本實(shí)用新型涉及一種模擬工況實(shí)驗(yàn)臺(tái)，尤其是絲杠、導(dǎo)軌應(yīng)用系統(tǒng)模擬工況實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

背景技術(shù)：

滾動(dòng)直線導(dǎo)軌及滾珠絲杠具有定位精度高、摩擦力小、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在數(shù)控設(shè)備上，已經(jīng)成為精密數(shù)控設(shè)備的關(guān)鍵部件。機(jī)床設(shè)計(jì)者可通過絲杠或?qū)к墕为?dú)樣本、手冊(cè)來選擇符合要求的產(chǎn)品，但是組裝到一起后實(shí)際使用時(shí)所能達(dá)到的效果無法獲得，而這些恰恰是影響產(chǎn)品設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。

目前針對(duì)功能部件的試驗(yàn)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)單獨(dú)分析居多，無法有效模擬實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)，特別是在模擬加載力方面尤為欠缺。本裝置的開發(fā)填補(bǔ)了這方面的空白，可以方便有效的模擬實(shí)際工況的受力情況，而且還可實(shí)時(shí)監(jiān)測關(guān)鍵部件的實(shí)際工作狀態(tài)，為機(jī)床設(shè)計(jì)者選用部件提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種絲杠、導(dǎo)軌應(yīng)用系統(tǒng)模擬工況實(shí)驗(yàn)臺(tái)，可以方便有效的模擬實(shí)際工況的受力情況，而且還可實(shí)時(shí)監(jiān)測關(guān)鍵部件的實(shí)際工作狀態(tài)，為機(jī)床設(shè)計(jì)者選用部件提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

絲杠、導(dǎo)軌應(yīng)用系統(tǒng)模擬工況實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括床身、并行排列的導(dǎo)軌、絲杠、驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的伺服電機(jī)，導(dǎo)軌通過夾具體安裝在床身上，其特征在于，還包括托板、托板加載液壓系統(tǒng)、絲杠軸向加載液壓系統(tǒng)；

所述托板安裝在導(dǎo)軌上，托板連接絲杠，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠帶動(dòng)托板沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

所述托板加載液壓系統(tǒng)通過加載支撐板連接在托板頂部，托板加載液壓系統(tǒng)將加載力傳遞到托板上，托板將加載力傳遞到導(dǎo)軌上；

所述絲杠軸向加載液壓系統(tǒng)通過定位座連接在托板一側(cè)，絲杠軸向加載液壓系統(tǒng)將加載力傳遞到托板上，托板將加載力傳遞到絲杠上。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)設(shè)有并行排列的支撐導(dǎo)軌，支撐導(dǎo)軌安裝在床身上，支撐導(dǎo)軌上安裝有龍門架；

所述托板加載液壓系統(tǒng)安裝在龍門架上，龍門架通過浮動(dòng)連桿與托板連接。

進(jìn)一步地，所述托板底部設(shè)有螺母座，螺母座上安裝有快換螺母，快換螺母套接在絲杠上。

進(jìn)一步地，所述托板加載液壓系統(tǒng)與加載支撐板之間設(shè)置有壓力傳感器，壓力傳感器通過連接板與加載支撐板相連，壓力傳感器用于檢測托板加載液壓系統(tǒng)加載力大小。

進(jìn)一步地，所述絲杠軸向加載液壓系統(tǒng)端部設(shè)置有拉力傳感器，拉力傳感器通過定位座與托板連接，拉力傳感器用于檢測絲杠軸向加載液壓系統(tǒng)施加軸向力大小。

進(jìn)一步地，所述伺服電機(jī)與絲杠之間設(shè)置有扭矩傳感器，扭矩傳感器通過聯(lián)軸器Ⅰ與伺服電機(jī)連接，扭矩傳感器通過聯(lián)軸器Ⅱ與絲杠連接，扭矩傳感器用于檢測伺服電機(jī)輸出給絲杠的扭矩力大小，扭矩傳感器用于檢測伺服電機(jī)輸出給絲杠扭矩力大小。

進(jìn)一步地，所述床身上通過支架Ⅰ安裝有光柵尺的主尺，光柵尺的讀數(shù)頭通過支架Ⅱ固定在托板的底面上，光柵尺可隨著托板作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，光柵尺用于檢測托板的直線位移；

所述絲杠的旋轉(zhuǎn)位移通過編碼器測得，編碼器安裝在編碼器座上，編碼器座安裝在床身上，同時(shí)編碼器通過聯(lián)軸器Ⅲ與絲杠連接；

所述光柵尺和編碼器實(shí)測數(shù)據(jù)分別傳輸至數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行分析計(jì)算，獲得絲杠行程誤差數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)軌上連接有滑塊，每個(gè)滑塊上均安裝有振動(dòng)監(jiān)測裝置，振動(dòng)監(jiān)測裝置用于檢測滑塊運(yùn)動(dòng)振動(dòng)情況，滑塊運(yùn)動(dòng)振動(dòng)情況用于表征滑塊磨損情況。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)測系統(tǒng)還包括多個(gè)溫度檢測點(diǎn)，全方位檢測絲杠、導(dǎo)軌應(yīng)用系統(tǒng)模擬工況實(shí)驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)行情況。

進(jìn)一步地，所述絲杠兩端安裝有前后支架，絲杠端部裝有軸承支座。

采用如上技術(shù)方案取得的有益技術(shù)效果為：

本實(shí)用新型可方便的模擬不同實(shí)際工況下，對(duì)導(dǎo)軌及絲杠執(zhí)行單元進(jìn)行測試，負(fù)載模擬裝置采用伺服液壓系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)際要求設(shè)置多種規(guī)律性負(fù)載及偏矩的模擬，絲杠行程誤差測量裝置采用光柵尺、編碼器比差方式，測量加載試驗(yàn)時(shí)滾珠絲杠行程誤差變化情況，滑塊上設(shè)有振動(dòng)檢測單元，用于監(jiān)測滑塊狀態(tài)，可反應(yīng)滑塊磨損及預(yù)緊力變化情況，系統(tǒng)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)時(shí)調(diào)整執(zhí)行單元的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以滿足模擬試驗(yàn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型絲杠、導(dǎo)軌應(yīng)用系統(tǒng)模擬工況實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實(shí)用新型導(dǎo)軌加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本實(shí)用新型絲杠加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖4為本實(shí)用新型絲杠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖5為本實(shí)用新型絲杠行程誤差檢測光柵尺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖6為本實(shí)用新型絲杠行程誤差檢測編碼器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖中，1、伺服電機(jī)，2、夾具體，3、扭矩傳感器，4、導(dǎo)軌，5、支撐導(dǎo)軌，6、光柵尺，7、絲杠，8、托板，9、浮動(dòng)連桿，10、加載支撐板，11、托板加載液壓系統(tǒng)，12、龍門架，13、前后支架，14、編碼器，15、前軸承座，16、絲杠軸向加載液壓系統(tǒng)，17、床身，18、后軸承座，19、定位座；

1a、電機(jī)座，3a、聯(lián)軸器Ⅰ，3b、聯(lián)軸器Ⅱ，6a、支架Ⅰ，6b、支架Ⅱ，10a、連接板，11a、壓力傳感器，13a、軸承支座，14a、聯(lián)軸器Ⅲ,14b、編碼器座，16a、拉力傳感器。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖1至6對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說明：

絲杠、導(dǎo)軌模擬工況實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要包括床身17、伺服電機(jī)1、導(dǎo)軌4、絲杠7、托板加載液壓系統(tǒng)11、絲杠軸向加載液壓系統(tǒng)16。絲杠軸向加載液壓系統(tǒng)16安裝在前軸承座15和后軸承座18之間。導(dǎo)軌4安裝在夾具體2上，夾具體2可根據(jù)試驗(yàn)產(chǎn)品不同進(jìn)行更換，夾具體2安裝在床身17上，托板8安裝在導(dǎo)軌4上，加載支撐板10安裝在托板8上，托板加載液壓系統(tǒng)11安裝在龍門架12上，龍門架12安裝支撐導(dǎo)軌5上面，支撐導(dǎo)軌5安裝在床身17上，龍門架12通過浮動(dòng)連桿9與托板8連接。絲杠軸向加載液壓系統(tǒng)16通過前軸承座15、后軸承座18固定安裝在床身17上。

伺服電機(jī)1驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)滾珠絲杠7，驅(qū)動(dòng)力矩由扭矩傳感器3測得，滾珠絲杠7與托板8相連接，并驅(qū)動(dòng)托板8沿試驗(yàn)導(dǎo)軌4運(yùn)動(dòng)，托板8通過浮動(dòng)連桿9拖動(dòng)龍門架12同步運(yùn)動(dòng)，絲杠7通過快換螺母套安裝在螺母座中，螺母座與托板8通過螺釘做固定連接。

托板加載液壓系統(tǒng)11與加載支撐板10之間設(shè)置壓力傳感器11a，用于檢測加載系統(tǒng)的加載力大小，壓力傳感器11a通過連接板10a與加載支撐板10相連，加載支撐板10與托板8通過螺釘做固定連接，將托板加載液壓系統(tǒng)11的加載力傳遞到托板8上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測導(dǎo)軌4的力的加載。

絲杠、導(dǎo)軌應(yīng)用系統(tǒng)模擬工況實(shí)驗(yàn)臺(tái)還包括監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測系統(tǒng)包括用于檢測托板加載液壓系統(tǒng)加載力大小的壓力傳感器、用于檢測絲杠軸向加載液壓系統(tǒng)施加軸向力大小的拉力傳感器、用于檢測伺服電機(jī)輸出給絲杠扭矩力大小的扭矩傳感器、用于檢測絲杠行程誤差的光柵尺和編碼器。

絲杠軸向加載液壓系統(tǒng)16端部設(shè)有拉力傳感器16a，用于檢測施加的軸向力，拉力傳感器16a通過定位座19與托板8連接，通過托板8將加載力傳遞給絲杠7，實(shí)現(xiàn)對(duì)絲杠的軸向力的加載。

絲杠7安裝在前后支架13之間，端部裝有軸承支座13a，伺服電機(jī)1安裝在電機(jī)座1a上，伺服電機(jī)1與絲杠7之間設(shè)有扭矩傳感器3，扭矩傳感器3通過聯(lián)軸器3a、3b分別與伺服電機(jī)1及絲杠7連接，用于檢測伺服電機(jī)1輸出給絲杠7的扭矩力的大小。

光柵尺6主尺通過支架Ⅰ6a安裝在床身17上，光柵尺6讀數(shù)頭通過支架Ⅱ6b固定在托板8的底面上，并可隨著托板8作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，檢測托板8的直線位移，絲杠7旋轉(zhuǎn)位移通過編碼器14測得；編碼器14安裝在編碼器座14b上，編碼器座14b安裝在床身17上，同時(shí)編碼器14通過聯(lián)軸器Ⅲ14a與絲杠7連接，實(shí)現(xiàn)絲杠旋轉(zhuǎn)位移檢測；實(shí)測數(shù)據(jù)分別傳輸至數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行分析計(jì)算，獲得絲杠形成誤差數(shù)據(jù)。

滑塊振動(dòng)檢測單元，導(dǎo)軌4每個(gè)滑塊上安裝有振動(dòng)監(jiān)測裝置，用于檢測滑塊運(yùn)動(dòng)振動(dòng)情況，用于表征滑塊磨損情況。

各關(guān)鍵組件的溫度檢測單元，絲杠、導(dǎo)軌模擬工況實(shí)驗(yàn)臺(tái)中各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副及關(guān)節(jié)處均設(shè)有溫度檢測點(diǎn)，全方位檢測實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)異常情況及時(shí)獲得。

壓力傳感器、拉力傳感器、扭矩傳感器、光柵尺、編碼器、滑塊振動(dòng)檢測單元溫度檢測單元均通過數(shù)據(jù)處理單元連接電腦，便于實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)。

本實(shí)用新型可方便的模擬不同實(shí)際工況下，對(duì)導(dǎo)軌4及絲杠7執(zhí)行單元進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括導(dǎo)軌承載機(jī)構(gòu)3個(gè)方向的負(fù)載及轉(zhuǎn)矩模擬裝置，即絲杠軸向負(fù)載加載裝置、絲杠行程誤差實(shí)時(shí)測量裝置、滑塊振動(dòng)檢測裝置。負(fù)載模擬裝置采用伺服液壓系統(tǒng)，即托板加載液壓系統(tǒng)、絲杠軸向加載液壓系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)際要求設(shè)置多種規(guī)律性負(fù)載及偏矩的模擬。絲杠行程誤差測量裝置采用光柵尺6、編碼器14比差方式，測量加載試驗(yàn)時(shí)滾珠絲杠7行程誤差變化情況?；瑝K上設(shè)有振動(dòng)檢測單元，用于監(jiān)測滑塊狀態(tài)，可反應(yīng)滑塊磨損及預(yù)緊力變化情況。系統(tǒng)采用伺服電機(jī)1驅(qū)動(dòng)，可實(shí)時(shí)調(diào)整執(zhí)行單元的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以滿足模擬試驗(yàn)。加載龍門架12安裝在一套支撐導(dǎo)軌5上，通過浮動(dòng)連桿9與實(shí)驗(yàn)臺(tái)托板8相連，并可隨之運(yùn)動(dòng)。通過以上裝置實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌4與絲杠7應(yīng)用系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)。

設(shè)定模擬某一實(shí)際工況后，首先通過數(shù)控系統(tǒng)編制數(shù)控程序，控制伺服電機(jī)1驅(qū)動(dòng)絲杠7拖動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。設(shè)定托板加載液壓系統(tǒng)11對(duì)系統(tǒng)施加負(fù)載力參數(shù)，并通過壓力傳感器11a對(duì)設(shè)定參數(shù)進(jìn)行復(fù)核，并進(jìn)入電腦處理系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，確定理論與實(shí)際相符后，設(shè)定絲杠軸向加載液壓系統(tǒng)16參數(shù)，同理通過拉力傳感器16a對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校核。將滑塊振動(dòng)檢測裝置安裝到各待測滑塊上，溫度傳感器安放至各監(jiān)測位置。

啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，采集光柵尺6與編碼器14檢測數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的絲杠螺距誤差進(jìn)行測量，導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析，從而獲得整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)絲杠螺距誤差變化情況。

伺服系統(tǒng)及伺服電機(jī)采用最先進(jìn)的系統(tǒng)，可模擬各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)情況，滿足各種實(shí)驗(yàn)的需要。

當(dāng)然，以上說明僅僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，本實(shí)用新型并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說明書的指導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本實(shí)用新型的保護(hù)。