[發明專利]滾珠絲杠螺旋滾道綜合誤差自動檢測方法及其裝置

無效

• 申請號: 200910029189.6
• 申請日: 2009-01-20
• 公開（公告）號: CN101701798A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發明（設計）人: 馮虎田;張合;陶衛軍;李春梅;韓軍;殷愛華;歐屹
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08;G01B11/24
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明涉及一種對滾珠絲杠螺旋滾道誤差進行綜合檢測的方法及其裝置，特別是一種滾珠絲杠螺旋滾道綜合誤差自動檢測方法及其裝置。

背景技術

滾珠絲杠副主要由滾珠絲杠、滾珠和絲杠螺母組成，主要用來把電機的回轉運動轉化為所需的直線運動。它可以實現非常高的傳動和定位精度，被廣泛應用于各類精密機床的進給傳動系統中。滾珠絲杠螺旋滾道綜合誤差是指螺旋滾道在加工制造過程中產生的形狀和位置上的誤差，具體包括法向截形誤差和節徑尺寸誤差。其中，滾道法向截形是指通過滾道上鋼球中心且垂直于滾道螺旋面的平面和滾道表面交線的形狀；節徑也稱為節圓直徑，是指滾道上負荷鋼球中心所在圓環的直徑。由于滾珠絲杠螺旋滾道綜合誤差對滾珠絲杠副的傳動精度和傳動效率有著直接影響，因此在生產過程中必須對其進行檢測。但由于滾珠絲杠螺旋滾道為螺旋式空間三維曲面，很難使用常規的檢測儀器和工具對其綜合誤差進行直接檢測。

目前，滾珠絲杠副相關生產廠家采用的方法主要是采用人工操作，分別對滾珠絲杠螺旋滾道綜合誤差中的法向截形誤差和節徑尺寸誤差進行檢測。其中，法向截形誤差的檢測一般采用大型光學投影儀把實際的法向截形投影放大、然后與設定的法向截形輪廓線相比較的方法；節徑尺寸誤差一般由采用三針與公法線千分尺組合或專用的手動式節徑比較儀來進行檢測。這些檢測方法由于主要依賴人工操作，檢測效率低下、檢測過程易受主觀因素影響而導致檢測結果的可靠性和穩定度下降。

針對這個問題，有必要開發對滾珠絲杠螺旋滾道綜合誤差進行自動檢測的新方法和新設備。美國學者Hunsicker?Randal?J.在其論文[1]中提出了一種基于視覺檢測和圖像處理的滾珠絲杠螺旋滾道參數動態檢測方法，能動態檢測滾珠絲杠螺旋滾道的節徑尺寸誤差。但采用該方法得到的檢測精度受到視覺檢測過程中的分辨率限制并容易受到圖像變形和圖像處理手段等因素影響，很難滿足滾珠絲杠副螺旋滾道綜合誤差的高精度檢測要求(論文[1]：Hunsicker?Randal?J.Automatic?vision?inspection?and?measurement?system?forexternal?screw?threads.Journal?of?Manufacturing?Systems，v13，n5，1994，p370-384)。在滾珠絲杠螺旋滾道綜合誤差檢測方面，國內外還沒有同時具備高檢測精度和高檢測效率的自動檢測方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠進行自動檢測，檢測精度高的滾珠絲杠螺旋滾道綜合誤差自動檢測方法以及其裝置。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種滾珠絲杠螺旋滾道綜合誤差自動檢測方法，包括如下步驟：首先進行采樣前的準備工作，對檢測裝置的初始參數進行設置，確定待測滾珠絲杠的初始轉角度數；然后采用光柵尺和光幕式位移傳感器對待測的滾珠絲杠螺旋滾道的法向截形曲線上各點的軸向位置和徑向位置進行采樣；接著對前述過程中所采樣的數據進行處理，得到該轉角位置時待測滾珠絲杠螺旋滾道的法向截形誤差和節徑尺寸誤差；轉動待測絲杠，轉動角度為(360/n)度；最后重復上述過程(n-1)次即獲得待測滾珠絲杠螺旋滾道在n個不同轉角度數下的法向截形誤差和節徑尺寸誤差，取n個不同轉角度數時各圈滾道上的法向截形誤差和節徑尺寸誤差的最大值就是待測絲杠的實際法向截形誤差和節徑尺寸誤差。

一種滾珠絲杠螺旋滾道綜合誤差自動檢測裝置，包括床身，該自動檢測裝置還包括導軌、尾架、測量架、頭架、帶輪傳動機構、第一伺服電機、第二伺服電機、進給傳動機構、光幕式位移傳感器、光柵尺以及進行數據處理的計算機處理系統，導軌和頭架固定在床身上，尾架和測量架安裝在導軌上并能夠沿導軌左右平移；第一伺服電機固定安裝在頭架的頂部，通過一個帶輪傳動機構可對頭架和尾架之間裝夾的待測絲杠進行回轉驅動；第二伺服電機固定安裝在床身上，通過一個進給傳動機構來帶動測量架在導軌上左右移動；光柵尺被固定在導軌上，其測量頭和光幕式位移傳感器一起被固定安裝在測量架上。