专利名称：传动丝杠的支承结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械传动结构领域，更具体地说，本实用新型涉及一种精密滚珠丝杠。
背景技术：
现在，在机械传动结构领域，常用精密丝杠机构来执行控制任务，尤其像高速贴片机一类的机电一体化精密加工装置，其中的数控设备的进给伺服系统和定位系统将控制信号发送给滚珠丝杠机构，驱动丝杠转动或驱动丝扣位移来实现控制任务。在上述的驱动过程中，丝杠的启动与急停、高速转动、甚或快速反转等控制动作进行时，不论丝杠或丝扣双方都会受到对方的强大的冲击力，其中尤以丝杠的支承结构受到的冲击力及其相应的位移对于传动精度的影响最大、最为关键。为了提高运动控制系统的控制精度，现有技术多在丝杠的端头采用止推轴承防止丝杠的轴向串动，考虑到热伸长对轴向尺寸很大的丝杠的影响，通常会在丝杠的同一端紧固一对止推轴承并作反向位移实现止推轴承的预紧以提高轴承的止推能力和精度，或者在丝杠的两端分别紧固一个止推轴承来对丝杠进行预拉以提高丝杠的刚度和传动精度，具体而言主要有如下几种支承方式一、传动丝杠一端装配一对止推轴承并预紧，另一端是悬臂梁结构，如图1所示。这种支承方式的轴向刚度低，传动刚度很差，仅适应于短丝杠和承载能力很小的场合。
二、传动丝杠一端装配一对止推轴承并预紧，另一端装配向心球轴承，如图2所示。这种支承方式因为采用了简支梁结构，以及向心球轴承可适当补偿丝杠热伸长的影响，传动刚度稍好，可适用于滚珠丝杠较长的情况。
三、传动丝杠两端各装一个止推轴承对丝杠进行预拉，两端都还同时装配有向心球轴承，如图3所示。这种支承方式因为采用了丝杠预拉，传动刚度有所改善，但是由于丝杠的热伸长的影响很大，这种支承方式的传动刚度对热伸长过于敏感而不稳定，而且由于没有对止推轴承进行预紧，故传动精度受到影响。
四、传动丝杠两端都装有一对止推轴承及向心球轴承，如图4所示。这种支承方式既对轴承施加了预紧拉力，同时也利用止推轴承对传动丝杠进行了预拉，可以使丝杠的热变形转为止推轴承的预紧力，因而可以提高轴向刚度与传动精度，但缺点是没有把对轴承的轴向预紧和对丝杠的轴向预拉两者相对独立地分开来实现，因而，丝杠的轴向预拉效果很差，止推轴承的预紧力只能抵消丝杠端头的热变形而不能抵消丝杠全长上的热变形，而传动丝杠的预拉力却也远远不足以抵消丝杠全长上的热变形，在受热情况下，这种支承方式的止推轴承的工作条件将变得恶劣，而且转动速度受到了两对推力轴承的双重限制，传动速度最慢。
所有的上述支承方式和结构都采用了数量不等的推力轴承，丝杠的转速随着推力轴承数量的增加受到了越来越大的限制，故上述这些现有的丝杠支承方式和结构只能用在低温度变动、低速的条件下，不能适应日新月异的机电一体化设备提出的加工适应性强、高速、高精度传动等方面的要求。
发明内容针对现有技术的上述缺点，本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种既能充分地对丝杠两端施加预拉力、又能充分地对止推轴承施加预紧力、从而大大增加在高温度变动情况下传动丝杠的轴向刚度、传动精度和传动速度的传动丝杠的支承结构。
为此，本实用新型的技术解决方案是一种传动丝杠的支承结构，该支承结构包括设在传动丝杠端头的轴承和轴承座、以及带有轴承端盖的轴承套、润滑油封，而在所述的传动丝杠的两端头上都设置有轴承和轴承座，且其中之一的所述端头上设置的为止推轴承付，且该止推轴承付是被紧配合或通过螺纹配合固定在与其对应的轴承座中；而在另一个所述端头上的所述轴承与其相对应的轴承座之间设置有拉伸所述传动丝杠的弹性拉伸装置。所述的传动丝杠的被拉伸端头紧配合在所述的轴承中，所述的轴承又紧配合在轴承套内，而所述的轴承套是滑动配合在所对应的轴承座的内孔中。本实用新型在传动丝杠的两个端头上分别设置不同功能的拉紧结构在其中一个端头上的轴承与其相对应的轴承座之间设置拉伸传动丝杠的弹性拉伸装置，亦即将丝杠的这一端头设置成为游动支承端，而在另一端头上，仍然设置止推轴承付以保证止推强度，这种分别调节的支承设置既能充分地对丝杠两端施加预拉力、又能充分地对止推轴承施加预紧力，为大大增加传动丝杠对高温度变动的适应性、提高其轴向刚度、传动精度和传动速度打下基础。
本实用新型的弹性拉伸装置可以有许多实施方式，其中较佳实施例中，所述的弹性拉伸装置为沿所述传动丝杠的轴向推或拉该端轴承或其轴承套的螺旋圈簧，所述的轴承座上设置有支承该螺旋圈簧的支承体。此外还可以采用片簧等弹性部件。
所述的支承体是开设在所述轴承座上的通孔台阶或勾挂结构。该通孔台阶的轴线一般均与传动丝杠的轴形平行。
所述的螺旋圈簧是直接介于所述的通孔台阶端面与所述轴承的相应端面之间，或介于所述的通孔台阶端面与该轴承的轴承套的相应端面之间。
每个所述的通孔台阶的通孔及所述的螺旋圈簧的内孔中套配有一根螺栓，该螺栓一头连接在所述的轴承套的相应端面上，另一头上的螺母将所述的螺旋圈簧压紧在所述通孔台阶端面与所述轴承套的相应端面或螺母本体下端面之间。采用这种螺栓穿越螺旋圈簧和通孔台阶的通孔的方法既可以固定也可导引螺旋圈簧在通孔台阶端面与轴承套的相应端面或螺母本体下端面间充分有效地将丝杠向外预拉伸长。
为增加拉伸力量，可以增加所述的弹簧个数，亦即所述的通孔台阶及螺旋圈簧可有一或多个，并以所述的传动丝杠为中心在轴承座上周向均布。
所述的通孔台阶是开孔在所述的轴承座的外向端面或内向端面上，而所述螺栓的螺母配合端头是朝向所述的轴承座的外向或内向。螺栓的螺母配合端头的位置和方向合适，可以有利于人工调节螺栓的螺母以增减弹性拉伸力。
所述的轴承套包括阻止所述轴承串动的轴承端盖，所述传动丝杠的被拉伸端头上还通过螺纹连接有防止所述的轴承松动的压紧螺母。这种轴承端盖和压紧螺母可以进一步防止拉伸过程中，轴承与丝杠间的滑移，保证拉伸的效果不打折扣。
所述的传动丝杠的被拉伸端头上所设的轴承为向心球轴承，而在另一端头上所设的止推轴承为角接触双向止推轴承，该角接触双向止推轴承还采用方头螺母预紧。该角接触双向止推轴承具体是采用背对背成套的角接触轴承的支承端，并用方螺母预紧轴承。该角接触双向止推轴承与适宜高速转动的向心球轴承相适应，既能防止丝杠的轴向串动，又能允许丝杠以很高的速度旋转。
总之，本实用新型的支承结构既充分保证滚珠丝杆的热变形被弹簧的储能和放能所消耗，能补偿丝杠的热伸长，使传动刚度得到极大提高，减少震动，弹簧的储能作用还能对丝杠进行预拉紧，以实现高速运动及加速和减速的平稳。由于传动刚度极大提高，还可以在传动刚度满意的前提下，减小传动滚珠丝杠的尺寸，使结构更加紧凑，从而使整个数控设备的外观尺寸减小，减小设备重量，节约生产成本。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为现有技术例1的结构示意简图。
图2为现有技术例2的结构示意简图。
图3为现有技术例3的结构示意简图。
图4为现有技术例4的结构示意简图。
图5为本实用新型实施例1的结构示意图。
图6为本实用新型实施例2的结构示意图。
图7为图6的左视图。
具体实施方式现有技术例1，如图1所示传动丝杠1一端装配一对止推轴承2-1并预紧在轴承座3上，另一端是悬臂梁结构，这种支承方式传动丝杠1的轴向刚度低，传动刚度很差，仅适应于短丝杠和承载能力很小的场合。
现有技术例2，如图2所示传动丝杠1一端装配一对止推轴承2-1并预紧在轴承座3上，另一端装配向心球轴承2-0在轴承座3(省略)，这种支承方式因为采用了简支梁结构，以及向心球轴承2-0可适当补偿传动丝杠1热伸长的影响，传动刚度稍好，可适用于滚珠丝杠较长的情况。
现有技术例3，如图3所示传动丝杠1两端各装一个止推轴承2-1对丝杠进行预拉，两端都还同时装配有向心球轴承2-0，这种支承方式因为采用了丝杠预拉，传动刚度有所改善，但是由于传动丝杠的热伸长的影响很大，这种支承方式的传动刚度对热伸长过于敏感而不稳定，而且由于没有对止推轴承2-1进行预紧，故传动精度受到影响。
现有技术例4，如图4所示传动丝杠1两端都装有一对止推轴承2-1及向心球轴承2-0，这种支承方式既对止推轴承2-1施加了预紧拉力，同时也利用止推轴承2-1对传动丝杠进行了预拉，可以使传动丝杠1的热变形转为止推轴承2-1的预紧力，因而可以提高传动丝杠1轴向刚度与传动精度，但缺点是没有把对轴承的轴向预紧和对传动丝杠1的轴向预拉两者相对独立地分开来实现，因而，传动丝杠的1轴向预拉效果很差，止推轴承2-1的预紧力只能抵消丝杠端头的热变形而不能抵消传动丝杠1全长上的热变形，而传动丝杠1的预拉力却也远远不足以抵消其全长上的热变形，在受热情况下，这种支承方式的止推轴承2-1的工作条件将变得恶劣，而且转动速度受到了两对推力轴承2-1的双重限制，传动速度最慢。
本实用新型实施例1，如图5所示一种传动丝杠1的支承结构，该支承结构包括设在传动丝杠1端头的轴承和轴承座、以及带有轴承端盖4-0的轴承套4、润滑油封4-1，而在所述的传动丝杠1的两端头上都设置有轴承和轴承座，且其中之一的所述端头上设置的为止推轴承付2-1，且该止推轴承付2-1是被紧配合或通过螺纹配合固定在与其对应的轴承座3中；而在另一个所述端头上的所述向心球轴承2-0与其相对应的轴承座3之间设置有拉伸所述传动丝杠1的弹性拉伸装置。所述的传动丝杠1的被拉伸端头紧配合在所述的轴承2-0中，所述的轴承2-0又紧配合在轴承套4内，而所述的轴承套4是滑动配合在所对应的轴承座3的内孔中。
所述的弹性拉伸装置为沿所述传动丝杠1的轴向顶推该端轴承2-0及轴承套4的螺旋圈簧5，所述的轴承座3上设置有支承该螺旋圈簧5的通孔台阶6支承体。
所述的螺旋圈簧5是直接介于所述的通孔台阶6端面与轴承2-0的轴承套4的相应端面之间。
在所述的通孔台阶6的通孔及所述的螺旋圈簧5的内孔中套配有一根空心螺栓套7，该空心螺栓套7空心孔内自由配合着所述的传动丝杠1，且该螺栓套7一头连接在所述的轴承套4及轴承端盖4-0的相应端面上，另一头上的螺母7-0将所述的螺旋圈簧5压紧在所述通孔台阶6端面与所述轴承套4及轴承端盖4-0的相应端面之间。
所述的通孔台阶6是开孔在所述的轴承座3的内向端面上，而所述螺栓套7的螺母7-0配合端头是朝向所述的轴承座的内向。该端头的轴承套4包括阻止所述轴承2-0串动的轴承端盖4-0，且在传动丝杠1的被拉伸端头上还通过螺纹连接有防止轴承2-0松动的压紧螺母8，该压紧螺母8通过衬套8-2压紧在轴承2-0端面上。
所述的传动丝杠1的另一端头上所设的止推轴承2-1为角接触双向止推轴承，该止推轴承2-1为成对的角接触双向止推轴承2-1，该角接触双向止推轴承2-1还采用方头螺母8-1预紧。
本实用新型实施例2，如图6、7所示一种传动丝杠1的支承结构，该支承结构包括设在传动丝杠1端头的轴承和轴承座、以及带有轴承端盖4-0的轴承套4、润滑油封4-1，而在所述的传动丝杠1的两端头上都设置有轴承和轴承座，且其中之一的所述端头上设置的为止推轴承付2-1，且该止推轴承付2-1是被紧配合或通过螺纹配合固定在与其对应的轴承座3中；而在另一个所述端头上的所述向心球轴承2-0与其相对应的轴承座3之间设置有拉伸所述传动丝杠1的弹性拉伸装置。所述的传动丝杠1的被拉伸端头紧配合在所述的向心球轴承2-0中，所述的轴承2-0又紧配合在轴承套4内，而所述的轴承套4是滑动配合在所对应的轴承座3的内孔中。
所述的弹性拉伸装置为沿所述传动丝杠1的轴向顶推该端轴承2-0及轴承套4的螺旋圈簧5，所述的轴承座3上设置有支承该螺旋圈簧5的通孔台阶6支承体。
所述的螺旋圈簧5是间接介于所述的通孔台阶6端面与轴承2-0的轴承套4的相应端面之间。
在每个所述的通孔台阶6的通孔及所述的螺旋圈簧5的内孔中套配有一根螺栓7，该螺栓7一头连接在所述的轴承套4的相应端面上，另一头上的螺母7-0将所述的螺旋圈簧5压紧在所述通孔台阶6端面与螺母7-0本体下端面之间。螺旋圈簧螺5一端支承在孔台阶6端面上，螺旋圈簧螺5另一端将压缩力反作用于螺母7-0，经螺栓7传递到轴承套4，进而传递到传动丝杠1上，从而把传动丝杠1预拉紧。
所述的通孔台阶6及螺旋圈簧5有六个，并以所述的传动丝杠1为中心在轴承座3上周向均布。
所述的通孔台阶6是开孔在所述的轴承座3的外向端面上，所述螺栓7的螺母7-0的端头也是朝向所述的轴承座3的外向，以便于人工调整拉紧力。
所述的轴承套4包括阻止所述轴承2-0串动的轴承端盖4-0，该轴承端盖4-0是由数根螺母4-2压紧在所述的轴承套4的端面上的，所述传动丝杠1的被拉伸端头上还通过螺纹连接有防止所述的轴承2-0松动的压紧螺母8，该压紧螺母8通过衬套8-2压紧在轴承2-0端面上。
所述的传动丝杠1的另一端头上所设的止推轴承2-1为角接触双向止推轴承，该止推轴承2-1为成对的角接触双向止推轴承2-1，该角接触双向止推轴承2-1还采用方头螺母8-1预紧。
权利要求1.一种传动丝杠的支承结构，该支承结构包括设在传动丝杠端头的轴承和轴承座、以及带有轴承端盖的轴承套、润滑油封，其特征在于在所述的传动丝杠的两端头上都设置有轴承和轴承座，且其中之一的所述端头上设置的为止推轴承付，且该止推轴承付是被紧配合或通过螺纹配合固定在与其对应的轴承座中；而在另一个所述端头上的所述轴承与其相对应的轴承座之间设置有拉伸所述传动丝杠的弹性拉伸装置。
2.如权利要求1所述的传动丝杠的支承结构，其特征在于所述的传动丝杠的被拉伸端头紧配合在所述的轴承中，所述的轴承又紧配合在轴承套内，而所述的轴承套是滑动配合在所对应的轴承座的内孔中。
3.如权利要求1所述的传动丝杠的支承结构，其特征在于所述的弹性拉伸装置为沿所述传动丝杠的轴向推或拉该端轴承或其轴承套的螺旋圈簧，所述的轴承座上设置有支承该螺旋圈簧的支承体。
4.如权利要求1所述的传动丝杠的支承结构，其特征在于所述的支承体是开设在所述轴承座上的通孔台阶或勾挂结构。
5.如权利要求1所述的传动丝杠的支承结构，其特征在于所述的螺旋圈簧是直接介于所述的通孔台阶端面与所述轴承的相应端面之间，或介于所述的通孔台阶端面与该轴承的轴承套的相应端面之间。
6.如权利要求1所述的传动丝杠的支承结构，其特征在于每个所述的通孔台阶的通孔及所述的螺旋圈簧的内孔中套配有一根螺栓，该螺栓一头连接在所述的轴承套的相应端面上，另一头上的螺母将所述的螺旋圈簧压紧在所述通孔台阶端面与所述轴承套的相应端面或螺母本体下端面之间。
7.如权利要求1所述的传动丝杠的支承结构，其特征在于所述的通孔台阶及螺旋圈簧有一或多个，并以所述的传动丝杠为中心在轴承座上周向均布。
8.如权利要求1所述的传动丝杠的支承结构，其特征在于所述的通孔台阶是开孔在所述的轴承座的外向端面或内向端面上，而所述螺栓的螺母配合端头是朝向所述的轴承座的外向或内向。
9.如权利要求1所述的传动丝杠的支承结构，其特征在于所述的轴承套包括阻止所述轴承串动的轴承端盖，所述传动丝杠的被拉伸端头上还通过螺纹连接有防止所述的轴承松动的压紧螺母。
10.如权利要求1所述的传动丝杠的支承结构，其特征在于所述的传动丝杠的被拉伸端头上所设的轴承为向心球轴承，而在另一端头上所设的止推轴承为角接触双向止推轴承，该角接触双向止推轴承还采用方头螺母预紧。
专利摘要本实用新型涉及一种传动丝杠的支承结构，包括设在传动丝杠端头的轴承和轴承座、以及带有轴承端盖的轴承套、润滑油封，而在所述的传动丝杠的两端头上都设置有轴承和轴承座，且其中之一的所述端头上设置的为止推轴承副，且该止推轴承副是被紧配合或通过螺纹配合固定在与其对应的轴承座中；而在另一个所述端头上的所述轴承与其相对应的轴承座之间设置有拉伸所述传动丝杠的弹性拉伸装置。本实用新型提供一种既能充分地对丝杠两端施加预拉力、又能充分地对止推轴承施加预紧力、从而大大增加在高温度变动情况下传动丝杠的轴向刚度、传动精度和传动速度的传动丝杠的支承结构。
文档编号F16H25/20GK2634198SQ03267488
公开日2004年8月18日 申请日期2003年7月14日 优先权日2003年7月14日
发明者陈金柏, 林伟强, 陈非, 王易伟, 梁耀国, 梁引花 申请人:肇庆新宝华电子设备有限公司