一种可以检测滚动运动副中滚珠运动状态的装置,该装置包括滑块、滑块磁性开关环、非金属滑块滚道、带磁性滚珠、非金属导轨滚道、导轨磁性开关环、导轨、磁性开关阵列、滚珠强磁体。所述滑块、导轨相配合组成滚动运动副,滚动运动副中,滑块通过滚珠沿着导轨直线运动;带磁性滚珠和其他滚珠在非金属滑块滚道和非金属导轨滚道之间滚动。带磁性滚珠在滚动运动副中滚动时,强磁的一部分会分别路过不同的磁性开关,检测系统通过磁性套筒发出的开关信号的先后和磁性开关的坐标,即可判断出磁性滚珠的路径。发明装置结构简单、易于制造并能有效地检测滚珠的运动情况,真实模拟了滚动副的实际结构和受力关系。
1.一种可以检测滚动运动副中滚珠运动状态的装置,其特征在于:该装置包括滑块(1)、滑块磁性开关环(2)、非金属滑块滚道(3)、带磁性滚珠(4)、非金属导轨滚道(5)、导轨磁性开关环(6)、导轨(7)、磁性开关阵列(8)、滚珠强磁体(9);滑块(1)、滑块磁性开关环(2)、非金属滑块滚道(3),三者之间通过键或者销钉连接固定连接,三者之间没有相对移动;非金属导轨滚道(5)、导轨磁性开关环(6)、导轨(7)三者之间也通过键或者销钉连接并固连,三者之间没有相对移动;所述滑块(1)、导轨(7)相配合组成滚动运动副,滚动运动副中,滑块(1)通过滚珠沿着导轨(7)直线运动;带磁性滚珠(4)和其他滚珠在非金属滑块滚道(3)和非金属导轨滚道(5)之间滚动;所述磁性开关阵列(8)均布在导轨磁性开关环(6)和滑块磁性开关环(2)内部,其中,每一个磁性开关独立;带磁性滚珠(4)内安装有滚珠强磁体(9)。
2.根据权利要求1所述的一种可以检测滚动运动副中滚珠运动状态的装置,其特征在于:带磁性滚珠(4)在滚动运动副中滚动时,强磁的一部分会分别路过不同的磁性开关,检测系统通过磁性套筒发出的开关信号的先后和磁性开关的坐标,即可判断出磁性滚珠的路径,通过计算机处理可以得到在某一时间段,某一工况下磁性滚珠的运动形式;另外,本装置可以在三方向可以施加一定的载荷,模拟滚动运动副在实际工况下,滚珠的运动状况。
3.根据权利要求1所述的一种可以检测滚动运动副中滚珠运动状态的装置,其特征在于:为了减小金属滚道对滚珠强磁的消弱,两侧的非金属滑块滚道(3)、非金属导轨滚道(5)采用非磁性物质,如陶瓷或高硬度工程塑料或非磁性材料。
4.根据权利要求1所述的一种可以检测滚动运动副中滚珠运动状态的装置,其特征在于:所述磁性开关阵列(8)的磁性开关灵敏度需要适当调整,带磁性滚珠有强磁的部分接近时磁性开关动作,而无磁性一侧接近时磁性开关不动作。
5.根据权利要求1所述的一种可以检测滚动运动副中滚珠运动状态的装置,其特征在于:所述检测系统通过数据采集处理系统将导轨及磁性开关检测到的信号输入到计算机中,可得曲线结果。技术领域
本发明涉及一种可以检测滚动运动副中滚珠运动状态的装置,属于检测技术领域。
背景技术
滚动运动副是数控机床进给系统的主要功能部件,其精度和性能决定了数控机床进给系统的精度。为了保证滚动运动副的传动精度,一般都采用预紧式滚动运动副。滚动运动副实际工作一段时间之后,运动部件摩擦磨损会导致预紧力丧失,滚动运动副精度退化,分析滚动运动副的精度退化过程非常重要,而磨损是精度退化的主要原因之一,要知道滚珠与导轨的磨损机理,就必须知道滚珠在导轨中的运动状态,由于机构的非对称性,接触角和预紧力的变化,滚珠在导轨中的运动形式是非常复杂的,并且在不同的加载条件下滚珠都有不同的运动形式,而滚珠导轨是一个封闭的空间,我们无法直接观察到滚珠的运行状态,这样就给分析滚动运动副的精度退化带来了很大的困难。本发明将滚动运动副中的某一个滚珠设计成表面一点带有磁性的滚珠。导轨的轨道中设置均布的磁性开关,磁性开关的位置是固定的,每一个磁性开关可以在带有磁性的滚珠接近时检测到并发出一个开关信号,并将检测的开关信号送出。通过计算机的分析可以确定滚珠在滚道的运动状态。本发明可以检测出滚珠的具体运动状态,进而为分析滚珠导轨的磨损机理提供依据。
发明内容
本发明的目的在于分析滚动运动副在运行过程中滚珠的具体运动形式和规律。为实现上述目的,本发明所采用的技术方案为一种可以检测滚动运动副中滚珠运动状态的装置,该装置包括滑块、滑块磁性开关环、非金属滑块滚道、带磁性滚珠、非金属导轨滚道、导轨磁性开关环、导轨、磁性开关阵列、滚珠强磁体。滑块、滑块磁性开关环、非金属滑块滚道,三者之间通过键或者销钉连接固定连接,三者之间没有相对移动;非金属导轨滚道、导轨磁性开关环、导轨三者之间也通过键或者销钉连接并固连,三者之间没有相对移动;所述滑块、导轨相配合组成滚动运动副,滚动运动副中,滑块通过滚珠沿着导轨直线运动;带磁性滚珠和其他滚珠在非金属滑块滚道和非金属导轨滚道之间滚动;所述磁性开关阵列均布在导轨磁性开关环和滑块磁性开关环内部,其中,每一个磁性开关独立;带磁性滚珠内安装有滚珠强磁体。与现有技术相比,本发明具有如下有益效果。1、本发明装置可以检测滚珠在滚动运动副滚道之间的确切运动形式,在此发明之前只能是预测、猜测滚珠的运动形式。2、本发明装置采用廉价的磁性开关,结构简单,易于制造,并能有效地检测滚珠的运动情况,真实模拟了滚动副的实际结构和受力关系,填补了滚珠运动未知的空白。3、滚道环制作相对复杂,但在大规模集成电路的支持下,完全可以实现,磁性开关阵列的密度决定着检测路径的精度,阵列越密精度越高,磁性开关阵列的密度要和强磁滚珠的磁场空间范围相匹配。
附图说明
图1为本发明装置的滚动运动副结构截面示意图。图2为本发明滑块装置截面的结构示意图。图3为本发明导轨装置截面的结构示意图。图4为本发明导轨与滑块装配截面的结构示意图。图5为本发明导轨与滑块装配及滚珠位置的结构示意图。图6本发明磁性开关环及磁性开关阵列的示意图。图7本发明磁性滚珠主视图。图8本发明磁性滚珠俯视图。图9本发明检测系统示意图。图10本发明装置的一种可能的滚珠运动曲线图。图中:1、滑块,2、滑块磁性开关环,3、非金属滑块滚道,4、带磁性滚珠,5、非金属导轨滚道,6、导轨磁性开关环,7、导轨,8、磁性开关阵列,9、滚珠强磁体。
具体实施方式
如图1-8所示,一种可以检测滚动运动副中滚珠运动状态的装置,该装置包括滑块1、滑块磁性开关环2、非金属滑块滚道3、带磁性滚珠4、非金属导轨滚道5、导轨磁性开关环6、导轨7、磁性开关阵列8、滚珠强磁体9。滑块1、滑块磁性开关环2、非金属滑块滚道3,三者之间通过键或者销钉连接固定连接,三者之间没有相对移动;非金属导轨滚道5、导轨磁性开关环6、导轨7三者之间也通过键或者销钉连接并固连,三者之间没有相对移动;所述滑块1、导轨7相配合组成滚动运动副,滚动运动副中,滑块1通过滚珠沿着导轨7直线运动;带磁性滚珠4和其他滚珠在非金属滑块滚道3和非金属导轨滚道5之间滚动;所述磁性开关阵列8均布在导轨磁性开关环6和滑块磁性开关环2内部,其中,每一个磁性开关独立;带磁性滚珠4内安装有滚珠强磁体9。带磁性滚珠4在滚动运动副中滚动时,强磁的一部分会分别路过不同的磁性开关,检测系统通过磁性套筒发出的开关信号的先后和磁性开关的坐标,即可判断出磁性滚珠的路径,通过计算机处理可以得到在某一时间段,某一工况下磁性滚珠的运动形式。另外,本装置可以在三方向可以施加一定的载荷,模拟滚动运动副在实际工况下,滚珠的运动状况。为了减小金属滚道对滚珠强磁的消弱,两侧的非金属滑块滚道3、非金属导轨滚道5采用非磁性物质,如陶瓷或高硬度工程塑料或非磁性材料。所述磁性开关阵列8的磁性开关灵敏度需要适当调整,带磁性滚珠有强磁的部分接近时磁性开关动作,而无磁性一侧接近时磁性开关不动作。如图9所示,所述检测系统通过数据采集处理系统将导轨及磁性开关检测到的信号输入到计算机中,可得曲线结果。如图10所示为本发明装置的一种可能的滚珠运动曲线图。