滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)，所述滾珠絲桿包含基臺，所述基臺設(shè)有絲桿，所述絲桿的周緣設(shè)有螺母，所述螺母和絲桿之間設(shè)有多個滾珠，以通過絲桿的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)螺母的直線運動，所述螺母可拆卸的固定有移動平臺，還包含控制系統(tǒng)和監(jiān)測組件，所述監(jiān)測組件包含溫度傳感器、激光測距傳感器和光柵角度傳感器，所述溫度傳感器為多個且可分別設(shè)置于基臺、絲桿和移動平臺，以檢測各部分的溫度信號，所述激光測距傳感器設(shè)置于移動平臺，以檢測移動平臺的移動距離，所述光柵角度傳感器檢測絲桿的旋轉(zhuǎn)角度，由此，本發(fā)明操作方便，移動穩(wěn)定，且移動精度高，提高加工優(yōu)良率。
【專利說明】
滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及滾珠絲杠傳動的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]滾珠絲桿副由滾動摩擦來代替滑動摩擦，因而具有傳動平穩(wěn)、效率高、回程誤差小等特點，在航空、汽車、機床等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著工業(yè)化進程的加速，人們對滾珠絲桿的需求越來越大，對絲桿的定位精確度要求也越來越高。滾珠絲桿的螺旋線對絲桿的定位起著主要作用，其精度決定了滾珠絲桿的質(zhì)量，這就要求絲桿驅(qū)動有更高的精度。
[0003]為此，本發(fā)明的設(shè)計者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設(shè)計，綜合長期多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗和成果，研究設(shè)計出一種滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)，以克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)，其操作方便，移動穩(wěn)定，且移動精度高，提高加工優(yōu)良率。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)，所述滾珠絲桿包含基臺，所述基臺設(shè)有絲桿，所述絲桿的周緣設(shè)有螺母，所述螺母和絲桿之間設(shè)有多個滾珠，以通過絲桿的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)螺母的直線運動，所述螺母可拆卸的固定有移動平臺，其特征在于:
[0006]還包含控制系統(tǒng)和監(jiān)測組件，所述監(jiān)測組件包含溫度傳感器、激光測距傳感器和光柵角度傳感器，所述溫度傳感器為多個且可分別設(shè)置于基臺、絲桿和移動平臺，以檢測各部分的溫度信號T，所述激光測距傳感器設(shè)置于移動平臺，以檢測移動平臺的移動距離L，所述光柵角度傳感器檢測絲桿的旋轉(zhuǎn)角度A;
[0007]所述控制系統(tǒng)包含信號接收處理模塊、控制模塊、存儲模塊和信號發(fā)送模塊，所述信號接收處理模塊分別連接至溫度傳感器、激光測距傳感器和光柵角度傳感器，將接收到的溫度信號、移動距離和旋轉(zhuǎn)角度進行信號調(diào)制后發(fā)送給控制模塊，所述控制模塊包含螺距補償單元、溫度補償單元和電機控制單元，存儲模塊內(nèi)存儲有絲桿螺距B的標(biāo)定值B0，螺距補償單元能得到螺距誤差值A(chǔ) B，所述溫度補償單元可得到溫度補償參數(shù)T補，伺服電機需要旋轉(zhuǎn)的角度AA:AA = LA*360/(B0+AB)+T補，其中LA為需要移動的預(yù)定距離。
[0008]其中:所述螺距補償單元得到螺距誤差值△B的基本步驟為:移動平臺通過常規(guī)狀態(tài)測試得到的移動距離LO與旋轉(zhuǎn)角度A0，從而得到絲桿螺距B的測試值B1，S卩L0/(A0/360)=Bl，進而得到螺距誤差值Δ B = Bl-BO0
[0009]其中:所述螺距補償單元內(nèi)還設(shè)有自動螺距補償單元，所述自動螺距補償單元在整個滾珠絲桿的移動平臺14累及移動至一定距離后進行螺距誤差值△ B的自動標(biāo)定。
[0010]其中:所述溫度補償單元連接至溫度傳感器和激光測距傳感器，在每次移動件移動結(jié)束時，均測量不同結(jié)構(gòu)上的溫度傳感器的溫度信號T，進行均值后得到整體結(jié)構(gòu)的平均溫度，并通過激光測距傳感器得到該平均溫度下該次移動中所述移動件的實際移動距離LAl，從而得到在該平均溫度下的距離誤差Δ L = LAl-LA,且通過AA = LA*360/(B0+Δ B)+T補的反推，得到該平均溫度下的T補=Δ L*360/(B0+ Δ B)，就此通過存儲單元將該平均溫度下的T補進行存儲，從而形成一系列對應(yīng)不同平均溫度下的溫度補償系數(shù)T補。
[0011]其中:所述存儲單元中設(shè)有預(yù)定平均溫度Tp，所述預(yù)定平均溫度Tp劃分為不同的范圍，將移動結(jié)束時得到的平均溫度下的T補對應(yīng)于不同范圍內(nèi)的預(yù)定平均溫度，并對該預(yù)定平均溫度范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進行更新，在下次進行移動時讀取對應(yīng)預(yù)定平均溫度Tp內(nèi)的T補，并進行溫度補償。
[0012]通過上述結(jié)構(gòu)可知，本發(fā)明的滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)不僅考慮了螺距的補償，還充分考慮的溫度的隨時補償，實現(xiàn)了移動精度的實時更新和控制，在不影響現(xiàn)有移動的情況下，盡可能的對下次移動進行提前補償，以更好的提高移動精度。
[0013]本發(fā)明的詳細內(nèi)容可通過后述的說明及所附圖而得到。
【附圖說明】
[0014]圖1顯示了本發(fā)明的滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖標(biāo)記:
[0016]11、基臺；12、絲桿;13、螺母;14、移動平臺；15、第一支撐座；16、第二支撐座；17、第一軸承組件;18、第二軸承組件;19、驅(qū)動電機;20、變速器。
【具體實施方式】
[0017]參見圖1，顯示了本發(fā)明的滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)。
[0018]所述滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)主要可應(yīng)用于數(shù)控機床等需要精確移動和傳動的滾珠絲杠，以為數(shù)控加工等提供精確的移動。
[0019]參見圖1，所述滾珠絲桿包含基臺11，所述基臺11可為長方形的板狀結(jié)構(gòu)，以便于安裝和定位，在所述基臺11的上縱向設(shè)有絲桿12，所述絲桿12的周緣設(shè)有螺母13，所述螺母13和絲桿12之間設(shè)有多個滾珠，以通過絲桿12的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)螺母13的直線運動。
[0020]所述螺母13上可拆卸的固定有移動平臺14，所述移動平臺14和基臺11之間可設(shè)有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)可包含設(shè)置于基臺11和移動平臺14其中之一上的導(dǎo)軌和其中另一上的導(dǎo)槽，通過導(dǎo)軌和導(dǎo)槽相互嵌合導(dǎo)向，以實現(xiàn)移動平臺14相對基臺11之間的平行移動。
[0021]其中，所述絲桿12的兩端分別設(shè)有第一支撐座15和第二支撐座16，所述第一支撐座15內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)支撐絲桿12—端的第一軸承組件17，所述第二支撐座16內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)支撐絲桿12另一端的第二軸承組件18，所述絲桿12的另一端通過變速器20連接至一驅(qū)動電機19。
[0022]為實現(xiàn)準確的移動定位，本發(fā)明還包含控制系統(tǒng)和監(jiān)測組件，所述監(jiān)測組件包含溫度傳感器、激光測距傳感器和光柵角度傳感器，所述溫度傳感器為多個且可分別設(shè)置于基臺11、絲桿12和移動平臺14，以檢測各部分的溫度信號Τ，所述激光測距傳感器設(shè)置于移動平臺14，以檢測移動平臺14相對于基臺11的移動距離L，所述光柵角度傳感器設(shè)置于絲桿12靠近驅(qū)動電機19的一端，以檢測絲桿12的旋轉(zhuǎn)角度Α，所述控制系統(tǒng)包含信號接收處理模塊、控制模塊、存儲模塊和信號發(fā)送模塊，所述驅(qū)動電機19為伺服電機且連接至信號發(fā)送模塊，以接收實時控制信號。
[0023]所述信號接收處理模塊分別連接至溫度傳感器、激光測距傳感器和光柵角度傳感器，將接收到的溫度信號、移動距離和旋轉(zhuǎn)角度進行信號調(diào)制后發(fā)送給控制模塊，所述控制模塊根據(jù)預(yù)定距離以及調(diào)制后的溫度信號、移動距離和旋轉(zhuǎn)角度形成控制信號，通過信號發(fā)送模塊對伺服電機進行實時控制。
[0024]具體的控制模式為，所述控制模塊包含螺距補償單元、溫度補償單元和電機控制單元，在具體控制中需要通過螺距和旋轉(zhuǎn)角度得到移動距離，故存儲模塊內(nèi)存儲有絲桿螺距B的標(biāo)定值B0，由于需要考慮溫度、螺距誤差等，需要對該公式得到的旋轉(zhuǎn)角度進行補償，螺距補償單元可得到螺距誤差值A(chǔ) B，所述溫度補償單元可得到溫度補償參數(shù)T補，本發(fā)明若需要移動一預(yù)定距離LA，則伺服電機需要旋轉(zhuǎn)的角度AA:AA = LA*360/(B0+AB)+T補，在初始狀態(tài)下，所述螺距誤差值A(chǔ) B為零，其中，所述螺距補償單元得到螺距誤差值△ B的基本原理如下:移動平臺通過常規(guī)狀態(tài)測試(即在無負載狀態(tài)下移動件從絲桿的一端移動到另一端)得到的移動距離LO與旋轉(zhuǎn)角度A0，從而得到絲桿螺距B的測試值，S卩L0/(A0/360) =BI，進而得到螺距誤差值Δ B = Bl(測試值)-B0(標(biāo)定值)；在得到螺距誤差值Δ B后，螺距補償單元更新存儲模塊內(nèi)的螺距誤差值A(chǔ) B，因此，該螺距補償單元可根據(jù)需要進行測量，以隨時確定螺距誤差值A(chǔ) B，從而避免了由于螺桿本身的剛性和內(nèi)部應(yīng)力影響其螺距發(fā)生的變化。
[0025]優(yōu)選的是，所述螺距補償單元內(nèi)還設(shè)有自動螺距補償單元，所述自動螺距補償單元在整個滾珠絲桿的移動平臺14累及移動至一定距離(優(yōu)選為10m-20m，更優(yōu)選的為12m)后進行螺距誤差值A(chǔ) B的自動標(biāo)定，其過程與上述內(nèi)容類似，即移動平臺通過常規(guī)狀態(tài)測試(即在無負載狀態(tài)下移動件從絲桿的一端移動到另一端)得到的移動距離LO與旋轉(zhuǎn)角度AO，從而得到絲桿螺距B的測試值，S卩L0/(A0/360) =Bl，進而得到螺距誤差值Δ B = Bl (測試值)_B0(標(biāo)定值)；在得到螺距誤差值△ B后，自動螺距補償單元更新存儲模塊內(nèi)的螺距誤差值A(chǔ) B。
[0026]所述溫度補償單元連接至溫度傳感器和激光測距傳感器，在每次移動件移動結(jié)束時，均測量不同結(jié)構(gòu)上的溫度傳感器的溫度信號T，進行均值后得到整體結(jié)構(gòu)的平均溫度，并通過激光測距傳感器得到該平均溫度下該次移動中所述移動件的實際移動距離LAlJA而得到在該平均溫度下的距離誤差A(yù) L = LAl-LA(預(yù)定距離)，且通過AA = LA*360/(B0+ Δ B)+1'補的反推，得到該平均溫度下的1'補=/\1>360/(80+八8)，就此通過存儲單元將該平均溫度下的T補進行存儲，從而形成一系列對應(yīng)不同平均溫度下的溫度補償系數(shù)T補。
[0027]在下次移動時，電機控制單元分別讀取存儲模塊內(nèi)的螺距誤差值△B，并通過移動前測量得到的平均溫度選取最接近的溫度補償系數(shù)T補，若移動前測量得到的平均溫度正好在兩個已確定的平均溫度之間，則將兩個已確定的平均溫度的溫度補償系數(shù)T補取平均值，并將得到的▲8和溫度補償系數(shù)1'補帶入公式:44 = 1^*360/(80+八8)+1'補，從而向伺服電機發(fā)送相應(yīng)的角度旋轉(zhuǎn)信號。
[0028]其中，為避免測量得到的不同平均溫度下的溫度補償系數(shù)T補數(shù)據(jù)過于龐大，在另一實施例中，對不同平均溫度的設(shè)置中，所述存儲單元中設(shè)有預(yù)定平均溫度Tp，所述預(yù)定平均溫度了?劃分為不同的范圍，即從了？1、了?2、了?3、了?4、了?5、了?6、了?7、了?8-_，所述預(yù)定平均溫度Tp例如以5攝氏度為一個小范圍，既Tpl為大于O而小于等于5度、Τρ2大于5而小于等于10度、Τρ3大于10而小于等于15度并以此類推，從而將移動結(jié)束時得到的平均溫度下的T補對應(yīng)于不同范圍內(nèi)的預(yù)定平均溫度，并對該預(yù)定平均溫度范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進行隨時更新，在下次進行移動時即可讀取對應(yīng)預(yù)定平均溫度Tp內(nèi)的T補，并根據(jù)讀取的溫度補償系數(shù)T補對公式AA = LA*360/(B0+ Δ B)+T補進行溫度補償，從而實現(xiàn)更精確的控制。
[0029]由此可見，本發(fā)明不僅考慮了螺距的補償，還充分考慮的溫度的隨時補償，實現(xiàn)了移動精度的實時更新和控制，在不影響現(xiàn)有移動的情況下，盡可能的對下次移動進行提前補償，以更好的提高移動精度。
[0030]顯而易見的是，以上的描述和記載僅僅是舉例而不是為了限制本發(fā)明的公開內(nèi)容、應(yīng)用或使用。雖然已經(jīng)在實施例中描述過并且在附圖中描述了實施例，但本發(fā)明不限制由附圖示例和在實施例中描述的作為目前認為的最佳模式以實施本發(fā)明的教導(dǎo)的特定例子，本發(fā)明的范圍將包括落入前面的說明書和所附的權(quán)利要求的任何實施例。
【主權(quán)項】
1.一種滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)，所述滾珠絲桿包含基臺，所述基臺設(shè)有絲桿，所述絲桿的周緣設(shè)有螺母，所述螺母和絲桿之間設(shè)有多個滾珠，以通過絲桿的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)螺母的直線運動，所述螺母可拆卸的固定有移動平臺，其特征在于: 還包含控制系統(tǒng)和監(jiān)測組件，所述監(jiān)測組件包含溫度傳感器、激光測距傳感器和光柵角度傳感器，所述溫度傳感器為多個且可分別設(shè)置于基臺、絲桿和移動平臺，以檢測各部分的溫度信號T，所述激光測距傳感器設(shè)置于移動平臺，以檢測移動平臺的移動距離L，所述光柵角度傳感器檢測絲桿的旋轉(zhuǎn)角度A; 所述控制系統(tǒng)包含信號接收處理模塊、控制模塊、存儲模塊和信號發(fā)送模塊，所述信號接收處理模塊分別連接至溫度傳感器、激光測距傳感器和光柵角度傳感器，將接收到的溫度信號、移動距離和旋轉(zhuǎn)角度進行信號調(diào)制后發(fā)送給控制模塊，所述控制模塊包含螺距補償單元、溫度補償單元和電機控制單元，存儲模塊內(nèi)存儲有絲桿螺距B的標(biāo)定值B0，螺距補償單元能得到螺距誤差值A(chǔ) B，所述溫度補償單元可得到溫度補償參數(shù)T補，伺服電機需要旋轉(zhuǎn)的角度AA:AA = LA * 360/(Β0+ Δ Β)+Τ補，其中LA為需要移動的預(yù)定距離。2.如權(quán)利要求1所述的滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)，其特征在于:所述螺距補償單元得到螺距誤差值A(chǔ) B的基本步驟為:移動平臺通過常規(guī)狀態(tài)測試得到的移動距離LO與旋轉(zhuǎn)角度Α0，從而得到絲桿螺距B的測試值BI，即L0/(A0/360) =Bl，進而得到螺距誤差值Δ B = Bl-BO03.如權(quán)利要求2所述的滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)，其特征在于:所述螺距補償單元內(nèi)還設(shè)有自動螺距補償單元，所述自動螺距補償單元在整個滾珠絲桿的移動平臺14累及移動至一定距離后進行螺距誤差值A(chǔ) B的自動標(biāo)定。4.如權(quán)利要求1-3中任一所述的滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度補償單元連接至溫度傳感器和激光測距傳感器，在每次移動件移動結(jié)束時，均測量不同結(jié)構(gòu)上的溫度傳感器的溫度信號T，進行均值后得到整體結(jié)構(gòu)的平均溫度，并通過激光測距傳感器得到該平均溫度下該次移動中所述移動件的實際移動距離LAl，從而得到在該平均溫度下的距離誤差Δ L = LAl-LA,且通過AA=LA* 360/(Β0+ Δ B)+T補的反推，得到該平均溫度下的T補=Δ L* 360/(B0+Δ B)，就此通過存儲單元將該平均溫度下的T補進行存儲，從而形成一系列對應(yīng)不同平均溫度下的溫度補償系數(shù)T補。5.如權(quán)利要求4所述的滾珠絲杠用移動定位系統(tǒng)，其特征在于:所述存儲單元中設(shè)有預(yù)定平均溫度Tp，所述預(yù)定平均溫度Tp劃分為不同的范圍，將移動結(jié)束時得到的平均溫度下的T補對應(yīng)于不同范圍內(nèi)的預(yù)定平均溫度，并對該預(yù)定平均溫度范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進行更新，在下次進行移動時讀取對應(yīng)預(yù)定平均溫度Tp內(nèi)的T補，并進行溫度補償。
【文檔編號】F16H25/22GK106015488SQ201610619780
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月29日
【發(fā)明人】朱洪, 梁吉平, 李知密, 李青
【申請人】成都普瑞斯數(shù)控機床有限公司