行星滾柱絲杠副的雙向變加載裝置的制作方法

本實用新型屬于自動化檢測設備技術領域，涉及一種行星滾柱絲杠副的雙向變加載裝置，用于模擬行星滾柱絲杠副的變載荷工作過程，實現行星滾柱絲杠副的連續變載荷加載測試和跑合試驗。

背景技術：

隨著工業技術的不斷進步，傳統的轉換機構已經無法滿足高載荷、長壽命、高精度的工業要求。行星滾柱絲杠副作為新型的精密傳動機構，以其大推力、大負載、高精度、長壽命的優勢逐漸取得市場承認，較為完美的契合了當前的市場需求。

行星滾柱絲杠副是一種依靠螺紋傳動實現回轉運動和直線運動互換的傳動機構，該機構綜合了行星輪系、滾珠絲杠、滾針軸承的運動特點，通過在絲杠周圍均布多個滾柱，增大傳動過程中絲杠的受力接觸面積，從而使機構可以承受更大的載荷和沖擊，并且能夠在極其艱苦的環境下承受重載上千小時，逐漸成為未來飛行器和武器裝備全電化發展以及石油、化工、機床等領域的重要傳動裝置。行星滾柱絲杠副較為完美的解決了現代機械中使用滾珠絲杠副在作為傳動機構時所面臨的諸多問題，也由于它的摩擦小、效率高、壽命長、承載能力大等超高性能的特點，成為航空、航天、武器裝備等軍事領域和數控機床、醫療行業、食品包裝等民用領域機械設備直線伺服系統的主要傳動元件。

行星滾柱絲杠副由絲杠、螺母和滾柱組成，滾柱繞絲杠既做自轉運動，又做公轉運動，所以它的傳動原理與行星齒輪相似，可以將絲杠看作太陽輪，滾柱當作行星輪。為保證行星滾柱絲杠副的正常工作，就必須對其進行加載試驗和加載跑合。實際工作中，行星滾柱絲杠副由伺服電機帶動旋轉，由絲杠輸入驅動力，帶動滾柱運動，滾柱繞著絲杠公轉的同時自轉，再由滾柱將動力傳遞給螺母，螺母產生軸向位移，螺母周向固定，作為輸出端，從而帶動滾柱繞絲杠做公轉運動，使其沿著絲杠螺紋前進，推動負載。

因此，為了實現行星滾柱絲杠副在出廠前進行跑合和性能測試，提出一種行星滾柱絲杠副的雙向變加載裝置，模擬行星滾柱絲杠副的實際工作過程，為行星滾柱絲杠副的跑合和性能標定提供試驗數據。

技術實現要素：

本實用新型提供一種行星滾柱絲杠副的雙向變加載裝置，模擬行星滾柱絲杠副的實際工作過程，為行星滾柱絲杠副的跑合和性能標定提供試驗數據。

本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是：

一種行星滾柱絲杠副的雙向變加載裝置，包括依次同軸連接的伺服電機1、聯軸器2、扭矩傳感器3、聯軸器2、圓錐滾子軸承4、絲杠5、螺母6、套筒7、拉壓力傳感器8、彈簧9、滑塊10、擋板11；螺母6通過鍵與套筒7連接，套筒7兩端端蓋通過兩個直線導軌14支承在工作臺12上，套筒7和工作臺12之間安裝有直線光柵傳感器13；彈簧9的一端與拉壓力傳感器8連接，彈簧9的另一端連接有滑塊10和擋板11，擋板11固定連接在工作臺12上；絲杠5一端通過圓錐滾子軸承4與支座和工作臺12連接，螺母6在絲杠5滑移，帶動套筒7和拉壓力傳感器8沿著直線導軌14滑移；扭矩傳感器3與伺服電機1和絲杠5之間通過聯軸器2相連；伺服電機1、扭矩傳感器3、圓錐滾子軸承4、套筒7均由與支承架15相似的支座固定連接在工作臺12上。

所述絲杠5和螺母6是行星滾柱絲杠副的兩個主要組成部分，行星滾柱絲杠副還包括若干個滾柱；若干個滾柱均勻分布在絲杠5的外側與螺母6的內孔中，絲杠5轉動時，滾柱做行星運動，螺母6不轉動時則沿絲杠5的軸向滑移。

拉壓力傳感器8安裝在套筒7與彈簧9之間，用于反饋彈簧9的拉力或者壓力值大小；滑塊10是一種厚度可調的調整裝置，用于調整行星滾柱絲杠副中絲杠的試驗段的位置；光柵傳感器13布置在套筒7和工作臺12之間，用于反饋螺母6相對絲杠5的移動位移。

一種行星滾柱絲杠副的雙向變加載裝置的加載方法，分為正向加載和反向加載兩個過程；所述在正向加載時，伺服電機1驅動絲杠5轉動，絲杠5帶動的螺母6沿其軸向向右滑移，螺母6帶動套筒7和拉壓力傳感器8向右移動，彈簧9被壓縮，在絲杠5和螺母6之間開始加載，隨著伺服電機1的繼續轉動，螺母6與絲杠5之間的載荷逐步增加；當二者之間的載荷達到預設值時，伺服電機1反向轉動，螺母6向左滑移，螺母6與絲杠5之間的載荷逐步減小；當彈簧9處于自然狀態時，拉壓力傳感器8的示數為零，此時正向加載過程結束；反向加載時，伺服電機1繼續反向轉動，螺母6帶動套筒7、拉壓力傳感器8一起向左移動，彈簧9被拉伸，隨著伺服電機1的繼續轉動，彈簧9進一步被拉伸，絲杠5和螺母6之間的載荷增加，當拉壓力傳感器8的示數達到預設值時，伺服電機1反向轉動，螺母6帶動套筒7、拉壓力傳感器8向右移動，螺母6與絲杠5之間的載荷逐步減小，當彈簧9處于自然狀態時，拉壓力傳感器8的示數為零，此時反向加載過程結束。

本實用新型的有益效果：通過伺服電機的直連直驅方式驅動行星滾柱絲杠副工作，利用扭矩傳感器、拉壓力傳感器和光柵傳感器作為系統的測量和反饋信號采集，形成整個裝置的閉環控制；通過彈簧的拉伸量和壓縮量的變化，實現行星滾柱絲杠副的變載荷工作；通過滑塊的厚度調節行星滾柱絲杠副中絲杠工作段的位置。此裝置結構簡單，能夠實現行星滾柱絲杠副的雙向變載荷加載，可以選擇絲杠的工作段位置，測量的效率和準確度高，對行星滾柱絲杠副的綜合性能測試和產品質量提升具有工程意義。

附圖說明

圖1是一種行星滾柱絲杠副的雙向變加載裝置結構示意圖。

圖中：1-伺服電機，2-聯軸器，3-扭矩傳感器，4-圓錐滾子軸承，5-絲杠，6-螺母，7-套筒，8-拉壓力傳感器，9-彈簧，10-滑塊，11-擋板，12-工作臺，13-光柵傳感器，14-直線導軌，15-支承架。

具體實施方式

下面結合附圖和詳細介紹本實用新型的具體實施方法。

如圖1，一種行星滾柱絲杠副的雙向變加載裝置，由依次同軸連接的伺服電機1、聯軸器2、扭矩傳感器3、聯軸器2、圓錐滾子軸承4、絲杠5、螺母6、套筒7、拉壓力傳感器8、彈簧9、滑塊10、擋板11組成；絲杠5一端通過安裝在圓錐滾子軸承4上，另一端通過套筒7固定，螺母6通過鍵與套筒7連接，同時套筒7兩端擋板分別由兩個平行于工作臺12的直線導軌14支承，直線導軌14下邊同時安裝有直線光柵傳感器13，彈簧9的一端與拉壓力傳感器8固定連接，另一端裝有滑塊10和擋板11，擋板11固定在工作臺12上；伺服電機1和扭矩傳感器3之間，扭矩傳感器3和絲杠5之間分別由聯軸器2相連，伺服電機1、扭矩傳感器3、圓錐滾子軸承4、套筒7均由相類似的支承架15固定支承，支承架15等由螺栓固定在工作臺12的凹槽內，擋板11固定在工作臺12上起阻礙作用。

行星滾柱絲杠副作為一種新型的傳動裝置，采用伺服電機1作為動力源，通過扭矩傳感器3、光柵傳感器13和拉壓力傳感器8進行反饋與測量，實現行星滾柱絲杠副的閉環加載和精確控制。

扭矩傳感器3的兩軸端分別通過聯軸器2與伺服電機1的軸端和絲杠5的一端相連接，來測試并反饋伺服電機1的輸出扭矩和轉速值。

直線導軌14的定位精度較高，承受載荷能力強，使用壽命長；直線導軌14將套筒7與工作臺12之間進行連接，對套筒7起支承和導向作用，引導套筒7帶動螺母6作直線往復運動。

光柵傳感器13作為長度測量基準，可檢測運動的平穩性及加速度的躍升與脈沖，實現了對行星滾柱絲杠副工作狀態下定位精度的測量。

一種行星滾柱絲杠副的雙向變加載裝置的工作原理：

一種行星滾柱絲杠副的雙向變加載裝置，由依次同軸連接的伺服電機、聯軸器、扭矩傳感器、聯軸器、圓錐滾子軸承、行星滾柱絲杠副、套筒、拉壓力傳感器、彈簧、滑塊、擋板組成；伺服電機同扭矩傳感器，扭矩傳感器與行星滾柱絲杠副之間分別通過聯軸器連接；行星滾柱絲杠副一端由兩個相背的圓錐滾子軸承支承，絲杠螺母與套筒連接，套筒則通過連接兩個相平行的直線導軌而前后移動，導軌下邊同時安裝有直線光柵傳感器，彈簧一端與拉壓力傳感器固定，另一端與滑塊固定連接。

一種行星滾柱絲杠副的雙向變加載裝置的工作過程：

正向加載時，伺服電機1驅動絲杠5轉動，絲杠5帶動的螺母6沿其軸向向右滑移，螺母6帶動套筒7和拉壓力傳感器8向右移動，彈簧9被壓縮，在絲杠5和螺母6之間開始加載，隨著伺服電機1的繼續轉動，螺母6與絲杠5之間的載荷逐步增加；當二者之間的載荷達到預設值時，伺服電機1反向轉動，螺母6向左滑移，螺母6與絲杠5之間的載荷逐步減小；當彈簧9處于自然狀態時，拉壓力傳感器8的示數為零，此時正向加載過程結束。

反向加載時，伺服電機1繼續反向轉動，螺母6帶動套筒7、拉壓力傳感器8一起向左移動，彈簧9被拉伸，隨著伺服電機1的繼續轉動，彈簧9進一步被拉伸，絲杠5和螺母6之間的載荷增加，當拉壓力傳感器8的示數達到預設值時，伺服電機1反向轉動，螺母6帶動套筒7、拉壓力傳感器8向右移動，螺母6與絲杠5之間的載荷逐步減小，當彈簧9處于自然狀態時，拉壓力傳感器8的示數為零，此時反向加載過程結束。