孔，被測絲槓兩端光軸沿軸線對稱銑削出與絲槓工裝的方孔間隙配合的凸臺，凸臺的長度為20-25mm，用於防轉；
(2)進行採樣前的準備工作啟動伺服電機使移動橫梁下降並調節被測絲槓的位置使防轉件上部能夠插入防轉件下部的孔中，以實現防轉，繼續使移動橫梁下降至防轉件上部與防轉件下部緊貼無間隙，關閉伺服電機，調節磁性表座使接觸式位移傳感器接觸防轉件下部下表面，清零壓力傳感器和位移傳感器；
(3)對被測絲槓以一定間隔值逐漸施壓至規定的最大值，並且每一個壓力值均保持恆壓30-60秒，記錄下各採樣值，同時同步採集被測絲槓軸向的微位移信號，得到一組滾珠絲槓副軸向力-位移對應關係的採樣數據；
(4)對被測絲槓卸載，然後將被測滾珠絲槓副上下掉裝，重複步驟(I)(2) (3)，得到另一組滾珠絲槓副軸向力-位移對應關係的採樣數據，根據以上兩次對滾珠絲槓副施加壓力方向的不同，兩組數據分別視為受壓和受拉工作狀態下的試驗結果；
(5)通過計算機處理系統對上述兩組採樣數據進行處理，剔除異常點，分別繪製壓力狀態與拉伸狀態下滾珠絲槓副軸向靜剛度測量曲線，曲線的斜率即為滾珠絲槓副軸向靜剛度值。本發明與現有技術相比，其顯著優點1、採用本發明設計的裝置，對常用直徑系列的滾珠絲槓副均可進行軸向靜剛度測量，具有通用性強的優點；2、為防止加載時被測滾珠絲槓副，尤其是大導程角滾珠絲槓副的轉動，本裝置設計有一套防轉結構，對於不同直徑系列滾珠絲槓副均適用，結構簡單，可靠性高；3、本裝置最大試驗力達到600kN，並且採用的高精度壓力傳感器精度可達O. 3%。，接觸式位移傳感器檢測精度可達到μ m級，因此該裝置具有高載荷、高精度的優點；4、採用本發明提出的方法，通過一次掉裝完成滾珠絲槓副拉壓狀態下軸向靜剛度的測量，成本低廉，檢測的數據值精確可靠，具有很好的市場前景。下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
圖I為本發明滾珠絲槓副軸向靜剛度測量裝置的結構組成及連接組裝示意圖。
圖2為本發明裝置中防轉結構爆炸示意圖。圖3為帶有鍵形突出部的滾珠絲槓三視圖。圖4為本發明測量方法流程圖。圖5為滾珠絲槓副上下掉裝前後被測螺母位置變化示意圖。
具體實施例方式本發明採用壓力傳感器和接觸式位移傳感器分別對被測絲槓的軸向載荷和軸向微位移進行採樣，其中壓力傳感器固定在移動橫梁上，可隨其上下升降。通過對採樣數據進行處理可繪製滾珠絲槓副軸向靜剛度測量曲線並最終計算出其值的大小，從而實現滾珠絲槓副軸向靜剛度的測量，且測量的通用性和精度高，具體內容如下。結合圖1，本發明滾珠絲槓副軸向靜剛度測量裝置，包括加載組件、防轉組件、測量組件、支撐組件以及數據處理模塊，所述的加載組件包括伺服電機4、減速機3、帶輪傳動部分2、一對加載絲槓5、一對加載螺母12和移動橫梁11 ;防轉組件包括防轉件上部16、防轉件下部10和絲槓工裝9 (絲槓工裝可以對應不同型號被測絲槓);測量組件包括壓力傳感器14和接觸式位移傳感器17 ;支撐組件包括上橫梁13、下底座19、螺母工裝6 (螺母工裝可以安裝不同型號被測螺母)、磁性表座18 ;數據處理模塊即為數據處理所需的計算機處理系統I ;帶輪傳動部分2由同步帶將一個主動輪和兩個被動輪連接組成，伺服電機4與減速機
3連接，減速機3與主動輪連接，兩個被動輪分別與各自加載絲槓5連接，一對加載螺母12分別與各自加載絲槓5組成一對加載滾珠絲槓副並沿下底座的垂直中心線對稱布置，移動橫梁11與一對加載螺母12連接，一對加載絲槓5通過軸承安裝在上橫梁13上，計算機處理系統I分別與伺服電機4、壓力傳感器14和接觸式位移傳感器17連接，計算機處理系統I可以實現伺服電機的控制、被測滾珠絲槓副軸向載荷和微位移的數據點採樣及處理、滾珠絲槓副軸向靜剛度測量曲線的繪製以及滾珠絲槓副軸向靜剛度值的計算；螺母工裝6放置於下底座19中心位置的定位孔中，被測螺母7固定在螺母工裝6上，被測絲槓8兩端自由，絲槓工裝9與防轉件下部10通過螺栓連接，絲槓工裝9套在被測絲槓8的上端，被測螺母7和被測絲槓8構成被測滾珠絲槓副；磁性表座18固定在下底座19表面，接觸式位移傳感器17安裝於磁性表座18的表孔中，在測量時，接觸式位移傳感器17與防轉件下部10的下表面接觸，可隨磁性表座18表架的移動實現測量位置的調整；壓力傳感器14固定在移動橫梁11下表面，壓盤15與壓力傳感器14連接，防轉件上部16安裝於壓盤15上，可隨移動橫梁11上下升降。
結合圖2，本發明滾珠絲槓副軸向靜剛度測量裝置中，所述防轉件上部16為一盤類零件，在零件下表面並以防轉件上部16的中心為圓心的同心圓周上均布相同規格的圓柱凸起(根據需要進行加工，一般可以為三個或四個)，每個圓柱凸起頭部加工出10° 45°錐度，用於導向，防轉件上部16上還加工有沉頭孔(沉頭孔的加工與圓柱凸起方向相反，個數可以為三個或四個)，用於與壓盤15進行螺栓連接。所述防轉件下部10為一盤類零件，在防轉件下部10上與防轉件上部16圓柱凸起的對應位置加工用於加載時防轉配合的孔，該孔的數量和直徑與圓柱凸起相同；在防轉件下部10中心加工一個通孔。所述絲槓工裝9為一盤類零件，該盤類零件為加工一體的法蘭和定位凸臺，法蘭和定位凸臺的中間銑出用於套在被測絲槓8軸端的方孔，法蘭上開有螺紋孔可與防轉件下部10進行連接，定位凸臺與防轉件下部10的通孔間隙配合。防轉件下部10與絲槓工裝9 可做成一個零件，對應不同型號滾珠絲槓8進行更換，但考慮加工工藝與成本，將其可以分為兩個零件，防轉件下部10加工精度要求高，固定不換，每次更換絲槓工裝9即可。所述螺母工裝6為一盤類零件，中間設置通孔和沉孔，通孔和沉孔同心，通孔直徑略大於被測螺母7外徑(如2-5_)，沉孔與被測螺母7的法蘭間隙配合，在沉孔面上加工與被測螺母7法蘭連接的螺紋孔，螺母工裝6上表面加工兩個用於安裝起吊螺釘的螺紋孔。結合圖4，本發明使用上述的滾珠絲槓副軸向靜剛度測量裝置進行滾珠絲槓副軸向靜剛度測量方法，步驟如下
(I)在測量前對被測滾珠絲槓副進行加工被測螺母7法蘭上的螺栓連接孔加工為通孔(部分廠產品為沉頭孔，亦要加工成通孔)，被測絲槓8兩端光軸沿軸線對稱銑削出與絲槓工裝9的方孔間隙配合的凸臺，銑削後軸向截面形狀如鍵形，凸臺的長度可以為20-25_，用於防轉，如圖3所示。(2)進行採樣前的準備工作啟動伺服電機4使移動橫梁11下降並調節被測絲槓8的位置使防轉件上部16能夠插入防轉件下部10的孔中，以實現防轉，繼續使移動橫梁11下降至防轉件上部16與防轉件下部10緊貼無間隙，關閉伺服電機4，調節磁性表座18使接觸式位移傳感器17接觸防轉件下部10下表面，清零壓力傳感器15和位移傳感器17。所述啟動伺服電機4使移動橫梁11下降並調節被測絲槓8的位置使防轉件上部16能夠插入防轉件下部10的孔中是防轉件上部16與防轉件下部10在同一圓周上分別均布相同數量的多個直徑相同的圓柱凸起和孔，當移動橫梁11下降至防轉件上部16的圓柱凸起快要接觸防轉件下部10時，轉動被測絲槓8，帶動防轉件下部10轉動至圓柱孔恰好對應圓柱凸起，從而使防轉件上部16插入防轉件下部10的孔中。所述防轉是防轉件上部16與壓盤15通過螺栓連接，防止了防轉件上部16的轉動；防轉件上部16與防轉件下部10通過圓柱凸起與孔配合，防止了防轉件下部10的轉動；防轉件下部10與絲槓工裝9通過螺栓連接，防止了絲槓工裝9的轉動；絲槓工裝9與被測絲槓8通過方孔與凸臺配合，防止了被測絲槓8的轉動；被測螺母7通過法蘭外圓與螺母工裝6的沉孔配合，輔助以螺栓固定，防止了被測螺母7的轉動，以上一系列連接與配合最終實現了被測滾珠絲槓副7與8軸向靜剛度測量時的防轉功能。所述使移動橫梁11下降至防轉件上部16與防轉件下部10緊貼無間隙是在防轉件上部16插入防轉件下部10的孔中後，觀察壓力傳感器14示數變化，首先示數應為零或很小並且基本無變化，表示防轉件上部16與防轉件下部10還未接觸，然後示數明顯逐漸增大但變化不穩定，表示防轉件上部16與防轉件下部10已經接觸但間隙還未消除，最後示數逐漸增大並且變化趨勢穩定，表示防轉件上部16與防轉件下部10已緊貼無間隙。(3)對被測絲槓8以一定間隔值逐漸施壓至規定的最大值，並且每一個壓力值均保持恆壓30-60秒，記錄下各採樣值，同時同步採集被測絲槓8軸向的微位移信號，得到一組滾珠絲槓副軸向力-位移對應關係的採樣數據。所述以一定間隔值逐漸施壓至規定的最大值是根據被測滾珠絲槓副型號確定加載的最大值，再根據同一次試驗中階梯狀遞增加載至最大值所需的次數，計算出間隔值，計算公式為FfFmax/N，其中匕為間隔值，Fmax為最大加載值，N為加載次數。如對於Φ63的滾珠絲槓副，若最大加載值Fmax定為300kN，加載次數 N 定為 20 次，則間隔值 Fj=Fmax/N=300kN/20=15kN。 (4)對被測絲槓8卸載，然後將被測滾珠絲槓副上下掉裝，重複步驟(I) (2) (3)，得到另一組滾珠絲槓副軸向力-位移對應關係的採樣數據，根據以上兩次對滾珠絲槓副施加壓力方向的不同，兩組數據分別視為受壓和受拉工作狀態下的試驗結果。所述對被測絲槓8卸載，然後將被測滾珠絲槓副上下掉裝是控制伺服電機4反轉帶動移動橫梁11上升，使防轉件上部16與防轉件下部10脫離並至少預留500mm的距離，然後取下絲槓工裝9與防轉件下部10，卸下被測螺母7與螺母工裝6的螺釘連接，上下掉轉被測絲槓8與被測螺母7的位置，即讓被測螺母7法蘭朝下置於螺母工裝6的沉孔中，並通過法蘭外圓與沉孔定位，最後重新用螺栓連接被測螺母7與螺母工裝6，並在被測絲槓8上端重新放置絲槓工裝9與防轉件下部10，完成掉裝，掉裝後的受壓狀態可視為掉裝前的受拉狀態。掉裝前後被測螺母8位置變化如圖5所示。(5)對上述兩組採樣數據進行處理，剔除異常點，分別繪製壓力狀態與拉伸狀態下滾珠絲槓副軸向靜剛度測量曲線(以聲11為橫坐標單位，N為縱坐標單位繪製滾珠絲槓副軸向靜剛度測量曲線)，曲線的斜率即為滾珠絲槓副軸向靜剛度值。所述通過計算機處理系統I對採樣數據進行處理，剔除異常點是滾珠絲槓副軸向靜剛度值基本為一定值，故力-位移數據關係為線性關係，採用最小二乘法對所有數據點進行線性擬合，對於擬合線以外相對誤差超過10%的點定義為異常點，將其剔除，對剩餘點重複以上步驟直至無異常點。通過以上實施過程，採用本發明中的方法及其裝置實現了對滾珠絲槓副軸向靜剛度的自動測量，加載載荷大，測量精度高，能夠拉壓兼顧並且測量的滾珠絲槓副直徑系列也得到了擴展。
權利要求
1.一種滾珠絲槓副軸向靜剛度測量裝置，其特徵在於包括加載組件、防轉組件、測量組件、支撐組件以及數據處理模塊，所述的加載組件包括伺服電機(4)、減速機(3)、帶輪傳動部分(2)、一對加載絲槓(5)、一對加載螺母(12)和移動橫梁(11);防轉組件包括防轉件上部(16)、防轉件下部(10)和絲槓工裝(9);測量組件包括壓力傳感器(14)和接觸式位移傳感器(17 );支撐組件包括上橫梁(13 )、下底座(19 )、螺母工裝(6 )、磁性表座(18 );數據處理模塊即為數據處理所需的計算機處理系統(I);帶輪傳動部分(2)由同步帶將一個主動輪和兩個被動輪連接組成，伺服電機(4)與減速機(3)連接，減速機(3)與主動輪連接，兩個被動輪分別與各自加載絲槓(5)連接，一對加載螺母(12)分別與各自加載絲槓(5)組成一對加載滾珠絲槓副並沿下底座(19)的垂直中心線對稱布置，移動橫梁(11)與一對加載螺母(12)連接，一對加載絲槓(5)通過軸承安裝在上橫梁(13)上，計算機處理系統(I)分別與伺服電機(4)、壓力傳感器(14)和接觸式位移傳感器(17)連接；螺母工裝(6)放置於下底座(19)中心位置的定位孔中，被測螺母(7)固定在螺母工裝(6)上，被測絲槓(8)兩端自由，絲槓工裝(9)與防轉件下部(10)通過螺栓連接，絲槓工裝(9)套在被測絲槓(8)的上端，被測螺母(7)和被測絲槓(8)構成被測滾珠絲槓副；磁性表座(18)固定在下底座(19)表面，接觸式位移傳感器(17)安裝於磁性表座(18)的表孔中，在測量時，接觸式位移傳感器(17)與防轉件下部(10)的下表面接觸，可隨磁性表座(18)表架的移動實現測量位置的調整；壓力傳感器(14)固定在移動橫梁(11)下表面，壓盤(15)與壓力傳感器(14)連接，防轉件上部(16)安裝於壓盤(15)上，可隨移動橫梁(11)上下升降。
2.根據權利要求I所述的滾珠絲槓副軸向靜剛度測量裝置，其特徵在於所述防轉件上部(16)為一盤類零件，在零件下表面並以防轉件上部(16)的中心為圓心的同心圓周上均布相同規格的圓柱凸起，每個圓柱凸起頭部加工出10° 45°錐度，用於導向，防轉件上部(16)上還加工有沉頭孔，用於與壓盤(15)進行螺栓連接； 所述防轉件下部(10)為一盤類零件，在防轉件下部(10)上與防轉件上部(16)圓柱凸起的對應位置加工用於加載時防轉配合的孔，該孔的數量和直徑與圓柱凸起相同；在防轉件下部(10)中心加工一個通孔。
3.根據權利要求I所述的滾珠絲槓副軸向靜剛度測量裝置，其特徵在於所述絲槓工裝(9)為一盤類零件，該盤類零件為加工一體的法蘭和定位凸臺，法蘭和定位凸臺的中間銑出用於套在被測絲槓(8)軸端的方孔，法蘭上開有螺紋孔可與防轉件下部(10)進行連接，定位凸臺與防轉件下部(10)的通孔間隙配合。
4.根據權利要求I所述的滾珠絲槓副軸向靜剛度測量裝置，其特徵在於所述螺母工裝(6)為一盤類零件，中間設置通孔和沉孔，通孔和沉孔同心，通孔直徑略大於被測螺母(7)夕卜徑，沉孔與被測螺母(7)的法蘭間隙配合，在沉孔面上加工與被測螺母(7)法蘭連接的螺紋孔，螺母工裝(6)上表面加工兩個用於安裝起吊螺釘的螺紋孔。
5.一種使用權利要求1-4任一項所述的滾珠絲槓副軸向靜剛度測量裝置進行滾珠絲槓副軸向靜剛度測量方法，其特徵在於步驟如下 (1)在測量前對被測滾珠絲槓副進行加工被測螺母(7)法蘭上的螺栓連接孔加工為通孔，被測絲槓(8)兩端光軸沿軸線對稱銑削出與絲槓工裝(9)的方孔間隙配合的凸臺，凸臺的長度為20-25mm,用於防轉； (2)進行採樣前的準備工作啟動伺服電機(4)使移動橫梁(11)下降並調節被測絲槓(8)的位置使防轉件上部(16)能夠插入防轉件下部(10)的孔中，以實現防轉，繼續使移動橫梁(11)下降至防轉件上部(16)與防轉件下部(10)緊貼無間隙，關閉伺服電機(4)，調節磁性表座(18)使接觸式位移傳感器(17)接觸防轉件下部(10)下表面，清零壓力傳感器(15)和位移傳感器(17)； (3)對被測絲槓(8)以一定間隔值逐漸施壓至規定的最大值，並且每一個壓力值均保持恆壓30-60秒，計算機處理系統(I)記錄下各採樣值，同時同步採集被測絲槓(8)軸向的微位移信號，得到一組滾珠絲槓副軸向力-位移對應關係的採樣數據； (4)對被測絲槓(8)卸載，然後將被測滾珠絲槓副上下掉裝，重複步驟(I)(2) (3)，得到另一組滾珠絲槓副軸向力-位移對應關係的採樣數據，根據以上兩次對滾珠絲槓副施加壓力方向的不同，兩組數據分別視為受壓和受拉工作狀態下的試驗結果； (5)通過計算機處理系統(I)對上述兩組採樣數據進行處理，剔除異常點，分別繪製壓力狀態與拉伸狀態下滾珠絲槓副軸向靜剛度測量曲線，曲線的斜率即為滾珠絲槓副軸向靜剛度值。
6.根據權利要求5所述的滾珠絲槓副軸向靜剛度測量方法，其特徵在於所述防轉是防轉件上部(16)與壓盤(15)通過螺栓連接，防止了防轉件上部(16)的轉動；防轉件上部(16)與防轉件下部(10)通過圓柱凸起與孔配合，防止了防轉件下部(10)的轉動；防轉件下部(10 )與絲槓工裝(9 )通過螺栓連接，防止了絲槓工裝(9 )的轉動；絲槓工裝(9 )與被測絲槓(8)通過方孔與凸臺配合，防止了被測絲槓(8)的轉動；被測螺母(7)通過法蘭外圓與螺母工裝(6)的沉孔配合，輔助以螺栓固定，防止了被測螺母(7)的轉動。
7.根據權利要求5所述的滾珠絲槓副軸向靜剛度測量方法，其特徵在於所述使移動橫梁(11)下降至防轉件上部(16)與防轉件下部(10)緊貼無間隙是在防轉件上部(16)插入防轉件下部(10)的孔中後，觀察壓力傳感器(14)示數變化，首先示數應為零或很小並且基本無變化，表示防轉件上部(16)與防轉件下部(10)還未接觸，然後示數明顯逐漸增大但變化不穩定，表示防轉件上部(16)與防轉件下部(10)已經接觸但間隙還未消除，最後示數逐漸增大並且變化趨勢穩定，表示防轉件上部(16)與防轉件下部(10)已緊貼無間隙。
8.根據權利要求5所述的滾珠絲槓副軸向靜剛度測量方法，其特徵在於所述以一定間隔值逐漸施壓至規定的最大值是根據被測滾珠絲槓副型號確定加載的最大值，再根據同一次試驗中階梯狀遞增加載至最大值所需的次數，計算出間隔值，計算公式為Ff Fmax/N，其中匕為間隔值，Fmax為最大加載值，N為加載次數。
9.根據權利要求5所述的滾珠絲槓副軸向靜剛度測量方法，其特徵在於所述對被測絲槓(8)卸載，然後將被測滾珠絲槓副上下掉裝是控制伺服電機(4)反轉帶動移動橫梁(11)上升，使防轉件上部(16)與防轉件下部(10)脫離並至少預留500mm的距離，然後取下絲槓工裝(9)與防轉件下部(10)，卸下被測螺母(7)與螺母工裝(6)的螺釘連接，上下掉轉被測絲槓(8)與被測螺母(7)的位置，即讓被測螺母(7)法蘭朝下置於螺母工裝(6)的沉孔中，並通過法蘭外圓與沉孔定位，最後重新用螺栓連接被測螺母(7)與螺母工裝(6)，並在被測絲槓(8 )上端重新放置絲槓工裝(9 )與防轉件下部(10 )，完成掉裝，掉裝後的受壓狀態可視為掉裝前的受拉狀態。
10.根據權利要求5所述的滾珠絲槓副軸向靜剛度測量方法，其特徵在於所述通過計算機處理系統(I)對採樣數據進行處理，剔除異常點是採用最小二乘法對所有數據點進行線性擬合， 對於擬合線以外相對誤差超過10%的點定義為異常點，將其剔除，對剩餘點重複以上步驟直至無異常點。
全文摘要
本發明公開了一種滾珠絲槓副軸向靜剛度的測量方法。首先進行採樣準備工作；然後以一定間隔值逐漸施壓至規定的最大值，並同步採集軸向力與位移信號，得到一組滾珠絲槓副軸向力-位移的對應數據關係；然後卸載，將滾珠絲槓副上下掉裝，重複上述各步驟，得到另一組力-位移的對應數據關係，兩組數據可分別視為受壓和受拉工作狀態下的試驗結果；最後對採樣數據進行處理，分別得到拉壓狀態下滾珠絲槓副軸向靜剛度曲線與靜剛度值。本發明還公開了一種自動測量裝置，其中，防轉件上部與防轉件下部通過均布在同一圓周的多個直徑相同的圓柱凸起與孔配合實現防轉，不同型號的滾珠絲槓副均有配套工裝以滿足安裝及加載需要。使用該測量方法及裝置，可實現滾珠絲槓副軸向靜剛度的自動檢測，並且具有拉壓兼顧、高載荷、高精度、高通用性的特點。
文檔編號G01N3/08GK102944472SQ20121045712
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月14日 優先權日2012年11月14日
發明者王禹林, 馮虎田, 徐鳳翔, 歐屹, 陶衛軍, 衡豪, 蔡理 申請人:南京理工大學