CN105157979A - 一种检测滚珠丝杠副装配质量的方法 - Google Patents

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赵江杰
黄育全
张柏林
王东跃
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Abstract

本发明公开了一种检测高速精密滚珠丝杠副装配质量的方法，通过传感器实时动态采集滚珠丝杆副的摩擦力矩数据，并通过计算机控制分析系统接收测量数据后比较分析滚珠丝杠副在运行时的摩擦力矩波动情况，继而智能判断滚珠丝杠副的装配质量。本发明解决滚珠丝杠副在装配中如何检测的难题，通过检测装配好的滚珠丝杠副运行时摩擦力矩的变化情况，直观量化检测滚珠丝杠副的装配质量，减少人为等因素的影响，其检测结果较为准确，可大大提高检测效率。

Description

一种检测滚珠丝杠副装配质量的方法
技术领域
本发明涉及滚珠丝杠副生产装配、自动化检测技术领域，具体涉及一种检测滚珠丝杠副装配质量的方法。
背景技术
滚珠丝杠副作为基本的滚动功能部件，在数控机床、精密仪器仪表、自动化设备等各领域具有重要的地位。滚珠丝杠副的生产装配质量的好坏与否直接影响到采用其的各类机械系统的性能表现。
传统的滚珠丝杠副在装配后的检测主要采用人工手感检测。检测人员用手旋转滚珠螺母，推动其在滚珠丝杠上运行，通过手感判断滚珠丝杠副在运行时有无卡、麻、运动不畅等现象，继而判断滚珠丝杠副的装配质量。这种人工检测的手法过于主观，其不仅跟测量人员的操作技术水平及经验有关，而且检测判断的重复性也不好。同时一般人工旋转滚珠螺母只在滚珠丝杠上运行一段距离，无法真实反映出滚珠丝杠副在丝杠全长范围内运行时的情况，因此人工手感检测滚珠丝杠副的装配质量的结果也是片面的。在计算机技术和自动化检测技术高度发展的当代，这种检测方法已显得不合时宜了，也制约了国内生产厂家进一步提高滚珠丝杠副生产装配技术的水平。没有完善的检测方法，产品的生产装配质量就得不到保证。
发明内容
为了克服上述现有检测手段的不足，本发明的目的是提供一种检测滚珠丝杠副装配质量的方法，采用该方法能解决滚珠丝杠副在装配中如何检测的难题，通过检测装配好的滚珠丝杠副运行时摩擦力矩的变化情况，直观量化检测滚珠丝杠副的装配质量，减少人为等因素的影响，其检测结果较为准确，可大大提高检测效率。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种检测滚珠丝杠副装配质量的方法，其特征在于：该方法通过传感器实时动态采集滚珠丝杆副的摩擦力矩数据，并通过计算机控制分析系统接收测量数据后比较分析滚珠丝杠副在运行时的摩擦力矩波动情况，继而智能判断滚珠丝杠副的装配质量；装配好运行时其摩擦力矩值在标准值范围内，则符合要求；如果运行时其摩擦力矩出现明显的波动，超过标准值范围，则不符合要求。
滚珠丝杆副的装配质量直接影响到滚珠丝杆副运行时的摩擦力矩值。对于同规格同型号的滚珠丝杆副，在各零配件质量合格前提下，装配好运行时其摩擦力矩值应在一定范围内。根据丝杆副各规格会对应设定一个标准值，以标准值为基准轴，根据型号、导程等参数变化设定一个浮动的带宽范围：例如50规格16mm导程，采用φ5.953mm滚珠的丝杆副摩擦力矩测量值正常浮动范围±10%×标准值,50规格30mm导程，采用φ6.35mm滚珠摩擦力矩测量值正常浮动范围±15%×标准值。
滚珠丝杆副某一部件装配时出现误差导致装配缺陷，反映到丝杠副运行时其摩擦力矩会出现明显的波动，超过正常的带宽允差范围。例如返向器安装错位、滚珠装入过多或过少、螺母安装过紧等导致丝杆副滚珠运动不畅、卡滞，这将额外增加或减少丝杠副运行时的摩擦力矩。通过检测滚珠丝杆副运行时的摩擦力矩，即可评价其装配质量情况。如果摩擦力矩波动范围超过正常带宽允差范围，即说明此丝杠副装配质量有问题，应予以详细检查。如果摩擦力矩测量值在范围之内，说明装配质量较好，可以转入后续工序。
本发明中，检测滚珠丝杠副装配质量的具体步骤如下：
1）将滚珠丝杠副的滚珠丝杠与驱动装置连接，在滚珠螺母上设有传感器，传感器与计算机控制分析系统连接；
2）打开驱动装置，带动滚珠丝杠旋转，滚珠螺母在滚珠丝杠上移动，通过调节传感器测量滚珠丝杆副摩擦力矩的采样频率，对测量结果进行频谱分析，实现对不同精度等级不同技术要求的滚珠丝杆副的差异化测量需求。
测量时滚珠丝杆副的转速在100-600转/分钟，运动频率在1.6-10Hz之间，对于一般要求的滚珠丝杆副将采样频率设置至少为300Hz，分析采集的摩擦力矩数据即可满足检测滚珠丝杆副每旋转一圈时摩擦力矩变动情况，如果摩擦力矩变动在设定的允差范围内，说明装配质量满足要求；如果摩擦力矩超过了设定的允差范围，说明装配质量有问题，应对其进行检查，排除问题。由此实现对其装配质量进行检测评价；对精度等级较高的滚珠丝杆副，将采样频率提高并采用频谱分析测量结果，实现对滚珠丝杆副每旋转一圈时每个滚珠运行状况的分析，判断引起波动的具体原因，并据此进行改进，提升滚珠丝杆副的装配质量。
测量过程中，在滚珠丝杠副运行时，一旦出现运行不畅等现象，都会引起滚珠丝杠副摩擦力矩幅值的明显变化，通过检测装配好的滚珠丝杠副运行时摩擦力矩的变化情况，便可直观量化检测滚珠丝杠副的装配质量，减少人为等因素的影响，其检测结果较为准确，可大大提高检测效率。
附图说明
图1是本发明中检测方法的原理图。
图2是本发明中摩擦力矩测量值在允差范围内的示意图。
图3是本发明中摩擦力矩测量值超出允差范围的示意图。
具体实施方式
一种检测滚珠丝杠副装配质量的方法，通过传感器实时动态采集滚珠丝杆副的摩擦力矩数据，并通过计算机控制分析系统接收测量数据后比较分析滚珠丝杠副在运行时的摩擦力矩波动情况，继而智能判断滚珠丝杠副的装配质量。
滚珠丝杆副的装配质量直接影响到滚珠丝杆副运行时的摩擦力矩值。对于同规格同型号的滚珠丝杆副，在各零配件质量合格前提下，装配好运行时其摩擦力矩值应在一定范围内。图2是本发明中摩擦力矩测量值在允差范围内的示意图。根据丝杆副各规格会对应设定一个标准值，以标准值为基准轴，根据型号、导程等参数变化设定一个浮动的带宽范围：例如50规格16mm导程，采用φ5.953mm滚珠的丝杆副摩擦力矩测量值正常浮动范围±10%×标准值,50规格30mm导程，采用φ6.35mm滚珠摩擦力矩测量值正常浮动范围±15%×标准值。
滚珠丝杆副某一部件装配时出现误差导致装配缺陷，反映到丝杠副运行时其摩擦力矩会出现明显的波动，超过正常的带宽允差范围。图3是本发明中摩擦力矩测量值超出允差范围的示意图。例如返向器安装错位、滚珠装入过多或过少、螺母安装过紧等导致丝杆副滚珠运动不畅、卡滞，这将额外增加或减少丝杠副运行时的摩擦力矩。通过检测滚珠丝杆副运行时的摩擦力矩，即可评价其装配质量情况。如果摩擦力矩波动范围超过正常带宽允差范围，即说明此丝杠副装配质量有问题，应予以详细检查。如果摩擦力矩测量值在范围之内，说明装配质量较好，可以转入后续工序。
本发明中，检测方法的原理图参见图1，检测滚珠丝杠副装配质量的具体步骤如下：
1）将滚珠丝杠副的滚珠丝杠1与驱动装置3连接，在滚珠螺母2上设有传感器4，传感器与计算机控制分析系统5连接；
2）打开驱动装置，带动滚珠丝杠旋转，滚珠螺母在滚珠丝杠上移动，通过调节传感器测量滚珠丝杆副摩擦力矩的采样频率，对测量结果进行频谱分析，实现对不同精度等级不同技术要求的滚珠丝杆副的差异化测量需求。
本发明通过驱动装置带动装配好的滚珠丝杠副运行，通过传感器实时动态采集滚珠丝杆副的摩擦力矩数据，控制系统接收测量数据后比较分析滚珠丝杠副在运行时的摩擦力矩波动情况，继而智能判断滚珠丝杠副的装配质量。检测方法的原理图可参见图1。采用这种检测方法，可利用自动化检测技术及计算机控制分析技术，实现对滚珠丝杠副装配质量的量化智能检测评价。其检测效率及检测结果准确性均比原有人工手感检测方式大幅提升，降低检测人员的劳动强度。
同时可通过调节传感器测量滚珠丝杆副摩擦力矩的采样频率以及对测量结果的频谱分析，实现对不同精度等级不同技术要求的滚珠丝杆副的差异化测量需求。测量时滚珠丝杆副的转速通常在100-400转/分钟，其运动频率在1.6-6.7Hz之间，对于一般要求的滚珠丝杆副将采样频率设置为20HZ，分析采集的摩擦力矩数据即可满足检测滚珠丝杆副每旋转一圈时摩擦力矩变动情况，从而对其装配质量进行检测评价。如精度等级较高或客户要求，还可将采样频率提高并采用频谱分析测量结果，实现对滚珠丝杆副每旋转一圈时每个滚珠运行状况的分析，判断引起波动的具体原因，可根据此有针对性提出改进方法，从而提升滚珠丝杆副的装配质量，提升产品质量。

Claims (3)

1.一种检测滚珠丝杠副装配质量的方法，其特征在于：该方法通过传感器实时动态采集滚珠丝杆副的摩擦力矩数据，并通过计算机控制分析系统接收测量数据后比较分析滚珠丝杠副在运行时的摩擦力矩波动情况，继而智能判断滚珠丝杠副的装配质量；装配好运行时其摩擦力矩值在标准值范围内，则符合要求；如果运行时其摩擦力矩出现明显的波动，超过标准值范围，则不符合要求。
2.根据权利要求1所述的检测滚珠丝杠副装配质量的方法，其特征在于该方法步骤如下：
1）将滚珠丝杠副的滚珠丝杠与驱动装置连接，在滚珠螺母上设有传感器，传感器与计算机控制分析系统连接；
2）打开驱动装置，带动滚珠丝杠旋转，滚珠螺母在滚珠丝杠上移动，通过调节传感器测量滚珠丝杆副摩擦力矩的采样频率，对测量结果进行频谱分析，实现对不同精度等级不同技术要求的滚珠丝杆副的差异化测量需求。
3.根据权利要求2所述的检测滚珠丝杠副装配质量的方法，其特征在于：测量时滚珠丝杆副的转速在100-600转/分钟，运动频率在1.6-10Hz之间，对于一般要求的滚珠丝杆副将采样频率设置至少为300Hz，分析采集的摩擦力矩数据即可满足检测滚珠丝杆副每旋转一圈时摩擦力矩变动情况，如果摩擦力矩变动在设定的允差范围内，说明装配质量满足要求；如果摩擦力矩超过了设定的允差范围，说明装配质量有问题，应对其进行检查，排除问题，由此实现对其装配质量进行检测评价；对精度等级较高的滚珠丝杆副，将采样频率提高并采用频谱分析测量结果，实现对滚珠丝杆副每旋转一圈时每个滚珠运行状况的分析，判断引起波动的具体原因，并据此进行改进，提升滚珠丝杆副的装配质量。
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