滚珠丝杠副行程误差检测系统的制作方法

本发明涉及精密仪器检测技术领域，具体涉及一种滚珠丝杠副行程误差检测系统。

背景技术：

滚珠丝杠副又名滚珠丝杆副、滚珠螺杆副。是由丝杠及螺母二个配套组成的。是目前传动机械中精度最高也是最常用的传动装置。滚珠丝杆副是在丝杠与螺母间以钢球为滚动体的螺旋传动元件。它可将旋转运动转变为直线运动，或者将直线运动转变为旋转运动。因此滚珠丝杠副既是传动原件，也是直线运动与旋转运动相互转化元件。由于滚珠丝杠副是高精度传动装置，所以在制造过程中难免会出现误差较大不合格的产品，所以在对滚珠丝杠副的精度检测就需要较严格的要求。

申请号为201310556789.4的中国专利，一种滚珠丝杠副长度测量仪，包括：床身，所述床身上设置有导轨，导轨上设置有可沿着导轨左右滑动且能够锁紧的头架与尾架，头架与尾架用于夹紧被测滚珠丝杠副；床身上还设置有与所述导轨平行设置的光栅尺；在头架与尾架之间设置有可沿着导轨左右滑动的拖板，拖板上设置有与拖板随动的读数头和直线导轨，所述直线导轨上设置有可沿着所述直线导轨滑动的滑块，滑块上固定有测量头；所述读数头用于与拖板随动读取读光栅尺尺寸，所述滑块滑动的方向与导轨垂直。此种滚珠丝杠副长度测量仪，该仪器结构简单，通过检测仪测量的长度数据，为生产加工提供了准确的数据指导。但是在实际测量过程中，滚珠丝杠副在其环境温度的增加或者减小过程中会对其长度产生影响，就会导致滚珠丝杠测量值不准确的情况出现。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的滚珠丝杠副在测量长度过程中温度对其长度的影响所带来的缺陷。

为此,提供一种滚珠丝杠副行程误差检测系统，滚珠丝杠副一端与主传动轴的一端抵接,主传动轴的另一端连接一传动装置，包括：

补偿从动件，一端与滚珠丝杠副抵接，另一端固定设置，用于检测滚珠丝杠的长度变化；

所述的主传动轴、滚珠丝杠副和补偿从动件平行设置；

圆磁栅，与所述主传动轴同轴设置固定连接；

光栅尺，与所述滚珠丝杠副平行设置，包括光栅读数头以及与光栅读数头连接与滚珠丝杠副的螺纹抵接并配合的测量头；

螺母，包括与其依次连接的螺母小车和带动头，所述的螺母设置有内螺纹与所述滚珠丝杠副的外螺纹配合，所述的带动头与所述滚珠丝杠副的螺纹抵接并配合，所述螺母小车与所述光栅读数头通过连接件连接；

处理器，分别与圆磁栅、光栅读数头以及补偿从动件连接，用于获取并显示圆磁栅输出的角度量信号、光栅读数头输出的位移量信号以及补偿从动件输出的补偿信号。

进一步的，所述的补偿从动件包括壳体和设置于所述壳体内部的弹性单元，所述弹性单元的两端一一对应连接于穿射壳体设置的固定头上和设置于壳体内部的压力传感器上，所述固定头与滚珠丝杠副抵接，所述的压力传感器与所述处理器连接。

进一步的，所述的固定头与所述滚珠丝杠副抵接处设置为锥形，所述的固定头位于所述壳体内部一侧的端头设置为圆形底面。

进一步的，所述的弹性单元包括设置于所述壳体内部的分力件，所述分力件包括第一分力部和第二分力部，所述的第一分力部包括子轴承和位于子轴承一侧与子轴承固定的子固定部，所述的子轴承与所述固定头转动连接，所述的子固定部底面设置有若干关于其底面呈中心对称设置的子弹簧，所述第二分力部的一侧与所述子弹簧连接，所述第二分力部的另一侧与通过一主弹簧与所述压力传感器连接。

进一步的，所述的固定头与所述壳体之间通过轴承连接。

进一步的，所述的滚珠丝杠副行程误差检测系统包括温度检测单元，所述的温度检测单元包括：

温度传感器，用于检测滚珠丝杠副的温度，并输出温度信号至处理器，设置于所述滚珠丝杠副一侧。

进一步的，所述的主传动轴与滚珠丝杠副抵接处设置为锥形。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种滚珠丝杠副行程误差检测系统，通过光栅读数头以及圆光栅可分别对滚珠丝杠副的轴向位移信息以及角度位移信息进行测量，达到对该滚珠丝杠副制造精度检测的目的。

2.通过补偿从动件可对滚珠丝杠副的长度变化进行补偿监测，当滚珠丝杠副在其环境的温度出现变化后，处理器可接收到补偿从动件发出的变化信号并进行处理，还原滚珠丝杠副的实际长度，最大化的减少温度变化所带来的误差值。

3.通过弹性单元与压力传感器抵接，当滚珠丝杠副的长度发生变化时，弹性单元产生形变，对压力传感器的挤压力变大，即可通过该弹性单元的弹性系数来计算出该滚珠丝杠副的长度变化，在读数头的测量值的基础上将该长度变化进行补偿，即可得到进行温度补偿后该滚珠丝杠副的实际长度。

4.子固定部和第二分力部之间有若干子弹簧，并且若干子弹簧关于子固定部底面呈中心对称设置，可将子固定部受到的力全方位的传递至第二分力部，能够避免因为子固定部和第二分力部之间受力不匀而出先测量误差的缺陷。

5.第二分力部的另一侧与通过一主弹簧与所述压力传感器连接，通过主弹簧将第二分力部受到的所有力传递至压力传感器，主弹簧可将滚珠丝杠副长度值的变化转换为主弹簧受到的压力值并将该压力值全部传送至压力传感器，使测量的温度对滚珠丝杠副所带来的长度变化更加精确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为补偿从动件的结构示意图。

1、处理器；2、交流伺服电机；3、传动装置；4、圆磁栅；5、主传动轴；6、滚珠丝杠副；7、螺母；8、螺母小车；9、带动头；10、测量头；11、光栅读数头；12、光栅尺；13、补偿从动件；131、固定头；132、壳体；133、子轴承；134、子固定部；135、子弹簧；136、第二分力部；137、主弹簧；138、压力传感器；14、温度传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

一种滚珠丝杠副行程误差检测系统，如图1所示其结构示意图，包括：平行设置的主传动轴5、滚珠丝杠副6和补偿从动件13，主传动轴5，其一端连接一传动装置3，另一端与滚珠丝杠副6抵接；补偿从动件13，一端与滚珠丝杠副6抵接，另一端固定设置。

交流伺服电机2通过传动装置3带动主传动轴5旋转，主传动轴5与滚珠丝杠副6的抵接处设置为锥形，方便其与滚珠丝杠副6进行固定。使主传动轴5在带动滚珠丝杠副6旋转的过程中不会出现偏差，增加滚珠丝杠副行程误差检测系统的测量精度。补偿从动件13包括设置为锥形的固定头131，该锥形的固定头131与滚珠丝杠副6抵接、配合，使二者之间固定牢固。

主传动轴5同轴固定连接一圆磁栅4，主传动轴5在转动时带动圆磁栅4与其一同转动，通过圆磁栅4可对滚珠丝杠副6的角度位移信息进行检测，并输出模拟量的电压信号至处理器1，通过处理器1可对圆磁栅4输出的模拟量的电压信号进行处理计算处滚珠丝杠副6的旋转角度位移、旋转圈数等。

还包括依次连接的螺母7、螺母小车8以及带动头9，其中螺母7和螺母小车8分别设置有内螺纹与所述滚珠丝杠副6的外螺纹配合，带动头9与滚珠丝杠副6的螺纹抵接并配合，当滚珠丝杠副6在主传动轴5的带动下在转动时，带动头9沿着滚珠丝杠副6的外螺纹进行移动，与带动头9固定的螺母小车8以及螺母7沿着进行横向移动。

光栅尺12与滚珠丝杠副6平行设置，其包括光栅读数头11以及与光栅读数头11连接与滚珠丝杠副6的螺纹抵接并配合的测量头10，其中光栅读数头11与螺母小车8通过连接件连接，在螺母小车8移动的过程中会带动光栅读数头11与其一同移动，进而测量头10也随之移动，光栅读数头11输出滚珠丝杠副6的轴向位移信息至处理器1，通过处理器1计算器轴向位移。

通过光栅读数头11以及圆光栅可分别对滚珠丝杠副的轴向位移信息以及角度位移信息进行测量，达到对该滚珠丝杠副制造精度检测的目的。

补偿从动件13包括壳体132和设置于壳体132内部的弹性单元，弹性单元的两端一一连接穿射壳体132设置的固定头131和设置于壳体132内部的压力传感器138，固定头131与滚珠丝杠副6抵接且固定头131与壳体132之间通过第一轴承连接，压力传感器138与处理器1连接。

补偿从动件13可对滚珠丝杠副的长度变化进行补偿监测，当滚珠丝杠副6在其环境的温度出现变化后，处理器1可接收到补偿从动件13发出的变化信号并进行处理，还原滚珠丝杠副的实际长度，最大化的减少温度变化所带来的误差值。

并且弹性单元与压力传感器138抵接，当滚珠丝杠副6的长度发生变化时，弹性单元产生形变，对压力传感器138的挤压力变大，即可通过该弹性单元的弹性系数来计算出该滚珠丝杠副的长度变化，在读数头的测量值的基础上将该长度变化进行补偿，即可得到进行温度补偿后该滚珠丝杠副6的实际长度。

其中固定头131与滚珠丝杠副6抵接处设置为锥形，锥形的固定头131在与滚珠丝杠副6进行固定时更加稳固，固定头131位于壳体132内部一侧的端头设置为圆形底面。

弹性单元包括设置于壳体132内部的分力件，分力件包括第一分力部和第二分力部136，第一分力部包括子轴承133和位于子轴承133一侧与子轴承133固定的子固定部134，子轴承133与固定头131转动连接，子固定部134底面设置有若干关于其底面呈中心对称设置的子弹簧135，第二分力部136的一侧与子弹簧135连接，第二分力部136的另一侧与通过一主弹簧137与压力传感器138连接。

子固定部134和第二分力部136之间有若干子弹簧135，并且若干子弹簧135关于子固定部134底面呈中心对称设置，可将子固定部134受到的力全方位的传递至第二分力部136，能够避免因为子固定部134和第二分力部136之间受力不匀而出先测量误差的缺陷。

第二分力部136的另一侧与通过一主弹簧137与所述压力传感器138连接，通过主弹簧137将第二分力部136受到的所有力传递至压力传感器138，主弹簧137可将滚珠丝杠副6长度值的变化转换为主弹簧137受到的压力值并将该压力值全部传送至压力传感器138，使测量的温度对滚珠丝杠副6所带来的长度变化更加精确。

且该滚珠丝杠副行程误差检测系统还包括温度检测单元，温度检测单元包括：温度传感器14，用于检测滚珠丝杠副6的温度，并输出温度信号至处理器1。

在一实际检测过程中，首先将滚珠丝杠副6与主传动轴5和补偿从动件13抵接，此时处理器1检测到压力传感器138位于初始时刻输出的初始压力值并记录为f1，处理器1通过温度传感器14记录该初始时刻的初始温度值为t1，与此同时处理器1控制交流伺服电机2工作，传动装置3将动力传至主传动轴5，主传动轴5开始带动滚珠丝杠副6转动，圆磁栅4以及光栅读数头11分别计算出该滚珠丝杠副6的角度位移n以及轴向位移l。在滚珠丝杠副6的角度位移以及轴向位移测量完成之后，交流伺服电机2停止工作，处理器1检测到交流伺服电机2停止工作后，控制压力传感器138记录最终压力值并记录为f2；控制温度传感器14记录最终温度值并记录为t2。滚珠丝杠副初始时刻的长度与最终时刻的长度的差值其中k的值为主弹簧的劲度系数。将处理器1计算出的轴向位移l减去该l变的值，即可得到该滚珠丝杠副除去温度变化给其所带来的长度影响的最终值l终(l终＝l-l变)，滚珠丝杠副6的精度即为

通过该滚珠丝杠副行程误差检测系统以及以上算法，可对滚珠丝杠副6在进行精度检测过程中因为环境温度而产生的长度变化进行补偿，进而达到精确测量滚珠丝杠副精度的目的。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。