[发明专利]一种机械传动链综合误差的动态检测方法及装置

权利要求书

1.一种机械传动链综合误差的动态检测方法，其特征在于，包括步骤：

控制车间温度为恒定温度，运行伺服轴系统使其在有效性行程内往复进给一段时间，使机械传动链达到热稳定状态；

控制伺服轴在有效性行程内往复进给一次，利用圆编码器、直线光栅尺及数据采集系统测量电机转角θ与工作台的实际位置x_a；

计算机械传动链的反向间隙；

计算正向进给时传动链的导程误差以及正向进给时传动链导程误差的评价参数，评价参数分别为平均导程偏差幅值e_p+、导程波动v_u+、导程波动v₃₀₀₊以及导程波动v_2π+；

计算反向进给时传动链的导程误差以及反向导程误差的评价参数e_p-，v_u-，v_300-与v_2π-。

2.根据权利要求1所述的一种机械传动链综合误差的动态检测方法，其特征在于，测得电机转角后，将电机转角θ转换为工作台的名义位置x_n，电机转角θ与工作台名义位置x_n的转换关系为：x_n＝kθ，k表示传动链的传动比。

3.根据权利要求1所述的一种机械传动链综合误差的动态检测方法，其特征在于，机械传动链反向间隙的计算公式为：

b＝x_a--x_a+ (1)

其中，x_a+、x_a-分别为工作台正、反向进给时的实际位置；反向间隙宽度可由其算术平均值进行表示，即

4.根据权利要求1所述的一种机械传动链综合误差的动态检测方法，其特征在于，正向进给时传动链的导程误差计算公式为：

e₊＝x_a+-x_n (2)

5.根据权利要求1所述的一种机械传动链综合误差的动态检测方法，其特征在于，评价参数的计算方法分别为：

(a)平均导程偏差幅值e_p+：平均导程偏差幅值e_p+是指在有效行程内平均导程偏差曲线e_m+的累计偏差值，其中，平均导程偏差曲线是指导程误差e₊的最小二乘拟合直线；

(b)导程波动v_u+：导程波动v_u+是指导程误差减去平均导程偏差后的残余波动信号e_v＝e₊-e_m+在有效行程内的幅值，导程波动v_u+由下式计算得到：

v_u+＝[max(e_v)-min(e_v)]_{|usefultravel} (3)

(c)导程波动v₃₀₀₊：导程波动v₃₀₀₊是指残余波动信号e_v在任意300mm行程内的最大幅值，由下式计算得到：

v₃₀₀₊＝max{[max(e_v)-min(e_v)]_|300mm}_usefultravel (4)

(d)导程波动v_2π+：导程波动v_2π+是指在残余波动信号e_v在任意螺距导程内的最大幅值，由下式计算得到：

v_2π+＝max{[max(e_v)-min(e_v)]_|2πtravel}_usefultravel (5)。

6.一种用于实现权利要求1-5的机械传动链综合误差的动态检测装置，其特征在于，包括电机模块、导轨滑台模块、数据采集与分析模块以及被测传动链模块；

所述被测传动链模块包括丝杆螺母副和齿轮减速箱；所述丝杆螺母副包含丝杆和丝杆螺母，用于将丝杆的旋转运动转换为螺母的直线运动，并驱动移动工作台移动；所述齿轮减速箱一端连接伺服电机，另一端连接丝杆，用于将电机旋转运动传递到丝杆；

所述电机模块包括伺服电机和控制与驱动单元，伺服电机采用闭环伺服控制模式，且在输出轴配置有圆编码器；伺服电机通过传动链驱动移动工作台运动，圆编码器用于测量电机输出轴转角；

所述导轨滑台模块包括导轨、移动工作台和直线光栅尺，直线光栅尺用于测量移动工作台的实际位置；所述导轨安装在基座上，所述移动工作台可沿导轨滑动；

所述数据采集与分析模块用于接收直线编码器信号以及圆编码器信号，并根据接收的信号计算机械传动链的误差。