[发明专利]一种具有自感知功能的滚珠丝杠副预紧力测控系统及方法

摘要

本发明公开了一种具有自感知功能的滚珠丝杠副预紧力测控系统及方法，包括预紧装置与测控装置，以超磁致伸缩材料为核心，利用材料具有的正逆效应实现致动器和传感器功能，永久磁铁为超磁致伸缩棒提供偏置磁场，一个线圈作为激励线圈为该测控装置的超磁致伸缩致动器提供驱动磁场，通过改变激励线圈的电流控制致动器输出预紧力的大小，另外一个线圈作为拾取线圈通过获取预紧力变化引起的磁场改变实现滚珠丝杠副预紧力的自感知功能。本发明既能实现滚珠丝杠预紧力自感知又能实现预紧力的自动精确控制，提高了滚珠丝杠副的传动精度，使数控机床的运行精度和加工质量得到了保证。

主权项

一种具有自感知功能的滚珠丝杠副预紧力测控系统，包括预紧装置与测控装置，其特征是：所述预紧装置为双端输出的对称结构，包括超磁致伸缩棒，所述超磁致伸缩棒安装于线圈骨架中心，所述线圈骨架外侧缠绕有拾取线圈和激励线圈，所述激励线圈的外侧设置永久磁铁，所述超磁致伸缩棒两端分别通过两块导磁块与磁轭连接，所述超磁致伸缩棒与两端的导磁块外部套有轴套，每块导磁块的外部均设置有一个输出顶杆，所述输出顶杆通过预紧螺母与非导磁外壳连接，所述输出顶杆与非导磁外壳之间还设置有蝶形弹簧与限位筒，所述限位筒位于蝶形弹簧的外侧，所述输出顶杆与非导磁外壳之间通过预紧螺母调整蝶形弹簧及限位筒施加可调整的预紧力来提高超磁致伸缩棒的伸缩性能；在预紧装置工作的过程中，超磁致伸缩棒采用组合式驱动方式：永久磁铁产生恒定的磁场为超磁致伸缩棒提供偏置磁场，防止倍频现象；激励线圈为该测控装置的超磁致伸缩棒提供驱动磁场，通过改变激励线圈的电流控制致动器输出预紧力的大小；所述测控装置，包括计算机控制系统、数控恒流源与模数转换器；所述计算机控制系统分别与数控恒流源、模数转换器连接；所述数控恒流源连接预紧装置中的激励线圈，使激励线圈中通入电流产生磁场，激励线圈产生的磁场作用在超磁致伸缩棒上；所述模数转换器与预紧装置中的拾取线圈连接，所述拾取线圈测量超磁致伸缩棒的电压信号，拾取线圈测量的电压信号经过模数转换器传输至计算机控制系统；所述永久磁铁为筒状结构，永久磁铁为超磁致伸缩棒提供偏置磁场；所述超磁致伸缩棒设置于滚珠丝杠副的第一丝杠螺母与第二丝杠螺母之间，所述第一丝杠螺母与第二丝杠螺母通过平键相互连接，所述第一丝杠螺母与第二丝杠螺母通过滚珠与丝杠连接，所述超磁致伸缩棒两端的输出顶杆分别通过锁紧螺母、螺柱与第一丝杠螺母、第二丝杠螺母连接，所述锁紧螺母与第一丝杠螺母、第二丝杠螺母之间设置有垫片。