一种滚珠丝杠副寿命预测的数据采集装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种滚珠丝杠副寿命预测的数据采集装置及方法，包括扭矩传感器、滚珠丝杠座和控制系统，与地面固定的电机，所述电机用于驱动丝杠旋转；所述电机的输出轴与扭矩传感器的一端连接，扭矩传感器的另一端与丝杠连接，所述扭矩传感器用于传递并检测丝杠所受的扭矩，所述电机输出轴、扭矩传感器及丝杠的轴线重合。扭矩传感器可以在传递电机输出轴转动的同时，精确的测量滚珠丝杠副在运行时所受的扭矩，并结合负重的重量信息，对滚珠丝杠副不同工作条件下的负载进行模拟。本发明专利技术能够收集滚珠丝杠副从待测试到运行卡滞阶段的各指标参数，便于分析滚珠丝杠副的使用寿命。

A Data Acquisition Device and Method for Life Prediction of Ball Screw Pairs

【技术实现步骤摘要】
一种滚珠丝杠副寿命预测的数据采集装置及方法
本专利技术属于滚珠丝杠
，具体涉及一种滚珠丝杠副寿命预测的数据采集装置及方法。
技术介绍
滚珠丝杠副主要由丝杠、丝母、滚珠及丝母反向器构成，其作用是将旋转运动转换为直线运动，其广泛应用于机械设备定位和加载装置。滚珠丝杠副寿命是指完好的滚珠丝杠副在正常工作条件下，磨损至卡滞的时间。滚珠丝杠副寿命主要取决于工作负载、润滑、安装精度等因素。建立起滚珠丝杠副寿命模型，实现对滚珠丝杠副寿命阶段的诊断和预测，对企业合理安排采购备货的时间有着指导意义。专利技术人认为：目前，国内滚珠丝杠副相关生产厂家还有一些高校已开发出针对滚珠丝杠副的精度、故障、性能测试的实验装置及方法。但当前研究的内容主要是研究滚珠丝杠副某一阶段的性能变化，缺乏对滚珠丝杠副全寿命周期的有效监测。除了在数控机床等高端精密设备对滚珠丝杠副精度有着很高要求的场所以外，滚珠丝杠副用往往是用来做一个传动定位装置，特别是在具有反馈的系统中，对滚珠丝杠副精度并没有要求，这种情况下往往是以滚珠丝杠副能否使用作为评价滚珠丝杠副的标准。对滚珠丝杠副寿命的评价与预测需要试验与数据的支撑，现有技术中没有滚珠丝杠副寿命预测的数据采集装置与方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种滚珠丝杠副寿命预测的数据采集装置及方法。本专利技术的第一目的是提供一种滚珠丝杠副寿命预测的数据采集装置，能够收集滚珠丝杠副从待测试到运行卡滞阶段的各指标参数，便于分析滚珠丝杠副的使用寿命。本专利技术的第二目的是提供一种滚珠丝杠副寿命数据采集的方法，基于上述滚珠丝杠副寿命预测的数据采集装置，指导使用者采集滚珠丝杠副运行寿命评价与预测所需的试验数据。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种滚珠丝杠副寿命预测的数据采集装置，包括扭矩传感器、滚珠丝杠座和控制系统，与地面固定的电机，所述电机用于驱动丝杠旋转，所述电机的输出轴水平布置。所述电机的输出轴与扭矩传感器的一端连接，扭矩传感器的另一端与丝杠连接，所述扭矩传感器用于传递并检测丝杠所受的扭矩，所述电机输出轴、扭矩传感器及丝杠的轴线重合。扭矩传感器可以在传递电机输出轴转动的同时，精确的测量滚珠丝杠副在运行时所受的扭矩，并结合负重的重量信息，对滚珠丝杠副不同工作条件下的负载进行模拟。所述滚珠丝杠座上部设有第一轴承座与第二轴承座，所述丝杠的两端分别通过轴承安装于第一轴承座或第二轴承座中；所述第一轴承座及第二轴承座能够安装在丝杠的两端以实现丝杠的轴向定位，所述第一轴承座靠近扭矩传感器设置。所述丝母的上端设有负重，所述负重用于模拟滚珠丝杠副运动时承受的负载，所述负重通过导向装置导向；所述滚珠丝杠副的一侧设有直线位移检测装置，所述直线位移检测装置用于检测丝母的直线位移；所述丝杠位于第二轴承座的一端穿过第二轴承座后与编码器连接，所述编码器用于监测丝杠的角位移；所述控制系统与位移检测装置、编码器及扭矩传感器信号连接，并根据位移检测装置与编码器的数据对应关系以判断滚珠丝杠副的行程误差。采用直线位移检测装置与编码器的配合，当滚珠丝杠副的精度满足设计要求时，直线位移检测装置与编码器检测到的滚珠丝杠副的行程误差应处于合理范围，当行程误差大于设计要求时，滚珠丝杠副接近卡滞阶段，可以指导传感器减少采样时间间隔，采集更多的的数据进行滚珠丝杠副寿命的评价与预测。进一步,所述第一轴承座及丝母中均设有加速度传感器及温度传感器，所述电机的供电电路中设有电流传感器，所述加速度传感器、温度传感器及电流传感器均与控制系统信号连接。采用加速度传感器及温度传感器的配合使用，能够增加滚珠丝杠副运行中各性能参数采集的范围，对滚珠丝杠副寿命的评价与预测更加准确。一种滚珠丝杠副寿命数据采集方法，包括以下步骤：步骤1，实验室保持恒定温度，根据试验用滚珠丝杠副的正常工作条件，调整负重块的重量以及电机设置。步骤2，依次安装待试验滚珠丝杠副、扭矩传感器、电机，保证三者同轴。步骤3，利用电机驱动滚珠丝杠副的运动，采样频率为设定值，每隔设定时间采集丝母运动一个周期的振动、温度、电流、扭矩、转速及行程信息，储存至控制系统；步骤4，通过直线位移检测装置和编码器监控每一组数据中滚珠丝杠副精度的变化；步骤5，当滚珠丝杠副运行出现卡滞时，试验终止；步骤6，对滚珠丝杠副全寿命数据进行分析，提取每组数据能够反映滚珠丝杠副寿命的特征值，通过特征值完成对滚珠丝杠副寿命阶段划分以及寿命预测。本专利技术的有益效果：本专利技术能够实现滚珠丝杠副在模拟工况下的试验，能够采集试验中丝杠的各性能参数，并根据直线位移检测装置与编码器的配合使用判断滚珠丝杠副的使用精度是否满足设计值，能够在滚珠丝杠副的使用精度不满足使用精度时，传感器减少采样时间间隔，采集更密集时间的数据进行滚珠丝杠副寿命的评价与预测。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。图1为本专利技术实施例中整体结构示意图；图2为本专利技术实施例中各传感器、电机等结构与控制系统的连接关系示意图。图中：1、底板；2、电机安装座；3、调整垫片；4、扭矩传感器座；5、第一轴承座；6、滚珠丝杠座；7、垫板；8、动尺；9、连接板；10、光栅尺；11、导轨；12、丝母；14、编码器；15、挡板；16、延长轴；17、第二轴承座；18、负重板；19、丝杠；20、温度传感器；21、加速度传感器；22、第一联轴器；23、扭矩传感器；24、第二联轴器；25、电机；26、电流传感器。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。本专利技术的一种典型实施方式中，如图1-2所示，一种滚珠丝杠副寿命预测的数据采集装置，包括扭矩传感器23、滚珠丝杠座6和控制系统，与地面固定的电机25，所述电机25用于驱动丝杠19旋转，所述电机的输出轴水平布置。进一步,所述电机25的机壳与电机安装座2固定连接，所述电机安装座2与底板1的上端面固定连接，底板1固定设置于地面，所述电机安装座2中设有第一长条形孔，所述电机25输出轴穿过第一长条形孔后与扭矩传感器23连接，所述电机25的输出轴高度可调。具体的，可以通过上下移动电机25来调整电机25输出轴的高度，长条形孔的结构使得电机安装座2不会影响电机25的移动，将电机25移动到设定高度后固定电机25的机壳与安装座，固定的方式可采用螺栓连接，此时需要在电机安装座2中设置两列竖直方向的螺栓孔，螺栓孔应为竖直布置的长条形结构，旋松螺栓使得螺栓可以在长条形结构的螺栓孔中上下移动。在其他实施方式中，也可以采用其他方式固定电机25与电机安装座2，可由本领域技术人员自行设计。所述电机25的输出轴与扭矩传感器23的一端连接，扭矩传感器23的另一端与丝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滚珠丝杠副寿命预测的数据采集装置，其特征在于，包括，与地面固定的电机，所述电机的输出轴水平布置，所述电机用于驱动丝杠旋转；扭矩传感器，所述电机的输出轴与扭矩传感器的一端连接，扭矩传感器的另一端用于连接丝杠，所述扭矩传感器能够传递并检测丝杠所受的扭矩，所述电机输出轴、扭矩传感器及丝杠的轴线重合；滚珠丝杠座，所述滚珠丝杠座上部设有第一轴承座与第二轴承座，所述第一轴承座及第二轴承座能够安装在丝杠的两端以实现丝杠的轴向定位，所述第一轴承座靠近扭矩传感器设置；负重，所述负重能够固定安装于丝母的上端，所述负重用于模拟滚珠丝杠副运动时承受的负载，所述负重通过导向装置导向；所述滚珠丝杠副的一侧设有直线位移检测装置，所述直线位移检测装置用于检测丝母的位移；所述丝杠位于第二轴承座的一端穿过第二轴承座后与编码器连接，所述编码器用于监测丝杠的角位移；控制系统，所述控制系统与位移检测装置、编码器及扭矩传感器信号连接，并根据位移检测装置与编码器的数据的对应关系以判断滚珠丝杠副的行程误差。

【技术特征摘要】
1.一种滚珠丝杠副寿命预测的数据采集装置，其特征在于，包括，与地面固定的电机，所述电机的输出轴水平布置，所述电机用于驱动丝杠旋转；扭矩传感器，所述电机的输出轴与扭矩传感器的一端连接，扭矩传感器的另一端用于连接丝杠，所述扭矩传感器能够传递并检测丝杠所受的扭矩，所述电机输出轴、扭矩传感器及丝杠的轴线重合；滚珠丝杠座，所述滚珠丝杠座上部设有第一轴承座与第二轴承座，所述第一轴承座及第二轴承座能够安装在丝杠的两端以实现丝杠的轴向定位，所述第一轴承座靠近扭矩传感器设置；负重，所述负重能够固定安装于丝母的上端，所述负重用于模拟滚珠丝杠副运动时承受的负载，所述负重通过导向装置导向；所述滚珠丝杠副的一侧设有直线位移检测装置，所述直线位移检测装置用于检测丝母的位移；所述丝杠位于第二轴承座的一端穿过第二轴承座后与编码器连接，所述编码器用于监测丝杠的角位移；控制系统，所述控制系统与位移检测装置、编码器及扭矩传感器信号连接，并根据位移检测装置与编码器的数据的对应关系以判断滚珠丝杠副的行程误差。2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠副寿命预测的数据采集装置，其特征在于，所述第一轴承座及丝母中均设有加速度传感器及温度传感器，所述电机的供电电路中设有电流传感器，所述加速度传感器、温度传感器及电流传感器均与控制系统信号连接。3.根据权利要求1所述的滚珠丝杠副寿命预测的数据采集装置，其特征在于，所述电机的机壳与电机安装座固定连接，所述电机安装座与底板的上端面固定连接，所述电机安装座中设有第一长条形孔，所述电机输出轴穿过第一长条形孔后与扭矩传感器连接，所述电机的输出轴高度可调。4.根据权利要求1所述的滚珠丝杠副寿命预测的数据采集装置，其特征在于，所述底板的上端面固定设有扭矩传感器座，所述扭矩传感器座用于支撑扭矩传感器，所述扭矩传感器与扭矩传感器座之间设有调整垫片，所述调整垫片用于调整扭矩传感器的高度。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：井陆阳，徐卫晓，谭继文，唐旭，刘云成，侯冬云，张建斌，范宗臣，王彦松，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37