[發明專利]一種測定滾珠絲杠副滾珠運動狀態的裝置

有效

• 申請號: 201410404227.2
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN104179912A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 孔德順;王民;張巍;高相勝
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F16H25/22
• 分類號: F16H25/22
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明涉及一種測定滾珠絲杠副滾珠運動狀態的裝置，屬于滾珠絲杠副滾珠運動控制的技術領域。

背景技術

隨著數控機床高速化、精密化發展，對滾珠絲杠副的精度保持性要求也越來越高。在研究滾珠絲杠副的精度保持性問題中，最主要的是研究問題是絲杠副的磨損情況，其關鍵部件為絲杠、螺母和滾珠。由于滾珠絲杠副的絲杠與螺母之間的相對運動完全依靠滾珠傳動，并且絲杠與滾珠之間和螺母與滾珠之間存在摩擦，研究滾珠的運動狀態，可以幫助驗證絲杠與滾珠之間和螺母與滾珠之間的摩擦力和摩擦力矩，為分析滾珠絲杠副的磨損情況提供理論依據。對于滾珠絲杠副滾珠的運動狀態研究，國內外的學者進行了大量研究，通過文獻檢索，尚未找到測定滾珠絲杠副滾珠運動狀態的裝置。

發明內容

本發明的目的為了研究滾珠絲杠副的滾珠的運動狀態，設計了測定滾珠絲杠副滾珠運動狀態的裝置，通過測定滾珠在絲杠運轉過程中的磁場變換情況，根據絲杠的轉速和測定滾珠磁場的變換頻率，可以計算出滾珠的運轉情況(滾珠的速度，摩擦力和摩擦力矩)。為了準確計算滾珠運轉情況，選用不同工況下、不同的絲杠運轉速度下測定滾珠的運行情況，根據測定的結果分析滾珠絲杠的磨損情況，為滾珠絲杠副精度保持提供理論依據。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種測定滾珠絲杠副滾珠運動狀態的裝置，該裝置包括滾珠絲杠、絲杠螺母、磁場強度測量傳感器、傳感器固定裝置、含不同磁場強度的滾珠；具體而言，絲杠螺母與滾珠絲杠通過滾珠絲杠副連接，傳感器固定裝置通過螺栓連接固定在絲杠螺母外圓周向，所述傳感器固定裝置與絲杠螺母用螺栓連接固定構成本裝置的運動平臺，傳感器固定裝置可隨絲杠螺母沿滾珠絲杠方向運動，以防止滾珠絲杠旋轉破壞磁場強度測量傳感器；磁場強度測量傳感器安裝在傳感器固定裝置上，且磁場強度測量傳感器根據絲杠螺母的螺旋線方向和導程距離在傳感器固定裝置上沿其軸向及周向等距離安裝；所述含不同磁場強度的滾珠安裝在絲杠螺母的滾道中，數量為1個。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果。

相比于目前已有的測定滾珠絲杠副滾珠運動狀態的裝置，該裝置結構簡單、緊湊、可靠性高、可操作性強；并且，通過調整安裝傳感器固定裝置和在不同的滾珠絲杠副安裝含不同磁場強度的滾珠，可以測定不同型號的滾珠絲杠副滾珠運動情況，測定不同型號的滾珠絲杠副滾珠的運行情況，為設計絲杠提供理論依據。

附圖說明

圖1為本發明測定滾珠絲杠副滾珠運動狀態的裝置的主視圖。

圖2為本發明測定滾珠絲杠副滾珠運動狀態的裝置的A-A剖視圖。

圖中：1、滾珠絲杠，2、螺母，3、磁場強度測量傳感器，4、傳感器固定裝置，5、含不同磁場強度的滾珠。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案進一步說明。

如圖1-2所示，一種測定滾珠絲杠副滾珠運動狀態的裝置，該裝置包括滾珠絲杠1、絲杠螺母2、磁場強度測量傳感器3、傳感器固定裝置4、含不同磁場強度的滾珠5；具體而言，絲杠螺母2與滾珠絲杠1通過滾珠絲杠副連接，傳感器固定裝置4通過螺栓連接固定在絲杠螺母2外圓周向，所述傳感器固定裝置4與絲杠螺母2用螺栓連接固定構成本裝置的運動平臺，傳感器固定裝置4可隨絲杠螺母2沿滾珠絲杠1方向運動，以防止滾珠絲杠1旋轉破壞磁場強度測量傳感器3；磁場強度測量傳感器3安裝在傳感器固定裝置4上，且磁場強度測量傳感器3根據絲杠螺母2的螺旋線方向和導程距離在傳感器固定裝置4上沿其軸向及周向等距離均勻分布安裝；所述含不同磁場強度的滾珠5安裝在絲杠螺母的滾道中，數量為1個。

為了準確測定滾珠在絲杠螺母滾道里的運動狀態，需要加工一個同樣大小外表面含不同磁場強度的滾珠5，替換滾珠絲杠副的一個普通滾珠。含不同磁場強度的滾珠5外圓面上的磁極需要等角度上鑲嵌，數量為4個、6個或者8個的倍磁極，含不同磁場強度的滾珠5同其余滾珠一起裝進滾珠絲杠副，隨著絲杠的旋轉，含不同磁場強度的滾珠5在滾道中運轉，通過磁場強度測量傳感器3采集到磁場信號，由于滾珠在滾道中繞絲杠旋轉運轉，磁場信號是交替變化，根據絲杠的轉速和采集到信號的變頻可以計算出滾珠的運轉狀態，為滾珠絲杠副的設計提供理論基礎。

所述的含不同磁場強度的滾珠5在等分角度上鑲嵌倍磁場的磁極，滾珠在滾道內運動時，不同的運動狀態磁場強度測量傳感器3采集到的信號不同，由于鑲嵌的磁極強度不同，運動中采集的信號強度也不同，根據磁場變化情況，可以分析出滾珠的運動形式。由于滾珠在運轉中存在摩擦力，在運轉中存在不同形式的磨損，結合滾珠的磨損后磁場強度變化情況，可以為滾珠絲杠副精度保持性提供理論依據。