一种高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置及方法，包括设在丝杠上的一对螺母，一对螺母外周分布有与温度控制系统相连的扇形空腔；一对螺母预紧端之间工型件上设有调节一对螺母预紧端预紧力的微调螺杆；工型件连接到工作台，在一对螺母预紧端与工型件之间设有连接到采集处理模块与计算机的压力传感器，通过计算机控制温度控制系统，调节扇形空腔液体流速改变丝杠螺母温度，实现对丝杠双螺母预紧力的控制。通过该装置能够对不均匀预紧力实时检测及调整。本发明利用上述装置进行预紧力变化状态监测系统，通过计算机辨识不同预紧力状态下丝杠螺母的振动信号，实现预紧力变化状态监测。本发明结构简单、可行性强，具有一定的智能化程度。
【专利说明】
一种高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置及方法
技术领域
[0001]本发明属于高速、高精度金属切削数控机床进给系统运动精度研究技术领域，具体涉及一种高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置及方法。
【背景技术】
[0002 ]高速数控机床进给系统运动精度研究是实现金属切削机床高速、高效切削及提高工件表面加工质量的基础，滚珠丝杠副双螺母作为将高速数控机床进给系统丝杠的旋转运动转化为工作台直线运动的关键部件，其预紧力对于提高进给系统刚度和运动精度具有重要的意义。在进给系统高速运动过程中，丝杠螺母摩擦产生大量热使丝杠螺母产生变形，并且这种热变形是不均匀的，从而造成丝杠双螺母之间的预紧力不均匀变化，严重影响进给系统刚度和运动精度。
[0003]现有技术中丝杠螺母副双螺母预紧检测、调整是通过双螺母之间分布的力传感器感知预紧力的变化，利用微调装置实现预紧力手动调整或者利用超磁致伸缩制动器实现预紧力自动调整。清华大学公开的专利号为:CN201410165778.8，是采用均匀分布在丝杠螺母之间的三个旋紧螺母压缩弹簧实现预紧，并通过拉压传感器进行实时测量；山东大学公开的专利号为:CN201510049917.5，是采用超磁致伸缩棒的伸缩增大或减小双螺母之间的预紧力，并通过超磁致伸缩致动器一端的力传感器控制伸缩量。上述专利主要侧重于预紧力调节装置的原理设计，没有考虑丝杠螺母预紧装置与工作台的实际安装方式。机床进给系统在高速运动过程中无法采用手动方式实现丝杠螺母预紧力调整，预紧力自动调整方式具有可行性，但是采用超磁致伸制动器方式实现预紧力自动调整受环境因素影响较大，安装不方便，成本高。
【发明内容】
[0004]为克服以上现有技术的不足，本发明从导致预紧力变化根源入手，通过设计在双螺母上的扇形空腔结构内液体的流动，实时对丝杠螺母表面温度进行控制间接实现预紧力控制，确保高速进给系统运动精度和稳定性。
[0005]本发明的目的之一在于提供一种高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置，该控制装置可以实现不均匀预紧力实时检测及调整，结构简单、可行性强。
[0006]本发明的目的之二是利用该预紧力控制装置通过对丝杠螺母温度的控制实现预紧力变化控制，并提供了一种进行不均匀预紧力实时检测及调整方法。
[0007]本发明的目的之三在于提供一种利用双螺母预紧力控制装置进行预紧力变化状态监测的系统。
[0008]本发明的目的之四是利用该系统进行预紧力变化状态监测的方法，检测预紧力变化的同时结合机床进给系统内置传感器测量信号，通过辨识不同预紧力状态下丝杠螺母振动信号，实现丝杠螺母预紧力变化状态监测。
[0009]本发明所采用的第一种技术方案是，一种高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置，包括一丝杠，以及分别设在丝杠上的一对螺母，一对螺母外周分布有与温度控制系统相连的扇形空腔;一对螺母内端分别设有螺母预紧端，一对螺母预紧端之间设有工型件，工型件上设有调节一对螺母预紧端预紧力的微调螺杆;在一对螺母预紧端与工型件之间设有压力传感器，压力传感器与采集处理模块相连，采集处理模块和温度控制系统连接至计算机，通过调节扇形空腔的温度和调节微调螺杆对螺母预紧端的预紧力，实现对丝杠双螺母预紧力的控制。
[0010]进一步，所述工型件包括一中空的圆柱体，在中空的圆柱体上下端设有上下边缘，沿上下边缘轴向两端分别设有螺母预紧端的安装槽，以及微调螺杆的调节孔，微调螺杆贯穿螺母预紧端与调节孔相接;沿上下边缘径向设有连接螺栓安装孔，通过连接螺栓将工型件固定在工作台上。
[0011]进一步，所述工型件中空的圆柱体上设有固定压力传感器的定位凹槽。
[0012]进一步，所述扇形空腔为三个呈100°分布的扇形体，相邻空腔间隔20°，扇形空腔中灌注有液体，扇形空腔分别与温度控制系统相连通。
[0013]进一步，每个扇形空腔中心对应到相应的压力传感器中心。
[0014]进一步，由丝杠、一对螺母、扇形空腔、工型件、微调螺杆和压力传感器与采集处理模块构成的预紧力检测单元与温度控制系统通过计算机实现闭环连接。
[0015]本发明所采用的第二种技术方案是，一种利用双螺母预紧力控制装置进行不均匀预紧力实时检测及调整方法，包括下述步骤:
[0016]步骤I，通过微调螺杆调节双螺母的初始预紧力;通过压力传感器和采集处理模块将采集到的双螺母预紧端各方位预紧力大小信息实时反馈给计算机进行双螺母预紧端预紧力的控制，直到各方位初始预紧力相同；
[0017]步骤2，丝杠螺母运动过程中，通过各方位压力传感器获取分布在螺母预紧端与工型件之间的预紧力变化信息，通过采集处理模块将预紧力变化信息传递给计算机，间隔时间A t，计算t时刻各方位预紧力Ft与初始预紧力Fo的差值Δ Fl=Ft-Fo;
[0018]步骤3，设定初始预紧力波动范围为ΔF，如果I Δ Fl | > Λ F，计算机控制温度控制系统在A t时间内使温度为T的液体以流速V1流入扇形空腔，计算机获取t+ Δ t时刻数据处理模块传递的各方位预紧力值，计算t+At时刻温度控制的各方位预紧力Ftut与初始预紧力Fo的差值 Δ F2 = Ftut-F0;
[0019]步骤4，如果IΔ F2 I > A F，计算机控制温度控制系统在Δ t时间内使温度为T的液体以流速^流入扇形空腔，V2>V1，计算机获取t+2 At时刻数据处理模块传递的各方位预紧力值，计算t+2 Δ t时刻温度控制的各方位预紧力Ft+2At与初始预紧力Fo的差值Δ F3 = Ft+2At-Fo；
[0020]步骤5，如果I Δ F( i) I > Δ F，3彡i〈n，计算机控制温度控制系统在A t时间内使温度为T的液体分别以流速V3、V4......Vn-1流入扇形空腔，Vn-1......>V4>V3>V2,计算机分别获取t+i Δ t时刻数据处理模块传递的各方位预紧力值，计算t+i Δ t时刻温度控制的各方位预紧力Ft+iM与初始预紧力Fo的差值Δ F(i+1) =Ft+iAt-Fo, 1 = 3,4……n_l;
[0021]步骤6，如果I AF(i + l) I > Δ F，重复步骤5，如果I Δ F(i + 1) |彡Δ F，计算机控制温度控制系统在时间A t内使温度为T的液体以流速Vi流入扇形空腔，计算机获取t+(i+l) Δ t时刻数据处理模块传递的各方位预紧力值，计算t+(i+l) Δ t时刻各方位预紧力与初始预紧力Fo的差值 AF(i+2)=Ft+(i+1)At-F()，i = 3、4……n_l;
[0022]步骤7，重复步骤6，调整各方位预紧力保持一定初始预紧力波动范围AF内。
[0023]进一步，所述步骤I中，通过微调螺杆调节双螺母初始预紧力，按照以下具体步骤实施:
[0024]步骤1.1，将各压力传感器分为2组，呈120°均匀分布在一对螺母预紧端之间的工型件定位凹槽中，确保每个压力传感器中心与螺母表面扇形空腔中心在一条轴线上，两组压力传感器依次对应分布在工型件两侧；
[0025]步骤1.2，根据设定预紧力要求，手动调整微调螺杆，压力传感器的数据经采集处理模块传递给计算机，计算机实时显示各方位压力传感器数值；
[0026]步骤1.3，判断各方位初始预紧力是否达到标准，如未达标，继续微调微调螺杆，直至计算机检测显示达到预紧力标准。
[0027]本发明所采用的第三种技术方案是，一种利用双螺母预紧力控制装置进行预紧力变化状态监测的系统，包括设在工作台上的双螺母预紧力控制装置，工作台通过导轨滑块安装在导轨上，丝杠贯穿于双螺母预紧力控制装置中，丝杠一端连接电机，电机上设有与数控系统相连的编码器，数控系统上连接有光栅尺读头，光栅尺读头与工作台上的光栅尺相连数控系统的外接数据采集卡与计算机相连，计算机通过辨识不同预紧力状态下丝杠螺母的振动信号，实现丝杠螺母预紧力变化状态监测。
[0028]本发明所采用的第四种技术方案是，一种利用双螺母预紧力控制装置进行预紧力变化状态监测的方法，包括下述步骤:
[0029]步骤I，通过微调螺杆调整螺母与工型件之间的不同初始预紧力，各方位压力传感器将实时获取的螺母预紧端预紧力变化信息，经采集处理模块传递给计算机；
[0030]步骤2，电机编码器将获取的电机输出位置信息与光栅尺读头读取的工作台位置信息经数控系统的外接数据采集卡传递给计算机；
[0031]步骤3，计算机分析获取的双螺母预紧力控制装置调节的不同预紧力状态信息与电机输出位置信息和工作台的位置信息之间的关系，辨识不同预紧力状态下丝杠螺母的振动信号，实现丝杠螺母预紧力变化状态监测。
[0032]本发明的有益效果在于:
[0033](I)本发明的高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置由工型件、微调螺杆、压力传感器及采集处理模块、扇形空腔、计算机和温度控制系统组成，考虑了设计装置与实际工作台的安装问题，结构简单，可行性强。
[0034](2)本发明的高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置在使用过程中，通过实时获取螺母预紧端与工型件之间六个方位压力传感器信息，经数据采集处理模块传递给计算机，计算机根据建立的各方位检测预紧力与初始预紧力差值，控制温度控制系统调节流向扇形空腔内液体流速，控制螺母温度从而实现不均匀预紧力调整。而现有技术均未考虑双螺母预紧力变化主要根源是由于丝杠螺母之间的热变形造成的，并且这种变形是不均匀的;均未从减小丝杠螺母的热变形角度实现预紧力的控制。
[0035](3)本发明的高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置可以作为实验设备，用于研究滚珠丝杠螺母发热与预紧力之间的关系以及研究预紧力变化对数控机床进给系统运动精度的影响规律，为数控机床进给系统结构优化提供依据。
[0036](4)本发明的高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置可用于研究机床进给系统内置传感器信号与丝杠螺母预紧力变化之间的关系，实现通过内置传感器信号对丝杠螺母预紧力变化状态监测。
【附图说明】
[0037]图1是本发明的高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置示意图。
[0038]图2是本发明的高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置温度控制示意图。
[0039]图3是本发明的机床进给系统内置传感器进行丝杠螺母预紧力变化状态监测示意图。
[0040]图中，101.电机，102.联轴器，103.前端轴承，104.工作台，105.导轨滑块，106.导轨，107.后端轴承，1.丝杠，108.数据采集卡，109.丝杠螺母预紧力检测、调整系统，110.光栅尺，111.光栅尺读头，112.信号线，113.编码器，114.数控系统，10.计算机。
[0041]图中，1.丝杠，2.扇形空腔，3.微调螺杆，4.工型件，5.数据采集、处理模块，6.连接螺栓，7.压力传感器，8.螺母预紧端，9.螺母，10.计算机，11.RS-232通讯线，12.温度控制系统，13.液体流出管道，14.液体流入管道，15.1号空腔出液口，16.2号空腔出液口，17.3号空腔出液口，18.1号空腔进液口，19.3号空腔进液口，20.2号空腔出液口。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图和实施例对发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
[0043]本发明提供了一种高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置，其结构如图1所示，包括一丝杠I，以及分别设在丝杠I上的一对螺母9，一对螺母9外周分布有与温度控制系统12相连的扇形空腔2;—对螺母内端分别设有螺母预紧端8，一对螺母预紧端8之间设有工型件4，工型件4上设有调节一对螺母预紧端8预紧力的微调螺杆3;在一对螺母预紧端8与工型件4之间设有压力传感器7，压力传感器7与采集处理模块5相连，采集处理模块5通过RS-232通讯线11连接至计算机10，温度控制系统12与计算机10连接，通过调节扇形空腔2的温度和调节微调螺杆3对螺母预紧端8的预紧力，实现对丝杠双螺母预紧力的控制。
[0044]其中，工型件4包括一中空的圆柱体，在中空的圆柱体上下端设有上下边缘，沿上下边缘轴向两端分别设有螺母预紧端8的安装槽，以及微调螺杆3的调节孔，微调螺杆3贯穿螺母预紧端8与调节孔相接;沿上下边缘径向设有连接螺栓6安装孔，通过连接螺栓6将工型件4固定在工作台上。工型件4中空的圆柱体上设有固定压力传感器7的定位凹槽。
[0045]如图2所示，扇形空腔2为三个呈100°分布的扇形体，相邻空腔间隔20°，扇形空腔中灌注有液体，两个螺母外周的扇形空腔分别与温度控制系统12相连通;其中，一端螺母外周上的三个扇形体上分别设有I号空腔出液口 15、2号空腔出液口 16和3号空腔出液口 17，通过液体流出管道13连通温度控制系统12，温度控制系统12通过液体流入管道14连通至另一端螺母外周上的三个扇形体上分别设有I号空腔进液口 18、2号空腔出液口 20和3号空腔进液口 19，温度控制系统12与计算机10相连，向扇形空腔注入相同温度的液体，通过控制液体流速来控制螺母温度。其中，每个扇形空腔2中心对应到相应的压力传感器7中心，每个扇形空腔温度变化可以控制相应方位上的预紧力，使相应方位压力传感器的值发生变化。由丝杠1、一对螺母9、扇形空腔2、工型件4、微调螺杆3和压力传感器7与采集处理模块5构成的预紧力检测单元与温度控制系统12通过计算机10实现闭环连接。
[0046]本发明装配时，先将含有双螺母9之一的丝杠I与工型件4相套接，然后另一螺母9套在工型件4另一端的丝杠I上，一对螺母9螺母预紧端8相向连接到工型件4的上下边缘的安装槽中，将微调螺杆3贯穿螺母预紧端8旋入微调螺杆3的调节孔中，通过微调螺杆3对螺母预紧端8施力，将力传递到一对螺母预紧端8上，实现对一对螺母初始预紧力大小的调节。在一对螺母外周壁上设置扇形空腔2;再将六个压力传感器7设在一对螺母预紧端8之间的工型件4定位凹槽中，六个压力传感器7分别连接到采集处理模块5，采集处理模块5连接至计算机10。同时，扇形空腔2与温度控制系统12相连，温度控制系统12与计算机10相连，实现闭环连接。
[0047]本实施例给出了利用上述双螺母预紧力控制装置进行检测及调整方法，包括下述步骤:
[0048]步骤I，通过微调螺杆调节双螺母的初始预紧力;通过压力传感器和采集处理模块将采集到的双螺母预紧端六个方位预紧力大小信息实时反馈给计算机进行双螺母预紧端预紧力的控制，直到各方位初始预紧力相同。
[0049]按照以下具体步骤实施:
[0050]步骤1.1，将六个压力传感器分为2组，呈120°均匀分布在一对螺母预紧端之间的工型件定位凹槽中，确保每个压力传感器中心与螺母表面扇形空腔中心在一条轴线上，两组压力传感器依次对应分布在工型件两侧；
[0051]步骤1.2，根据设定预紧力要求，手动调整微调螺杆，压力传感器的数据经采集处理模块传递给计算机，计算机实时显示各方位压力传感器数值；
[0052]步骤1.3，判断各方位初始预紧力是否达到标准，如未达标，继续微调微调螺杆，直至计算机检测显示达到预紧力标准。
[0053]步骤2，丝杠螺母运动过程中，通过各方位压力传感器7获取分布在螺母预紧端8与工型件4之间的预紧力变化信息，通过采集处理模块5将预紧力变化信息传递给计算机10，间隔时间A t，计算t时刻各方位预紧力Ft与初始预紧力Fo的差值Δ Fl=Ft-Fo;
[0054]步骤3，设定初始预紧力波动范围为ΔF，如果I AFl I >AF，计算机10控制温度控制系统12在△ t时间内使温度为T的液体以流速V1流入扇形空腔2，计算机获取t+ Δ t时刻数据处理模块传递的各方位预紧力值，计算t+At时刻温度控制的各方位预紧力Ftut与初始预紧力Fo的差值Λ F2 = Ft^t-F0;
[0055]步骤4，如果IAF2 I > AF，计算机10控制温度控制系统12在At时间内使温度为T的液体以流速V2流入扇形空腔2，V2>VI，计算机获取t+2 Δ t时刻数据处理模块传递的各方位预紧力值，计算t+2 At时刻温度控制的各方位预紧力Fwt与初始预紧力Fo的差值AF3 =
Ft+2At_Fo ；
[0056]步骤5，如果I AF(i) I > AF，3彡i〈n，计算机10控制温度控制系统12在At时间内使温度为T的液体分别以流速V3、V4......Vn-1流入扇形空腔2，Vn-1......>V4>V3>V2,计算机分别获取t+i Δ t时刻数据处理模块传递的各方位预紧力值，计算t+i Δ t时刻温度控制的各方位预紧力Ft+iM与初始预紧力Fo的差值Δ F(i+1) =Ft+iAt-Fo, 1 = 3,4……n_l;
[0057]步骤6，如果I AF(i + l) I > Δ F，重复步骤5，如果Δ F( i+Ι) |彡Δ F，计算机10控制温度控制系统12在时间△ t内使温度为T的液体以流速Vi流入扇形空腔2，计算机获取t+(i+
I)A t时刻数据处理模块传递的各方位预紧力值，计算t+(i+1) △ t时刻各方位预紧力与初始预紧力Fo的差值 AF(i+2)=Ft+(i+1)At-F()，i = 3、4……η-1 ；
[0058]步骤7，重复步骤6，调整各方位预紧力保持一定初始预紧力波动范围AF内。
[0059]如图3所示，本实施例给出了一种利用双螺母预紧力控制装置进行预紧力变化状态监测的系统，包括设在工作台104上的双螺母预紧力控制装置109，工作台104通过导轨滑块105安装在导轨106上，丝杠I贯穿于双螺母预紧力控制装置109中，丝杠I一端连接电机101，电机101上装有联轴器102;丝杠I的前后端分别装有前端轴承103和后端轴承107;电机101上设有与数控系统114相连的编码器113，数控系统114上连接有光栅尺读头111，光栅尺读头111与工作台104上的光栅尺110通过信号线112相连，数控系统114的外接数据采集卡108与计算机10相连，计算机10通过辨识不同预紧力状态下丝杠螺母的振动信号，实现丝杠螺母预紧力变化状态监测。
[0060]本实施例给出了利用上述双螺母预紧力控制装置进行预紧力变化状态监测的方法，包括下述步骤:
[0061]步骤I，通过微调螺杆3调整螺母与工型件4之间的不同初始预紧力，各方位压力传感器7将实时获取的螺母预紧端8预紧力变化信息，经采集处理模块5传递给计算机10，双螺母预紧力控制装置109进行不同预紧力控制；
[0062]步骤2，电机编码器113将获取的电机输出位置信息与光栅尺读头111读取的工作台104位置信息经数控系统114的外置数据采集卡108传递给计算机10;
[0063]步骤3，计算机分析获取的双螺母预紧力控制装置109调节的不同预紧力状态信息与电机输出位置信息和工作台104的位置信息之间的关系，辨识不同预紧力状态下丝杠螺母的振动信号，实现丝杠螺母预紧力变化状态监测。
[0064]本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置，其特征在于，包括一丝杠(I)，以及分别设在丝杠(I)上的一对螺母(9)，一对螺母(9)外周分布有与温度控制系统(12)相连的扇形空腔(2);—对螺母内端分别设有螺母预紧端(8)，一对螺母预紧端(8)之间设有工型件(4)，工型件(4)上设有调节一对螺母预紧端(8)预紧力的微调螺杆(3);在一对螺母预紧端(8)与工型件(4)之间设有压力传感器(7)，压力传感器(7)与采集处理模块(5)相连，采集处理模块(5)和温度控制系统(12)连接至计算机(10)，通过调节扇形空腔(2)的温度和调节微调螺杆(3)对螺母预紧端(8)的预紧力，实现对丝杠双螺母预紧力的控制。2.根据权利要求1所述的一种高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置，其特征在于，所述工型件(4)包括一中空的圆柱体，在中空的圆柱体上下端设有上下边缘，沿上下边缘轴向两端分别设有螺母预紧端(8)的安装槽，以及微调螺杆(3)的调节孔，微调螺杆(3)贯穿螺母预紧端(8)与调节孔相接;沿上下边缘径向设有连接螺栓(6)安装孔，通过连接螺栓(6)将工型件(4)固定在工作台上。3.根据权利要求1所述的一种高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置，其特征在于，所述工型件(4)中空的圆柱体上设有固定压力传感器(7)的定位凹槽。4.根据权利要求1所述的一种高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置，其特征在于，所述扇形空腔(2)为三个呈100°分布的扇形体，相邻空腔间隔20°，扇形空腔中灌注有液体，扇形空腔分别与温度控制系统(12)相连通。5.根据权利要求4所述的一种高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置，其特征在于，每个扇形空腔(2)中心对应到相应的压力传感器(7)中心。6.根据权利要求4所述的一种高速滚珠丝杠副双螺母预紧力控制装置，其特征在于，由丝杠(I)、一对螺母(9)、扇形空腔(2)、工型件(4)、微调螺杆(3)和压力传感器(7)与采集处理模块(5)构成的预紧力检测单元与温度控制系统(12)通过计算机(10)实现闭环连接。7.—种利用双螺母预紧力控制装置进行不均匀预紧力实时检测及调整方法，其特征在于，包括下述步骤: 步骤I，通过微调螺杆(3)调节双螺母的初始预紧力;通过压力传感器(7)和采集处理模块(5)将采集到的双螺母预紧端(8)各方位预紧力大小信息实时反馈给计算机(10)进行双螺母预紧端(8)预紧力的控制，直到各方位初始预紧力相同； 步骤2，丝杠螺母运动过程中，通过各方位压力传感器(7)获取分布在螺母预紧端(8)与工型件(4)之间的预紧力变化信息，通过采集处理模块(5)将预紧力变化信息传递给计算机(10)，间隔时间Δ t，计算t时刻各方位预紧力Ft与初始预紧力Fo的差值Δ Fl=Ft-Fo; 步骤3，设定初始预紧力波动范围为AF，如果I AFl I >AF，计算机(10)控制温度控制系统(12)在△ t时间内使温度为T的液体以流速V1流入扇形空腔(2)，计算机获取t+Δ t时刻数据处理模块传递的各方位预紧力值，计算t+At时刻温度控制的各方位预紧力Ftut与初始预紧力Fo的差值Λ F2 = Ft^t-F0; 步骤4，如果I Δ F2 I > Δ F，计算机(10)控制温度控制系统(12)在Δ t时间内使温度为T的液体以流速V2流入扇形空腔(2)，V2>V1，计算机获取t+2 Δ t时刻数据处理模块传递的各方位预紧力值，计算t+2 At时刻温度控制的各方位预紧力Fwt与初始预紧力Fo的差值AF3= Ft+2At_Fo ； 步骤5，如果I AF(i) I > AF，3<i〈n，计算机(10)控制温度控制系统(12)在At时间内使温度为T的液体分别以流速V3、V4......Vn-1流入扇形空腔(2 )，Vn-1......>V4>V3>V2,计算机分别获取t+i Δ t时刻数据处理模块传递的各方位预紧力值，计算t+i Δ t时刻温度控制的各方位预紧力Ft+iM与初始预紧力Fo的差值Δ F(i+1) =Ft+iAt-Fo, 1 = 3,4……n_l; 步骤6，如果I AF(i + l) I > Δ F，重复步骤5，如果I AF(i + l) I彡AF，计算机(10)控制温度控制系统(12)在时间△ t内使温度为T的液体以流速Vi流入扇形空腔(2)，计算机获取t+(i+1) A t时刻数据处理模块传递的各方位预紧力值，计算t+(i+l) Δ t时刻各方位预紧力与初始预紧力Fo的差值 AF(i+2)=Ft+(i+1)At-F()，i = 3、4……η-1 ； 步骤7，重复步骤6，调整各方位预紧力保持一定初始预紧力波动范围△ F内。8.根据权利要求7所述的利用双螺母预紧力控制装置进行不均匀预紧力实时检测及调整方法，其特征在于，所述步骤I中，通过微调螺杆调节双螺母初始预紧力，按照以下具体步骤实施: 步骤1.1，将各压力传感器(7)分为2组，各组呈120°均匀分布在一对螺母预紧端(8)之间的工型件(4)定位凹槽中，确保每个压力传感器(7)中心与螺母表面扇形空腔(2)中心在一条轴线上，两组压力传感器依次对应分布在工型件(4)两侧； 步骤1.2，根据设定预紧力要求，手动调整微调螺杆(3)，压力传感器(7)的数据经采集处理模块(5)传递给计算机(10)，计算机(10)实时显示各方位压力传感器(7)的数值； 步骤1.3，判断各方位初始预紧力是否达到标准，如未达标，继续微调微调螺杆，直至计算机检测显示达到预紧力标准。9.一种利用双螺母预紧力控制装置进行预紧力变化状态监测的系统，其特征在于，包括设在工作台(104)上的双螺母预紧力控制装置(109)，工作台(104)通过导轨滑块(105)安装在导轨(106)上，丝杠(I)贯穿于双螺母预紧力控制装置(109)中，丝杠(I)一端连接电机(101)，电机(101)上设有与数控系统(114)相连的编码器(113)，数控系统(114)上连接有光栅尺读头(111)，光栅尺读头(111)与工作台(104)上的光栅尺(110)相连，数控系统(114)的外接数据采集卡(108)与计算机(10)相连，计算机(10)通过辨识不同预紧力状态下丝杠螺母的振动信号，实现丝杠螺母预紧力变化状态监测。10.—种利用双螺母预紧力控制装置进行预紧力变化状态监测的方法，其特征在于，包括下述步骤: 步骤I，通过微调螺杆(3)调整螺母与工型件(4)之间的不同初始预紧力，各方位压力传感器(7)将实时获取的螺母预紧端(8)预紧力变化信息，经采集处理模块(5)传递给计算机(10)； 步骤2，电机编码器(113)将获取的电机输出位置信息与光栅尺读头(111)读取的工作台(104)位置信息经数控系统(114)的外接数据采集卡(108)传递给计算机； 步骤3，计算机分析获取的双螺母预紧力控制装置(109)调节的不同预紧力状态信息与电机输出位置信息和工作台(104)的位置信息之间的关系，辨识不同预紧力状态下丝杠螺母的振动信号，实现丝杠螺母预紧力变化状态监测。
【文档编号】G01M13/02GK105910816SQ201610292834
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】梅雪松, 惠阳, 耿涛, 郭世杰, 胡珂
【申请人】西安交通大学