專利名稱：數(shù)控機床導軌絲桿螺母座綜合裝配精度測量方法及測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測量設備，具體是指一種數(shù)控機床用綜合裝配精度測量裝置及 其測量方法。
背景技術：
目前印制線路板數(shù)控機床上的絲桿、導軌和螺母座(工作臺)的綜合安裝精度測 量方法一般是整體裝配完成后，通過人工前后推動工作臺，感覺推動過程中各位置的 松緊度，再配合千分表顯示的數(shù)值來評定導軌、絲桿和螺母座綜合裝配精度。這種測量 方式對于小型機床來說，因其絲桿直徑小，裝配后人工容易推動，所以基本上可以滿足 精度測量要求，但是對于大型機床來說這種方式是行不通的，因為絲桿粗、工作臺重， 人工推不動導致無法測量，即使勉強推動也感覺不出松緊度，再加上千分表測量位置的 限制使其無法精確反映出測量的數(shù)據(jù)。因此，有必要設計一種適用于大型粗絲桿數(shù)控機 床導軌、絲桿和螺母座裝配后綜合裝配精度的測量方法及測量裝置。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種通用性強、精度高且特別適用于大型粗絲桿 數(shù)控機床導軌、絲桿和螺母座裝配后綜合裝配精度的測量方法及測量裝置。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采取的技術方案是提供一種數(shù)控機床導軌絲桿 螺母座綜合裝配精度測量方法，步驟為
(1)由伺服系統(tǒng)控制一伺服電機通過力矩模式向數(shù)控機床絲杠傳遞不同大小的扭 力，使絲杠轉(zhuǎn)動并帶動螺母座、工作臺前后移動；
(2)由伺服系統(tǒng)記錄螺母座、工作臺前后移動過程中各階段力矩值的變化，并每 隔固定時間間隔實時采集工作臺位置變化量，通過力矩值變化及工作臺位置的變化量計 算絲桿與導軌的綜合裝配精度。
具體的，步驟(1)所述的力矩模式即伺服驅(qū)動器工作在力矩模式且運動控制卡 工作在開環(huán)模式。力矩模式是指可精確控制軸的驅(qū)動電機輸出驅(qū)動力的大小，開環(huán)模式 是運動控制卡的一種工作方式，驅(qū)動系統(tǒng)只輸出一個給定的電壓值，不自動與輸入的狀 態(tài)建立對應關系。
優(yōu)選的，所述步驟(2)所述伺服系統(tǒng)采用數(shù)控機床自身控制系統(tǒng)。
本發(fā)明還提供一種數(shù)控機床導軌絲桿螺母座綜合裝配精度測量系統(tǒng)，所述測量 系統(tǒng)包括被測絲桿、導軌、螺母座，及與被測絲桿連接的伺服電機及所述伺服電機的控 制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括
電機驅(qū)動模塊，實現(xiàn)特定模式下伺服電機的驅(qū)動控制；
數(shù)據(jù)采集模塊，采用電子尺實現(xiàn)工作臺位置的變化量采集；
數(shù)據(jù)分析模塊，將不同時刻采集到的工作臺位置變化量及伺服系統(tǒng)記錄的力矩值一一對應，分別建立X、Y軸位置變化量與力矩值的對應曲線，并存儲；將測量值 與下述數(shù)據(jù)庫模塊中存儲的數(shù)據(jù)進行比對，得到數(shù)控機床絲桿、導軌、螺母座綜合裝配 精度；數(shù)據(jù)庫模塊，用于存儲數(shù)控機床絲桿、導軌、螺母座相互之間裝配精度與工作臺 X、Y軸位置變化量之間的對應關系表，并存儲。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果所述測量系統(tǒng)及 測量方法特別適用于大型粗絲桿數(shù)控機床導軌、絲桿和螺母座裝配后綜合裝配精度的測 量，通用性強、精度高；且所述系統(tǒng)可利用數(shù)控機床本身控制系統(tǒng)及相關硬件，有利于 節(jié)約成本，提高工作效率。


圖1為所述綜合裝配精度測量系統(tǒng)結構框圖2是所述伺服電機控制系統(tǒng)組成示意框圖。
具體實施方式
下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步的詳細說明。
如圖1所示，本發(fā)明所述數(shù)控機床導軌絲桿螺母座綜合裝配精度測量系統(tǒng)包括 被測絲桿1、導軌4、螺母座位于工作臺2下用于連接工作臺2與絲桿1，還包括與被測絲 桿2連接的伺服電機3及所述伺服電機的控制系統(tǒng)。
如圖2所示，所述控制系統(tǒng)包括電機驅(qū)動模塊，實現(xiàn)特定模式下伺服電機的 驅(qū)動控制；數(shù)據(jù)采集模塊，采用電子尺實現(xiàn)工作臺位置的變化量采集；數(shù)據(jù)分析模塊， 將不同時刻采集到的工作臺位置變化量及伺服系統(tǒng)記錄的力矩值一一對應，分別建立 X、Y軸位置變化量與力矩值的對應曲線，并存儲；將測量值與下述數(shù)據(jù)庫模塊中存儲的 數(shù)據(jù)進行比對，得到數(shù)控機床絲桿、導軌、螺母座綜合裝配精度；數(shù)據(jù)庫模塊，用于存 儲數(shù)控機床絲桿、導軌、螺母座相互之間裝配精度與工作臺X、Y軸位置變化量之間的對 應關系表，并存儲。
所述系統(tǒng)硬件連接好后，打開伺服系統(tǒng)控制系統(tǒng)，通過測試尋找一個合適電 壓，使絲桿能夠走完全程。具體操作方法為先輸入一個電壓值，點擊開始測試，第一 次試探電壓值不易太大，否則可能造成危險，一般采用0.01V比較安全。如果在行駛的 過程中受阻力停止，那么下次可增大電壓，使負載能夠走一個更遠的距離，直至能夠使 絲桿走完整個行程。
以上述測試得出的電壓再重新開始測試，便可得到反映當前絲桿與導軌綜合裝 配精度的曲線。測試過程由伺服系統(tǒng)記錄螺母座、工作臺前后移動過程中伺服系統(tǒng)各階 段輸出的力矩值的變化，并每隔固定時間間隔分別實時采集工作臺X、Y方向位置變化 量，再通過記錄的力矩值及工作臺位置的變化量得到絲桿與導軌的綜合裝配精度。
控制系統(tǒng)驅(qū)動電機運行時，采用力矩控制模式控制伺服驅(qū)動器進而驅(qū)動電機， 且運動控制卡采用開環(huán)模式工作。當伺服電機輸出的力大于工作臺的摩擦力時，工作臺 開始移動，力矩越大，工作臺移動越快；當伺服電機輸出的力小于工作臺的摩擦力時， 工作臺不移動。如果絲桿與導軌的綜合裝配精度不好，有波動，則工作臺的摩擦力是變 化的，在同樣的電機驅(qū)動力下工作臺移動的速度是變化的，我們通過這個變化的數(shù)據(jù)來建立數(shù)據(jù)庫，從而反映絲桿與導軌的綜合裝配精度。
所述系統(tǒng)可以有兩種工作方式，第一種監(jiān)視工作臺的移動速度，保持移動速 度為定值，當工作臺綜合裝配精度不好時工作臺的摩擦力有變化，此時系統(tǒng)自動改變電 機的輸出力矩以保證工作臺移動速度不變，我們通過激光干涉儀測量出工作臺的定位精 度，同時通過運動卡的PID調(diào)整求出該位置的動態(tài)定位精度，與其對應位置的力矩值建 立對應關系，保存于數(shù)據(jù)庫中。第二種系統(tǒng)讓電機輸出一個固定的力矩來推動工作臺 移動，分析軟件記錄工作臺的移動速度的變化數(shù)據(jù)，同樣建立此數(shù)據(jù)與裝配精度的對應 關系保存于數(shù)據(jù)庫中。
數(shù)據(jù)庫模塊是將本發(fā)明所述系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)與其他標準精度測試工具測出的精 度數(shù)據(jù)建立起的對應關系并保存而得到的，也就是建立起精度模板，供本測量系統(tǒng)測量 標定使用。
實際實施時，所述伺服系統(tǒng)可采用數(shù)控機床自身的控制系統(tǒng)，由數(shù)控機床自身 的電機驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動電機運行，只需在數(shù)控機床自身系統(tǒng)控制系統(tǒng)中增加相應的功能模 塊，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊及數(shù)據(jù)庫模塊。
所述系統(tǒng)設置停止按鈕，點擊停止測試，可以隨時停止測試。
本發(fā)明在數(shù)據(jù)庫模塊中建立起工作臺綜合安裝精度與采集到的力矩值變化曲線 及工作臺位置的變化曲線相對應的數(shù)據(jù)模型，將實際測量采集到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中存儲 的數(shù)據(jù)進行對比，從而得到數(shù)控機床導軌、絲桿和螺母座綜合裝配精度的精確，完成測 量。
本發(fā)明所述系統(tǒng)中未具體描述的模塊均為現(xiàn)有技術中的成熟模塊，因此不對其 具體實現(xiàn)方式贅述。
上述實施例僅為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不局限于此， 在任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應 為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.數(shù)控機床導軌絲桿螺母座綜合裝配精度測量方法，步驟為(1)由伺服系統(tǒng)控制一伺服電機通過力矩模式向數(shù)控機床絲杠傳遞不同大小的扭力， 使絲杠轉(zhuǎn)動并帶動螺母座、工作臺前后移動；(2)由伺服系統(tǒng)記錄螺母座、工作臺前后移動過程中各階段力矩值的變化，并每隔固 定時間間隔實時采集工作臺位置變化量，通過力矩值變化及工作臺位置的變化量計算絲 桿與導軌的綜合裝配精度。
2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)控機床導軌絲桿螺母座綜合裝配精度測量方法，其特征在 于步驟(1)所述的力矩模式包括伺服驅(qū)動器工作在力矩模式及運動控制卡工作在開環(huán) 模式。
3.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)控機床導軌絲桿螺母座綜合裝配精度測量方法，其特征在 于步驟(2)所述伺服系統(tǒng)采用數(shù)控機床自身控制系統(tǒng)。
4.數(shù)控機床導軌絲桿螺母座綜合裝配精度測量系統(tǒng)，其特征在于包括被測絲桿、 導軌、螺母座，及與被測絲桿連接的伺服電機及所述伺服電機的控制系統(tǒng)，所述控制系 統(tǒng)包括電機驅(qū)動模塊，實現(xiàn)特定模式下伺服電機的驅(qū)動控制；數(shù)據(jù)采集模塊，采用電子尺實現(xiàn)工作臺位置的變化量采集；數(shù)據(jù)分析模塊，將不同時刻采集到的工作臺位置變化量及伺服系統(tǒng)記錄的力矩值 一一對應，分別建立X、Y軸位置變化量與力矩值的對應曲線，并存儲；將測量值與 下述數(shù)據(jù)庫模塊中存儲的數(shù)據(jù)進行比對，得到數(shù)控機床絲桿、導軌、螺母座綜合裝配精 度；數(shù)據(jù)庫模塊，用于存儲數(shù)控機床絲桿、導軌、螺母座相互之間裝配精度與工作臺 X、Y軸位置變化量之間的對應關系表，并存儲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量設備，具體是指一種數(shù)控機床用綜合裝配精度測量裝置及其測量方法。所述測量方法是通過伺服電機驅(qū)動絲桿進而帶動工作臺運動，在此過程中通過固定時間間隔實時采集工作臺位置變化量，通過位置的變化量及驅(qū)動力矩值反映絲桿與導軌的綜合裝配精度。所述測量系統(tǒng)包括被測絲桿、導軌、螺母座，及與被測絲桿連接的伺服電機及所述伺服電機的控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括電機驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、數(shù)據(jù)庫模塊。所述測量系統(tǒng)及測量方法特別適用于大型粗絲桿數(shù)控機床的導軌、絲桿和螺母座裝配后綜合裝配精度的測量，通用性強、精度高；且所述系統(tǒng)可利用數(shù)控機床本身控制系統(tǒng)，有利于節(jié)約成本，提高工作效率。
文檔編號G01B7/00GK102022966SQ20101050661
公開日2011年4月20日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權日2010年10月12日
發(fā)明者周啟發(fā), 蔡向林, 鄔振平, 郝平, 陳剛 申請人:惠州市大亞灣天馬電子機械有限公司