专利名称：数控机床导轨丝杆螺母座综合装配精度测量方法及测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量设备，具体是指一种数控机床用综合装配精度测量装置及 其测量方法。
背景技术：
目前印制线路板数控机床上的丝杆、导轨和螺母座(工作台)的综合安装精度测 量方法一般是整体装配完成后，通过人工前后推动工作台，感觉推动过程中各位置的 松紧度，再配合千分表显示的数值来评定导轨、丝杆和螺母座综合装配精度。这种测量 方式对于小型机床来说，因其丝杆直径�。芭浜笕斯と菀淄贫曰旧峡梢月� 精度测量要求，但是对于大型机床来说这种方式是行不通的，因为丝杆粗、工作台重， 人工推不动导致无法测量，即使勉强推动也感觉不出松紧度，再加上千分表测量位置的 限制使其无法精确反映出测量的数据。因此，有必要设计一种适用于大型粗丝杆数控机 床导轨、丝杆和螺母座装配后综合装配精度的测量方法及测量装置。发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种通用性强、精度高且特别适用于大型粗丝杆 数控机床导轨、丝杆和螺母座装配后综合装配精度的测量方法及测量装置。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是提供一种数控机床导轨丝杆 螺母座综合装配精度测量方法，步骤为
(1)由伺服系统控制一伺服电机通过力矩模式向数控机床丝杠传递不同大小的扭 力，使丝杠转动并带动螺母座、工作台前后移动；
(2)由伺服系统记录螺母座、工作台前后移动过程中各阶段力矩值的变化，并每 隔固定时间间隔实时采集工作台位置变化量，通过力矩值变化及工作台位置的变化量计 算丝杆与导轨的综合装配精度。
具体的，步骤(1)所述的力矩模式即伺服驱动器工作在力矩模式且运动控制卡 工作在开环模式。力矩模式是指可精确控制轴的驱动电机输出驱动力的大�。纺Ｊ� 是运动控制卡的一种工作方式，驱动系统只输出一个给定的电压值，不自动与输入的状 态建立对应关系。
优选的，所述步骤(2)所述伺服系统采用数控机床自身控制系统。
本发明还提供一种数控机床导轨丝杆螺母座综合装配精度测量系统，所述测量 系统包括被测丝杆、导轨、螺母座，及与被测丝杆连接的伺服电机及所述伺服电机的控 制系统，所述控制系统包括
电机驱动�？椋迪痔囟Ｊ较滤欧缁那刂疲�
数据采集�？椋捎玫缱映呤迪止ぷ魈ㄎ恢玫谋浠坎杉�
数据分析�？椋煌笨滩杉降墓ぷ魈ㄎ恢帽浠考八欧低臣锹嫉牧刂狄灰欢杂Γ直鸾、Y轴位置变化量与力矩值的对应曲线，并存储；将测量值 与下述数据库�？橹写娲⒌氖萁斜榷裕玫绞鼗菜扛�、导轨、螺母座综合装配 精度；数据库�？椋糜诖娲⑹鼗菜扛恕⒌脊�、螺母座相互之间装配精度与工作台 X、Y轴位置变化量之间的对应关系表，并存储。
本发明与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果所述测量系统及 测量方法特别适用于大型粗丝杆数控机床导轨、丝杆和螺母座装配后综合装配精度的测 量，通用性强、精度高；且所述系统可利用数控机床本身控制系统及相关硬件，有利于 节约成本，提高工作效率。
图1为所述综合装配精度测量系统结构框图2是所述伺服电机控制系统组成示意框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明所述数控机床导轨丝杆螺母座综合装配精度测量系统包括 被测丝杆1、导轨4、螺母座位于工作台2下用于连接工作台2与丝杆1，还包括与被测丝 杆2连接的伺服电机3及所述伺服电机的控制系统。
如图2所示，所述控制系统包括电机驱动模块，实现特定模式下伺服电机的 驱动控制；数据采集�？椋捎玫缱映呤迪止ぷ魈ㄎ恢玫谋浠坎杉皇莘治瞿？椋� 将不同时刻采集到的工作台位置变化量及伺服系统记录的力矩值一一对应，分别建立 X、Y轴位置变化量与力矩值的对应曲线，并存储；将测量值与下述数据库�？橹写娲⒌� 数据进行比对，得到数控机床丝杆、导轨、螺母座综合装配精度；数据库�？椋糜诖� 储数控机床丝杆、导轨、螺母座相互之间装配精度与工作台X、Y轴位置变化量之间的对 应关系表，并存储。
所述系统硬件连接好后，打开伺服系统控制系统，通过测试寻找一个合适电 压，使丝杆能够走完全程。具体操作方法为先输入一个电压值，点击开始测试，第一 次试探电压值不易太大，否则可能造成危险，一般采用0.01V比较安全。如果在行驶的 过程中受阻力停止，那么下次可增大电压，使负载能够走一个更远的距离，直至能够使 丝杆走完整个行程。
以上述测试得出的电压再重新开始测试，便可得到反映当前丝杆与导轨综合装 配精度的曲线。测试过程由伺服系统记录螺母座、工作台前后移动过程中伺服系统各阶 段输出的力矩值的变化，并每隔固定时间间隔分别实时采集工作台X、Y方向位置变化 量，再通过记录的力矩值及工作台位置的变化量得到丝杆与导轨的综合装配精度。
控制系统驱动电机运行时，采用力矩控制模式控制伺服驱动器进而驱动电机， 且运动控制卡采用开环模式工作。当伺服电机输出的力大于工作台的摩擦力时，工作台 开始移动，力矩越大，工作台移动越快；当伺服电机输出的力小于工作台的摩擦力时， 工作台不移动。如果丝杆与导轨的综合装配精度不好，有波动，则工作台的摩擦力是变 化的，在同样的电机驱动力下工作台移动的速度是变化的，我们通过这个变化的数据来建立数据库，从而反映丝杆与导轨的综合装配精度。
所述系统可以有两种工作方式，第一种监视工作台的移动速度，保持移动速 度为定值，当工作台综合装配精度不好时工作台的摩擦力有变化，此时系统自动改变电 机的输出力矩以保证工作台移动速度不变，我们通过激光干涉仪测量出工作台的定位精 度，同时通过运动卡的PID调整求出该位置的动态定位精度，与其对应位置的力矩值建 立对应关系，保存于数据库中。第二种系统让电机输出一个固定的力矩来推动工作台 移动，分析软件记录工作台的移动速度的变化数据，同样建立此数据与装配精度的对应 关系保存于数据库中。
数据库�？槭墙痉⒚魉鱿低巢杉氖萦肫渌曜季炔馐怨ぞ卟獬龅木� 度数据建立起的对应关系并保存而得到的，也就是建立起精度模板，供本测量系统测量 标定使用。
实际实施时，所述伺服系统可采用数控机床自身的控制系统，由数控机床自身 的电机驱动系统驱动电机运行，只需在数控机床自身系统控制系统中增加相应的功能模 块，包括数据采集�？�、数据分析模块及数据库�？椤�
所述系统设置停止按钮，点击停止测试，可以随时停止测试。
本发明在数据库�？橹薪⑵鸸ぷ魈ㄗ酆习沧熬扔氩杉降牧刂当浠� 及工作台位置的变化曲线相对应的数据模型，将实际测量采集到的数据与数据库中存储 的数据进行对比，从而得到数控机床导轨、丝杆和螺母座综合装配精度的精确，完成测 量。
本发明所述系统中未具体描述的�？榫钟屑际踔械某墒炷？椋虼瞬欢云� 具体实现方式赘述。
上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不局限于此， 在任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应 为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.数控机床导轨丝杆螺母座综合装配精度测量方法，步骤为(1)由伺服系统控制一伺服电机通过力矩模式向数控机床丝杠传递不同大小的扭力， 使丝杠转动并带动螺母座、工作台前后移动；(2)由伺服系统记录螺母座、工作台前后移动过程中各阶段力矩值的变化，并每隔固 定时间间隔实时采集工作台位置变化量，通过力矩值变化及工作台位置的变化量计算丝 杆与导轨的综合装配精度。
2.根据权利要求1所述的数控机床导轨丝杆螺母座综合装配精度测量方法，其特征在 于步骤(1)所述的力矩模式包括伺服驱动器工作在力矩模式及运动控制卡工作在开环 模式。
3.根据权利要求2所述的数控机床导轨丝杆螺母座综合装配精度测量方法，其特征在 于步骤(2)所述伺服系统采用数控机床自身控制系统。
4.数控机床导轨丝杆螺母座综合装配精度测量系统，其特征在于包括被测丝杆、 导轨、螺母座，及与被测丝杆连接的伺服电机及所述伺服电机的控制系统，所述控制系 统包括电机驱动模块，实现特定模式下伺服电机的驱动控制；数据采集�？椋捎玫缱映呤迪止ぷ魈ㄎ恢玫谋浠坎杉皇莘治瞿？椋煌笨滩杉降墓ぷ魈ㄎ恢帽浠考八欧低臣锹嫉牧刂� 一一对应，分别建立X、Y轴位置变化量与力矩值的对应曲线，并存储；将测量值与 下述数据库�？橹写娲⒌氖萁斜榷裕玫绞鼗菜扛�、导轨、螺母座综合装配精 度；数据库�？椋糜诖娲⑹鼗菜扛�、导轨、螺母座相互之间装配精度与工作台 X、Y轴位置变化量之间的对应关系表，并存储。
全文摘要
本发明涉及一种测量设备，具体是指一种数控机床用综合装配精度测量装置及其测量方法。所述测量方法是通过伺服电机驱动丝杆进而带动工作台运动，在此过程中通过固定时间间隔实时采集工作台位置变化量，通过位置的变化量及驱动力矩值反映丝杆与导轨的综合装配精度。所述测量系统包括被测丝杆、导轨、螺母座，及与被测丝杆连接的伺服电机及所述伺服电机的控制系统；所述控制系统包括电机驱动模块、数据采集�？�、数据分析�？�、数据库�？�。所述测量系统及测量方法特别适用于大型粗丝杆数控机床的导轨、丝杆和螺母座装配后综合装配精度的测量，通用性强、精度高；且所述系统可利用数控机床本身控制系统，有利于节约成本，提高工作效率。
文档编号G01B7/00GK102022966SQ20101050661
公开日2011年4月20日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者周启发, 蔡向林, 邬振平, 郝平, 陈刚 申请人:惠州市大亚湾天马电子机械有限公司
专业数控铣床产品供应商
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