CN106949994A - 用于线性滑轨的预压力检测方法 - Google Patents

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/10—Measuring force or stress, in general by measuring variations of frequency of stressed vibrating elements, e.g. of stressed strings
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Abstract

一种用于线性滑轨的预压力检测方法，首先使用一外力施加装置对一线性滑轨施加外力，外力施加装置在施加外力的同时会发送一冲击信号，接着使用一传感器感测线性滑轨在受到外力时所产生的振动而发送一振动信号，最后使用一信号分析器接收外力施加装置的冲击信号及传感器的振动信号，并根据所接收到的结果计算出线性滑轨的预压力。由此，本发明所采用的方法可以在不受到环境因素的影响之下准确地检测出线性滑轨的预压力。

Description

用于线性滑轨的预压力检测方法
技术领域
本发明与线性滑轨有关，特别是指一种用于线性滑轨的预压力检测方法。
背景技术
线性滑轨是通过滚动体(如钢珠或滚柱)在滑台与轨道之间的循环滚动，让滑台能沿着轨道进行高精度的线性运动。然而在高速运动的过程中，由于滚动体与轨道之间的摩擦与碰撞，使得线性滑轨很容易产生振动而造成使用寿命的降低，为了解决前述问题，线性滑轨会通过施加预压力来达到提升结构刚性及消除间隙的效果。
就线性滑轨的预压力来说，目前所采用的检测方法先从滑台所需要的推力来取得滚动体与轨道之间的摩擦力，再通过摩擦力与预压力之间的线性关系即可换算出预压力的范围，但是在前述检测方法中，摩擦力很容易受到环境因素的影响而产生误差，如此将会造成最后所得到的预压力数值不够精确。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于线性滑轨的预压力检测方法，其能提高对预压力的检测精确度。
为了达成上述目的，本发明的预压力检测方法包含有下列几个步骤。第一个步骤是使用一外力施加装置对一线性滑轨施加外力，该外力施加装置在施加外力的同时会发送一冲击信号，第二个步骤是使用一传感器感测该线性滑轨在受到外力时所产生的振动而发送一物理量信号，该物理量信号可以是位移、速度、加速度或是压力，第三个步骤是使用一信号分析器接收该外力施加装置的冲击信号及该传感器的物理量信号，并根据所接收到的结果计算出该线性滑轨的预压力。
由上述可知，本发明所采用的检测方法不需要取得摩擦力的数值，所以可以避免各种环境因素对检测结果造成不当影响，进而达到提高检测精确度的目的。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1为实施本发明的预压力检测方法的结构示意图。
图2为实施本发明的预压力检测方法的另一结构示意图。
图3为本发明的流程图。
图4为本发明的函数图，主要显示三种不同预压力的滑台的实验结果。
图5为本发明的函数图，主要显示滑台在三种不同敲击方向之下的实验结果。
图6a-图6c为本发明的预压力检测方法的结构示意图，主要显示滑台的三种不同敲击方向。
图7为本发明的函数图，主要显示在三种不同敲击位置之下，线性滑轨在组装上有误差跟无误差的实验结果。
图8a-图8c为本发明的结构示意图，主要显示滑台的三种不同敲击位置。
具体实施方式
请先参阅图1，图中所示的线性滑轨10包含有一轨道12与一可滑移地设于轨道12的滑台14。请再配合参阅图3，本发明的预压力检测方法包含有下列步骤：
步骤a)S1：通过人工方式或通过一机械手臂操作一外力施加装置16对线性滑轨10的滑台14施加外力，外力施加装置16在施加外力的同时会发送一冲击信号。外力施加装置16可以是冲击锤或激振器，在此并不特别加以限定，此外，在操作外力施加装置16之前，可以先将线性滑轨10安装于一固定座18，使线性滑轨10在受到外力施加装置16所施加的外力时不会产生位移，固定座18的刚性需要小于线性滑轨10的刚性，以避免对检测过程造成误判。事实上，固定座18的刚性亦可大于线性滑轨10的刚性，也就是当固定座18的刚性大于线性滑轨10的刚性时，例如固定座18为一般地板的材质，而当固定座18的刚性小于线性滑轨10的刚性时，例如固定座18为海绵，因此使用何种材质作为固定座18，本发明并不以此为限。
步骤b)S2：使用一传感器20感测线性滑轨10在受到外力时所产生的振动而发送一物理量信号。传感器20可以是加速规、速度传感器、位移传感器或麦克风，在此并不特别加以限定。
以图1而言，传感器20为一种压电式加速规，传感器20直接贴附在线性滑轨10，其所接收的物理量信号是线性滑轨10在受到外力时所产生的振动而发送的加速度。
以图2而言，传感器20为一种量测用麦克风，传感器20与线性滑轨10保持一段距离而并未与线性滑轨10接触，其所接收的物理量信号是线性滑轨10在受到外力时所产生的振动而发送的声压。
步骤c)S3：使用一信号分析器22接收外力施加装置16的冲击信号及传感器20的振动信号，在接收到两个信号的后根据两者之间的比值来计算出一频率响应函数，如此即可通过频率响应函数(Frequency ResponseFunction，FRF)所显示出的频率变化来计算出线性滑轨10的预压力。在计算两个信号的比值时，可以用冲击信号所换算出来的数值作为分母，也可以用振动信号所换算出来的数值作为分母。
转移函数(transfer function)是指以数学表示式描述一现象时，其现象的输入因素与输出结果之间的数学关系式。如数学式y＝ax，其中y可视为输出，x视为输入，则y/x＝a，则a为输出y与输入x之间的数学关系式，即为控制系统中的转移函数。
请参阅图4，图4主要是显示三个不同预压力的滑台在同一位置分别敲击三次后的实验结果，这三个滑台分别通过一第一预压力值(P1)与一第二预压力值，第一预压力值(P1)大于第二预压力值(P2)。从图中可以看出，通过相同预压力的滑台在自然频率的峰值会呈现相同的情况。
请再参阅图5及图6a-图6c，图5主要是显示两个不同预压力的滑台14在三种不同敲击方向的实验结果，图6a显示外力施加装置16敲击滑台14的顶面，传感器20安装于轨道12的底面，实验结果如图5所示的P3与P4，P3代表预压力值较小的滑台14，P4代表预压力值较大的滑台14，图6b显示外力施加装置16敲击滑台14的顶面，传感器20亦安装于滑台14的顶面，实验结果如图5所示的P5与P6，P5代表预压力值较小的滑台14，P6代表预压力值较大的滑台14，图6c显示外力施加装置16敲击滑台14的侧面，传感器20安装于轨道12受敲击的侧面，实验结果如图5所示的P7与P8，P7代表预压力值较小的滑台14，P8代表预压力值较大的滑台14。由上述可知，敲击方向会影响自然频率的峰值，但仍可鉴别出两个滑台14之间通过不同的预压力。
请参阅图7，图7主要是显示同一个滑台在三个不同敲击位置的实验结果，敲击位置如图8a-图8c所示，外力施加装置16分别敲击滑台14的顶面的左侧位置、中央位置及右侧位置，传感器20安装于滑台14的侧面，就同一个滑台14而言，敲击位置的不同并不会影响自然频率的峰值。再如图7所示，位于上方的频率响应函数为线性滑轨在没有组装误差的情况，自然频率的峰值为P9，位于下方的频率响应函数为线性滑轨在有组装误差的情况，自然频率的峰值为P10，从图中可以看出，同一个线性滑轨不论是否有组装上的误差都不会影响自然频率的峰值。
由上述可知，本发明所采用的检测方法不需要取得摩擦力的数值，所以可以避免各种环境因素对检测结果造成不当影响，进而达到提高检测精确度的目的。

Claims (8)

1.一种用于线性滑轨的预压力检测方法，包含有下列步骤：
a)操作一外力施加装置对一线性滑轨施加外力，该外力施加装置在施加外力的同时会发送一冲击信号；
b)使用一传感器感测该线性滑轨在受到外力时所产生的振动而发送一物理量信号；以及
c)使用一信号分析器接收该外力施加装置的冲击信号及该传感器的物理量信号，并根据所接收到的结果计算出该线性滑轨的预压力。
2.如权利要求1所述的用于线性滑轨的预压力检测方法，其中该信号分析器根据该外力施加装置的冲击信号及该传感器的物理量信号之间的比值来计算出一频率响应函数，再由该频率响应函数计算出该线性滑轨的预压力。
3.如权利要求1所述的用于线性滑轨的预压力检测方法，其中在使用该外力施加装置之前，先将该线性滑轨安装于一固定座，使该线性滑轨在受到该外力施加装置所施加的外力时不会产生位移。
4.如权利要求3所述的用于线性滑轨的预压力检测方法，其中该固定座的刚性大于或小于该线性滑轨的刚性。
5.如权利要求1所述的用于线性滑轨的预压力检测方法，其中该外力施加装置由人工或机械手臂进行操作。
6.如权利要求1所述的用于线性滑轨的预压力检测方法，其中该外力施加装置为冲击锤或激振器。
7.如权利要求1所述的用于线性滑轨的预压力检测方法，其中该传感器为一压电式加速规，该传感器直接贴附在该线性滑轨，使得该传感器所接收的物理量信号是该线性滑轨在受到外力时所产生的振动而发送的加速度。
8.如权利要求1所述的用于线性滑轨的预压力检测方法，其中该传感器为一麦克风，该传感器与该线性滑轨保持一段距离进行感测，使得该传感器所接收的物理量信号是该线性滑轨在受到外力时所产生的振动而发送的声压。
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