一種用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的預(yù)緊力數(shù)字化檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的預(yù)緊力數(shù)字化檢測(cè)裝置，包括壓力傳感器、信號(hào)放大和調(diào)理單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元和顯示單元，其中壓力傳感器設(shè)置在用于支撐進(jìn)給系統(tǒng)滾珠絲杠副的軸承組與用于施加預(yù)緊力的鎖緊螺母及隔套之間，用于對(duì)軸承組所承受的預(yù)緊力執(zhí)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并輸出相應(yīng)的模擬信號(hào)；信號(hào)放大和調(diào)理單元用于將壓力傳感器所輸出的模擬信號(hào)執(zhí)行放大和濾波處理；數(shù)模轉(zhuǎn)換單元用于將經(jīng)過放大和濾波處理后的模擬信號(hào)執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后在顯示單元上予以直觀顯示。通過本實(shí)用新型，能夠結(jié)構(gòu)緊湊、便于操控的方式直接獲得數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的預(yù)緊力數(shù)據(jù)，同時(shí)具備高精度、高響應(yīng)度和適用面廣等特點(diǎn)。
【專利說明】一種用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的預(yù)緊力數(shù)字化檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于數(shù)控機(jī)床【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的預(yù)緊力數(shù)字化檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于數(shù)控機(jī)床而言，進(jìn)給系統(tǒng)作為關(guān)鍵部件之一，起到精密傳動(dòng)和定位的作用。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的靈敏度和定位精度是體現(xiàn)一個(gè)數(shù)控機(jī)床品位的主要指標(biāo)，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(diǎn)，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(shù)研發(fā)方向所在。由于滾珠絲桿副具備摩擦損失小、傳動(dòng)效率高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無爬行以及可預(yù)緊、反向無空程等特點(diǎn)，因而在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003]為了提高數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的靈敏度和定位精度，必須提高進(jìn)給系統(tǒng)的支承剛性，也即是要對(duì)其支承座軸承施加預(yù)緊，同時(shí)對(duì)滾珠絲杠副進(jìn)行預(yù)拉伸安裝。如果數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)預(yù)緊過小，會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度；而數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)預(yù)緊過大，則會(huì)影響其溫升，進(jìn)而導(dǎo)致進(jìn)給系統(tǒng)滾珠絲杠的熱位移量增大，嚴(yán)重影響數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的靈敏度和定位精度。因此，非常有必要對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的預(yù)緊力狀態(tài)執(zhí)行檢測(cè)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開了一些用于確定數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)預(yù)緊力的方案，例如，王福成提出了 一種確定軸承預(yù)緊力的方法(參見《現(xiàn)代零部件》2006年第4期，第80頁(yè)-81頁(yè))，其中披露了通過測(cè)量和計(jì)算來共同確定軸承墊套間隙的方法，從而實(shí)現(xiàn)軸承軸向預(yù)緊力的確定過程。然而，這些現(xiàn)有技術(shù)仍然是采取對(duì)滾珠絲桿副預(yù)拉伸安裝，并根據(jù)滾珠絲杠副提供的系統(tǒng)預(yù)緊力憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行拉伸量裝配，需要拆裝軸承及墊套進(jìn)行間隙調(diào)整，而且測(cè)量精度易于受到進(jìn)給系統(tǒng)多個(gè)子系統(tǒng)剛性變化的影響。相應(yīng)地，如何以高效率、高精度和便于操控的方式對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的預(yù)緊力狀態(tài)進(jìn)行量化檢測(cè)，正成為本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的預(yù)緊力數(shù)字化檢測(cè)裝置，其中通過結(jié)合數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來設(shè)置壓力傳感器的位置，并對(duì)數(shù)字化檢測(cè)裝置的組成構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)，相應(yīng)能夠結(jié)構(gòu)緊湊、便于操控的方式直接獲得數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的預(yù)緊力數(shù)據(jù)，同時(shí)具備高精度、高響應(yīng)度和適用面廣等特點(diǎn)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型，提供了一種用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的預(yù)緊力數(shù)字化檢測(cè)裝置，該進(jìn)給系統(tǒng)包括分別固定在數(shù)控機(jī)床底座兩端的軸承座組件和傳動(dòng)箱、設(shè)置在軸承座組件與傳動(dòng)箱之間的滾珠絲桿、以及通過聯(lián)軸器與滾珠絲桿傳動(dòng)相連的伺服電機(jī)，其中滾珠絲桿經(jīng)由軸承組支撐在傳動(dòng)箱，并通過鎖緊螺母和隔套相對(duì)于軸承組施加預(yù)緊，其特征在于，所述檢測(cè)裝置包括壓力傳感器、信號(hào)放大和調(diào)理單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元和顯示單元，其中:
[0007]所述壓力傳感器設(shè)置在所述軸承組與隔套之間，用于對(duì)軸承組所承受的預(yù)緊力執(zhí)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并輸出相應(yīng)的模擬信號(hào)；
[0008]所述信號(hào)放大和調(diào)理單元通過傳輸電纜與壓力傳感器信號(hào)相連，并將壓力傳感器所輸出的模擬信號(hào)執(zhí)行放大和濾波處理；
[0009]所述數(shù)模轉(zhuǎn)換單元與信號(hào)放大和調(diào)理單元信號(hào)相連，用于將經(jīng)過放大和濾波處理后的模擬信號(hào)執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后在所述顯示單元上予以直觀顯示。
[0010]作為進(jìn)一步優(yōu)選地,所述檢測(cè)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(hào)相連，并用于執(zhí)行數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)預(yù)緊力的檢測(cè)功能選擇、檢測(cè)參數(shù)調(diào)整等。
[0011]作為進(jìn)一步優(yōu)選地,所述檢測(cè)裝置還包括靜態(tài)標(biāo)定和標(biāo)度轉(zhuǎn)換單元,所述靜態(tài)標(biāo)定和標(biāo)度轉(zhuǎn)換單元與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換單元信號(hào)相連，并用于執(zhí)行輸出信號(hào)的置零和調(diào)整處理；以此方式，可避免相關(guān)配套零部件的機(jī)械加工和裝配誤差，確保了預(yù)緊力的高精度、高質(zhì)量檢測(cè)。
[0012]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述壓力傳感器呈片狀，并貼合設(shè)置在所述軸承組與隔套之間。
[0013]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述壓力傳感器為鋼制環(huán)形電阻應(yīng)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(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、通過在用于支撐滾珠絲桿的軸承組與用于施加預(yù)緊力的鎖緊螺母之間設(shè)置壓力傳感器，這樣當(dāng)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行預(yù)緊之后，可以實(shí)時(shí)、便利地獲得反映預(yù)緊力狀態(tài)的量化檢測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)盡量避免進(jìn)給系統(tǒng)多個(gè)子系統(tǒng)如滾珠絲桿副、軸承座和電機(jī)座等剛性變化等因素的影響，相應(yīng)提高了檢測(cè)結(jié)果的靈敏度和準(zhǔn)確性；
[0016]2、通過對(duì)檢測(cè)裝置組成元件的構(gòu)造設(shè)計(jì)，能夠在無需拆裝軸承及隔套的情況下即可實(shí)現(xiàn)預(yù)緊力實(shí)時(shí)檢測(cè)，并具備結(jié)構(gòu)緊湊、攜帶方便、便于操控等特點(diǎn)；
[0017]3、按照本實(shí)用新型的預(yù)緊力數(shù)字化檢測(cè)裝置無需復(fù)雜維護(hù)、又能長(zhǎng)時(shí)間可靠工作，同時(shí)能夠保證快速、準(zhǔn)確、量化和直觀的檢測(cè)過程，進(jìn)而提高了數(shù)控機(jī)床進(jìn)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(shù)保障，因而尤其適用于各類采用支撐滾珠絲桿副機(jī)械結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是按照本實(shí)用新型的預(yù)緊力數(shù)字化檢測(cè)裝置應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)時(shí)的示意圖；
[0019]圖2是按照本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式所構(gòu)建的預(yù)緊力數(shù)字化檢測(cè)裝置的整體構(gòu)造不意圖；
[0020]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0021]1-軸承 2-軸承座 3-絲桿 4-傳動(dòng)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(jī)座12-伺服電機(jī)13-傳輸電纜14-止推墊72-信號(hào)放大和調(diào)理單元73-數(shù)模轉(zhuǎn)換單元74-顯示單元【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0023]圖1是按照本實(shí)用新型的預(yù)緊力檢測(cè)裝置應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)時(shí)的示意圖，圖2是按照本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式所構(gòu)建的預(yù)緊力檢測(cè)裝置的整體構(gòu)造示意圖。如圖1和圖2中所示，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)主要包括分別固定在數(shù)控機(jī)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(dòng)箱4，設(shè)置在軸承座組件與傳動(dòng)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(dòng)相連的伺服電機(jī)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(gòu)成滾珠絲桿副機(jī)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(dòng)摩擦，從而大大減少摩擦阻力，提高了傳動(dòng)效率；如圖1中所示，絲桿3經(jīng)由軸承組6支撐在傳動(dòng)箱4內(nèi)，并通過鎖緊螺母9和隔套8相對(duì)于軸承組6施加預(yù)緊，兩個(gè)鎖緊螺母之間還可以設(shè)置止推墊14。
[0024]為了對(duì)上述采用支撐滾珠絲桿副機(jī)械結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行預(yù)緊力檢測(cè)，按照本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式所構(gòu)建的預(yù)緊力檢測(cè)裝置包括壓力傳感器71、信號(hào)放大和調(diào)理單元72、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元73和顯示單元74，其中壓力傳感器71設(shè)置在用于支撐滾珠絲桿3的軸承組6與用于施加預(yù)緊力的鎖緊螺母9之間，如圖1中所示具體設(shè)置在軸承組6與用于傳遞預(yù)緊力的隔套8之間，并用于對(duì)軸承組所承受的預(yù)緊力執(zhí)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并輸出相應(yīng)的模擬信號(hào)。處于進(jìn)給系統(tǒng)外側(cè)的信號(hào)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(hào)相連，并將壓力傳感器所輸出的模擬信號(hào)執(zhí)行放大和濾波處理；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換單元73與信號(hào)放大和調(diào)理單元72信號(hào)相連，用于將經(jīng)過放大和濾波處理后的模擬信號(hào)執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)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(dāng)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行預(yù)緊之后，可以在無需拆卸軸承及隔套的情況下也能實(shí)時(shí)、便利地獲得反映預(yù)緊力狀態(tài)的量化檢測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)盡量避免進(jìn)給系統(tǒng)多個(gè)子系統(tǒng)如滾珠絲桿副、軸承座和電機(jī)座等剛性變化等因素的影響。整個(gè)檢測(cè)過程快速、準(zhǔn)確、量化并具備直觀性，并可在檢測(cè)后予以相應(yīng)反饋以便提高數(shù)控機(jī)床進(jìn)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(shù)保障。
[0026]按照本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述預(yù)緊力數(shù)字化檢測(cè)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(hào)相連，用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)預(yù)緊力檢測(cè)功能選擇、檢測(cè)參數(shù)調(diào)整等。以此方式，能夠執(zhí)行數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)預(yù)緊力檢測(cè)功能選擇、檢測(cè)參數(shù)調(diào)整等。此外，所述檢測(cè)裝置還包括靜態(tài)標(biāo)定和標(biāo)度轉(zhuǎn)換單元，該靜態(tài)標(biāo)定和標(biāo)度轉(zhuǎn)換單元與數(shù)模轉(zhuǎn)換單元信號(hào)相連，并用于輸出信號(hào)的置零和調(diào)整，避免了相關(guān)配套零部件的機(jī)械加工和裝配誤差，確保了預(yù)緊力的高精度、高質(zhì)量檢測(cè)。通過上述靜態(tài)標(biāo)定和標(biāo)度轉(zhuǎn)換處理，可以取得數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)預(yù)緊力的高精度、高質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)效果。
[0027]按照本實(shí)用新型的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述壓力傳感器優(yōu)選呈片狀，并貼合設(shè)置在軸承組與隔套之間。這樣可以取得數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)預(yù)緊力檢測(cè)接近于實(shí)際工作狀況，達(dá)到了進(jìn)給系統(tǒng)預(yù)緊力“快速、準(zhǔn)確、量化、便捷”檢測(cè)的技術(shù)效果。此外，所述壓力傳感器的工作規(guī)格優(yōu)選被設(shè)定為鋼制環(huán)形電阻應(yīng)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(cè)試表明，上述工作規(guī)格便于檢測(cè)操作、檢測(cè)范圍較廣，適用于各種規(guī)格、各類支撐結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)。并且可取得檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、檢測(cè)靈敏度高的技術(shù)效果。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)預(yù)緊力數(shù)字化檢測(cè)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(cè)加工中心的進(jìn)給系統(tǒng)預(yù)緊力。
[0028]總體而言，按照本實(shí)用新型的預(yù)緊力數(shù)字化檢測(cè)裝置整體結(jié)構(gòu)緊湊、便于操控，而且無需復(fù)雜維護(hù)又能長(zhǎng)時(shí)間可靠工作，能夠保證快速、準(zhǔn)確、量化和直觀的檢測(cè)過程，因而尤其適用于各類采用支撐滾珠絲桿副機(jī)械結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)。
[0029]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的預(yù)緊力數(shù)字化檢測(cè)裝置，該進(jìn)給系統(tǒng)包括分別固定在數(shù)控機(jī)床底座兩端的軸承座組件和傳動(dòng)箱、設(shè)置在軸承座組件與傳動(dòng)箱之間的滾珠絲桿、以及通過聯(lián)軸器與滾珠絲桿傳動(dòng)相連的伺服電機(jī)，其中滾珠絲桿經(jīng)由軸承組支撐在傳動(dòng)箱，并通過鎖緊螺母和隔套相對(duì)于軸承組施加預(yù)緊，其特征在于，所述檢測(cè)裝置包括壓力傳感器、信號(hào)放大和調(diào)理單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元和顯示單元，其中: 所述壓力傳感器設(shè)置在所述軸承組與隔套之間，用于對(duì)軸承組所承受的預(yù)緊力執(zhí)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并輸出相應(yīng)的模擬信號(hào)； 所述信號(hào)放大和調(diào)理單元通過傳輸電纜與壓力傳感器信號(hào)相連，并將壓力傳感器所輸出的模擬信號(hào)執(zhí)行放大和濾波處理； 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換單元與信號(hào)放大和調(diào)理單元信號(hào)相連，用于將經(jīng)過放大和濾波處理后的模擬信號(hào)執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后在所述顯示單元上予以直觀顯示。
2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)緊力數(shù)字化檢測(cè)裝置，其特征在于，所述壓力傳感器呈片狀，并貼合設(shè)置在所述軸承組與隔套之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的預(yù)緊力數(shù)字化檢測(cè)裝置，其特征在于，所述壓力傳感器為鋼制環(huán)形電阻應(yīng)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(hào)】B23Q17/00GK203459999SQ201320562877
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:華中科技大學(xué)