專利名稱：數(shù)控機床導(dǎo)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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量設(shè)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(shù)：
目前印制線路板數(shù)控機床上的絲桿、導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(shè)計一種適用于大型粗絲桿數(shù)控機 床導(dǎo)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(dǎo)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(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是提供一種數(shù)控機床導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)關(guān)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)，分別建立X、Y軸位置變化量與力矩值的對應(yīng)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(jìn)行比對，得到數(shù)控機床絲桿、導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)關(guān)系表，并存儲。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)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(dǎo)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(guān)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(jié)構(gòu)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(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明所述數(shù)控機床導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)，分別建立 X、Y軸位置變化量與力矩值的對應(yīng)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(jìn)行比對，得到數(shù)控機床絲桿、導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)關(guān)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(fù)載能夠走一個更遠(yuǎn)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(dāng)前絲桿與導(dǎo)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(dǎo)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(jìn)而驅(qū)動電機， 且運動控制卡采用開環(huán)模式工作。當(dāng)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(dāng)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(dǎo)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(dǎo)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(dāng)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(yīng)位置的力矩值建 立對應(yīng)關(guān)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(yīng) 關(guān)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(biāo)準(zhǔn)精度測試工具測出的精 度數(shù)據(jù)建立起的對應(yīng)關(guān)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(biāo)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(jìn)行對比，從而得到數(shù)控機床導(dǎo)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(shù)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(yīng) 為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.數(shù)控機床導(dǎo)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(dǎo)軌的綜合裝配精度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機床導(dǎo)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(quán)利要求2所述的數(shù)控機床導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)，分別建立X、Y軸位置變化量與力矩值的對應(yīng)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(jìn)行比對，得到數(shù)控機床絲桿、導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)關(guān)系表，并存儲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量設(shè)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(jìn)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(dǎo)軌的綜合裝配精度。所述測量系統(tǒng)包括被測絲桿、導(dǎo)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(dǎo)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(quán)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