一种滚珠丝杆扭矩检测装置和检测方法与流程

本发明涉及滚珠丝杆检测，具体涉及一种滚珠丝杆扭矩检测装置和检测方法。

背景技术：

1、滚珠丝杆是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。滚珠丝杆的加工与制造精度直接影响数控机床等设备装置的定位精度与加工质量。由于滚珠丝杆的丝杆珠槽加工精度直接影响其传动平稳性，因此对滚珠丝杆进行均匀性和工作稳定性的检测具有重要意义。

2、目前，为了检测滚珠丝杆的丝杆均匀性和工作稳定性，申请人的一种检测方法是采用声音检测法。其基本原理是：当丝杆的珠槽不均匀时，滚珠在行走过程中会出现扭力值波动，进而产生不同频率的声音。该不同频率的声音被声音采集单元例如分贝仪11接收后，经模数转换（ad转换）成电信号，通过电信号的大小来反映丝杆的均匀性和工作稳定性。这可以参见图1所示。

3、然而，上述声音检测法存在明显的技术缺陷：声音传感器容易受外界声音干扰，即使外界环境中存在轻微的声音信号，也会对测量结果产生影响，导致检测精度下降，误判率较高。因此，亟需一种能够避免外界声音干扰的滚珠丝杆检测方案。

4、需要说明的是，公开于该背景技术的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，用于理解发明人产生发明构思的背景，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、针对现有技术中采用声音检测法检测滚珠丝杆均匀性和工作稳定性时易受外界声音干扰、检测精度不高的技术问题，本发明提供一种滚珠丝杆扭矩检测装置和检测方法，通过直接检测丝杆旋转过程中的扭矩信号并生成扭矩-行程曲线，根据曲线的波动幅度判断丝杆的均匀性和工作稳定性，从而避免外界声音的干扰。

2、所采用的技术方案为：

3、本发明的一种滚珠丝杆扭矩检测装置，其包括：

4、驱动机构，用于驱动待测滚珠丝杆的丝杆旋转；

5、扭矩传感器，设置于所述驱动机构与所述待测滚珠丝杆之间的动力传递路径上，用于在所述丝杆旋转过程中实时采集所述丝杆的扭矩信号；

6、数据采集单元，与所述扭矩传感器信号连接，用于接收并记录所述扭矩传感器采集的扭矩信号；

7、数据处理单元，与所述数据采集单元连接，用于根据所述丝杆在全程旋转过程中扭矩信号的变化生成扭矩-行程曲线，并根据所述扭矩-行程曲线的波动幅度判断所述待测滚珠丝杆的均匀性和工作稳定性；当所述扭矩-行程曲线的波动幅度超过预设阈值时判定为不合格品，当所述扭矩-行程曲线的波动幅度在预设阈值范围内时判定为合格品。

8、进一步地，所述驱动机构包括伺服电机和电机控制器，所述伺服电机的输出端通过联轴器连接所述扭矩传感器的输入端，所述扭矩传感器的输出端通过另一联轴器连接所述待测滚珠丝杆的丝杆端部。

9、进一步地，所述数据处理单元被配置为：控制所述驱动机构驱动所述丝杆沿第一方向全程旋转并采集第一组扭矩信号，再控制所述驱动机构驱动所述丝杆沿与所述第一方向相反的第二方向全程旋转并采集第二组扭矩信号，分别生成正向扭矩-行程曲线和反向扭矩-行程曲线，并分别判断所述丝杆在正向和反向行程中的均匀性和工作稳定性。

10、进一步地，所述数据处理单元还被配置为：计算所述正向扭矩-行程曲线和所述反向扭矩-行程曲线的重合度，根据所述重合度评价所述待测滚珠丝杆的正反向传动一致性。

11、进一步地，还包括显示单元，与所述数据处理单元连接，用于实时显示所述扭矩-行程曲线和判定结果。

12、进一步地，还包括声音采集单元，设置于所述待测滚珠丝杆所套接的螺母附近，用于在所述丝杆旋转过程中同步采集声音信号；所述数据处理单元还用于将所述声音信号与所述扭矩信号进行关联分析，当所述扭矩-行程曲线的波动幅度异常且所述声音信号的强度或频率波动同步异常时，辅助判定所述待测滚珠丝杆存在不均匀缺陷。

13、本发明的一种基于所述的滚珠丝杆扭矩检测装置进行的滚珠丝杆扭矩检测方法，其包括以下步骤：

14、s1.将待测滚珠丝杆安装于检测工位上，使扭矩传感器设置于驱动机构与所述待测滚珠丝杆之间的动力传递路径上；

15、s2.启动所述驱动机构驱动所述待测滚珠丝杆的丝杆旋转，由所述扭矩传感器在所述丝杆旋转过程中实时采集扭矩信号；

16、s3.根据所述丝杆在全程旋转过程中采集的扭矩信号生成扭矩-行程曲线；

17、s4.根据所述扭矩-行程曲线的波动幅度判断所述待测滚珠丝杆的均匀性和工作稳定性，当所述扭矩-行程曲线的波动幅度超过预设阈值时判定为不合格品，当所述扭矩-行程曲线的波动幅度在预设阈值范围内时判定为合格品。

18、进一步地，所述步骤s2中，所述驱动机构驱动所述丝杆沿第一方向全程旋转并采集第一组扭矩信号后，再驱动所述丝杆沿与所述第一方向相反的第二方向全程旋转并采集第二组扭矩信号；所述步骤s3中，分别生成正向扭矩-行程曲线和反向扭矩-行程曲线；所述步骤s4中，分别判断所述丝杆在正向和反向行程中的均匀性和工作稳定性。

19、进一步地，所述步骤s4中，还计算所述正向扭矩-行程曲线和所述反向扭矩-行程曲线的重合度，根据所述重合度评价所述待测滚珠丝杆的正反向传动一致性。

20、进一步地，所述步骤s2中，所述扭矩传感器以预定的采样频率连续采集扭矩信号，所述采样频率根据所述丝杆的旋转速度和检测精度要求设定。

21、本发明的有益效果在于：

22、1.本发明采用扭矩传感器直接检测丝杆旋转过程中的扭矩信号，而非通过声音信号间接检测，从根本上避免了外界声音对测量结果的干扰，无论外界声音如何，均不影响测量结果的准确性。

23、2.本发明通过生成扭矩-行程曲线，将丝杆全程的扭矩变化以曲线形式呈现，合格品的扭矩-行程曲线相对平稳、波动幅度小，不合格品的扭矩-行程曲线波动幅度大、上下浮动明显，检测结果直观可视。

24、3.本发明通过将扭矩-行程曲线的波动幅度与预设阈值进行比较，实现了对丝杆均匀性和工作稳定性的定量判断，而非依赖人工经验定性评价，提高了检测的客观性和一致性。

25、4.本发明可进一步分别采集丝杆正向和反向行程的扭矩信号，分别生成正向和反向扭矩-行程曲线，分别评价丝杆在正反两个方向上的均匀性和工作稳定性，检测更加全面。

26、5.本发明可进一步通过计算正向扭矩-行程曲线和反向扭矩-行程曲线的重合度，可评价丝杆正反向传动的一致性，为丝杆的综合性能评价提供了更多维度的参考依据。

27、6.本发明生成的扭矩-行程曲线和判定结果可以作为产品质量报告的一部分，用于证明丝杆的均匀性和工作稳定性，便于质量追溯和客户验收。

1.一种滚珠丝杆扭矩检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的滚珠丝杆扭矩检测装置，其特征在于，所述驱动机构包括伺服电机和电机控制器，所述伺服电机的输出端通过联轴器连接所述扭矩传感器的输入端，所述扭矩传感器的输出端通过另一联轴器连接所述待测滚珠丝杆的丝杆端部。

3.根据权利要求1所述的滚珠丝杆扭矩检测装置，其特征在于，所述数据处理单元被配置为：控制所述驱动机构驱动所述丝杆沿第一方向全程旋转并采集第一组扭矩信号，再控制所述驱动机构驱动所述丝杆沿与所述第一方向相反的第二方向全程旋转并采集第二组扭矩信号，分别生成正向扭矩-行程曲线和反向扭矩-行程曲线，并分别判断所述丝杆在正向和反向行程中的均匀性和工作稳定性。

4.根据权利要求3所述的滚珠丝杆扭矩检测装置，其特征在于，所述数据处理单元还被配置为：计算所述正向扭矩-行程曲线和所述反向扭矩-行程曲线的重合度，根据所述重合度评价所述待测滚珠丝杆的正反向传动一致性。

5.根据权利要求1所述的滚珠丝杆扭矩检测装置，其特征在于，还包括显示单元，与所述数据处理单元连接，用于实时显示所述扭矩-行程曲线和判定结果。

6.根据权利要求1所述的滚珠丝杆扭矩检测装置，其特征在于，还包括声音采集单元，设置于所述待测滚珠丝杆所套接的螺母附近，用于在所述丝杆旋转过程中同步采集声音信号；所述数据处理单元还用于将所述声音信号与所述扭矩信号进行关联分析，当所述扭矩-行程曲线的波动幅度异常且所述声音信号的强度或频率波动同步异常时，辅助判定所述待测滚珠丝杆存在不均匀缺陷。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的滚珠丝杆扭矩检测装置进行的滚珠丝杆扭矩检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的滚珠丝杆扭矩检测方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述驱动机构驱动所述丝杆沿第一方向全程旋转并采集第一组扭矩信号后，再驱动所述丝杆沿与所述第一方向相反的第二方向全程旋转并采集第二组扭矩信号；所述步骤s3中，分别生成正向扭矩-行程曲线和反向扭矩-行程曲线；所述步骤s4中，分别判断所述丝杆在正向和反向行程中的均匀性和工作稳定性。

9.根据权利要求8所述的滚珠丝杆扭矩检测方法，其特征在于，所述步骤s4中，还计算所述正向扭矩-行程曲线和所述反向扭矩-行程曲线的重合度，根据所述重合度评价所述待测滚珠丝杆的正反向传动一致性。

10.根据权利要求7所述的滚珠丝杆扭矩检测方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述扭矩传感器以预定的采样频率连续采集扭矩信号，所述采样频率根据所述丝杆的旋转速度和检测精度要求设定。