[发明专利]一种滚珠丝杠副摩擦力矩测量装置、方法及应用

说明书

本发明公开了一种滚珠丝杠副摩擦力矩测量装置、方法及应用，包括驱动器、传感器和控制器，驱动器用于连接滚珠丝杠副的预紧机构，驱动器能够调整预紧机构与丝杠之间的轴向间隙；传感器能够与预紧机构连接，以获得不同预紧力下的测量数据；传感器和驱动器均连接控制器。本发明通过调整滚珠丝杠副的预紧螺母的预紧力，测量不同预紧力下的滚珠丝杠副摩擦力矩测量。

技术领域

本发明涉及测量装置领域，具体的，涉及一种滚珠丝杠副摩擦力矩测量装置、方法及应用。

背景技术

随着航空航天国防工业领域、深海作业装备、高端数控装备的飞速发展，如航天飞行器舱门的开闭、飞机起落架的收放、深海作业的机械手臂摆动以及数控机床等许多重要应用场合都采用滚珠丝杠副作为传动元件。以滚珠丝杠副组成的机电伺服传动机构对滚珠丝杠副传动柔顺性、传动精度及稳定性等都提出了更高的要求。滚珠丝杠副的预紧力是滚珠丝杠副中产生丝杠摩擦力矩的主要因素，对螺母施加预紧力，可以提高滚珠丝杠副的轴向刚度和定位精度。若只考虑滚珠丝杠副的刚度及定位精度，预紧力则越大越有利，可以更好地消除由弹性变形所引起的轴向间隙。

但是，发明人认为，过大的预紧力会增大驱动力矩，降低传动效率，温度升高，加剧滚珠与滚道之间的接触疲劳和磨损，缩短工作寿命。因此可调控预紧力系统与其摩擦力矩测试对提高滚珠丝杠副的传动性能具有重要意义，二目前缺少一种能够精确测量滚珠丝杠副摩擦力矩的装置及方法。

发明内容

针对目前缺少一种能够精确测量滚珠丝杠副摩擦力矩的装置及方法的不足，本发明旨在提供一种滚珠丝杠副摩擦力矩测量装置、方法及应用，其通过调整滚珠丝杠副的预紧螺母的预紧力，测量不同预紧力下的滚珠丝杠副摩擦力矩测量。

本发明的第一目的，是提供一种滚珠丝杠副摩擦力矩测量装置。

本发明的第二目的，是提供一种滚珠丝杠副摩擦力矩测量方法。

本发明的第三目的，是提供一种滚珠丝杠副摩擦力矩测量装置的应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先本发明公开了一种滚珠丝杠副摩擦力矩测量装置，包括驱动器、传感器和控制器，驱动器用于连接滚珠丝杠副的预紧机构，驱动器能够调整预紧机构与丝杠之间的轴向间隙进而调整预紧力；传感器能够与预紧机构连接，以获得不同预紧力下的测量数据；

传感器和驱动器均连接控制器。

进一步，所述预紧机构包括第一预紧螺母和第二预紧螺母，第一预紧螺母和第二预紧螺母均为法兰螺母，第一预紧螺母第一预紧螺母的法兰盘连接驱动器，第二预紧螺母第二预紧螺母的法兰盘连接驱动器；

所述传感器通过力测量杆连接测力安装套，测力安装套套接于第一预紧螺母的法兰盘。

进一步，力测量杆螺纹连接测力安装套。

进一步，所述丝杠还通过驱动螺母工作台板；

所述传感器为U型拉压力传感器，U型拉压力传感器通过U型拉力传感器座安装于工作台板。

进一步，还包括力测量架，力测量架安装于U型抗拉力传感器和U型拉力传感器座之间，用于连接U型抗拉力传感器和U型拉力传感器座。

进一步，所述工作台板的底侧连接滑块，滑块与导轨配合连接；导轨安装于所述丝杠的两侧，导轨高于所述丝杠。

进一步，所述驱动器为超磁致伸缩驱动器。

其次，本发明还公开了滚珠丝杠副摩擦力矩测量方法，通过控制驱动器的伸缩，实现第一预紧螺母与第二预紧螺母之间预紧力的调整，传感器可实时测量不同预紧力下预紧机构的扭转力的大小。

具体的，滚珠丝杠副摩擦力矩测量方法包括以下步骤：