丝杆检测装置及方法与流程

1.本发明涉及精密测量技术领域，特别是涉及一种丝杆检测装置及方法。


背景技术：

2.现有的丝杆性能判定主要依靠丝杆制造商出厂前检测的基础性数据，缺乏丝杆实际上在cnc工作过程中的动态检测数据，如丝杆负载运行期间的振动，热伸长情况，不足以判断丝杆是否合使用要求。在cnc运转中去检测则会受空间、环境或者其他因素影响而导致所测数据的不够准确。


技术实现要素：

3.基于此，本发明的目的在于，一种丝杆检测装置及方法，本发明可模拟cnc实际使用丝杆不同的状况，测量丝杆在不同负载运行情况下的定位精度误差数据、反向间隙量，同时解决了在cnc上安装不便、狭窄空间中检测、观察不便，并且按需配备外置设备去测量更多的参数的问题。检测丝杆的定位精度误差量和反向间隙量，数据会更加地全面、精确。
4.本发明提供的一种丝杆检测装置，包括丝杆安装平台、模拟工况装置以及检测控制装置；
5.所述模拟工况装置包括丝杆安装驱动系统和负载工作台；
6.所述检测控制装置包括工控机和激光干涉仪；
7.所述丝杆安装驱动系统和所述负载工作台位于所述丝杆安装平台的上端；
8.所述丝杆安装驱动系统上安装受试丝杆，所述丝杆安装驱动系统在所述工控机的控制下，使受试丝杆进行往复直线运动，以及带动所述负载工作台运动；所述激光干涉仪测得受试丝杆在往复直线运动期间的定位距离数据和反向定位数据，所述激光干涉仪将测得数据输送至所述工控机中进行处理，获得受试丝杆的定位精度误差量和反向间隙量。
9.在一种实施例中，所述丝杆安装驱动系统包括伺服电机、电机座、联轴器、丝杆螺母、滑块、尾座、导向槽和导轨；所述伺服电机与所述电机座连接；所述伺服电机通过所述联轴器与受试丝杆的前端相连接；所述伺服电机与所述工控机连接，所述工控机通过控制所述伺服电机旋转受试丝杆，带动所述丝杆螺母与所述负载工作台运动；所述丝杆螺母与所述负载工作台连接，用于套设受试丝杆；所述负载工作台设置在所述滑块上，所述滑块在所述导轨上滑动；所述导向槽位于所述丝杆安装平台上；所述尾座位于所述导向槽上；所述尾座与受试丝杆的后端相连接。
10.在一种实施例中，所述联轴器包括前端顶尖、夹头和螺栓；所述前端顶尖与所述夹头通过所述螺栓配合连接，所述前端顶尖与所述伺服电机连接。
11.在一种实施例中，所述联轴器包括第一凸起尖端，所述第一凸起尖端位于所述前端顶尖和所述夹头之间，与受试丝杆前端连接。
12.在一种实施例中，所述第一凸起尖端为与受试丝杆前端内锥面配合的锥体。
13.在一种实施例中，所述检测控制装置还包括磁性感应开关和开关支架，所述磁性
感应开关通过所述支架设置在所述导向槽的上方，所述磁性感应开关与所述负载工作台垂直相对。
14.在一种实施例中，所述检测控制装置还包括干涉镜和反射镜；所述干涉镜位于所述伺服电机与所述电机座连接后的表面上，所述反射镜位于所述负载工作台上；所述激光干涉仪与所述干涉镜、所述反射镜在同一直线上。
15.本发明可模拟cnc实际使用丝杆不同的状况，测量丝杆在不同负载运行情况下的定位精度误差数据、反向间隙量，同时解决了在cnc上安装不便、狭窄空间中检测、观察不便，并且按需配备外置设备去测量更多的参数的问题。检测丝杆的定位精度误差量和反向间隙量,数据会更加地全面、精确。
16.在一种实施例中，一种丝杆检测装置的丝杆检测方法，包括如下步骤：
17.步骤1：通过所述工控机预设受试丝杆的基础性数据、运动的函数规律、模拟加载工况的要求和需要检测的参数；
18.步骤2：通过所述工控机根据所述基础性数据、运动的函数规律、模拟加载工况的要求和需要检测的参数，生成程序指令，根据所述程序指令，控制所述丝杆安装驱动系统驱动受试丝杆进行往复直线运动，以及带动所述负载工作台运动；
19.步骤3：通过所述激光干涉仪测得受试丝杆在往复直线运动期间的定位距离数据和反向定位数据；获取所述激光干涉仪将测得数据至所述工控机中进行处理，获得受试丝杆的定位精度误差量和反向间隙量。
20.在一种实施例中，通过比较所述激光干涉仪测得的所述定位距离数据是否等于设定的所述定位距离数据，若测得的所述定位距离数据与设定的所述定位距离数据不相等，则测得的所述定位距离数据与设定的所述定位距离数据的差值为所述定位精度误差量，其中，所述定位数据为丝杆运转时由0开始每次递增距离数据。
21.在一种实施例中，将测得的所述定位距离数据与测得的所述反向定位数据对比，若测得的所述定位距离与测得的所述反向定位数据不相等，则测得的所述定位距离数据与测得的所述反向定位数据的差值为所述反向间隙量，其中，所述反向定位数据为每次丝杆递增到最远端返回0时的距离数据。
22.在一种实施例中，若获得的所述反向间隙量不具有显著性的趋势，则取所述反向间隙量的最大值作为绝对反向间隙量。
23.本发明可模拟cnc实际使用丝杆不同的状况，测量丝杆在不同负载运行情况下的定位精度误差数据、反向间隙量，同时解决了在cnc上安装不便、狭窄空间中检测、观察不便，并且按需配备外置设备去测量更多的参数的问题。检测丝杆的定位精度误差量和反向间隙量,数据会更加地全面、精确。
24.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
25.图1为本发明一种实施例的丝杆检测装置结构示意图；
26.图2为本发明一种实施例的丝杆检测装置局部结构示意图；
27.图3为本发明一种实施例的丝杆检测装置的联轴器结构示意图；
28.图4为本发明一种实施例的丝杆检测方法流程示意图。
29.附图中：1、丝杆安装平台；2、模拟工况装置；3、检测控制装置；100、第一底台；110、第二底台；200、丝杆安装驱动系统；210、伺服电机；220、电机座；230、联轴器；240、丝杆螺母；250、滑块；260、尾座；270、导向槽；280、导轨；290、负载工作台；231、前端顶尖；232、夹头；233、螺栓；234、第一凸起尖端；301、工控机；302、激光干涉仪；303、干涉镜；304、反射镜；305、磁性感应开关；306、开关支架。
具体实施方式
30.请同时参阅图1和图2，图1为本发明一种实施例的丝杆检测装置结构示意图，图2为本发明一种实施例的丝杆检测装置局部结构示意图。
31.本发明提供的一种丝杆检测装置包括丝杆安装平台1、模拟工况装置2以及检测控制装置3，所述模拟工况装置2包括丝杆安装驱动系统200，负载工作台290；
32.所述丝杆安装驱动系统200和所述负载工作台290位于所述丝杆安装平台1的上端。
33.所述检测控制装置3包括工控机301和激光干涉仪302。
34.所述丝杆安装驱动系统200上安装受试丝杆，所述丝杆安装驱动系统200在所述工控机301的控制下，使受试丝杆进行往复直线运动，以及带动所述负载工作台210运动；所述激光干涉仪302测得受试丝杆在往复直线运动期间的定位距离数据和反向定位数据，所述激光干涉仪302将测得数据输送至所述工控机301系统中进行处理，获得受试丝杆的定位精度误差量和反向间隙量。
35.所述丝杆安装平台可以是平面平台或者是非平面平台，在一个实施例中，所述丝杆安装平台1包括第一底台110和第二底台120，用以支撑起所述丝杆安装驱动系统，起到固定支撑、便于整体搬运的作用。
36.在一个实施例中，所述工控机位于所述丝杆安装平台1的侧面，所述激光干涉仪位于丝杆安装平台的外部。
37.在一个实施例中，所述丝杆安装驱动系统200包括伺服电机210、电机座220、联轴器230、丝杆螺母240、滑块250、尾座260、导向槽270和导轨280；所述伺服电机210与所述电机座220连接；所述伺服电机210通过所述联轴器230与受试丝杆的前端相连接；所述丝杆螺母240与所述负载工作台10连接，用于套设受试丝杆，锁定受试丝杆的中心高度；所述负载工作台210设置在所述滑块250上，所述滑块250在所述导轨280上滑动；所述导向槽270位于所述丝杆安装平台1上，用于移动所述尾座270连接受试丝杆；所述尾座260位于所述导向槽270上；所述尾座260与受试丝杆的后端相连接。
38.所述伺服电机210和电机座220连接后位于所述第一底台110上，所述导轨和所述滑块位于所述第二底台120上。
39.请参阅图3，图3为本发明一种实施例的丝杆检测装置的联轴器结构示意图。
40.在一种实施例中，所述联轴器230包括前端顶尖231、夹头232和螺栓233；所述前端顶尖231位于所述联轴器230的前端，所述前端顶尖231与所述伺服电机210连接；所述夹头232位于所述联轴器230的后端；所述前端顶尖231与所述夹头232通过所述螺栓233配合连接。
41.在一种实施例中，所述联轴器230包括第一凸起尖端234，所述第一凸起尖端234位
于所述前端顶尖231和所述夹头232之间，与受试丝杆前端连接。
42.在一种实施例中，所述第一凸起尖端234为与受试丝杆前端内锥面配合的锥体。
43.在一种实施例中，所述尾座260包括第二凸起尖端261，所述第二凸起尖端261位于所述尾座260的前端，与受试丝杆后端连接。
44.在一种实施例中，所述第二凸起尖端261为与受试丝杆后端内锥面配合的锥体。
45.安装受试丝杆时，受试丝杆前端插入所述联轴器230，受试丝杆前端与所述夹头232连接并夹紧，所述第一凸起尖端234与受试丝杆前端的中心孔内锥面配合；所述丝杆螺母240套设在受试丝杆上；位于所述尾座260前端的第二凸起尖端261与受试丝杆后端中心孔内锥面配合；并且通过所述导向槽270移动锁紧所述尾座260，实现受试丝杆的成功安装，并通过调整所述螺栓233，实现所述第一凸起尖端261与受试丝杆前端进行对心，进而调整丝杆前端与后端的同心度，防止受试丝杆运转产生晃动影响检测精度，实现受试丝杆运转的精确、平稳。
46.受试丝杆成功安装后，所述工控机301通过控制所述伺服电机210旋转受试丝杆，从而带动所述丝杆螺母240与所述负载工作台210运动。
47.在一种实施例中，所述检测控制装置3还包括磁性感应开关305和开关支架306，所述磁性感应开关305通过所述支架306设置在所述导向槽270的上方，所述磁性感应开关305与所述负载工作台210垂直相对，用于测量所述负载工作台的初始位置，保证实验的准确性。
48.在一个实施例中，所述工控机301预设受试丝杆的基础性数据、运动的函数规律、模拟加载工况的要求和需要检测的参数，以及根据设定的模拟工况，在所述负载工作台210上配置装配设定相应负重的工件。
49.所述激光干涉仪302配合所述磁性感应305开关，使所述丝杆螺母240获得的行程反馈到所述工控机301中，从而使所述丝杆螺母240可以在限定的范围内往复直线运动，实现了在实际工况中，对受试丝杆的设置的负载、运动进行模拟的目的。
50.在一个实施例中，所述检测控制装置3还包括干涉镜303和反射镜304；所述干涉镜303位于所述伺服电机210与所述电机座220连接后的表面上，所述反射镜304位于所述负载工作台210上；所述激光干涉仪302与所述干涉镜303、所述反射镜304在同一直线上，确保所述激光干涉仪302测得数据的准确性。
51.请参阅图4，图4为本发明提供的一种丝杆检测装置的丝杆检测方法流程示意图。
52.本发明提供的一种丝杆检测装置的丝杆检测方法，包括如下步骤：
53.s101：通过所述工控机预设受试丝杆的基础性数据、运动的函数规律、模拟加载工况的要求和需要检测的参数；
54.s102：通过所述工控机根据所述基础性数据、运动的函数规律、模拟加载工况的要求和需要检测的参数，生成程序指令，根据所述程序指令，控制所述丝杆安装驱动系统驱动受试丝杆进行往复直线运动，以及带动所述负载工作台运动；
55.s103：通过所述激光干涉仪测得受试丝杆在往复直线运动期间的定位距离数据；获取所述激光干涉仪将测得数据至所述工控机中进行处理，获得受试丝杆的定位精度误差量和反向间隙量。
56.在一个实施例中，所述基础数据包括受试丝杆的长度以及宽度。
57.在一种实施例中，所述运动函数规律为在限定的范围内可单次递增相同的距离的往复直线运动，其中，速度为0m/min—10m/min。
58.在一种实施例中，通过比较所述激光干涉仪302测得的所述定位距离数据是否等于设定的所述定位距离数据，若测得的所述定位距离数据与设定的所述定位距离数据不相等，则测得的所述定位距离数据与设定的所述定位距离数据的差值为所述定位精度误差量，其中，所述定位数据为丝杆运转时由0mm开始每次递增距离数据。
59.在一种实施例中，将测得的所述定位距离数据与测得的所述反向定位数据对比，若测得的所述定位距离与测得的所述反向定位数据不相等，则测得的所述定位距离数据与测得的所述反向定位数据的差值为所述反向间隙量，其中，所述反向定位数据为每次丝杆递增到最远端返回0mm时的距离数据。
60.在一种实施例中，若获得的所述反向间隙量不具有显著性的趋势，则取所述反向间隙量的最大值作为绝对反向间隙量。
61.所述丝杆安装驱动系统200在所述工控机301的控制下，使受试丝杆进行往复直线运动，以及带动所述负载工作台210运动；所述激光干涉仪302测得受试丝杆在往复直线运动期间的定位距离数据，所述激光干涉仪302将测得数据输送至所述工控机301系统中进行处理，获得受试丝杆的定位精度误差量和反向间隙量。
62.在一种实施例中，可通过控制环境温度，将其作为一个变量做实验对比，对测得的所述定位精度误差量和所述反向间隙量进行精度补偿，提高测得数据的全面性和精准性。
63.在一种实施例中，可提前判定受试丝杆上是否存在过多铁屑，便于装配整机后能及时找到问题根源。
64.在一种实施例中，可根据观察丝杆油脂的颜色变化情况，若受试丝杆运行时出现油脂过快发黑现象则表明所述丝杆螺母内部有异物，可以避免装机后无法查看受试丝杆油脂情况，从而使受试丝杆磨损过快。另外，本装置的开放式检测能减少cnc防护钣金拉扯对受试丝杆的精度影响。
65.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本发明也意图包含这些改动和变形。