技术领域
[0001] 本发明涉及滚珠丝杠副技术领域，具体涉及一种滚珠丝杠预紧调控系统及方法。
相关背景技术
[0002] 在数控机床的进给传动系统中，一般采用滚珠丝杠副进行传动，其主要由丝杠、螺母及滚珠组成，丝杠和螺母上开有圆弧形面的螺旋槽，可将回转运动转化为直线运动，具有摩擦因数小、传动效率高、定位精度高等优点。
[0003] 在工作过程中，滚珠既有自转又有循环滚动，且运行时间长、速度快、负载重，容易造成磨损等现象导致其预紧力下降，而目前的预紧方法较为传统且需要停机操作，并且不能准确的控制预紧力的大小，若预紧不足则会降低传动精度，会进一步加剧磨损，影响滚珠丝杠的寿命。因此，现有技术中存在不能准确控制滚珠丝杠的预紧力大小的技术问题。
具体实施方式
[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034] 在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如：A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
[0035] 本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如：A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
[0036] 本发明实施例中所涉及到的“第一”、“第二”等描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的技术特征可以明示或者隐含的包括至少一个该特征。
[0037] 在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0038] 本发明提供了一种滚珠丝杠预紧调控系统及方法，以下分别进行说明。
[0039] 图1为本发明提供的滚珠丝杠预紧调控系统的一个实施例结构示意图及图2为本发明提供的滚珠丝杠预紧调控系统的一个实施例电路原理图，包括：
[0040] 比较单元101，用于获取活塞杆当前位移量和输入的活塞杆预设位置信息，基于活塞杆当前位移量和输入的活塞杆预设位置信息，得到系统偏差信号并转发；
[0041] 伺服放大器102，与比较单元101通信连接，用于基于系统偏差信号得到控制电流，基于控制电流控制伺服阀的开口大小，得到相应开口的系统流量，基于相应开口的系统流量进行滚珠丝杠的预紧调控操作。
[0042] 需要说明的是，本申请提供的滚珠丝杠预紧调控系统，包括信号反馈系统、液压传动系统及预紧控制系统，信号反馈系统包括：安装于活塞杆底部的位移传感器、电路中安装的指令电位器、比较器及伺服放大器102。
[0043] 位移传感器检测活塞杆位移量并转换成电信号，与指令电位器进行实时比较生成偏差信号，经过伺服放大器102输出控制电流控制电液伺服阀的开口大小，进而输出相应流量的压力油驱动液压缸带动活塞杆运动，进而实现螺母的预紧，当预紧量达到预设值时，偏差信号为零从而使系统处于稳定状态。
[0044] 液压传动系统包括：油箱、过滤器、电动机、液压泵、溢流阀、电流伺服阀及液压缸，液压传动系统通过电动机带动液压泵转动，液压泵将液体从油箱中吸入，液压泵将液体增压后输出，高压液体推动活塞运动，电液伺服阀根据电流信号改变阀口大小从而改变系统流量，控制液压缸活塞杆运动，实现对滚珠丝杠的预紧。
[0045] 需要进一步说明的是，图2中1为油箱，2为过滤器，3为电动机，4为液压泵，5为溢流阀，6为电液伺服阀，7为固定台面，8为液压缸，9为连接螺钉，10为预紧螺钉，11为第一螺母，12为垫片，13为第二螺母，14为丝杠，15为螺母座，16为位移传感器，17为指令电位器，18为比较器，19为伺服放大器102。
[0046] 可以进一步理解的是，比较单元101，用于获取活塞杆当前位移量和输入的活塞杆预设位置信息，基于活塞杆当前位移量和输入的活塞杆预设位置信息，得到系统偏差信号并转发，伺服放大器102，与比较单元101通信连接，用于基于系统偏差信号得到控制电流，基于控制电流控制伺服阀的开口大小，得到相应开口的系统流量，基于相应开口的系统流量进行滚珠丝杠的预紧调控操作。
[0047] 在本发明的一些实施例中，比较单元101，包括：
[0048] 位移传感器，用于获取活塞杆当前位移量并转发。
[0049] 需要说明的是，利用位移传感器检测活塞杆位移量。
[0050] 在本发明的一些实施例中，比较单元101，还包括：
[0051] 指令电位器，用于获取活塞杆预设位置信息并转发；
[0052] 比较器，与位移传感器通信连接以及与指令电位器通信连接，用于基于活塞杆当前位移量和活塞杆预设位置信息进行比较，得到位置偏差，基于位置偏差得到系统偏差信号。
[0053] 需要说明的是，利用位移传感器检测活塞杆位移量并转换成电信号，与指令电位器进行实时比较生成偏差信号，经伺服放大器102输出控制电流控制电液伺服阀的开口大小，进而输出相应流量的压力油驱动液压缸带动活塞杆运动，进而实现螺母的预紧，当预紧量达到预设值时，偏差信号为零从而使系统处于稳定状态。
[0054] 图3为本发明提供的滚珠丝杠预紧调控系统的一个实施例的操作流程图，包括：
[0055] 基于位置偏差得到对应的电位信息，基于对应的电位信息得到系统偏差信号。
[0056] 需要说明的是，位移传感器检测活塞杆位移量并转换成电信号，与指令电位器进行实时比较生成偏差信号，经过伺服放大器102输出控制电流控制电液伺服阀的开口大小，进而输出相应流量的压力油驱动液压缸带动活塞杆运动，进而实现螺母的预紧，当预紧量达到预设值时，偏差信号为零从而使系统处于稳定状态。
[0057] 本发明提供的滚珠丝杠预紧调控系统，比较单元，用于获取活塞杆当前位移量和输入的活塞杆预设位置信息，基于活塞杆当前位移量和输入的活塞杆预设位置信息，得到系统偏差信号并转发，目的是为了基于当前活塞杆的位移量与预设活塞杆位置信息进行比较生成系统偏差信号；伺服放大器，与比较单元通信连接，用于基于系统偏差信号得到控制电流，基于控制电流控制伺服阀的开口大小，得到相应开口的系统流量，基于相应开口的系统流量进行滚珠丝杠的预紧调控操作，目的是为了基于生成的系统偏差信号进行电位转换，得到控制电流，基于控制电流控制伺服阀的开口大小，进而输出相应流量的压力油驱动液压缸带动活塞杆运动，进而实现螺母的预紧，从而实现准确控制滚珠丝杠的预紧力大小。
[0058] 在本发明的一些实施例中，基于相应开口的系统流量进行滚珠丝杠的预紧调控操作，包括：
[0059] 基于相应开口的系统流量进行液压缸活塞运动，基于液压杠活塞运动带动预紧控制系统工作实现滚珠丝杠的预紧调控操作。
[0060] 需要说明的是，利用指令电位器输入预定位置，结合位移传感器监测活塞杆位置，通过比较器得到位置偏差并输出相应电位信号，通过伺服放大器102转换为电流值，进而控制电液伺服阀改变阀口大小，使液压传动系统流量增加，推动液压缸活塞杆进给，进而带动预紧螺钉受压，从而实现对滚珠丝杠螺母副的预紧。
[0061] 在本发明的一些实施例中，预紧控制系统，包括：连接螺丝钉、固定台面、预紧螺钉及滚珠丝杠螺母副；固定台面通过连接螺丝钉固定。
[0062] 需要说明的是，预紧控制系统包括：连接螺钉、固定台面、预紧螺钉及滚珠丝杠螺母副；
[0063] 其中，滚珠丝杠螺母副由丝杠、第一螺母、第二螺母、垫片及螺母座组成，固定台面通过连接螺钉固定连接在螺母座的一侧，液压缸固定连接在固定台面上，液压缸活塞杆压在预紧螺钉上，由活塞杆的进给运动传递预紧螺钉的移动，实现对滚珠丝缸螺母副的精确预紧。
[0064] 在本发明的一些实施例中，基于液压杠活塞运动带动预紧控制系统工作实现滚珠丝杠的预紧调控操作，包括：
[0065] 基于液压缸活塞运动带动预紧螺钉移动的预紧控制系统工作实现滚珠丝杠螺母副的预紧调控操作。
[0066] 需要说明的是，滚珠丝杠螺母副由丝杠、第一螺母、第二螺母、垫片及螺母座组成，固定台面通过连接螺钉固定连接在螺母座的一侧，液压缸固定连接在固定台面上，液压缸活塞杆压在预紧螺钉上，由活塞杆的进给运动传递预紧螺钉的移动，实现对滚珠丝缸螺母副的精确预紧。
[0067] 在本发明的一些实施例中，系统，还包括溢流阀，溢流阀与伺服放大器102电信连接，用于对滚珠丝杠预紧调控系统进行过载保护。
[0068] 需要说明的是，溢流阀实现对液压回路的过载保护。本发明提供的滚珠丝杠预紧调控系统，比较单元，用于获取活塞杆当前位移量和输入的活塞杆预设位置信息，基于活塞杆当前位移量和输入的活塞杆预设位置信息，得到系统偏差信号并转发，目的是为了基于当前活塞杆的位移量与预设活塞杆位置信息进行比较生成系统偏差信号；伺服放大器，与比较单元通信连接，用于基于系统偏差信号得到控制电流，基于控制电流控制伺服阀的开口大小，得到相应开口的系统流量，基于相应开口的系统流量进行滚珠丝杠的预紧调控操作，目的是为了基于生成的系统偏差信号进行电位转换，得到控制电流，基于控制电流控制伺服阀的开口大小，进而输出相应流量的压力油驱动液压缸带动活塞杆运动，进而实现螺母的预紧，从而实现准确控制滚珠丝杠的预紧力大小。
[0069] 在本发明的一些实施例中，系统流量的表达式如下：
[0070]
[0071] 其中，qL为系统流量，Cd为系统流量的无因次常数，W为伺服阀口厚度，xv为伺服阀的开度，K为系统流量的比例系数，ΔX为系统流量的偏差位移，ρ为液体密度及ΔP为同一节伺服阀流口两边的压力差。
[0072] 可以理解的是，通过传递关系可以知道，偏差位移与开口大小存在一定关系，假设两者存在一定的比例系数，则液压系统流量与偏差位移的关系如上。
[0073] 需要说明的是，当初始输入设定预紧量X1时，偏差位移最大，其值将随着液压杠活塞杆的进给而不断减小，当达到预定预紧量时，偏差位移为0，从而使液压系统再次回到稳定状态，而活塞杆位移此时增加量也为X1，从而完成对滚珠丝杠预紧量的精准调控。
[0074] 需要进一步说明的是，对指令电位器输入所需预紧量，由位移传感器实时监测活塞杆位移量，并将二者转换成对应电位，通过比较器得出位置偏差并输出相应的偏差电位，再由伺服放大器102对所获得的电位进行分析输入控制电流，具体计算公式如下：
[0075] ΔX＝X1‑X2；
[0076] 其中，ΔX为系统流量的偏差位移，X1为输入所需预紧量及X2为位移传感器实时监测活塞杆位移量。
[0077] 进一步地，
[0078]
[0079] 其中，qL为系统流量，Cd为系统流量的无因次常数，W为伺服阀口厚度，xv为伺服阀的开度，Δd为伺服阀口开口大小，系统流量的偏差位移，ρ为液体密度及ΔP为同一节伺服阀流口两边的压力差。
[0080] 当电流伺服阀得到控制电流时，其会根据电流大小改变其开口大小，从而改变输入液压系统的流量，可得到流量与开口开度之间的关系如上式。
[0081] 图4为本发明提供的滚珠丝杠预紧调控方法的一个实施例流程示意图，包括：
[0082] S401、通过比较单元获取活塞杆当前位移量和输入的活塞杆预设位置信息，基于活塞杆当前位移量和输入的活塞杆预设位置信息，得到系统偏差信号；
[0083] S402、通过伺服放大器基于系统偏差信号得到控制电流，基于控制电流控制伺服阀的开口大小，得到相应开口的系统流量，基于相应开口的系统流量给液压传动系统提供动力进行液压缸活塞运动，实现滚珠丝杠的预紧调控操作。
[0084] 本发明提供的滚珠丝杠预紧调控系统，比较单元，用于获取活塞杆当前位移量和输入的活塞杆预设位置信息，基于活塞杆当前位移量和输入的活塞杆预设位置信息，得到系统偏差信号并转发，目的是为了基于当前活塞杆的位移量与预设活塞杆位置信息进行比较生成系统偏差信号；伺服放大器，与比较单元通信连接，用于基于系统偏差信号得到控制电流，基于控制电流控制伺服阀的开口大小，得到相应开口的系统流量，基于相应开口的系统流量进行滚珠丝杠的预紧调控操作，目的是为了基于生成的系统偏差信号进行电位转换，得到控制电流，基于控制电流控制伺服阀的开口大小，进而输出相应流量的压力油驱动液压缸带动活塞杆运动，进而实现螺母的预紧，从而实现准确控制滚珠丝杠的预紧力大小。
[0085] 以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所做的等同变化或装饰，均在本发明的保护范围之内。
