[发明专利]滚珠螺母螺旋内滚道综合误差自动检测装置及其方法

权利要求书

1.一种滚珠螺母螺旋内滚道综合误差自动检测装置，其特征在于：包括测量组件、支撑组件、进给模块，以及数据处理模块；测量组件包括光谱共焦式精密位移传感器[4]和光栅尺[6]；支撑组件包括床身[1]、二维微调测量架[3]和待测螺母装夹卡盘[9]；进给模块主要包括精密导轨[2]、轴向进给传动组件[5]和滚珠螺母旋转驱动组件[10]；数据处理模块即为数据处理所需的计算机处理系统[14]；精密导轨[2]和待测螺母装夹卡盘[9]固定在床身[1]上，光栅尺[6]固定在精密导轨[2]上，光栅尺测头[7]和二维微调测量架[3]固定在轴向进给传动组件[5]的运动平台上，光谱共焦式精密位移传感器[4]的测量头固定安装在二维微调测量架[3]上，随该测量架可实现待测滚珠螺母轴向平面内的位置调整；同时二维微调测量架[3]由轴向进给传动组件[5]带动，沿精密导轨[2]可实现待测滚珠螺母轴向方向上的精密移动；滚珠螺母旋转驱动组件[10]安装在床身[1]上，通过待测螺母装夹卡盘[9]带动待测滚珠螺母旋转。

2.一种滚珠螺母螺旋内滚道综合误差自动检测方法，其特征在于包括如下步骤：首先进行采样前的准备工作；然后采用光栅尺[6]和光谱共焦式精密位移传感器[4]对待测滚珠螺母螺旋内滚道的法向截形曲线上各点的轴向位置和径向位置进行采样，同时同步采集轴向进给传动组件的角位移信号，得到滚珠螺母内滚道面该转角位置的点列数据；接着转动待测滚珠螺母180/n度后重复上述过程2n-1次；最后对采样数据进行处理，剔除异常点，实现滚珠螺母内滚道轮廓各转角位置的二维重建，求得待测滚珠螺母各圈内滚道的法向截形误差、节径尺寸误差、导程及行程误差；取各误差的最大值即得待测滚珠螺母的实际法向截形误差、节径尺寸误差、导程及行程误差。

3.根据权利要求2所述的滚珠螺母螺旋内滚道综合误差自动检测方法，其特征在于：所述采样前的准备工作是：调节二维移动平台即轴向进给传动组件[5]的运动平台和二维微调测量架[3]，使得光谱共焦式精密位移传感器[4]位于滚珠螺母内，光谱共焦式精密位移传感器[4]的测头正对待测滚珠螺母的内滚道面，且测头与滚道面之间的距离调整至传感器[4]可测范围内，并转动待测滚珠螺母至初始待测转角位置。

4.根据权利要求2所述的滚珠螺母螺旋内滚道综合误差自动检测方法，其特征在于：所述转动待测滚珠螺母至初始待测转角位置是：转动待测滚珠螺母，使得光谱共焦式精密位移传感器[4]的测头在所有2n个转角位置的测量过程中避开有待测滚珠螺母插管孔或返向器安装槽的位置；n的取值范围为3至10；当转角细分过多无法在所有转角位置均完全避开有插管孔或返向器安装槽的位置时，可在后续数据处理时先剔除异常点。

5.根据权利要求2所述的滚珠螺母螺旋内滚道综合误差自动检测方法，其特征在于：所述异常点的判定如下：根据滚珠螺母内滚道与光谱共焦式精密位移传感器[4]测头的理论距离范围和公差范围，设定判定值域，判定值域的最小值应设定小于理论距离的最小值减去三倍公差带的值，判定值域的最大值应设定大于理论距离的最大值加上三倍公差带的值；当采集得到的某点列数据值不在判定值域范围时，判定其为异常点；异常点包括外插管式滚珠螺母的插管孔位置的数据点、内循环式滚珠螺母返向器安装槽位置的数据点以及测量过程导致的异常点。

6.根据权利要求2所述的滚珠螺母螺旋内滚道综合误差自动检测方法，其特征在于：所述求得节径尺寸误差是：通过曲线拟合得到的2n个不同转角位置的滚道法向截形曲线，结合光谱共焦式精密位移传感器[4]测头的轴线与待测滚珠螺母的轴线间的偏移距离，转化得到n组不同转角位置的间隔180度的上下两条滚道法向截形曲线，并分别求出标准钢球在同一圈滚道上下两处的法向截形内的球心位置，两个球心在径向方向的位置差即为滚珠螺母螺旋内滚道在该螺旋圆周内实际节径尺寸；此实际节径尺寸与标准节径尺寸的差值就是待测滚珠螺母在该组转角位置时该圈滚道上的节径尺寸误差。

7.根据权利要求2所述的滚珠螺母螺旋内滚道综合误差自动检测方法，其特征在于：所述求得导程及行程误差是：对以一定采样间隔同步采集的轴向进给传动组件[5]的角位移信号以及光栅尺测头[7]的轴向位移信号，将角位移信号转化为位移量，与轴向位移信号两者比较求差值，得到滚珠螺母的导程误差及行程误差。