[发明专利]一种测定滚珠丝杠副滚珠运动状态的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定滚珠丝杠副滚珠运动状态的装置，属于滚珠丝杠副滚珠运动控制的技术领域。

背景技术

随着数控机床高速化、精密化发展，对滚珠丝杠副的精度保持性要求也越来越高。在研究滚珠丝杠副的精度保持性问题中，最主要的是研究问题是丝杠副的磨损情况，其关键部件为丝杠、螺母和滚珠。由于滚珠丝杠副的丝杠与螺母之间的相对运动完全依靠滚珠传动，并且丝杠与滚珠之间和螺母与滚珠之间存在摩擦，研究滚珠的运动状态，可以帮助验证丝杠与滚珠之间和螺母与滚珠之间的摩擦力和摩擦力矩，为分析滚珠丝杠副的磨损情况提供理论依据。对于滚珠丝杠副滚珠的运动状态研究，国内外的学者进行了大量研究，通过文献检索，尚未找到测定滚珠丝杠副滚珠运动状态的装置。

发明内容

本发明的目的为了研究滚珠丝杠副的滚珠的运动状态，设计了测定滚珠丝杠副滚珠运动状态的装置，通过测定滚珠在丝杠运转过程中的磁场变换情况，根据丝杠的转速和测定滚珠磁场的变换频率，可以计算出滚珠的运转情况(滚珠的速度，摩擦力和摩擦力矩)。为了准确计算滚珠运转情况，选用不同工况下、不同的丝杠运转速度下测定滚珠的运行情况，根据测定的结果分析滚珠丝杠的磨损情况，为滚珠丝杠副精度保持提供理论依据。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种测定滚珠丝杠副滚珠运动状态的装置，该装置包括滚珠丝杠、丝杠螺母、磁场强度测量传感器、传感器固定装置、含不同磁场强度的滚珠；具体而言，丝杠螺母与滚珠丝杠通过滚珠丝杠副连接，传感器固定装置通过螺栓连接固定在丝杠螺母外圆周向，所述传感器固定装置与丝杠螺母用螺栓连接固定构成本装置的运动平台，传感器固定装置可随丝杠螺母沿滚珠丝杠方向运动，以防止滚珠丝杠旋转破坏磁场强度测量传感器；磁场强度测量传感器安装在传感器固定装置上，且磁场强度测量传感器根据丝杠螺母的螺旋线方向和导程距离在传感器固定装置上沿其轴向及周向等距离安装；所述含不同磁场强度的滚珠安装在丝杠螺母的滚道中，数量为1个。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

相比于目前已有的测定滚珠丝杠副滚珠运动状态的装置，该装置结构简单、紧凑、可靠性高、可操作性强；并且，通过调整安装传感器固定装置和在不同的滚珠丝杠副安装含不同磁场强度的滚珠，可以测定不同型号的滚珠丝杠副滚珠运动情况，测定不同型号的滚珠丝杠副滚珠的运行情况，为设计丝杠提供理论依据。

附图说明

图1为本发明测定滚珠丝杠副滚珠运动状态的装置的主视图。

图2为本发明测定滚珠丝杠副滚珠运动状态的装置的A-A剖视图。

图中：1、滚珠丝杠，2、螺母，3、磁场强度测量传感器，4、传感器固定装置，5、含不同磁场强度的滚珠。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进一步说明。

如图1-2所示，一种测定滚珠丝杠副滚珠运动状态的装置，该装置包括滚珠丝杠1、丝杠螺母2、磁场强度测量传感器3、传感器固定装置4、含不同磁场强度的滚珠5；具体而言，丝杠螺母2与滚珠丝杠1通过滚珠丝杠副连接，传感器固定装置4通过螺栓连接固定在丝杠螺母2外圆周向，所述传感器固定装置4与丝杠螺母2用螺栓连接固定构成本装置的运动平台，传感器固定装置4可随丝杠螺母2沿滚珠丝杠1方向运动，以防止滚珠丝杠1旋转破坏磁场强度测量传感器3；磁场强度测量传感器3安装在传感器固定装置4上，且磁场强度测量传感器3根据丝杠螺母2的螺旋线方向和导程距离在传感器固定装置4上沿其轴向及周向等距离均匀分布安装；所述含不同磁场强度的滚珠5安装在丝杠螺母的滚道中，数量为1个。

为了准确测定滚珠在丝杠螺母滚道里的运动状态，需要加工一个同样大小外表面含不同磁场强度的滚珠5，替换滚珠丝杠副的一个普通滚珠。含不同磁场强度的滚珠5外圆面上的磁极需要等角度上镶嵌，数量为4个、6个或者8个的倍磁极，含不同磁场强度的滚珠5同其余滚珠一起装进滚珠丝杠副，随着丝杠的旋转，含不同磁场强度的滚珠5在滚道中运转，通过磁场强度测量传感器3采集到磁场信号，由于滚珠在滚道中绕丝杠旋转运转，磁场信号是交替变化，根据丝杠的转速和采集到信号的变频可以计算出滚珠的运转状态，为滚珠丝杠副的设计提供理论基础。

所述的含不同磁场强度的滚珠5在等分角度上镶嵌倍磁场的磁极，滚珠在滚道内运动时，不同的运动状态磁场强度测量传感器3采集到的信号不同，由于镶嵌的磁极强度不同，运动中采集的信号强度也不同，根据磁场变化情况，可以分析出滚珠的运动形式。由于滚珠在运转中存在摩擦力，在运转中存在不同形式的磨损，结合滚珠的磨损后磁场强度变化情况，可以为滚珠丝杠副精度保持性提供理论依据。