一種用于數(shù)控機床進給系統(tǒng)的預緊力數(shù)字化檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于數(shù)控機床進給系統(tǒng)的預緊力數(shù)字化檢測裝置，包括壓力傳感器、信號放大和調(diào)理單元、數(shù)模轉換單元和顯示單元，其中壓力傳感器設置在用于支撐進給系統(tǒng)滾珠絲杠副的軸承組與用于施加預緊力的鎖緊螺母及隔套之間，用于對軸承組所承受的預緊力執(zhí)行實時檢測，并輸出相應的模擬信號；信號放大和調(diào)理單元用于將壓力傳感器所輸出的模擬信號執(zhí)行放大和濾波處理；數(shù)模轉換單元用于將經(jīng)過放大和濾波處理后的模擬信號執(zhí)行數(shù)模轉換，然后在顯示單元上予以直觀顯示。通過本實用新型，能夠結構緊湊、便于操控的方式直接獲得數(shù)控機床進給系統(tǒng)的預緊力數(shù)據(jù)，同時具備高精度、高響應度和適用面廣等特點。
【專利說明】一種用于數(shù)控機床進給系統(tǒng)的預緊力數(shù)字化檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于數(shù)控機床【技術領域】，更具體地，涉及一種用于數(shù)控機床進給系統(tǒng)的預緊力數(shù)字化檢測裝置。
【背景技術】
[0002]對于數(shù)控機床而言，進給系統(tǒng)作為關鍵部件之一，起到精密傳動和定位的作用。數(shù)控機床進給系統(tǒng)的靈敏度和定位精度是體現(xiàn)一個數(shù)控機床品位的主要指標，取得較好的靈敏度和較高的定位精度是行業(yè)所熱衷的焦點，也是提高制造效率、確保加工質(zhì)量、降低資源消耗、謀求企業(yè)發(fā)展的技術研發(fā)方向所在。由于滾珠絲桿副具備摩擦損失小、傳動效率高、運動平穩(wěn)無爬行以及可預緊、反向無空程等特點，因而在數(shù)控機床進給系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用。
[0003]為了提高數(shù)控機床進給系統(tǒng)的靈敏度和定位精度，必須提高進給系統(tǒng)的支承剛性，也即是要對其支承座軸承施加預緊，同時對滾珠絲杠副進行預拉伸安裝。如果數(shù)控機床進給系統(tǒng)預緊過小，會影響進給系統(tǒng)的定位精度；而數(shù)控機床進給系統(tǒng)預緊過大，則會影響其溫升，進而導致進給系統(tǒng)滾珠絲杠的熱位移量增大，嚴重影響數(shù)控機床進給系統(tǒng)的靈敏度和定位精度。因此，非常有必要對數(shù)控機床進給系統(tǒng)的預緊力狀態(tài)執(zhí)行檢測。
[0004]現(xiàn)有技術中已經(jīng)公開了一些用于確定數(shù)控機床進給系統(tǒng)預緊力的方案，例如，王福成提出了 一種確定軸承預緊力的方法(參見《現(xiàn)代零部件》2006年第4期，第80頁-81頁)，其中披露了通過測量和計算來共同確定軸承墊套間隙的方法，從而實現(xiàn)軸承軸向預緊力的確定過程。然而，這些現(xiàn)有技術仍然是采取對滾珠絲桿副預拉伸安裝，并根據(jù)滾珠絲杠副提供的系統(tǒng)預緊力憑經(jīng)驗進行拉伸量裝配，需要拆裝軸承及墊套進行間隙調(diào)整，而且測量精度易于受到進給系統(tǒng)多個子系統(tǒng)剛性變化的影響。相應地，如何以高效率、高精度和便于操控的方式對數(shù)控機床進給系統(tǒng)的預緊力狀態(tài)進行量化檢測，正成為本領域亟需解決的技術問題。
實用新型內(nèi)容
[0005]針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種用于數(shù)控機床進給系統(tǒng)的預緊力數(shù)字化檢測裝置，其中通過結合數(shù)控機床進給系統(tǒng)自身的結構特點來設置壓力傳感器的位置，并對數(shù)字化檢測裝置的組成構造進行設計，相應能夠結構緊湊、便于操控的方式直接獲得數(shù)控機床進給系統(tǒng)的預緊力數(shù)據(jù)，同時具備高精度、高響應度和適用面廣等特點。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，按照本實用新型，提供了一種用于數(shù)控機床進給系統(tǒng)的預緊力數(shù)字化檢測裝置，該進給系統(tǒng)包括分別固定在數(shù)控機床底座兩端的軸承座組件和傳動箱、設置在軸承座組件與傳動箱之間的滾珠絲桿、以及通過聯(lián)軸器與滾珠絲桿傳動相連的伺服電機，其中滾珠絲桿經(jīng)由軸承組支撐在傳動箱，并通過鎖緊螺母和隔套相對于軸承組施加預緊，其特征在于，所述檢測裝置包括壓力傳感器、信號放大和調(diào)理單元、數(shù)模轉換單元和顯示單元，其中:
[0007]所述壓力傳感器設置在所述軸承組與隔套之間，用于對軸承組所承受的預緊力執(zhí)行實時檢測，并輸出相應的模擬信號；
[0008]所述信號放大和調(diào)理單元通過傳輸電纜與壓力傳感器信號相連，并將壓力傳感器所輸出的模擬信號執(zhí)行放大和濾波處理；
[0009]所述數(shù)模轉換單元與信號放大和調(diào)理單元信號相連，用于將經(jīng)過放大和濾波處理后的模擬信號執(zhí)行數(shù)模轉換，然后在所述顯示單元上予以直觀顯示。
[0010]作為進一步優(yōu)選地,所述檢測裝置還包括參數(shù)調(diào)整單元，該參數(shù)調(diào)整單元與壓力傳感器信號相連，并用于執(zhí)行數(shù)控機床進給系統(tǒng)預緊力的檢測功能選擇、檢測參數(shù)調(diào)整等。
[0011]作為進一步優(yōu)選地,所述檢測裝置還包括靜態(tài)標定和標度轉換單元,所述靜態(tài)標定和標度轉換單元與所述數(shù)模轉換單元信號相連，并用于執(zhí)行輸出信號的置零和調(diào)整處理；以此方式，可避免相關配套零部件的機械加工和裝配誤差，確保了預緊力的高精度、高質(zhì)量檢測。
[0012]作為進一步優(yōu)選地，所述壓力傳感器呈片狀，并貼合設置在所述軸承組與隔套之間。
[0013]作為進一步優(yōu)選地，所述壓力傳感器為鋼制環(huán)形電阻應變式壓力傳感器，其額定載荷為50KN，靈敏度為1.5±0.5mV/V，安全過載150%，極限過載200%。
[0014]總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，主要具備以下的技術優(yōu)點:
[0015]1、通過在用于支撐滾珠絲桿的軸承組與用于施加預緊力的鎖緊螺母之間設置壓力傳感器，這樣當對數(shù)控機床進給系統(tǒng)執(zhí)行預緊之后，可以實時、便利地獲得反映預緊力狀態(tài)的量化檢測數(shù)據(jù)，同時盡量避免進給系統(tǒng)多個子系統(tǒng)如滾珠絲桿副、軸承座和電機座等剛性變化等因素的影響，相應提高了檢測結果的靈敏度和準確性；
[0016]2、通過對檢測裝置組成元件的構造設計，能夠在無需拆裝軸承及隔套的情況下即可實現(xiàn)預緊力實時檢測，并具備結構緊湊、攜帶方便、便于操控等特點；
[0017]3、按照本實用新型的預緊力數(shù)字化檢測裝置無需復雜維護、又能長時間可靠工作，同時能夠保證快速、準確、量化和直觀的檢測過程，進而提高了數(shù)控機床進給系統(tǒng)的支撐剛性，為其高靈敏度和高定位精確度提高技術保障，因而尤其適用于各類采用支撐滾珠絲桿副機械結構的數(shù)控機床進給系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是按照本實用新型的預緊力數(shù)字化檢測裝置應用于數(shù)控機床進給系統(tǒng)時的示意圖；
[0019]圖2是按照本實用新型優(yōu)選實施方式所構建的預緊力數(shù)字化檢測裝置的整體構造不意圖；
[0020]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中:
[0021]1-軸承 2-軸承座 3-絲桿 4-傳動箱 6-軸承組 71-壓力傳感器8-隔套9-鎖緊螺母10-聯(lián)軸器11-電機座12-伺服電機13-傳輸電纜14-止推墊72-信號放大和調(diào)理單元73-數(shù)模轉換單元74-顯示單元【具體實施方式】
[0022]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0023]圖1是按照本實用新型的預緊力檢測裝置應用于數(shù)控機床進給系統(tǒng)時的示意圖，圖2是按照本實用新型優(yōu)選實施方式所構建的預緊力檢測裝置的整體構造示意圖。如圖1和圖2中所示，數(shù)控機床的進給系統(tǒng)主要包括分別固定在數(shù)控機床底座兩端(圖1中顯示為左右兩端)的軸承座組件(該軸承座組件由軸承I和軸承座2共同組成)和傳動箱4，設置在軸承座組件與傳動箱4之間的滾珠絲桿3、以及通過聯(lián)軸器10與滾珠絲桿3傳動相連的伺服電機12，其中滾珠絲桿3、軸承組6、隔套8和鎖緊螺母9等元件共同構成滾珠絲桿副機械系統(tǒng)，由于在絲桿與鎖緊螺母之間放入了滾珠使得絲桿與螺母之間變?yōu)闈L動摩擦，從而大大減少摩擦阻力，提高了傳動效率；如圖1中所示，絲桿3經(jīng)由軸承組6支撐在傳動箱4內(nèi)，并通過鎖緊螺母9和隔套8相對于軸承組6施加預緊，兩個鎖緊螺母之間還可以設置止推墊14。
[0024]為了對上述采用支撐滾珠絲桿副機械結構的數(shù)控機床進給系統(tǒng)執(zhí)行預緊力檢測，按照本實用新型一個優(yōu)選實施方式所構建的預緊力檢測裝置包括壓力傳感器71、信號放大和調(diào)理單元72、數(shù)模轉換單元73和顯示單元74，其中壓力傳感器71設置在用于支撐滾珠絲桿3的軸承組6與用于施加預緊力的鎖緊螺母9之間，如圖1中所示具體設置在軸承組6與用于傳遞預緊力的隔套8之間，并用于對軸承組所承受的預緊力執(zhí)行實時檢測，并輸出相應的模擬信號。處于進給系統(tǒng)外側的信號放大和調(diào)理單元72通過柔性的傳輸電纜13與壓力傳感器信號相連，并將壓力傳感器所輸出的模擬信號執(zhí)行放大和濾波處理；所述數(shù)模轉換單元73與信號放大和調(diào)理單元72信號相連，用于將經(jīng)過放大和濾波處理后的模擬信號執(zhí)行數(shù)模轉換，然后在所述顯示單元74上予以直觀顯示。
[0025]通過以上方式，當對數(shù)控機床進給系統(tǒng)執(zhí)行預緊之后，可以在無需拆卸軸承及隔套的情況下也能實時、便利地獲得反映預緊力狀態(tài)的量化檢測數(shù)據(jù)，同時盡量避免進給系統(tǒng)多個子系統(tǒng)如滾珠絲桿副、軸承座和電機座等剛性變化等因素的影響。整個檢測過程快速、準確、量化并具備直觀性，并可在檢測后予以相應反饋以便提高數(shù)控機床進給系統(tǒng)的支撐剛性，為其高靈敏度和高定位精確度提高技術保障。
[0026]按照本實用新型的一個優(yōu)選實施例，所述預緊力數(shù)字化檢測裝置還包括參數(shù)調(diào)整單元，該參數(shù)調(diào)整單元與壓力傳感器信號相連，用于數(shù)控機床進給系統(tǒng)預緊力檢測功能選擇、檢測參數(shù)調(diào)整等。以此方式，能夠執(zhí)行數(shù)控機床進給系統(tǒng)預緊力檢測功能選擇、檢測參數(shù)調(diào)整等。此外，所述檢測裝置還包括靜態(tài)標定和標度轉換單元，該靜態(tài)標定和標度轉換單元與數(shù)模轉換單元信號相連，并用于輸出信號的置零和調(diào)整，避免了相關配套零部件的機械加工和裝配誤差，確保了預緊力的高精度、高質(zhì)量檢測。通過上述靜態(tài)標定和標度轉換處理，可以取得數(shù)控機床進給系統(tǒng)預緊力的高精度、高質(zhì)量檢測技術效果。
[0027]按照本實用新型的另一優(yōu)選實施例，所述壓力傳感器優(yōu)選呈片狀，并貼合設置在軸承組與隔套之間。這樣可以取得數(shù)控機床進給系統(tǒng)預緊力檢測接近于實際工作狀況，達到了進給系統(tǒng)預緊力“快速、準確、量化、便捷”檢測的技術效果。此外，所述壓力傳感器的工作規(guī)格優(yōu)選被設定為鋼制環(huán)形電阻應變式壓力傳感器(例如，寧波柯力電氣制造有限公司生產(chǎn)的HND-SS型壓力傳感器)，其額定載荷為50KN，靈敏度為1.5±0.5mV/V,安全過載150%，極限過載200%。較多的測試表明，上述工作規(guī)格便于檢測操作、檢測范圍較廣，適用于各種規(guī)格、各類支撐結構的數(shù)控機床進給系統(tǒng)。并且可取得檢測裝置結構簡單緊湊、檢測靈敏度高的技術效果。數(shù)控機床進給系統(tǒng)預緊力數(shù)字化檢測裝置有效的消除了人為誤差，更加符合企業(yè)質(zhì)量管理和工業(yè)生產(chǎn)過程控制的要求，提高了加工中心工作過程的可靠性和安全性，能在加工中心生產(chǎn)裝配線上方便快捷地檢測加工中心的進給系統(tǒng)預緊力。
[0028]總體而言，按照本實用新型的預緊力數(shù)字化檢測裝置整體結構緊湊、便于操控，而且無需復雜維護又能長時間可靠工作，能夠保證快速、準確、量化和直觀的檢測過程，因而尤其適用于各類采用支撐滾珠絲桿副機械結構的數(shù)控機床進給系統(tǒng)。
[0029]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種用于數(shù)控機床進給系統(tǒng)的預緊力數(shù)字化檢測裝置，該進給系統(tǒng)包括分別固定在數(shù)控機床底座兩端的軸承座組件和傳動箱、設置在軸承座組件與傳動箱之間的滾珠絲桿、以及通過聯(lián)軸器與滾珠絲桿傳動相連的伺服電機，其中滾珠絲桿經(jīng)由軸承組支撐在傳動箱，并通過鎖緊螺母和隔套相對于軸承組施加預緊，其特征在于，所述檢測裝置包括壓力傳感器、信號放大和調(diào)理單元、數(shù)模轉換單元和顯示單元，其中: 所述壓力傳感器設置在所述軸承組與隔套之間，用于對軸承組所承受的預緊力執(zhí)行實時檢測，并輸出相應的模擬信號； 所述信號放大和調(diào)理單元通過傳輸電纜與壓力傳感器信號相連，并將壓力傳感器所輸出的模擬信號執(zhí)行放大和濾波處理； 所述數(shù)模轉換單元與信號放大和調(diào)理單元信號相連，用于將經(jīng)過放大和濾波處理后的模擬信號執(zhí)行數(shù)模轉換，然后在所述顯示單元上予以直觀顯示。
2.如權利要求1所述的預緊力數(shù)字化檢測裝置，其特征在于，所述壓力傳感器呈片狀，并貼合設置在所述軸承組與隔套之間。
3.如權利要求1或2所述的預緊力數(shù)字化檢測裝置，其特征在于，所述壓力傳感器為鋼制環(huán)形電阻應變式壓力傳感器，其額定載荷為50KN，靈敏度為1.5±0.5mV/V，安全過載150%，極限過載200%。
【文檔編號】B23Q17/00GK203459999SQ201320562877
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權日:2013年9月11日
【發(fā)明者】王書亭, 劉濤, 涂灝, 劉巍, 張玉成, 劉俊龍, 陳鳳姣 申請人:華中科技大學