一种滚珠丝杠摩擦阻力检测系统

摘要

本发明涉及一种用于检测滚珠丝杆的摩擦阻力的系统，包括：检测平台系统，包括检测平台，所述检测平台被配置成用于放置待测的滚珠丝杆；动力系统，被配置成用于将所述滚珠丝杆的推杆推出到指定位置；以及伺服压机系统，被配置成用于将所述滚珠丝杆的推杆推回至少一段距离，并在此期间测量用于推回所述滚珠丝杆的推杆的压力和/或所述推杆的运动速度。

权利要求

1.一种用于检测滚珠丝杠的摩擦阻力的系统，其特征在于，包括：检测平台系统，包括检测平台，所述检测平台被配置成用于放置待测的滚珠丝杠，并确认所述滚珠丝杠在所述检测平台上是否放置就位；

动力系统，被配置成用于将所述滚珠丝杠的推杆推出到指定位置；

伺服压机系统，包括带压力反馈的伺服压机，所述带压力反馈的伺服压机设置在所述滚珠丝杠的端部处，并且被配置成用于将所述滚珠丝杠的推杆推回一段距离，并在此期间所述带压力反馈的伺服压机测量在各个位置下用于推回所述滚珠丝杠的推杆的压力和/或所述推杆的运动速度；以及

控制器，所述控制器与所述检测平台系统、所述动力系统以及所述伺服压机系统通信，所述控制器被配置成用于：在接收到所述检测平台系统的放置就位的信号之后，指令所述动力系统动作；在接收所述动力系统将所述滚珠丝杠的推杆推出到所述指定位置的信号之后，控制所述动力系统返回其初始位置，同时启动所述伺服压机系统；在接收所述伺服压机系统测量的反馈信息之后，处理所述反馈信息，如此以实现所述滚珠丝杠的摩擦阻力的全自动检测。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述控制器被配置成从所述伺服压机系统接收并监测用于推回所述滚珠丝杠的推杆的压力，并将监测到的所述压力与压力阈值范围进行比较，以发现并记录异常压力值及其对应位置。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述控制器被进一步配置成监测所述滚珠丝杠被推回过程中所述推杆的运动速度，以发现并记录异常速度值及其对应位置。

4.如权利要求2‑3中任一项所述的系统，其特征在于：所述控制器被进一步配置成将检测距离、检测起止位置、滚珠丝杠被推回的速度中的一项或多项参数发送给所述伺服压机系统，以由所述伺服压机系统根据接收到的所述一项或多项参数，将所述滚珠丝杠的推杆推回，并由所述伺服压机系统测量用于推回所述滚珠丝杠的推杆的压力及其对应位置和/或所述推杆的实际运动速度及其对应位置。

5.如权利要求2‑3中任一项所述的系统，其特征在于：所述检测平台系统进一步包括到位确认传感器，所述到位确认传感器被配置成用于：在由抓取系统抓取待测的所述滚珠丝杠并将其放置在所述检测平台上之后，确认所述滚珠丝杠已经到位，并将到位确认信息发送给所述控制器。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于：所述到位确认传感器是反射型光电传感器。

7.如权利要求5中所述的系统，其特征在于，所述动力系统进一步被配置成用于：在接收到所述到位确认信息后，将待测的所述滚珠丝杠的推杆推出；并且所述用于检测滚珠丝杠的摩擦阻力的系统进一步包括检测传感器系统，所述检测传感器系统被配置成用于：检测所述滚珠丝杠的推杆是否被推出到指定位置。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述指定位置是所述推杆被推出的最大行程。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述动力系统包括驱动气缸、步进电机和旋转头，所述旋转头与所述步进电机连接在一起，所述旋转头和所述步进电机安装到所述驱动气缸，其中，所述动力系统进一步被配置成用于：启动所述步进电机，使得所述步进电机带动所述旋转头旋转；启动所述驱动气缸，使得所述驱动气缸带动所述旋转头前进并卡入所述滚珠丝杠的尾部，从而使得所述滚珠丝杠的推杆自动伸出；并当从所述控制器接收到所述推杆已经被推出到所述指定位置后，停止所述步进电机的操作，并使得所述驱动气缸将所述旋转头返回至初始位置。

10.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述检测传感器系统包括激光传感器。

说明书

一种滚珠丝杠摩擦阻力检测系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种滚珠丝杠摩擦阻力检测系统。

背景技术

[0002] 滚珠丝杠不但是工程机械和精密机械上最常使用的传动元件，也作为精密的检测元件使用。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、低摩擦阻力和高效率的特点。

[0003] 鉴于滚珠丝杠的重要作用，在出厂前或实际使用前对其检测显得十分重要。根据滚珠丝杠的特点和实际应用需求，现有的常规检测技术中，一般只检测滚珠丝杠的重复定
位精度和轴向跳动精度。虽然目前的检测方法和检测工具数不胜数，但一般主要使用光栅
尺和百分表等检测滚珠丝杠的精度和重复定位精度，使用百分表检测轴向跳动精度。但对
于滚珠丝杠的摩擦阻力的检测，现有的检测手段和方法非常有限。而滚珠丝杠的摩擦阻力
大小关系到丝杠和丝杠螺母的加工精度和装配精度是否达到设计要求，以及使用一段时间
后是否已经磨损从而影响重复定位精度和使用寿命。

[0004] 因此，需要一种能够检测滚珠丝杠的摩擦阻力大小的系统和方法。

发明内容

[0005] 本发明提供了一种用于检测滚珠丝杠的摩擦阻力的系统，包括：检测平台系统，包括检测平台，所述检测平台被配置成用于放置待测的滚珠丝杠；动力系统，被配置成用于将
所述滚珠丝杠的推杆推出到指定位置；以及伺服压机系统，被配置成用于将所述滚珠丝杠
的推杆推回至少一段距离，并在此期间测量用于推回所述滚珠丝杠的推杆的压力和/或所
述推杆的运动速度。

[0006] 如上所述的系统，进一步包括控制器，所述控制器被配置成从所述伺服压机系统接收并监测用于推回所述滚珠丝杠的推杆的压力，并将监测到的所述压力与压力阈值范围
进行比较，以发现并记录异常压力值及其对应位置。

[0007] 如上所述的系统，所述控制器被进一步配置成监测所述滚珠丝杠被推回过程中所述推杆的运动速度，以发现并记录异常速度值及其对应位置。

[0008] 如上所述的系统，所述控制器被进一步配置成将检测距离、检测起止位置、滚珠丝杠被推回的速度中的一项或多项参数发送给所述伺服压机系统，以由所述伺服压机系统根
据接收到的所述一项或多项参数，将所述滚珠丝杠的推杆推回，并由所述伺服压机系统测
量用于推回所述滚珠丝杠的推杆的压力及其对应位置和/或所述推杆的实际运动速度及其
对应位置。

[0009] 如上所述的系统，所述检测平台系统进一步包括到位确认传感器，所述到位确认传感器被配置成用于：在由抓取系统抓取待测的所述滚珠丝杠并将其放置在所述检测平台
上之后，确认所述滚珠丝杠已经到位，并将到位确认信息发送给所述控制器。

[0010] 如上所述的系统，所述到位确认传感器是反射型光电传感器。

[0011] 如上所述的系统，所述动力系统进一步被配置成用于：在接收到所述到位确认信息后，将待测的所述滚珠丝杠的推杆推出；并且所述用于检测滚珠丝杠的摩擦阻力的系统
进一步包括检测传感器系统，所述检测传感器系统被配置成用于：检测所述滚珠丝杠的推
杆是否被推出到指定位置。

[0012] 如上所述的系统，所述指定位置是所述推杆被推出的最大行程。

[0013] 如上所述的系统，所述动力系统包括驱动气缸、步进电机和旋转头，所述旋转头与所述步进电机连接在一起，所述旋转头和所述步进电机安装到所述驱动气缸，其中，所述动
力系统进一步被配置成用于：启动所述步进电机，使得所述步进电机带动所述旋转头旋转；
启动所述驱动气缸，使得所述驱动气缸带动所述旋转头前进并卡入所述滚珠丝杠的尾部，
从而使得所述滚珠丝杠的推杆自动伸出；并当从所述控制器接收到所述推杆已经被推出到
所述指定位置后，停止所述步进电机的操作，并使得所述驱动气缸将所述旋转头返回至初
始位置。

[0014] 如上所述的系统，所述检测传感器系统包括激光传感器。

附图说明

[0015] 为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其他优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。应当理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此
将不被认为是对本发明所要求保护范围的限制。

[0016] 图1示出了根据本发明的一个实施例的滚珠丝杠摩擦阻力检测系统；

[0017] 图2示出了根据本发明的一个实施例的用于滚珠丝杠摩擦阻力检测的动力系统；

[0018] 图3示出了根据本发明的一个实施例的用于滚珠丝杠摩擦阻力的检测平台系统；

[0019] 图4示出了根据本发明的一个实施例的用于滚珠丝杠摩擦阻力检测的伺服压机系统；

[0020] 图5示出了根据本发明的一个实施例的用于滚珠丝杠摩擦阻力检测的检测传感器系统；

[0021] 图6示出了根据本发明的一个实施例的滚珠丝杠摩擦阻力检测系统的各个系统和/或部件的框图；

[0022] 图7示出了根据本发明的一个实施例的滚珠丝杠摩擦阻力检测的曲线图。

具体实施方式

[0023] 下面的详细描述参照附图进行。附图以例示方式示出可实践所要求保护的主题的特定实施例。应当理解，以下具体实施例出于阐释的目的旨在对典型示例作出具体描述，但
不应被理解成对本发明的限制；本领域技术人员在充分理解本发明精神主旨的前提下，可
对所公开实施例作出适当的修改和调整，而不背离本发明所要求保护的主题的精神和范
围。

[0024] 在以下的详细描述中，阐述了众多具体细节以便提供对各个所描述的实施例的透彻理解。然而，对本领域的普通技术人员将显而易见的是，无需这些具体细节就可实践所描
述的各种实施例。在其它实例中，并未对公知方法、程序、组件、电路以及网络进行详细描述
以免不必要地模糊各实施例的各方面。除非另外定义，否则在本文中所使用的技术和科学
术语应具有与本公开所属领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。

[0025] 本申请的实施例是示例性的实现或示例。说明书中对“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“各种实施例”或“其他实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、
构造或特性包括在本技术的至少一些实施例中，但不必是全部实施例。“实施例”、“一个实
施例”、或“一些实施例”的各种出现并不一定都指代相同的实施例。来自一个实施例的元素
或方面可与另一实施例的元素或方面组合。

[0026] 图1示出了根据本发明的一个实施例的滚珠丝杠摩擦阻力检测系统100。该摩擦阻力检测系统100可以包括动力系统10、检测平台系统20、伺服压机系统30和检测传感器系统
40。

[0027] 图2示出了根据本发明的一个实施例的用于滚珠丝杠摩擦阻力检测的动力系统10。动力系统10可以包括驱动气缸102、步进电机104、旋转头106、旋转头支撑机构108、和联
轴器110中的一项或多项。旋转头106可以由支撑机构108支撑，并通过联轴器110与步进电
机104连接在一起。步进电机104可以带动旋转头106旋转。步进电机104、旋转头106、旋转头
支撑机构108和联轴器110可以形成一个组件，该组件可以由驱动气缸102带动前进或后退。

[0028] 图3示出了根据本发明的一个实施例的用于滚珠丝杠检测平台系统20。检测平台系统20可以包括检测平台208、检测平台支撑架202、到位确认传感器206。图2中的检测平台
系统20还示出了放置在检测平台208上的待检测的滚珠丝杠204。检测平台208可以由检测
平台支撑架202支撑。检测平台208和检测平台支撑架202可以用于在摩擦阻力的检测过程
中支撑和固定滚珠丝杠204。在图3的实施例中，滚珠丝杠204被示为推杆式滚珠丝杠。

[0029] 到位确认传感器206可以被配置成用于确认滚珠丝杠204是否到位。如在图3所示的一个非限制性实施例中，到位确认传感器206可以被安装在检测平台208的下面，以检测
滚珠丝杠204是否已被适当放置在检测平台208上。在本发明的一个非限制性实施例中，到
位确认传感器206可以是反射型光电传感器，例如，短距扩散反射型光电传感器。该反射型
光电传感器是可以将光信号转换为电信号的一种基于光电效应进行工作的器件，其通过把
光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制和检测。反射型光电传感器可包括发光器和
接收器。具体而言，在本发明的实施例中，在没有将滚珠丝杠204放置在检测平台208上时，
由发光器发出的光无法被接收器接收到。而当滚珠丝杠204在检测平台208上放置就位时，
滚珠丝杠204会挡住光，并将光的至少一部分反射回反射型光电传感器，使得反射型光电传
感器的接收器可以接收到反射的光信号，并可以发送信号给控制器，以通知控制器待测的
滚珠丝杠已经放置就位。可以理解的是，基于本发明的以上设计和检测，可以利用其它类型
和/或数量的到位确认传感器206，并将其放置在除图3中示出的位置之外的任何适当位置
来检测滚珠丝杠204的放置到位。

[0030] 图4示出了根据本发明的一个实施例的用于滚珠丝杠摩擦阻力检测的伺服压机系统30。伺服压机系统30可以包括伺服压机304和伺服压机支撑机构302。伺服压机支撑机构
302用于在检测过程中支撑和固定伺服压机304。伺服压机系统30可以是带压力反馈的伺服
压机304。

[0031] 图5示出了根据本发明的一个实施例的用于滚珠丝杠摩擦阻力检测的检测传感器系统40。检测传感器系统40可以包括激光检测传感器404和传感器支架402。激光检测传感
器404被配置成用于在检测过程中检测滚珠丝杠204的推杆212伸出位置，传感器支架402可
以用于固定激光检测传感器404。在本发明的一个非限制性实施例中，如果滚珠丝杠204的
推杆212推出到指定位置，则激光检测传感器404可以检测到激光被滚珠丝杠204的推杆212
挡住，从而检测到滚珠丝杠204的推杆212已经被推出到指定位置。在一个优选实施例中，滚
珠丝杠204的推杆212的指定位置可以是滚珠丝杠204的推杆212的最大行程。然而，可以理
解的是可以选择具有其他距离的指定位置。相应地，检测传感器系统40可以设置在与选定
的指定位置相配合的适当位置处，以检测滚珠丝杠204的推杆212是否已经到达这一选定的
指定位置。

[0032] 图6示出了根据本发明的一个实施例的滚珠丝杠摩擦阻力检测系统的一部分电子部件的框图。图6示出了本发明涉及的各个系统、模块和/或部件之间的主要的交互。以下将
结合这一框图来详细描述滚珠丝杠摩擦阻力检测的过程。

[0033] 滚珠丝杠204（例如推杆式滚珠丝杠）可以由抓取系统（未在图中示出）抓取并放置在检测平台系统20的检测平台208上。在本发明的一个实施例中，滚珠丝杠摩擦阻力检测系
统100可以是整个生产检测流水线的一部分。除本申请的滚珠丝杠摩擦阻力检测系统100
外，还可以具有抓取系统、产品输送系统、产品储存库等。抓取系统可以实现产品在所有系
统之间的产品传递。利用抓取系统实现滚珠丝杠204的抓取并放置到位是本发明的一种优
选实施方式。可以理解的是，可以以任何合适的方式将滚珠丝杠204放置在检测平台208上，
例如，人工放置等。

[0034] 在将滚珠丝杠204恰当地放置在检测平台208之后，如上所述，到位确认传感器206可以检测到滚珠丝杠204已被放置就位，进而将这一检测信号发送给控制器50。控制器50在
接收到滚珠丝杠204已经就位的检测信号之后，可以指令动力系统10采取相应的动作。具体
而言，控制器可以指令动力系统10：启动步进电机104从而带动旋转头106旋转，启动驱动气
缸102从而带动旋转头106前进并卡入推杆式滚珠丝杠204的尾部210（如图1和图3所示），从
而使得滚珠丝杠204的推杆212可以自动伸出。当滚珠丝杠204的推杆212伸出到指定位置
后，检测传感器系统40的传感器可以检测到信号，并可以将该信号反馈给控制器50。控制器
50可以在接收到该信号之后，控制步进电机104停止（从而旋转头106停止旋转）并使驱动气
缸5将组件（包括步进电机104、旋转头106、旋转头支撑机构108和联轴器110）带回至其初始
位置。

[0035] 取决于组件返回的速度，控制器50可以在组件返回的过程中或在确认其已经返回到初始位置之后，启动伺服压机系统30。如上所述，伺服压机系统30可以包括带压力反馈的
伺服压机304。伺服压机304可以将滚珠丝杠204的推杆212由上述的指定位置缓慢压回至少
一段距离。在本发明的一个实施例中，控制器50可以将检测距离、检测起止位置、滚珠丝杠
被推回的速度中的一项或多项参数发送给所述伺服压机304。伺服压机304根据接收到的一
项或多项参数来将将滚珠丝杠204的推杆212压回。优选的，检测距离可以是滚珠丝杠204的
推杆212的整个行程，从而完整地检测滚珠丝杠204的整个行程的摩擦阻力。然而，根据具体
需要和要求，检测距离也可以是滚珠丝杠204的推杆212的整个行程的一部分。相应地，可以
设置滚珠丝杠204的摩擦阻力检测的起止位置。例如，在检测滚珠丝杠204的推杆212的整个
行程中，起止位置可以分别是滚珠丝杠204的推杆212的最大行程处和初始位置处。此外，可
以设置伺服压机304压回滚珠丝杠204的推杆212的速度，来满足对产品的检测要求。

[0036] 伺服压机304在接收到来自控制器50的一项或多项控制参数后，根据者一项或多项控制参数来将滚珠丝杠204的推杆212压回，并同时采集和记录滚珠丝杠204的推杆212被
压回时每个位置下的伺服压机304的压力和/或推杆的运动速度，并将这些信息反馈给控制
器50。

[0037] 控制器50接收到来自伺服压机304的反馈信息之后，可以处理这些反馈信息。例如，控制器50可以监测滚珠丝杠204的推杆212在被压回的每个位置下的压力和/或当前实
际运动速度，以发现异常位置。在本发明的一个优选实施例中，控制器50可以调取存储在存
储器60中的算法来处理接收到的数据。

[0038] 作为示例，图7示出了根据本发明的一个实施例的滚珠丝杠摩擦阻力检测的曲线图。可以监测滚珠丝杠204的推杆212在被压回时每个位置下的当前压力，并将当前压力与
预先设置的压力阈值范围进行比较，以发现异常压力和对应异常压力的位置。压力范围的
上下限可以根据对产品的摩擦阻力精度要求来设置。如图7中所示，在所示的超差位置中，
监测到的当前压力超出设定的压力上限，从而指示该产品在这一位置中，摩擦阻力不符合
产品生产要求。

[0039] 附加地，或者替代地，可以监测滚珠丝杠204的推杆212在被压回时每个位置下推杆的实际运动速度，也可以发现异常速度和对应异常速度的位置。如图7中所示，在所示的
超差位置中，监测到的当前速度突然下降，从而指示该产品在这一位置中受到了较大的摩
擦阻力，因此该产品可能不符合生产要求。类似地，根据实际情况和要求，可以设置速度的
阈值范围，来监测超过阈值速度上下限的速度异常值，或者可以设置速度变化的阈值变化
速率，来监测速度变化超出阈值速度变化率的异常值，从而监测产品的摩擦阻力是否符合
要求。压力和速度的双重监测可以使得监测结果更加准确可信。也可以根据具体情况选择
压力和速度中的一个参数进行监测。异常压力和/或速度及其对应位置的记录和分析可以
便于维修推杆式滚珠丝杠时查找故障点。

[0040] 控制器50可以将数据存储于存储器60中，也可以从存储器60检取所需的存储数据。存储器60是非瞬态存储介质。术语“非瞬态”指示存储介质不是以载波或传播信号实现。
然而，术语“非瞬态”不应当被理解为意味着存储器60是不可移动的或其内容是静态的。作
为一个示例，可将存储器60从本申请的系统中移除，并将其移动至另一设备。作为另一示
例，与存储器60基本相似的存储器可被插入至本申请的系统中。在某些示例中，非瞬态存储
介质可存储可以随时间变化的数据（例如，在RAM中）。

[0041] 归属于本公开中描述的系统和设备的功能中的至少一些可以实现为计算机可读存储介质上的指令，该计算机可读存储介质诸如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、
非易失性随机存取存储器（NVRAM）、电可擦写可编程只读存储器（EEPROM）、闪速存储器、磁
性介质、光学介质、或其他有形的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可被称为非瞬
态的。可执行该指令以支持本公开内容中描述的功能的一个或多个方面。

[0042] 出于示意性的目的，本公开的图6将各个系统、模块和/或部件示出为分开的部分。然而，可以立即的是可以将其中的一个或多个系统、模块和/或部件集成在一起，或者可以
对其进行进一步的细分，而不背离本公开的发明。

[0043] 因此，本公开描述了一种滚珠丝杠摩擦阻力检测系统。如上所述，本发明的检测系统可以是整个生产流检测水线上的一个部分。可以采用计算机实施指令的方式实现自动检
测。而配合自动抓取系统可进一步实现全自动检测，从而实现了较高的检测效率。因此，本
发明的技术方案适合大批量产品的连续检测。

[0044] 此外，本发明的系统能够直接检测待测滚珠丝杠的摩擦阻力，而无需与基准或参考滚珠丝杠的摩擦阻力的比较来实现检测。因此，本发明的这种检测系统结构简单，易于维
护。同时，与采用基准滚珠丝杠连续测试的方案相比，本发明的这种方法和系统进一步消除
了在连续的检测过程中所造成的基准滚珠丝杠的精度变化。

[0045] 在不背离本发明的精神和主旨的情况下，本领域技术人员可对以上具体描述的实施例作出适当修改和调整。因此，旨在使所要求保护的主题不仅限于所公开的特定示例，这
些要求保护的主题也可包括落在所附权利要求书及其等效物范围内的所有实现。