误差测量装置及具有其的丝杆组件

文档序号:655779 发布日期:2021-04-27 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 误差测量装置及具有其的丝杆组件 (Error measuring device and screw rod assembly with same ) 是由 杨博会 吕鹤 张博 刘代伟 于 2020-12-16 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种误差测量装置及具有其的丝杆组件。误差测量装置,用于对丝杆进行测量,丝杆上设置有安装腔,其特征在于,误差测量装置包括:弹性件,弹性件用于设置在安装腔内并沿丝杆的轴向延伸,弹性件与丝杆连接,以在丝杆变形时带动弹性件变形;测量组件,测量组件与弹性件连接,以根据弹性件的变形量得出丝杆的变形量。由于本发明仅利用弹性件与测量组件就可以得出丝杆的变形量,无需额外增加其他的模块,成本较低,安装方便,解决了现有技术中的测量数控机床的滚珠丝杆的方式较为复杂的问题。(The invention provides an error measuring device and a screw rod assembly with the same. Error measuring device for measure the lead screw, be provided with the installation cavity on the lead screw, its characterized in that, error measuring device includes: the elastic piece is arranged in the mounting cavity and extends along the axial direction of the screw rod, and the elastic piece is connected with the screw rod so as to drive the elastic piece to deform when the screw rod deforms; and the measuring assembly is connected with the elastic piece so as to obtain the deformation of the screw rod according to the deformation of the elastic piece. According to the invention, the deformation of the screw rod can be obtained only by using the elastic part and the measuring assembly, other modules are not required to be additionally added, the cost is lower, the installation is convenient, and the problem that the method for measuring the ball screw rod of the numerical control machine tool in the prior art is complex is solved.)

误差测量装置及具有其的丝杆组件

技术领域

本发明涉及数控加工领域,具体而言,涉及一种误差测量装置及具有其的丝杆组件。

背景技术

数控机床行业是装备制造产业发展的重心,而制造行业对数控机床的精度提出了更高的要求。加工过程中热态因素引起的机床零部件变形,导致的热误差是影响精度的最主要因素,占整个加工过程中综合误差的40%-70%。

数控机床的滚珠丝杆常常处于高速运动的工况下,摩擦情况较为严重。发热量大温度上升,进而导致定位精度降低,因此有必要对丝杆进行热误差测量,以便进行进一步的误差补偿。

目前,常用的热误差测量装置有基于激光测量热误差,该方法需要额外增加较多模块,增加了机床的结构复杂度和维护成本。其次还有通过布置位置传感器来测量热误差,该方法不能实时检测丝杆热误差,且布线复杂。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种误差测量装置及具有其的丝杆组件,以解决现有技术中的测量数控机床的滚珠丝杆的方式较为复杂的问题。

为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种误差测量装置,用于对丝杆进行测量,丝杆上设置有安装腔,误差测量装置包括:弹性件,弹性件用于设置在安装腔内并沿丝杆的轴向延伸,弹性件与丝杆连接,以在丝杆变形时带动弹性件变形;测量组件,测量组件与弹性件连接,以根据弹性件的变形量得出丝杆的变形量。

进一步地,测量组件包括:指针,指针设置在弹性件上,以在弹性件伸缩时,带动指针沿丝杆的轴向移动;滑动变阻器,指针与滑动变阻器接触,指针和滑动变阻器位于同一个测量电路中,以根据测量电路中的电流变化得出丝杆的变形量。

进一步地,滑动变阻器为条形,滑动变阻器沿丝杆的轴向延伸。

进一步地,误差测量装置还包括:电流放大器,电流放大器安装在测量电路上,以通过对经过电流放大器放大后的电流进行换算以得出丝杆的变形量。

进一步地,误差测量装置还包括:无线传输模块,无线传输模块设置在测量电路上并与电流放大器串联,以通过无线传输模块将所得出的丝杆的变形量输出。

进一步地,误差测量装置还包括:电源,电源设置在测量电路上,电源、电流放大器以及无线传输模块依次串联。

进一步地,电源、电流放大器以及无线传输模块均安装在安装腔内。

进一步地,测量组件包括:指针,指针设置在弹性件上,以在弹性件伸缩时,带动指针沿丝杆的轴向移动;测量尺,测量尺上设置测量刻度,指针指向测量刻度,以根据指针与测量刻度的配合得出丝杆的变形量。

进一步地,测量组件包括:压力传感器,弹性件压设在压力传感器上,以通过压力传感器所测得出的压力变化,得出丝杆的变形量。

根据本发明的另一方面,提供了一种丝杆组件,包括:丝杆,丝杆的端部设置有安装凹槽;盖板,盖板安装在丝杆的安装凹槽处,以使安装凹槽和盖板的内壁面形成安装腔;上述的误差测量装置,误差测量装置安装在安装腔内。

应用本发明的技术方案,将误差测量装置放置于丝杆的安装腔内,利用误差测量装置对丝杆进行测量。本发明中的误差测量装置通过将弹性件与丝杆连接,弹性件在丝杆变形时会带动弹性件变形,由于测量组件与弹性件连接,因此弹性件变形时,可以根据弹性件的变形量得出丝杆的变形量。由于本发明仅利用弹性件与测量组件就可以得出丝杆的变形量,无需额外增加其他的模块,成本较低,安装方便,解决了现有技术中的测量数控机床的滚珠丝杆的方式较为复杂的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:

图1示出了根据本发明的一个实施例的装有误差测量装置的数控机床的丝杆的结构示意图;

图2示出了根据本发明的一个实施例的装有误差测量装置的数控机床的丝杆的A的局部放大图;以及

图3示出了根据本发明的一个实施例的误差测量装置的原理性示意图。

其中,上述附图包括以下附图标记:

110、弹性件;121、指针;122、滑动变阻器;130、无线传输模块;140、电流放大器;150、电源;20、丝杆组件;210、丝杆;220、盖板;230、安装腔。

具体实施方式

需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1至图3,本发明提供了一种误差测量装置。该误差测量装置用于对丝杆210进行测量,丝杆210上设置有安装腔230。误差测量装置包括弹性件110和测量组件。弹性件110用于设置在安装腔230内并沿丝杆210的轴向延伸,弹性件110与丝杆210连接,以在丝杆210变形时带动弹性件110变形。测量组件与弹性件110连接,以根据弹性件110的变形量得出丝杆210的变形量。

本发明中的误差测量装置通过将弹性件110与丝杆210连接,弹性件110在丝杆210变形时会带动弹性件110变形,进而可以根据弹性件110的变形量得出丝杆210的变形量。本发明仅利用弹性件110与测量组件就可以得出丝杆210的变形量,无需额外增加其他的模块,成本较低,安装方便,解决了现有技术中的测量数控机床的滚珠丝杆210的方式较为复杂的问题。

图1示出了根据本发明的一个实施例的装有误差测量装置的数控机床的丝杆210的结构示意图。图2示出了根据本发明的一个实施例的装有误差测量装置的数控机床的丝杆210的A的局部放大图。参见图1和图2,测量组件包括指针121和滑动变阻器122。指针121设置在弹性件110上,以在弹性件110伸缩时,带动指针121沿丝杆210的轴向移动。指针121与滑动变阻器122接触,指针121和滑动变阻器122位于同一个测量电路中,以根据测量电路中的电流变化得出丝杆210的变形量。

在本实施例中,如图2所述,滑动变阻器122为条形,滑动变阻器122沿丝杆210的轴向延伸,以方便读数。

误差测量装置还包括电流放大器140。电流放大器140安装在测量电路上,以通过对经过电流放大器140放大后的电流进行换算以得出丝杆210的变形量。设置电流放大器140以增加可读性,以准确得到丝杆210的变形量。

误差测量装置还包括无线传输模块130。无线传输模块130设置在测量电路上并与电流放大器140串联,以通过无线传输模块130将所得出的丝杆210的变形量输出。通过无线传输数据,适应各种转速情况,且方便读数。

误差测量装置还包括电源150。电源150设置在测量电路上,电源150、电流放大器140以及无线传输模块130依次串联。

电源150、电流放大器140以及无线传输模块130均安装在安装腔230内。误差测量装置所需的部件少且全部安装在丝杆210内部,集成度高,且能够实时准确的测量机床丝杆210的热变形量。

测量组件包括指针121和测量尺。指针121设置在弹性件110上,以在弹性件110伸缩时,带动指针121沿丝杆210的轴向移动。测量尺上设置测量刻度,指针121指向测量刻度,以根据指针121与测量刻度的配合得出丝杆210的变形量。

测量组件包括压力传感器。弹性件110压设在压力传感器上,以通过压力传感器所测得出的压力变化,得出丝杆210的变形量。

在第一种实施例中,当丝杆210高速转动而发生热变形时,弹性件110发生弹性形变,带动设置在弹性件110上的指针121沿丝杆210的轴向移动。由于指针121与滑动变阻器122接触,且指针121和滑动变阻器122位于同一个测量电路中,所以可以根据测量电路中的电流变化得出丝杆210的变形量。

在第二种实施例中,当丝杆210高速转动而发生热变形时,弹性件110发生弹性形变,带动设置在弹性件110上的指针121沿丝杆210的轴向移动。由于指针121与滑动变阻器122接触,且指针121、滑动变阻器122和电流放大器140位于同一个测量电路中,所以可以通过对经过电流放大器140放大后的电流进行换算以得出丝杆210的变形量。

在第三种实施例中,当丝杆210高速转动而发生热变形时,弹性件110发生弹性形变,带动设置在弹性件110上的指针121沿丝杆210的轴向移动。由于指针121与滑动变阻器122接触,且指针121、滑动变阻器122、无线传输模块130和电流放大器140位于同一个测量电路中,且无线传输模块130与所述电流放大器140串联,所以可以通过无线传输模块130将所得出的丝杆210的变形量输出。

图3示出了根据本发明的一个实施例的误差测量装置的原理性示意图。参见图3,指针121与滑动变阻器122接触,且指针121、滑动变阻器122、无线传输模块130、电流放大器140和电源150位于同一个测量电路中,且无线传输模块130与所述电流放大器140串联,所以可以通过无线传输模块130将所得出的丝杆210的变形量输出。

在第四种实施例中,当丝杆210高速转动而发生热变形时,弹性件110发生弹性形变,带动设置在弹性件110上的指针121沿丝杆210的轴向移动。指针121指向测量尺上的测量刻度,所以可以根据指针121与测量刻度的配合得出丝杆210的变形量。

在第五种实施例中,当丝杆210高速转动而发生热变形时,压设在压力传感器上的弹性件110发生弹性形变,所以可以通过压力传感器所测得出的压力变化,得出丝杆210的变形量。

根据本发明实施例的丝杆组件20,包括丝杆210、盖板220和上述的误差测量装置。丝杆210的端部设置有安装凹槽。盖板220安装在丝杆210的安装凹槽处,以使安装凹槽和盖板220的内壁面形成安装腔230。误差测量装置安装在安装腔230内。

在一些实施例中,机床的丝杆210的一端打盲孔,弹性件110的一段与盲孔底壁相连,弹性件110的另一端与弹性组件的盖板220相连。在弹性件110的中部位置设置有指针121,以在弹性件110伸缩时,带动指针121沿丝杆210的轴向移动。滑动变阻器122的一端固定在丝杆210盲孔的底壁,指针121和滑动变阻器122位于同一个测量电路中,指针121与滑动变阻器122的不同位置接触时输出不同阻值。电源150、电流放大器140和无线电传输模块固定在丝杆210盲孔的侧面。

在一些实施例中,丝杆210高速旋转发生热变形,弹性件110受力被拉紧,弹性件110上的指针121沿丝杆210的轴向移动,进而改变了滑动变阻器122的阻值,进而改变了测量电路中电流的数值。经过电流放大器140后增加可读性,再通过无线传输模块130方便读数。通过得到的电流变化值,根据滑动变阻器122参数计算出变形量,再通过盲孔的深度和整个丝杆210长度比例关系计算整个丝杆210的热变形值。

本实施例中的机床丝杆210实时热误差测量装置成本低,不需要安装额外的传感器,安装方便,数据通过无线传输,不需要复杂的布线。能够实时在线测量机床运行过程中丝杆210的热误差,处理数据简单,经济效益高。

在本说明书的描述中,参考术语“一些实施例”、或“第一种实施中”、或“第二种实施中”、或“第三种实施中”、或“第四种实施中”、或“第五种实施中”的描述意指结合该实施例或实例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且描述的具体特征、结构、材料或者特点以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:

本实施例中的误差测量装置通过与丝杆210连接,弹性件110在丝杆210变形时会带动弹性件110变形,由于测量组件与弹性件110连接,因此弹性件110变形时,可以根据弹性件110的变形量得出丝杆210的变形量。由于本发明仅利用弹性件110与测量组件就可以得出丝杆210的变形量,无需额外增加其他的模块,成本较低,安装方便,解决了现有技术中的测量数控机床的滚珠丝杆210的方式较为复杂的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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