專利名稱：螺紋鎖緊力矩自動同步檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域 本實用新型涉及測量螺紋的儀器，具體地說是檢測螺紋鎖緊力矩用的儀器。

背景技術(shù)：
在航空、航天等領(lǐng)域經(jīng)常使用自鎖緊螺紋?，F(xiàn)有對自鎖緊螺紋力矩的測量，通常采用材料扭轉(zhuǎn)試驗機來完成的。但用這種扭轉(zhuǎn)試驗機的缺點是容易引入額外力矩，即當(dāng)芯棒與被測試樣相對轉(zhuǎn)動時相互之間會有軸向移動，從而帶來被測試樣與試樣安裝部位之間的相對移動，難免會產(chǎn)生軸向摩擦力使內(nèi)、外螺紋間產(chǎn)生壓緊力，測試過程中在內(nèi)、外螺紋旋入或旋出時這種壓緊力會產(chǎn)生一個額外的力矩。因此，用材料扭轉(zhuǎn)試驗機測量的力矩，不能真正反映螺紋鎖緊力矩。
如圖2a和2b所示，芯棒在箭頭所示方向轉(zhuǎn)動加載時，與其通過螺紋連接的被測試樣將“移動方向”上運動。由于目前所用的材料扭轉(zhuǎn)試驗機上不具有同步裝置，被測試樣與其安裝部位間的相對移動將產(chǎn)生軸向摩擦力，該軸向力的分力會使相結(jié)合的螺紋面產(chǎn)生壓緊效應(yīng)，導(dǎo)致在芯棒轉(zhuǎn)動加載時產(chǎn)生額外扭矩，對所測鎖緊力矩的真實性造成顯著影響。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種螺紋鎖緊力矩自動同步檢測裝置。本實用新型能夠限制螺紋付轉(zhuǎn)動時被測試樣與其測力端安裝部位間的軸向相對位移，有效地減小檢測過程中螺紋付軸向摩擦力對鎖緊力矩的影響，提高螺紋鎖緊力矩的測量準(zhǔn)確度。
本實用新型是通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的一種螺紋鎖緊力矩同步自動檢測裝置，包括軸向同步用伺服電機或步進(jìn)電機、傳動螺桿、滑軌、傳感器座和主軸，其創(chuàng)新點在于，該裝置設(shè)有一套用于限制傳感器與被測試樣間軸向相對移動及被測試樣螺紋摩擦力的機構(gòu)，該機構(gòu)中有一個用于提供精確軸向移動的伺服電機或步進(jìn)電機，該電機通過傳動螺桿與傳感器座實現(xiàn)螺紋相連，通過程序?qū)υ撾姍C轉(zhuǎn)速的適當(dāng)控制實現(xiàn)將傳動螺桿的角位移轉(zhuǎn)化成傳感器與被測試樣的軸向同步移動。
優(yōu)選地，本實用新型上述傳動螺桿的一端與電機的輸出軸固定，另一端與傳感器安裝裝置上的螺孔相連接。
優(yōu)選地，本實用新型上述傳感器座可在滑軌的燕尾槽內(nèi)滑動，固定于傳感器座上的扭矩傳感器的內(nèi)六角孔與被測試樣的外六角之間是間隙配合。
優(yōu)選地，本實用新型上述被測試樣的內(nèi)螺紋與芯棒的外螺紋相配合，芯棒固定在三爪卡具上，三爪卡具固定在主軸上。
優(yōu)選地，本實用新型上述伺服電機或步進(jìn)電機通過電機安裝架固定在底板上，傳動螺桿的一端固定安裝在伺服電機或步進(jìn)電機的輸出軸上，其另一端通過螺紋配合的方式安裝于傳感器座的螺孔內(nèi)。
優(yōu)選地，本實用新型上述滑軌、軸承座、加載用電機通過螺釘固定在底板上，加載用電機上裝有皮帶傳動部件。
當(dāng)檢測時，由控制軟件根據(jù)傳動螺桿的導(dǎo)程、主軸的轉(zhuǎn)速、被測螺紋的導(dǎo)程等計算出合適的同步電機轉(zhuǎn)速，使由傳動螺桿轉(zhuǎn)動并通過與傳感器座的螺紋配合將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為傳感器座、傳感器的適當(dāng)?shù)妮S向移動，并使軸向移動速度與由于芯棒轉(zhuǎn)動引起的被測試樣的軸向移動速度相等，從而限制了傳統(tǒng)測試方法中被測試樣與傳感器之間的相對移動，減小了被測螺紋付的軸向摩擦力和額外力矩，提高了測量螺紋鎖緊力矩的精確度。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2a、2b是目前現(xiàn)有測試方法中額外扭矩產(chǎn)生過程的示意圖。
圖中，1為滑軌、2為傳感器座、3為扭矩傳感器、4為被測試樣、5為芯棒、6為三爪卡具、7為主軸、8為皮帶傳動部件、9為軸承座、10為同步用電機、11為螺桿、12為電機安裝架、13為加載用電機、14為底板。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例，進(jìn)一步闡述本實用新型。這些實施例應(yīng)理解為僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的保護范圍。在閱讀了本實用新型記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本實用新型權(quán)利要求所限定的范圍。
如圖1所示，傳感器座2可在滑軌1的燕尾槽內(nèi)滑動。固定于傳感器座2上的扭矩傳感器3的內(nèi)六角孔與被測試樣4的外六角之間是間隙配合從而可以在限制被測試樣4轉(zhuǎn)動的同時允許其在軸向上移動。但由于力矩的存在，假使傳感器固定不動，試樣4在軸向移動時難免會有軸向摩擦力存在。被測試樣4的內(nèi)螺紋與芯棒5的外螺紋相配合，芯棒5固定在三爪卡具6上，三爪卡具6固定在主軸7上。同步用電機10通過電機安裝架固定在底板上，傳動螺桿11的一端固定安裝在同步用電機10的輸出軸上，其另一端通過螺紋配合的方式安裝于傳感器座2的螺孔內(nèi)。滑軌1、軸承座9、加載用電機13通過螺釘固定在底板14上，電機13上裝有皮帶傳動部件8可以將動力傳遞給主軸實現(xiàn)力矩的加載。
同步用電機10和加載用電機13的轉(zhuǎn)速都可以通過程序設(shè)定。當(dāng)測量鎖緊力矩時，由控制軟件事先根據(jù)傳動螺桿11的導(dǎo)程和旋向、主軸的轉(zhuǎn)速、被測試樣4的導(dǎo)程和旋向等計算出合適的同步電機轉(zhuǎn)速，限制傳感器3與被測試樣4間軸向相對移動及被測試樣螺紋摩擦力。上述參數(shù)間的關(guān)系可由測控程序按以下公式(1)進(jìn)行計算，并將計算后所得的同步電機轉(zhuǎn)速以指令方式傳送給電機控制器。
st·ωt·dt＝-sz·ωz·dz(1) 式中st傳動螺桿旋向； ωt同步用機轉(zhuǎn)速 dt傳動螺桿導(dǎo)程 sz被測螺紋旋向 ωz主軸轉(zhuǎn)速 dz被測螺紋旋向 例如當(dāng)傳動螺桿11的導(dǎo)程為1mm、旋向為正旋，主軸7轉(zhuǎn)速為正旋方向60轉(zhuǎn)/min，被測試樣4的導(dǎo)程為1mm、旋向為正旋，則當(dāng)主軸7轉(zhuǎn)動的同時被測試樣4由于左端僅限制周向轉(zhuǎn)動而不限制軸向移動，該試樣將以60mm/min的速度向右側(cè)進(jìn)行軸向移動。開始測量后如果傳感器3靜止不動，則被測試樣4與傳感器3之間將產(chǎn)生60mm/min的相對移動。因而，傳感器3也必須以60mm/min的速度向右側(cè)進(jìn)行軸向移動才能限制上述兩者之間相對移動。由于扭矩傳感器3固定于傳感器座2上，而傳感器座2又可以沿螺紋的軸向在滑軋1的燕尾槽內(nèi)移動，因而只要使同步用電機10以逆旋方向60轉(zhuǎn)/min的速度轉(zhuǎn)動即可使傳感器3按向右60mm/min速度進(jìn)行移動。
本實施例通過使扭矩傳感器3的與被測試樣4，限制了其與被測試樣4之間的軸向相對位移，限制了軸向摩擦力，從而可以顯著減小被測試樣4與芯棒5螺紋結(jié)合面上由于旋轉(zhuǎn)所引起的額外力矩，使本實用新型能精確測量自鎖緊螺紋的真實鎖緊力矩。
將本實施例的測試儀與上海理工大學(xué)的材料扭轉(zhuǎn)試驗機對同一批托板螺母進(jìn)行測量，測量結(jié)果數(shù)據(jù)比較如下
上述測量結(jié)果證明，本實用新型的測試儀，由于限制了螺紋付轉(zhuǎn)動時與試驗機安裝部位之間的軸向相對位移，減小了軸向摩擦力和額外力矩，因此測試數(shù)據(jù)比扭轉(zhuǎn)試驗機小，而測得的力矩更能真實地反映自鎖緊螺紋的鎖緊力矩。

以下結(jié)合附圖具體說明本實用新型的動作過程。
如圖1所示，首先將芯棒5安裝在三爪卡具6上，再將被測試樣4安裝在芯棒5上。通過測量儀上的調(diào)節(jié)旋鈕控制同步用電機10轉(zhuǎn)動以調(diào)整傳感器座2的位置，使傳感器座2上的傳感器3以間隙配合的形式套在被測試樣4上。在測控軟件界面設(shè)定試驗參數(shù)(包括轉(zhuǎn)速、方向、旋轉(zhuǎn)角度等)后點擊測控軟件中的“啟動”按鈕，加載用電機13開始轉(zhuǎn)動，螺紋開始被擰入，與此同時同步用電機10以合適的速度轉(zhuǎn)動并使傳感器3與被測試樣4以相同的速度在軸向上移動，從而消除二者間的軸向相對移動，進(jìn)而使二者之間接觸面的壓力和摩擦力也隨之顯著減小，使測試結(jié)果更接近真實使用的情況。
權(quán)利要求1.一種螺紋鎖緊力矩自動同步檢測裝置，包括軸向同步用伺服電機或步進(jìn)電機、傳動螺桿、滑軌、傳感器座和主軸，其特征在于，設(shè)有一套用于限制傳感器與被測試樣間軸向相對移動及被測試樣螺紋摩擦力的機構(gòu)，該機構(gòu)中有一個用于提供精確軸向移動的伺服電機或步進(jìn)電機，該電機通過傳動螺桿與傳感器座實現(xiàn)螺紋相連，通過程序?qū)υ撾姍C轉(zhuǎn)速的適當(dāng)控制實現(xiàn)將傳動螺桿的角位移轉(zhuǎn)化成傳感器與被測試樣的軸向同步移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺紋鎖緊力矩自動同步檢測裝置，其特征在于，傳動螺桿的一端與電機的輸出軸固定，另一端與傳感器安裝裝置上的螺孔相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的螺紋鎖緊力矩自動同步檢測裝置，其特征在于，傳感器座可在滑軌內(nèi)移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺紋鎖緊力矩自動同步檢測裝置，其特征在于，被測試樣的內(nèi)螺紋與芯棒的外螺紋相配合，芯棒固定在三爪卡具上，三爪卡具固定在主軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺紋鎖緊力矩自動同步檢測裝置，其特征在于，伺服電機或步進(jìn)電機通過電機安裝架固定在底板上，傳動螺桿的一端固定安裝在伺服電機或步進(jìn)電機的輸出軸上，其另一端通過螺紋配合的方式安裝于傳感器座的螺孔內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺紋鎖緊力矩自動同步檢測裝置，其特征在于，滑軌、軸承座、加載用電機通過螺釘固定在底板上，加載用電機上裝有皮帶傳動部件。
專利摘要本實用新型公開了一種螺紋鎖緊力矩自動同步檢測裝置。該裝置包括軸向同步用伺服電機或步進(jìn)電機、傳動螺桿、滑軌、傳感器座和主軸，設(shè)有一套用于限制傳感器與被測試樣間軸向相對移動及被測試樣螺紋摩擦力的機構(gòu)。該機構(gòu)中有一個用于提供精確軸向移動的伺服電機或步進(jìn)電機，該電機通過傳動螺桿與傳感器座實現(xiàn)螺紋相連，通過程序?qū)υ撾姍C轉(zhuǎn)速的適當(dāng)控制實現(xiàn)將傳動螺桿的角位移轉(zhuǎn)化成傳感器與被測試樣的軸向同步移動。本實用新型能夠限制螺紋付轉(zhuǎn)動時被測試樣與其測力端安裝部位間的軸向相對位移，有效地減小檢測過程中螺紋付軸向摩擦力對鎖緊力矩的影響，提高螺紋鎖緊力矩的測量準(zhǔn)確度。
文檔編號G01L5/24GK201561833SQ20092021294
公開日2010年8月25日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者吳龍飛, 于亞平, 武麗麗 申請人:上海航天精密機械研究所