CN112254949B - 用于测试丝杠导轨的防尘性能的设备及控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于测试丝杠导轨的防尘性能的设备，包括：电机，被配置为驱动丝杠的丝杆转动；位置传感器，多个所述位置传感器分别设置在N个测试位，被配置为检测滑块的位置；其中N个测试位分布在丝杠的行程上，N为正偶数；第s个测试位位于零点和第s‑1个测试位之间，s为正偶数；扭矩传感器，被配置为检测电机的扭矩；这种用于测试丝杠导轨的防尘性能的设备，通过分段的方式来测试丝杠导轨的防尘性能，不仅测试的效率高，而且能够较为准确的判断出丝杠导轨不同段的防尘性能的差距，能够针对性的对防尘设备进行改进。

Description

用于测试丝杠导轨的防尘性能的设备及控制系统

技术领域

本申请涉及丝杠的技术领域，尤其涉及一种用于测试丝杠导轨的防尘性能的设备及控制系统。

背景技术

丝杠是生产设备的常用部件之一，为了保证设备的加工精度，要求导轨具有较高的，导向精度和良好的运动平稳性。但设备在运行过程中，由于被加工件在加工中会产生大量的腐蚀性粉尘、烟雾和水分，这些烟雾、粉尘和水分长期大量沉积于直线导轨表面及螺丝安装孔，对设备的加工精度有很大影响，并且会在直线导轨表面及螺丝安装孔处形成腐蚀点，缩短设备的使用寿命，因此设备一般会安装防尘罩来阻止粉尘与导轨接触。虽然有防尘罩的保护，但是目前缺乏有效的方式来检测防尘性能。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本申请提供了一种用于测试丝杠导轨的防尘性能的设备及控制系统。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：

一种用于测试丝杠导轨的防尘性能的设备，包括：

电机，被配置为驱动丝杠的丝杆转动；

位置传感器，多个所述位置传感器分别设置在N个测试位，被配置为检测滑块的位置；其中N个测试位分布在丝杠的行程上，N为正偶数；第s个测试位位于零点和第s-1个测试位之间，s为正偶数；

扭矩传感器，被配置为检测电机的扭矩；

控制模块，包括计算机和PLC控制器，被配置为执行以下步骤：

S1、对丝杠进行回零操作，使滑块位于零点；

S2、控制所述电机正转，使丝杠的滑块以测试速度V从零点移动至第一测试位，计算零点与第一测试位之间电机扭矩的时间平均值T1；

S3、将T1与预设的正常阈值T0进行比较：

如果T1≥eT0，其中e＞1，则控制所述电机反转，使丝杠的滑块以测试速度V从第一测试位移动至第二测试位，计算第二测试位与第一测试位之间电机扭矩的时间平均值T1-2；控制所述电机正转，使丝杠的滑块以测试速度V从第二测试位移动至第三测试位，计算第一测试位与第三测试位之间电机扭矩的时间平均值T1-3；

如果T1＜e T0，则控制所述电机正转，使丝杠的滑块以测试速度V从第一测试位移动至第三测试位，计算第一测试位与第三测试位之间电机扭矩的时间平均值T1-3，重复步骤S3，将T1-3与正常阈值T0进行比较，直至丝杠的行程被测试完。

作为优选，1.01≤e≤1.05。

作为优选，相邻两个测试位之间的距离均相同。

作为优选，所述位置传感器还设置在第一初始位和第二初始位，第二初始位位于零点与第一初始位之间；

所述控制模块被配置为：

控制电机反转，滑块以速度V1移动，当第一初始位的位置传感器检测到信号时，电机停转，然后控制电机正转，滑块以速度V1移动第一行程后电机停转，控制电机反转，滑块以速度V2移动第二行程后电机停转，完成回零，其中，V2＜V1；

当第一初始位的位置传感器没有检测到信号时，而第二初始位的位置传感器检测到信号时，电机停转，控制电机正转，滑块以速度V1移动第三行程后电机停转，控制电机反转，机构以速度V2移动第四行程后电机停转，完成回零。

本申请还提供了一种控制系统，包括：

位置检测模块，被配置为检测丝杠的滑块的位置；

扭矩检测模块，被配置为检测电机的扭矩；

回零模块，被配置为对丝杠进行回零操作，使滑块位于零点；

测试运动模块，被配置为控制所述电机正转，使丝杠的滑块以测试速度V从零点移动至第一测试位；

计算模块，被配置为计算零点与第一测试位之间电机扭矩的时间平均值T1；

比较模块，被配置为将T1与预设的正常阈值T0进行比较；

如果T1≥eT0，其中e＞1，则测试运动模块被配置为控制所述电机反转，使丝杠的滑块以测试速度V从第一测试位移动至第二测试位，计算模块被配置为计算第二测试位与第一测试位之间电机扭矩的时间平均值T1-2；测试运动模块被配置为控制所述电机正转，使丝杠的滑块以测试速度V从第二测试位移动至第三测试位，计算模块被配置为计算第一测试位与第三测试位之间电机扭矩的时间平均值T1-3；

如果T1＜e T0，则测试运动模块被配置为控制所述电机正转，使丝杠的滑块以测试速度V从第一测试位移动至第三测试位，计算模块被配置为计算第一测试位与第三测试位之间电机扭矩的时间平均值T1-3，将T1-3与预设的正常阈值T0进行比较，重复比较模块的比较过程，直至丝杠的行程被测试完；

其中，N个测试位分布在丝杠的行程上，N为正偶数；第s个测试位位于零点和第s-1个测试位之间，s为正偶数。

作为优选，1.01≤e≤1.05。

作为优选，相邻两个测试位之间的距离均相同。

作为优选，所述回零模块被配置为控制电机反转，滑块以速度V1移动，当滑块在第一初始位被检测到时，电机停转，然后控制电机正转，滑块以速度V1移动第一行程后电机停转，控制电机反转，滑块以速度V2移动第二行程后电机停转，完成回零，其中，V2＜V1；当滑块在第一初始位未被检测到，而在第二初始位被检测到时，电机停转，控制电机正转，滑块以速度V1移动第三行程后电机停转，控制电机反转，机构以速度V2移动第四行程后电机停转，完成回零；其中，第二初始位位于零点与第一初始位之间。

本申请与现有技术相比，其有益效果是：

这种用于测试丝杠导轨的防尘性能的设备，通过分段的方式来测试丝杠导轨的防尘性能，不仅测试的效率高，而且能够较为准确的判断出丝杠导轨不同段的防尘性能的差距，能够针对性的对防尘设备进行改进。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请提出的用于测试丝杠导轨的防尘性能的设备的框架图。

图2是本申请提出的用于测试丝杠导轨的防尘性能的设备的测试过程的流程图；

图3是本申请提出的在丝杠行程上划分测试位的示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在设备的丝杠上一般会设置防尘设备，例如防尘罩，本申请提供了一种用于测试丝杠导轨的防尘性能的设备，对丝杠导轨的防尘性能进行测试。如图1所示，设备包括位置传感器，在丝杠零点附近的第一初始位和第二初始位分别设置一个位置传感器，第二初始位在第一初始位与丝杠的零点之间。如图3所示，在丝杠的行程上设立8个测试位，8个测试位等间距沿丝杠的长度方向排列，在每个测试位上设置一个位置传感器；其中，第s个测试位位于零点和第s-1个测试位之间，s为正偶数。

设备还包括：

用于驱动丝杠的丝杆转动的电机；

用于检测电机的扭矩的扭矩传感器；

PLC控制器和计算机，PLC控制器分别与位置传感器、电机和计算机连接，扭矩传感器与计算机连接。

工作人员在计算机上进行操作，如图2所示，计算机和PLC控制器中的控制程序执行以下步骤：

将工作模式切换成手动模式，先控制电机反转，丝杠的滑块以预设的速度V1移动，如果滑块抵达第一初始位，被位置传感器检测到时，发出提示，停止电机，然后控制电机正转，滑块以速度V1移动预设的第一行程后停止，控制电机反转，滑块以预设的速度V2移动预设的第二行程后停止，完成回零，其中，V2＜V1；如果滑块以速度V1移动时，没有被第一初始位的位置传感器检测到，之后被第二初始位的传感器检测到时，发出提示，停止电机，然后控制电机正转，滑块以速度V1移动第三行程后停止，控制电机反转，机构以速度V2移动第四行程后停止，完成回零；由于第一初始位和第二初始位与零点之间的距离是确定的，第二初始位更接近零点，所以先用较快的速度V1移动滑块，如果第一初始位的位置传感器检测到信号，则以第一初始位为起点来回零，但如果错过了，则以第二初始位为起点来回零，提高回零的准确度和效率。

回零结束后，将控制模式切换成自动模式，在自动模式下，首先启动电机正转，开始计时，使滑块以预设的测试速度V从零点向第一测试位移动，移动过程中，按照预设的频率采集电机的扭矩，当第一测试位的位置传感器检测到信号时，电机停转，停止计时，然后计算零点与第一测试位之间电机扭矩的时间平均值T1；将T1与预设的正常阈值T0进行比较；如果T1≥1.03T0，说明零点与第一测试位之间的这段导轨受到灰尘的影响较为严重。为了更加精确的知道零点与第一测试位之间哪部分的污染程度更高，启动电机反转，开始计时，使滑块以测试速度V从第一测试位移动至第二测试位，移动过程中，采集电机的扭矩，当第二测试位的传感器检测到信号时，电机停转，停止计时，计算第二测试位与第一测试位之间电机扭矩的时间平均值T1-2，通过比较T1-2和T0来判断是零点与第二测试位之间的污染更严重还是第二测试位与第一测试位之间的污染更严重。接下来，启动电机正转，使滑块以测试速度V从第二测试位向第三测试位移动，当第一测试位的传感器检测到信号时开始计时并采集电机的扭矩，当第三测试位的传感器检测到信号时，电机停转，停止计时，计算第一测试位与第三测试位之间电机扭矩的时间平均值T1-3，重复上面的步骤来判断第一测试位与第三测试位之间这段的灰尘污染情况。在其它的一些实施方式中，相邻两个测试位之间的距离均相等，那么零点到第一测试位之间的距离与第一测试位到第三测试位的距离相等，那么后面就不用再计时，时间直接使用第一次的计时数据即可，从而简化程序。

回到上面的步骤，如果T1＜1.03T0，说明零点与第一测试位之间的这段导轨受到灰尘的影响较轻，那么启动电机正转，使滑块以测试速度V从第一测试位移动向第三测试位移动，采集电机的扭矩，当第三测试位的传感器检测到信号时，电机停转，停止计时，计算第一测试位与第三测试位之间电机扭矩的时间平均值T1-3，重复上面的步骤来判断第一测试位与第三测试位之间这段的灰尘污染情况。

按照以上的步骤将整个丝杠的导轨都进行测试，从而具体了解到导轨上各部分的灰尘污染情况，根据此来针对性的对防尘设备进行改进。

这种测试方法先判断相邻两个奇数测试位之间的污染程度，如果灰尘的影响较大可以更精确的了解偶数测试位两侧的污染程度；当相邻两个奇数测试位之间的污染程度较低时，说明这一段的防尘效果不错，则直接判断下面两个奇数测试位之间的污染程度，这样可以提升整个测试的效率。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于测试丝杠导轨的防尘性能的设备，其特征在于，包括：

电机，被配置为驱动丝杠的丝杆转动；

位置传感器，多个所述位置传感器分别设置在N个测试位，被配置为检测滑块的位置；其中N个测试位分布在丝杠的行程上，N为正偶数；第s个测试位位于零点和第s-1个测试位之间，s为正偶数；

扭矩传感器，被配置为检测电机的扭矩；

控制模块，包括计算机和PLC控制器，被配置为执行以下步骤：

S1、对丝杠进行回零操作，使滑块位于零点；

S2、控制所述电机正转，使丝杠的滑块以测试速度V从零点移动至第一测试位，计算零点与第一测试位之间电机扭矩的时间平均值T1；

S3、将T1与预设的正常阈值T0进行比较：

如果T1≥eT0，其中e＞1，则控制所述电机反转，使丝杠的滑块以测试速度V从第一测试位移动至第二测试位，计算第二测试位与第一测试位之间电机扭矩的时间平均值T1-2；控制所述电机正转，使丝杠的滑块以测试速度V从第二测试位移动至第三测试位，计算第一测试位与第三测试位之间电机扭矩的时间平均值T1-3；

如果T1＜e T0，则控制所述电机正转，使丝杠的滑块以测试速度V从第一测试位移动至第三测试位，计算第一测试位与第三测试位之间电机扭矩的时间平均值T1-3，重复步骤S3，将T1-3与正常阈值T0进行比较，直至丝杠的行程被测试完。

2.根据权利要求1所述的用于测试丝杠导轨的防尘性能的设备，其特征在于：

1.01≤e≤1.05。

3.根据权利要求2所述的用于测试丝杠导轨的防尘性能的设备，其特征在于：

相邻两个测试位之间的距离均相同。

4.根据权利要求3所述的用于测试丝杠导轨的防尘性能的设备，其特征在于：

所述位置传感器还设置在第一初始位和第二初始位，第二初始位位于零点与第一初始位之间；

所述控制模块被配置为：

控制电机反转，滑块以速度V1移动，当第一初始位的位置传感器检测到信号时，电机停转，然后控制电机正转，滑块以速度V1移动第一行程后电机停转，控制电机反转，滑块以速度V2移动第二行程后电机停转，完成回零，其中，V2＜V1；

当第一初始位的位置传感器没有检测到信号时，而第二初始位的位置传感器检测到信号时，电机停转，控制电机正转，滑块以速度V1移动第三行程后电机停转，控制电机反转，机构以速度V2移动第四行程后电机停转，完成回零。

5.一种控制系统，其特征在于，包括：

位置检测模块，被配置为检测丝杠的滑块的位置；

扭矩检测模块，被配置为检测电机的扭矩；

回零模块，被配置为对丝杠进行回零操作，使滑块位于零点；

测试运动模块，被配置为控制所述电机正转，使丝杠的滑块以测试速度V从零点移动至第一测试位；

计算模块，被配置为计算零点与第一测试位之间电机扭矩的时间平均值T1；

比较模块，被配置为将T1与预设的正常阈值T0进行比较；

如果T1≥eT0，其中e＞1，则测试运动模块被配置为控制所述电机反转，使丝杠的滑块以测试速度V从第一测试位移动至第二测试位，计算模块被配置为计算第二测试位与第一测试位之间电机扭矩的时间平均值T1-2；测试运动模块被配置为控制所述电机正转，使丝杠的滑块以测试速度V从第二测试位移动至第三测试位，计算模块被配置为计算第一测试位与第三测试位之间电机扭矩的时间平均值T1-3；

如果T1＜e T0，则测试运动模块被配置为控制所述电机正转，使丝杠的滑块以测试速度V从第一测试位移动至第三测试位，计算模块被配置为计算第一测试位与第三测试位之间电机扭矩的时间平均值T1-3，将T1-3与预设的正常阈值T0进行比较，重复比较模块的比较过程，直至丝杠的行程被测试完；

其中，N个测试位分布在丝杠的行程上，N为正偶数；第s个测试位位于零点和第s-1个测试位之间，s为正偶数。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于：

1.01≤e≤1.05。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于：

相邻两个测试位之间的距离均相同。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于：所述回零模块被配置为控制电机反转，滑块以速度V1移动，当滑块在第一初始位被检测到时，电机停转，然后控制电机正转，滑块以速度V1移动第一行程后电机停转，控制电机反转，滑块以速度V2移动第二行程后电机停转，完成回零，其中，V2＜V1；当滑块在第一初始位未被检测到，而在第二初始位被检测到时，电机停转，控制电机正转，滑块以速度V1移动第三行程后电机停转，控制电机反转，机构以速度V2移动第四行程后电机停转，完成回零；

其中，第二初始位位于零点与第一初始位之间。

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