[发明专利]一种滚珠丝杠弯曲挠度检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种滚珠丝杠弯曲挠度检测装置及方法，装置包括通过紧固螺栓和丝杠螺母相连的第一卡盘和第二卡盘，第一卡盘和第二卡盘均为分离式卡盘，第一卡盘上等间距的设置有四个位移传感器，分别为第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器和第四位移传感器；第一卡盘和第二卡盘中部相对应的设有用于连接滚珠丝杠的连接孔，第一卡盘上设有矩形齿槽，第二卡盘上设有与所述矩形齿槽相契合的矩形齿牙。本发明将第一卡盘、第二卡盘设计为分离式，便于安装；并通过位移传感器的布局，提高了对应变的灵敏度，从而通过计算方法计算出弯曲挠度，可实时评价出滚珠丝杠的弯曲挠度值，具有精度高，计算简单的优点，并且结果具有较高的可靠性。

技术领域

本发明涉及滚珠丝杠测试装置及方法，具体的说，是涉及机床滚珠丝杠弯曲挠度检测以及丝杠在空间中的弯曲程度检测的装置和方法。

背景技术

随着制造业的发展，人们对机床的精度要求越来越高。滚珠丝杠作为机床的传动部件，其传动精度直接影响机床工作台的精度。丝杠在制造、安装过程中存在误差，致使丝杠发生弯曲变形，实际轴线与理想轴线不重合。由于滚珠丝杠的特殊性，难以直接用精密的测量仪器去检测其工作过程中的挠度，因此，开发一种间接检测丝杠挠度变化的装置是非常有必要的。

参考文献：

[1]S.Frey·M.Walther·A.Verl.Periodicvariation of preloading in ballscrews.Machine Tool,DOI 10.1007/s11740-010-0207-8,2010.

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种滚珠丝杠弯曲挠度检测装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种滚珠丝杠弯曲挠度检测装置，包括通过紧固螺栓和丝杠螺母相连的第一卡盘和第二卡盘，所述的第一卡盘和第二卡盘均为分离式卡盘，所述第一卡盘上等间距的设置有四个位移传感器，分别为第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器和第四位移传感器；第一卡盘和第二卡盘中部相对应的设有用于连接滚珠丝杠的连接孔，所述第一卡盘上设有矩形齿槽，所述第二卡盘上设有与所述矩形齿槽相契合的矩形齿牙。

所述第一卡盘和第二卡盘的直径为100mm。

所述第一卡盘和第二卡盘分别由两个半圆盘相互嵌固构成。

检测装置的厚度为42mm。

所述位移传感器的精度为0.1微米。

所述丝杠螺母之间还设有连接螺钉。

一种滚珠丝杠弯曲挠度检测装置的检测方法，包括以下步骤：

(1)检测时，丝杠在运动过程中位移传感器会检测到丝杠螺母之间的位置变化，并将信号传递至采集器中；

(2)第一卡盘和第二卡盘之间的距离为L，在Z-Y方向上，通过第一位移传感器和第二位移传感器测量出第一位移传感器和第二位移传感器的距离变化值ΔL1和ΔL2:

式中CD即为所求的丝杠在Z方向的弯曲挠度ω_z；

同样，根据X-Y方向上第三位移传感器和第四位移传感器的距离变化值ΔL3和ΔL4计算出丝杠在X方向的弯曲挠度ω_x；

根据ω_z和ω_x进一步计算出丝杠的总弯曲挠度ω及其与X方向的夹角θ: