專(zhuān)利名稱(chēng)：機(jī)床齒輪及絲杠間隙自動(dòng)補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自控車(chē)床，特別是一種用于齒輪及絲杠間隙的自動(dòng)補(bǔ)償裝置。
在自動(dòng)控制領(lǐng)域里，其控制方式可分為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)，對(duì)于一般機(jī)械設(shè)備的控制中，同樣分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)控制。從一般的控制理論框圖中可以清楚看到，閉環(huán)系統(tǒng)比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)多了一個(gè)檢測(cè)裝置，而這類(lèi)檢測(cè)裝置的價(jià)格一般都比較昂貴。盡管增加檢測(cè)裝置可使其精度提高，但在實(shí)現(xiàn)控制中其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修不便。因此只能應(yīng)用在全功能、大功率、而且價(jià)格比較昂貴的機(jī)床上。由于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)狀況所限，一般企業(yè)很難推廣這一閉環(huán)系統(tǒng)，因此近幾年國(guó)內(nèi)許多廠家致力開(kāi)發(fā)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，盡管用了許多辦法，終因開(kāi)環(huán)系統(tǒng)精度低，不穩(wěn)定而無(wú)法推廣應(yīng)用。其主要原因是當(dāng)計(jì)算機(jī)送入脈沖信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)時(shí)，必須經(jīng)齒輪、絲杠使刀具動(dòng)作，當(dāng)變速箱和絲杠及系統(tǒng)間隙都已消除時(shí)，刀具隨步進(jìn)電機(jī)也前進(jìn)一個(gè)脈沖當(dāng)量，當(dāng)?shù)毒咄嘶貢r(shí)，變速箱中的齒輪和絲杠螺母系統(tǒng)彈性卻會(huì)產(chǎn)生反向間隙。對(duì)于現(xiàn)有的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，對(duì)消除這種反向間隙所采取的措施如下1，采用彈簧調(diào)整齒輪；2，調(diào)整絲杠螺母付；3，把現(xiàn)有系統(tǒng)的間隙測(cè)出來(lái)，放在單元存儲(chǔ)器內(nèi)，在步進(jìn)電機(jī)每次反向時(shí)，把此間隙值先加給步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)間隙消除后，再調(diào)整給程序。對(duì)以上措施經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐，認(rèn)為仍然不能保持其精度，并且操作復(fù)雜。因此不用一個(gè)固定的間隙值補(bǔ)償裝置，根據(jù)無(wú)法長(zhǎng)期穩(wěn)定的保持系統(tǒng)的精度。
本實(shí)用新型的目的是在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，并在變速箱與絲杠之間增設(shè)一個(gè)固定的扭力傳感器，這樣可以比較精確的消除系統(tǒng)的間隙。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是機(jī)床齒輪及絲杠間隙自動(dòng)補(bǔ)償裝置，是在機(jī)床的變速箱14和絲杠15之間加裝一個(gè)由絲杠接頭1、應(yīng)變梁2、步進(jìn)電機(jī)變速端接頭5、集電刷9、計(jì)算機(jī)接頭10以及支板11組成的扭力傳感器18，絲杠接頭1和絲杠端相連，步進(jìn)電機(jī)變速端接頭5與由步進(jìn)電機(jī)變速器出來(lái)的軸相連，并由步進(jìn)電機(jī)變速端5撥動(dòng)應(yīng)變梁2，支板11固定在變速殼體不動(dòng)，集電刷9中的兩個(gè)接頭，一個(gè)是電源線(xiàn)接頭，另一個(gè)是計(jì)算機(jī)的信號(hào)端接頭10，并與計(jì)算機(jī)的一個(gè)輸入端相接。所述的扭力傳感器18由機(jī)械裝置和半導(dǎo)體應(yīng)變片構(gòu)成，采用高靈敏的半導(dǎo)體應(yīng)變片作為傳感器。扭力傳感器18還可以裝在步進(jìn)電機(jī)13和變速箱14之間。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)里加裝扭力傳感器后，不用去定量的測(cè)定間隙值有多大，而是用克服系統(tǒng)最大靜摩擦力的某一個(gè)力點(diǎn)作為信號(hào)發(fā)生的標(biāo)準(zhǔn)。因此該補(bǔ)償裝置工作性能穩(wěn)、測(cè)量精度高、成本低、價(jià)格便宜，并且操作簡(jiǎn)單，易于推廣應(yīng)用。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型加以說(shuō)明


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的控制電路圖；圖3為本實(shí)用新型的安裝位置示意圖。
實(shí)施例根據(jù)
圖1所示，其工作原理是把步進(jìn)電機(jī)變速端接頭5和由步進(jìn)電機(jī)變速器出來(lái)的軸相連，絲杠接頭1和絲杠端相連，把支板11固定在變速殼體上不動(dòng)。集電刷9中其中兩個(gè)頭是9伏電源線(xiàn)接頭，一個(gè)頭是計(jì)算機(jī)的信號(hào)端接頭10，并與計(jì)算機(jī)的一個(gè)輸入端相接。在執(zhí)行元件未啟動(dòng)前，扭力傳感器不受力，也不向計(jì)算機(jī)發(fā)信號(hào)，脈沖計(jì)數(shù)器不計(jì)數(shù)。當(dāng)執(zhí)行元件逐漸受力達(dá)到某一定值時(shí)，傳感器向計(jì)算機(jī)給信號(hào)，脈沖計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)步長(zhǎng)。在每次反向時(shí)，計(jì)算機(jī)都連續(xù)重復(fù)檢測(cè)這一信號(hào)端，當(dāng)此信號(hào)端是“1”電平時(shí)，就可以調(diào)用下一個(gè)工作程序。
在機(jī)床工作過(guò)程中，步進(jìn)電機(jī)始終在由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)，又由反轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn)。例如電機(jī)在某一瞬間反向，則應(yīng)先把齒輪的間隙消除，這時(shí)系統(tǒng)尚未受力或者說(shuō)電機(jī)的變速端5尚未被齒輪帶動(dòng)。如果齒輪間隙消除后，電機(jī)的變速端5開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，并撥動(dòng)應(yīng)變梁2，而應(yīng)變梁2又撥動(dòng)絲杠接頭1，使絲杠開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。如果絲杠有間隙，這時(shí)裝應(yīng)變梁2上的半導(dǎo)體應(yīng)變片12不受力，計(jì)算機(jī)信號(hào)端10無(wú)信號(hào)輸出。待絲杠間隙消除后，應(yīng)變梁2開(kāi)始受力，這時(shí)要克服刀具溜板的靜摩擦力，溜板才能夠動(dòng)，因此這時(shí)步進(jìn)電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，就使應(yīng)變梁2上的受力逐漸加大。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)證明，應(yīng)變梁上的受力最好在最大靜摩擦力的一半時(shí)，半導(dǎo)體應(yīng)變片向計(jì)算機(jī)接頭10送出一個(gè)“1”信號(hào)，這時(shí)即可以消除一部分系統(tǒng)的彈性變形，又可以不使刀具儲(chǔ)蓄的能量太大而產(chǎn)生突跳。如果電機(jī)再反向時(shí)，又重復(fù)以上過(guò)程。
如圖2所示，其控制電路的工作原理是采用高靈敏系數(shù)的半導(dǎo)體應(yīng)變片作為扭矩測(cè)量傳感器，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，半導(dǎo)體應(yīng)變片R×1，產(chǎn)生正應(yīng)變，阻值增加，A點(diǎn)電位降低，當(dāng)VA＜VB時(shí)，由電壓比較器U1輸出一個(gè)正電平，經(jīng)過(guò)或門(mén)輸出為高電平“1”。當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，半導(dǎo)體應(yīng)變片R×2產(chǎn)生負(fù)應(yīng)變，阻值減少，C點(diǎn)電位增加，當(dāng)Vc＞VD時(shí)，U2輸出一個(gè)正電平，經(jīng)過(guò)或門(mén)輸出為高電平“1”，當(dāng)系統(tǒng)存在間隙時(shí)，R×1和R×2均不產(chǎn)生應(yīng)變，V1和V2輸出均為低電平，經(jīng)或門(mén)輸出為“0”。其中W1和W2為微調(diào)電位器，可以對(duì)不同負(fù)荷的機(jī)床，調(diào)整受扭矩的大小，并輸出“1”電平。
圖1中的3為印刷線(xiàn)路板；4為擋蓋；6為頂絲；7為絕緣環(huán)；8為集電環(huán)；12為應(yīng)變片。
圖3中16為溜板箱；17為刀架；19為主軸箱；20為尾座。
權(quán)利要求1.一種機(jī)床齒輪及絲杠間隙自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征是在機(jī)床的變速箱14和絲杠15之間加裝一個(gè)由絲杠接頭1、應(yīng)變梁2、步進(jìn)電機(jī)變速端接頭5、集電刷9、計(jì)算機(jī)接頭10以及支板11組成的扭力傳感器18，絲杠接頭1和絲杠端相連，步進(jìn)電機(jī)變速端接頭5與由步進(jìn)電機(jī)變速器出來(lái)的軸相連，并由步進(jìn)電機(jī)變速端接頭5撥動(dòng)應(yīng)變梁2，支板11固定在變速殼體上不動(dòng)，集電刷9中的兩個(gè)接頭，一個(gè)是電源線(xiàn)接頭，另一個(gè)是計(jì)算機(jī)的信號(hào)端接頭10，并與計(jì)算機(jī)的一個(gè)輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床齒輪及絲杠間隙自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征是所述的扭力傳感器是采用高靈敏半導(dǎo)體應(yīng)變片作為傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所示的自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征是扭力傳感器18還可以裝在步進(jìn)電機(jī)13和變速箱14之間。
專(zhuān)利摘要一種機(jī)床齒輪及絲杠間隙自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其主要特征是在機(jī)床的變速箱和絲杠之間加裝一個(gè)扭力傳感器，用于檢測(cè)并消除系統(tǒng)的間隙。在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)加裝扭力傳感器后，不用去定量的測(cè)定間隙值的大小，而是用克服系統(tǒng)最大靜摩擦力的某一個(gè)力點(diǎn)作為信號(hào)發(fā)生的標(biāo)準(zhǔn)。并且該補(bǔ)償裝置工作性能穩(wěn)定、測(cè)量精度高、成本低、價(jià)格便宜、操作簡(jiǎn)單，易于在各種高低檔車(chē)床上應(yīng)用。
文檔編號(hào)B23Q5/00GK2131646SQ9220976
公開(kāi)日1993年5月5日 申請(qǐng)日期1992年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月8日
發(fā)明者付天章 申請(qǐng)人:付天章