[发明专利]一种机电作动器滚珠丝杠故障监测系统

权利要求书

1.一种机电作动器滚珠丝杠故障监测系统，其特征在于，包括：控制器、激光测量仪、机电作动器线位移传感器、电机电流传感器和电机旋转变压器；

激光测量仪，安装在机电作动器内部，被配置为测量滚珠丝杠的表面形状参数，并发送至控制器；

机电作动器线位移传感器，安装在丝杠螺母上，被配置为测量滚珠丝杠的位置数据，并记录滚珠丝杠到达预定位置的工作次数，并发送至控制器；

电机电流传感器，安装在所述控制器中，被配置为测量电机电流，并根据所述电机电流计算滚珠丝杠的负载力，并发送至控制器；

电机旋转变压器，安装在电机上，被配置为测量电机转速，并根据所述电机转速计算所述滚珠丝杠的线速度，并发送至控制器；

其中，所述控制器被配置为读取并存储滚珠丝杠的表面形状参数、滚珠丝杠到达预定位置的工作次数、滚珠丝杠的负载力和滚珠丝杠的线速度，并根据滚珠丝杠的表面形状参数、丝杠螺母到达预定位置的工作次数、滚珠丝杠的负载力和滚珠丝杠的线速度来判断滚珠丝杠磨损情况，并预估滚珠丝杠的使用寿命。

2.根据权利要求1所述的机电作动器滚珠丝杠故障监测系统，其特征在于，如果滚珠丝杠直接连接在电机上，则电机电流传感器根据等式T₀＝Ia计算电机输出转矩，再根据等式2πT₀η＝Fp计算滚珠丝杠的负载力，其中，T₀为电机输出转矩，I为电机电流，a为电机转矩系数，η为丝杠效率，p为丝杠导程，F为滚珠丝杠的负载力。

3.根据权利要求2所述的机电作动器滚珠丝杠故障监测系统，其特征在于，如果滚珠丝杠通过减速器连接在电机上，则电机电流传感器根据等式T₁＝T₀iη₁计算减速器的输出转矩，再根据等式2πT₁η₁＝Fp计算滚珠丝杠的负载力，其中，i为减速器减速比，η₁为减速器效率。

4.根据权利要求1所述的机电作动器滚珠丝杠故障监测系统，其特征在于，如果滚珠丝杠直接连接在电机上，则电机旋转变压器根据等式V＝pN₀/60计算滚珠丝杠的线速度，其中，V为滚珠丝杠的线速度，N₀为电机转速，p为丝杠导程。

5.根据权利要求4所述的机电作动器滚珠丝杠故障监测系统，其特征在于，如果滚珠丝杠通过减速器连接在电机上，则电机旋转变压器根据等式V＝pN₀/60i计算滚珠丝杠的线速度，其中，i为减速器减速比。

6.根据权利要求1所述的机电作动器滚珠丝杠故障监测系统，其特征在于，控制器判断滚珠丝杠磨损情况，并预估滚珠丝杠的使用寿命包括以下步骤：

设定滚珠丝杠的表面变形阈值；

读取滚珠丝杠的表面形状参数、滚珠丝杠到达预定位置的工作次数n、滚珠丝杠的负载力F、和滚珠丝杠的线速度V；

计算当前工作次数中的滚珠丝杠的平均负载力和滚珠丝杠的平均线速度；

根据滚珠丝杠的表面形状参数与滚珠丝杠的表面变形阈值的比值j，以及滚珠丝杠到达预定位置的工作次数n，预估在当前滚珠丝杠的平均负载力和滚珠丝杠的平均线速度不变的情况下的滚珠丝杠的使用寿命。

7.根据权利要求6所述的机电作动器滚珠丝杠故障监测系统，其特征在于，在当前滚珠丝杠的平均负载力和滚珠丝杠的平均线速度不变的情况下的滚珠丝杠的使用寿命为n(1-j)/j次。

8.根据权利要求6所述的机电作动器滚珠丝杠故障监测系统，其特征在于，如果在未来使用中的平均负载力或滚珠丝杠的平均线速度增大，则预估滚珠丝杠的使用寿命减少，如果在未来使用中的平均负载力或滚珠丝杠的平均线速度减小，则预估滚珠丝杠的使用寿命增大。