專利名稱：滾珠絲杠副負(fù)載可調(diào)壽命試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于測試滾珠絲杠副壽命的裝置，具體地說，本實(shí)用新型涉及一種可隨意改變滾珠絲杠副負(fù)載大小的、滾珠絲杠副壽命試驗(yàn)機(jī)。
背景技術(shù)：
對于滾珠絲杠副生產(chǎn)廠家來說，需要準(zhǔn)確地掌握、標(biāo)注其生產(chǎn)的滾珠絲杠副的壽命，以便用戶選擇。滾珠絲杠副的壽命包括疲勞壽命和精度壽命。疲勞壽命可以根據(jù)實(shí)際的承載條件、安裝方式等計(jì)算出來，但前提是需要確定滾珠絲杠副的額定動(dòng)載荷。目前的額定動(dòng)載荷是根據(jù)赫茲理論計(jì)算出來的，但由于滾珠絲杠副在材質(zhì)、熱處理及機(jī)加工工藝等方面均存在差異性，可能每種滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷都與計(jì)算值有差異。所以，通常，先根據(jù)公式計(jì)算其理論的疲勞壽命；然后，再通過實(shí)驗(yàn)測出滾珠絲杠副的額定動(dòng)載荷，計(jì)算出滾珠絲杠副的疲勞壽命；然后將兩者進(jìn)行對比，找出規(guī)律及修正系數(shù)；最后，總結(jié)出各種條件下的壽命計(jì)算公式。精度壽命跟滾珠絲杠副的安裝方式、預(yù)緊、潤滑、承載等均有很大的關(guān)系，目前還沒有統(tǒng)一的公式可以計(jì)算，主要是根據(jù)各個(gè)廠家的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)。要測試精度壽命必須了解客戶的使用條件，將這些條件極端化，來獲得一個(gè)當(dāng)量壽命，即達(dá)到“試驗(yàn)臺(tái)一天相當(dāng)于機(jī)床正常使用一年”的效果，使?jié)L珠絲杠副的內(nèi)部缺陷在較短的時(shí)間內(nèi)被激發(fā)出來。為了較準(zhǔn)確地計(jì)算出滾珠絲杠副的疲勞壽命，以及測試出滾珠絲杠副的精度壽命，現(xiàn)有滾珠絲杠副壽命試驗(yàn)機(jī)的加載方式主要有三種第一種利用彈簧來實(shí)現(xiàn)，但彈簧在伸長和壓縮的過程中不是恒力，同時(shí)彈簧在實(shí)現(xiàn)雙向大載荷的情況下的伸長或縮短量非常有限，一般不超過500mm，這樣要對行程1米以上的絲杠副做壽命試驗(yàn)幾乎是不可能的。第二種依靠傳統(tǒng)的重量加載方法來實(shí)現(xiàn)，載荷的大小由配置的重塊的重量決定， 當(dāng)載荷較大時(shí)，則需要配置許多重塊或一個(gè)相當(dāng)重的重塊，試驗(yàn)裝置過于龐大，操作很不方便。第三種采用液壓或氣動(dòng)元件提供載荷，但這種元件在高速下的快速響應(yīng)能力不夠，會(huì)造成系統(tǒng)的瞬間破壞。
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述原因，本實(shí)用新型的目的是提供一種可隨意改變滾珠絲杠副的負(fù)載大小、能夠提供較大載荷的滾珠絲杠副負(fù)載可調(diào)壽命試驗(yàn)機(jī)。本實(shí)用新型的另一目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)速度快，可滿足測試工作臺(tái)高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)要求的滾珠絲杠副負(fù)載可調(diào)壽命試驗(yàn)機(jī)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種滾珠絲杠副負(fù)載可調(diào)壽命試驗(yàn)機(jī)，其特征在于它由床身、直線導(dǎo)軌、直線電機(jī)、伺服電機(jī)、工控機(jī)構(gòu)成；[0013]所述直線導(dǎo)軌安裝在所述床身上；所述直線電機(jī)的永磁體總成安裝在所述床身上，所述直線電機(jī)的線圈總成設(shè)置在與所述直線導(dǎo)軌的滑塊相連的工作臺(tái)上，直線電機(jī)的線圈總成和工作臺(tái)借助滑塊可沿所述直線導(dǎo)軌作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；在所述床身的端部固定有一所述伺服電機(jī)，該伺服電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與被測滾珠絲杠副相連，伺服電機(jī)的控制信號(hào)輸入端與所述工控機(jī)相連；所述工控機(jī)控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，伺服電機(jī)帶動(dòng)被測滾珠絲杠副旋轉(zhuǎn)；固定有所述直線電機(jī)線圈總成的所述工作臺(tái)與一螺母座剛性連接，套在被測滾珠絲杠副上的螺母內(nèi)置在所述螺母座內(nèi)。該滾珠絲杠副負(fù)載可調(diào)壽命試驗(yàn)機(jī)還包括一光柵尺，該光柵尺固定在所述床身上，并靠近所述直線電機(jī)的線圈總成處。在所述床身的端部還設(shè)置有一安全碰撞裝置。所述被測滾珠絲杠副設(shè)置在所述直線電機(jī)的永磁體上方。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)可隨意改變滾珠絲杠副的負(fù)載大小、能夠提供較大載荷；結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)速度快，可滿足測試工作臺(tái)高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)的要求。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明滾珠絲杠副負(fù)載可調(diào)壽命試驗(yàn)機(jī)主要由床身1、直線導(dǎo)軌2、直線電機(jī)3、伺服電機(jī)4、工控機(jī)5和光柵尺6構(gòu)成。所述直線導(dǎo)軌2安裝在床身1上。直線電機(jī)3的永磁體總成安裝在床身1上，其線圈總成設(shè)置在與直線導(dǎo)軌2滑塊31相連的工作臺(tái)32背面。直線電機(jī)3的線圈總成與工作臺(tái)32 —起，通過滑塊31可沿直線導(dǎo)軌2作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在床身1的端部固定有一伺服電機(jī)4，該伺服電機(jī)4的輸出軸通過聯(lián)軸器與被測滾珠絲杠副7相連，伺服電機(jī)4的控制信號(hào)輸入端與工控機(jī)5相連。工控機(jī)5控制伺服電機(jī) 4的轉(zhuǎn)速，伺服電機(jī)4帶動(dòng)被測滾珠絲杠副7旋轉(zhuǎn)。固定有直線電機(jī)3線圈總成的工作臺(tái)32與螺母座8剛性連接，被測滾珠絲杠副7 上的螺母內(nèi)置在螺母座8內(nèi)。在伺服電機(jī)4帶動(dòng)被測滾珠絲杠副7旋轉(zhuǎn)時(shí)，直線電機(jī)3的線圈總成借助與螺母座8剛性連接的工作臺(tái)32沿直線導(dǎo)軌2作高速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。直線電機(jī)3作為被測滾珠絲杠副的負(fù)載，提供運(yùn)動(dòng)阻力。光柵尺6固定在床身1上，并靠近直線電機(jī)3的線圈總成處，用于測量直線電機(jī)3 的實(shí)際行程。利用本發(fā)明對滾珠絲杠副進(jìn)行疲勞壽命試驗(yàn)時(shí)，先計(jì)算出各個(gè)規(guī)格的滾珠絲杠副的額定動(dòng)載荷值，然后，計(jì)算出伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使伺服電機(jī)通過滾珠絲杠副帶動(dòng)直線電機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的阻力負(fù)載等于計(jì)算出的額定動(dòng)載荷值。工控機(jī)按照設(shè)定的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速、直線電機(jī)跑合次數(shù)，輸出控制信號(hào)，使伺服電機(jī)、滾珠絲杠副、直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)，測試一批滾珠絲杠副能否90%達(dá)到運(yùn)行100萬次而無疲勞損壞。如果滿足，則加大一檔，再測試，直
4到出現(xiàn)超過10%的滾珠絲杠副運(yùn)行100萬次而疲勞損壞為止；反之，則降低載荷，測得的載荷即為額定動(dòng)載荷。然后，根據(jù)用戶提供的載荷、安裝方式等條件，和測得的額定動(dòng)載荷，計(jì)算出疲勞壽命，并在相同的條件下進(jìn)行相應(yīng)的壽命試驗(yàn)，對比兩者之間的差異，對相關(guān)系數(shù)進(jìn)行修正。經(jīng)過幾組試驗(yàn)后，就能總結(jié)出修正系數(shù)來，類似的產(chǎn)品只要進(jìn)行計(jì)算就可以了。利用本發(fā)明對滾珠絲杠副的精度壽命測試時(shí)，根據(jù)客戶的精度要求，對滾珠絲杠副進(jìn)行加載跑合，定期測試滾珠絲杠副的行程精度，直到滾珠絲杠副出現(xiàn)精度喪失為止，總的運(yùn)行時(shí)間即為該批滾珠絲杠副的精度壽命。然后根據(jù)當(dāng)量換算關(guān)系，折算出正常使用的精度壽命。如圖1所示，本發(fā)明將控制程序存儲(chǔ)在安裝在工控機(jī)5內(nèi)的運(yùn)動(dòng)控制卡51中，控制伺服電機(jī)的運(yùn)作，伺服電機(jī)帶動(dòng)被測滾珠絲杠副旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)直線電機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明還可以通過編制程序，將滾珠絲杠副的基本參數(shù)，跑合次數(shù)顯示在工控機(jī)5的顯示器52 上，便于操作者操作。為了更好地控制直線電機(jī)，本實(shí)用新型還在床身1的端部設(shè)置有安全碰撞裝置9， 防止由于程序失控造成的人身傷害。為了減小本實(shí)用新型的體積，本實(shí)用新型將被測滾珠絲杠副設(shè)置在直線電機(jī)的上方，從而使整個(gè)壽命試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)更緊湊。本實(shí)用新型采用大推力直線電機(jī)提供負(fù)載，很好地解決了在對滾珠絲杠副進(jìn)行壽命測試時(shí)的加載問題，而且，加載方便，通過調(diào)整伺服電機(jī)的電流很容易地調(diào)整直線電機(jī)載荷的大小。在能夠提供較大載荷的同時(shí)，還能快速響應(yīng)，滿足測試工作臺(tái)高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)的要求，結(jié)構(gòu)緊湊。本實(shí)用新型能夠測試長度2200mm以內(nèi)的滾珠絲杠副，有效行程大于2000mm，運(yùn)動(dòng)線速度可以達(dá)到80m/min，可調(diào)載荷達(dá)lOOOKg。同時(shí)可以設(shè)置絲杠副的跑合次數(shù)，實(shí)時(shí)顯示絲杠副的速度、加速度、承受的負(fù)載、行程變化量。并且具有行程控制、硬限位，安全碰撞裝置等安全保護(hù)功能。以上為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例以及設(shè)計(jì)圖式，上述較佳實(shí)施例以及設(shè)計(jì)圖式僅是舉例說明，并非用于限制本實(shí)用新型的權(quán)利范圍。任何未脫離本實(shí)用新型的精神與范疇， 而對其進(jìn)行的等效修改或變更，均應(yīng)包含于后附的本申請專利范圍中。
權(quán)利要求1.一種滾珠絲杠副負(fù)載可調(diào)壽命試驗(yàn)機(jī)，其特征在于它由床身、直線導(dǎo)軌、直線電機(jī)、伺服電機(jī)、工控機(jī)構(gòu)成；所述直線導(dǎo)軌安裝在所述床身上；所述直線電機(jī)的永磁體總成安裝在所述床身上，所述直線電機(jī)的線圈總成設(shè)置在與所述直線導(dǎo)軌的滑塊相連的工作臺(tái)上，直線電機(jī)的線圈總成和工作臺(tái)借助滑塊可沿所述直線導(dǎo)軌作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；在所述床身的端部固定有一所述伺服電機(jī)，該伺服電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與被測滾珠絲杠副相連，伺服電機(jī)的控制信號(hào)輸入端與所述工控機(jī)相連；所述工控機(jī)控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，伺服電機(jī)帶動(dòng)被測滾珠絲杠副旋轉(zhuǎn)；固定有所述直線電機(jī)線圈總成的所述工作臺(tái)與一螺母座剛性連接，套在被測滾珠絲杠副上的螺母內(nèi)置在所述螺母座內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾珠絲杠副負(fù)載可調(diào)壽命試驗(yàn)機(jī)，其特征在于該滾珠絲杠副負(fù)載可調(diào)壽命試驗(yàn)機(jī)還包括一光柵尺，該光柵尺固定在所述床身上，并靠近所述直線電機(jī)的線圈總成處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滾珠絲杠副負(fù)載可調(diào)壽命試驗(yàn)機(jī)，其特征在于在所述床身的端部還設(shè)置有一安全碰撞裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的滾珠絲杠副負(fù)載可調(diào)壽命試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述被測滾珠絲杠副設(shè)置在所述直線電機(jī)的永磁體上方。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種滾珠絲杠副負(fù)載可調(diào)壽命試驗(yàn)機(jī)，它由床身、直線導(dǎo)軌、直線電機(jī)、伺服電機(jī)、工控機(jī)構(gòu)成。所述直線導(dǎo)軌安裝在床身上；直線電機(jī)的永磁體總成固定在床身上，其線圈總成設(shè)置在與直線導(dǎo)軌滑塊相連接的工作臺(tái)背面，并可沿直線導(dǎo)軌作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在所述床身的端部固定有一伺服電機(jī)，該伺服電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與被測滾珠絲杠副相連，伺服電機(jī)的控制信號(hào)輸入端與所述工控機(jī)相連；工控機(jī)控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，伺服電機(jī)帶動(dòng)被測滾珠絲杠副旋轉(zhuǎn)。固定有直線電機(jī)線圈總成的工作臺(tái)與一螺母座剛性連接，被測滾珠絲杠副的螺母內(nèi)置在螺母座內(nèi)。本實(shí)用新型采用大推力直線電機(jī)提供負(fù)載，很好地解決了在對滾珠絲杠副進(jìn)行壽命測試時(shí)的加載問題，而且，響應(yīng)快，加載方便，很容易地調(diào)整直線電機(jī)載荷的大小。
文檔編號(hào)G01M13/00GK202075120SQ201120093239
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者吉銀輝, 査初亮, 王毅 申請人:北京機(jī)床研究所, 北京精密天工滾珠絲杠股份有限公司