[发明专利]一种高速滚珠丝杠的热变形检测方法

摘要

本发明一种高速滚珠丝杠的热变形检测方法属于滚珠丝杠检测相关技术领域，特别涉及采用红外温度传感器及电涡流传感器为敏感元件，以labview为手段进行热变形的检测的方法。采用电涡流传感器和红外温度传感器作为检测元件，用电涡流传感器对滚珠丝杠的浮动端进行测量，得到滚珠丝杠热变形量；用3个红外温度传感器分别对滚珠丝杠的左、中、右部位进行在线测量，得到滚珠丝杠的温度值，通过对所得温度值计算得到滚珠丝杠热变形的理论值，对比分析测量值和理论值，检测滚珠丝杠热变形是否合格。被检测的滚珠丝杠左端采用固定安装，右端采用浮动安装方式。该测量方法简单，精度高，灵敏度高，测量准确。

主权项

1.一种高速滚珠丝杠的热变形检测方法，其特征是，采用电涡流传感器和红外温度传感器作为检测元件，用电涡流传感器(10)对滚珠丝杠的浮动端进行测量，得到滚珠丝杠热变形量的测量值；用3个红外温度传感器分别对滚珠丝杠的左、中、右部位进行在线测量，得到滚珠丝杠的温度值，通过对所得温度值计算得到滚珠丝杠热变形的理论值，对比分析测量值和理论值，检测滚珠丝杠热变形是否合格；具体步骤如下：1)被检测滚珠丝杠的安装，左端采用固定安装，直接安装到固定支撑(6)里，右端采用浮动安装方式；尾座(4)安装在导轨(5)上，安装在尾座(4)上轴承座(20)的左端安装有轴套(19)，通过上螺钉(16)、下螺钉(14)将压盖(17)与轴套(19)固连，滚珠丝杠(1)通过涨紧套(18)安装到轴套(19)里；后端盖(21)用螺钉拧紧在轴承座(20)的右端；滚珠丝杠(1)的螺母安装在模拟工作台(2)下方的螺母座(3)中；2)确定传感器的布置位置；在滚珠丝杠的左端布置左红外温度传感器(7)，中部布置中红外温度传感器(8)，右端布置右红外温度传感器(9)，用来测量滚珠丝杠温度的变化；电涡流传感器(10)安装在电涡流传感器支架(15)上，电涡流传感器支架(15)通过磁座(13)，安装在床身上；通过电涡流传感器(10)测量胀紧套(18)锁紧端盖的端面变动量间接得到滚珠丝杠(1)的热变形量；3)高速数据采集卡初始化；将采集卡(11)插入工控机内一个空闲的PCI插槽，通过Sch68-68-EPM的屏蔽电缆与SCB-68屏蔽接线盒连接，外部信号传感器的信号线接到接线盒里，模拟输入左端红外温度传感器的接线口(a)连接左端红外温度传感器(7)，模拟输入中部红外温度传感器的接线口(b)连接中部红外温度传感器(8)，模拟输入右端红外温度传感器的接线口(c)连接右端红外温度传感器(9)，模拟输入电涡流传感器的接线口(d)连接电涡流传感器，左端红外温度传感器的接线口(a)在高速数据采集卡(11)上对应的输出端口为左端红外温度传感器的输出口(a’)，中部红外温度传感器的接线口(b)在采集卡(11)上对应的输出端口为中部红外温度传感器的输出口(b’)，右端红外温度传感器的接线口(c)在采集卡(11)上对应的输出端口为右端红外温度传感器的输出口(c’)，电涡流传感器的接线口(d)在采集卡(11)上对应的输出端口为电涡流传感器的输出口(d’)，然后将左端红外温度传感器的输出口(a’)、中部红外温度传感器的输出口(b’)、右端红外温度传感器的输出口(c’)、电涡流传感器的输出口(d’)一起接到工控机(12)上；完成硬件连接之后，即可安装该卡的驱动程序；a.运行labview DAQ程序，在select DAQ Devices对话框选择PCI6250型数据采集卡，完成了DAQ卡的安装；b.调用DAQ卡编好的程序，对卡进行初始化；设置的参数有采集卡的设备号及地址码，然后进行参数设置，设置每一通道的采集信号极性，输入方式，增益阻抗；采样频率，位数；4)采集传感器布置点的温度信号及滚珠丝杠热变形信号；启动测试软件，在设置区输入相关参数，包括被测滚珠丝杠的最高转速、加速度、工作台负载、滚珠丝杠型号、滚珠丝杠编号、滚珠丝杠导程、滚珠丝杠直径；在控制区对检测进行控制，开始测试，生成报表，查看记录，停止测试，数据保存，显示清除；通过设置区输入测试条件，在控制区启动测试开始后，通过显示区可以方便观察实时数据的记录情况，显示最大值和最小值；5)用labview处理数据得出热变形的理论曲线；将采集的数据通过接口导入到编好的labview程序里，通过分析温度变化，计算得出热变形的理论曲线；于滚珠丝杠采用固定-浮动的方式安装，滚珠丝杠发热后向自由端伸长，其浮动端最大的热伸长量ΔL_θ为：ΔL_θ＝ρ*θ*L式中：ΔL_θ为热伸长量，单位是mm；ρ为热膨胀系数，ρ＝12.0*10^-6℃^-1；θ为滚珠丝杠的平均温升，单位是℃；L为滚珠丝杠的有效行程，单位mm6)将所计算得到的值在坐标中显示出来，得到相对时间的热变形点坐标，将这些点连起来就得到热变形理论曲线，将所测量得到的热变形曲线跟理论的热变形曲线比较，采用拉依达准则|X_d|＞3S，剔除异常点后，在预先编好的软件中，labview程序要对所得的热变形曲线进行分析，判断其热变形是否合格；若所有点都在区域内则为合格，反之为不合格；用拉依达准则判断粗大误差时以给定的置信概率99.7％为标准，以三倍测量列的标准偏差限为依据，凡超过此界限的误差，就认为它不属于随机误差的范畴，而是粗大误差；含有粗大误差的测量值称为异常值，异常值是不可取的，从测量数据中剔除；用拉依达准则判断和剔除含有粗大误差的异常值时，应先算出等精度独立测量列X_i(i＝1，2…n)的平均值及残余误差并按贝塞尔公式算出该测量列的标准偏差S，如果某测量值X_d的残余误差满足公式|X_d|＞3S，则认为X_d是含有粗大误差的异常值，须剔除不要，剔除异常值后的测量值与理论值比较判断滚珠丝杠热变形合格与否。