滚珠丝杠螺母副及预紧方法与流程

本发明属于传动装置的技术领域，具体涉及一种滚珠丝杠螺母副及预紧方法。

背景技术：

滚珠丝杠及其螺母是绝大多数工程机械的传动部件，在丝杠上装上螺母、滚珠以及相关的紧固件、密封件即构成一个滚珠丝杠螺母副。滚珠丝杠螺母副可将丝杠的旋转运动转换为螺母沿丝杠轴线方向的直线往复运动。在螺母承受轴向载荷的情况下，螺母的往复直线运动会存在回程误差，即螺母在丝杠的推动下运动一段直线距离，当丝杠反转并带动螺母返回时，螺母不能准确回到初始位置，返回位置与初始位置之间会存在一段微小距离。为消除滚珠丝杠螺母副传动的回程误差并改善其动力特性，通常需要对滚珠丝杠螺母副进行预紧，即通过预紧使螺母与丝杠始终保持紧密接触甚至产生微小的变形，从而消除螺母与丝杠之间的间隙，达到减小或消除回程误差、提高传动精度并增强滚珠丝杠传动动力特性的目的。而滚珠丝杠螺母副有多种预紧方法，其中一种便是用双螺母加调整垫片的预紧方式对滚珠丝杠螺母副进行预紧，此种预紧方式中，一根丝杠上设有两个螺母，通过在两螺母之间添加调整垫片的方式将两螺母向丝杠两端挤压以使丝杠与螺母之间的间隙变为零，这样无论螺母是前进还是返回，螺母与丝杠之间的间隙始终保持为零。但是，目前滚珠丝杠螺母副的双螺母预紧方式中存在调整困难、调整垫片加工难度大、特定滚珠丝杠螺母副的预紧力不可变更等缺点。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有双螺母预紧滚珠丝杠螺母副预紧力调整困难、调整垫片加工难度大以及特定滚珠丝杠螺母副的预紧力不可根据工况的不同而进行变更等缺点，提供一种滚珠丝杠螺母副及其预紧方法，该滚珠丝杠螺母副采用双螺母预紧并以压电材料作为调整垫片，通过控制压电材料两极的电压差来控制压电材料的变形，从而实现滚珠丝杠螺母副预紧力的调节。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种滚珠丝杠螺母副，包括丝杠、滚珠、两个螺母，所述两个螺母螺接在丝杠上，所述滚珠设置在螺母与丝杠之间，所述两个螺母之间预压设置有可根据外接电压大小和/或方向来调节厚度的压电材料垫片。

作为进一步的改进，所述压电材料垫片两侧连接有电极，电极连接有可调节电压大小和/或方向的电源。

作为进一步的改进，所述电源的电压是模拟量电压或者是数字量电压。

作为进一步的改进，所述两个螺母与压电材料垫片之间设置有绝缘垫片。

作为进一步的改进，所述压电材料垫片为圆环形。

作为进一步的改进，所述压电材料垫片材料是压电晶体或压电陶瓷或压电聚合物。

作为进一步的改进，所述压电材料垫片材料是水晶。

作为进一步的改进，所述压电材料垫片材料是钛酸钡。

作为进一步的改进，所述压电材料垫片材料是偏聚氟乙烯。

本发明还提供了一种滚珠丝杠螺母副的预紧方法，采用如上所述的滚珠丝杠螺母副，通过改变压电材料垫片两侧电压的方向控制压电材料垫片产生压缩或者是拉伸变形，通过改变电材料垫片两侧电压的大小控制压电材料垫片变形的大小，压电材料垫片的拉伸或压缩变形分别增大或减小丝杠上两个螺母之间的距离，从而调整滚珠丝杠螺母副的预紧力。

本发明的有益效果：采用双螺母预紧并以压电材料作为调整垫片，通过控制压电材料两极的电压差来控制压电材料的变形，从而实现滚珠丝杠螺母副预紧力的调节，微调实时性很强。本发明主要适用于中小型或微型超精密滚珠丝杠螺母副的预紧。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是滚珠丝杠螺母副的立体装配图。

图2是滚珠丝杠螺母副的剖面图。

图3是滚珠丝杠螺母副的预紧原理图。

图4是压电材料的变形原理图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明的核心在于提供一种滚珠丝杠螺母副及预紧方法，其采用双螺母预紧并以压电材料作为调整垫片，通过控制压电材料两极的电压差来控制压电材料的变形，从而实现滚珠丝杠螺母副预紧力的调节，其主要适用于中小型或微型超精密滚珠丝杠螺母副的预紧。

如图1至图4所示，本发明所述的滚珠丝杠螺母副，包括丝杠1、滚珠5，两个螺母3，所述两个螺母3螺接在丝杠1上，其中左边的螺母3带有法兰，法兰上设有螺栓孔10，左侧的螺母3通过螺栓孔10与外部的执行部件连接。所述滚珠5设置在螺母3与丝杠1之间，在图2中，丝杠1和螺母3上均设有滚珠滚道2，滚珠滚道2中设有滚珠5，螺母3上还设有反向滚道4，滚珠5在滚珠滚道2和反向滚道4中循环滚动，从而将丝杠1的旋转运动转换为螺母3的轴向直线运动，所述两个螺母3之间预压设置有可根据外接电压大小和/或方向来调节厚度的压电材料垫片6，滚珠丝杠螺母副上的两个螺母3之间以压电材料垫片6作为调整垫片来对滚珠丝杠螺母副进行预紧。所述压电材料垫片6两侧连接有电极7，所述两个螺母3与压电材料垫片6之间设置有绝缘垫片8，绝缘垫片8、电极7和压电材料垫片6均成圆环状并安装在两个螺母3之间。丝杠1与螺母3、压电材料垫片6、电极7和绝缘垫片8之间均留有间隙，螺母3、压电材料垫片6、电极7和绝缘垫片8之间为紧配合，相互接触的各端面之间没有间隙，两个螺母3、两个绝缘垫片8、两个电极7以及压电材料垫片6保持同步转动。所述两个电极7通过导线连接有可调节电压大小和/或方向的电源9。所述电源9的电压是模拟量电压或者是数字量电压。通过改变电压的方向控制压电材料垫片6变形的形式，即控制压电材料垫片6产生压缩或者是拉伸变形，通过改变电压的大小控制压电材料垫片6变形的大小，压电材料垫片6的拉伸或压缩变形分别增大或减小丝杠1上两螺母3之间的距离，从而调整滚珠丝杠螺母副的预紧力。所述压电材料垫片6材料是压电晶体如水晶，或者为压电陶瓷如钛酸钡，或者是压电聚合物如偏聚氟乙烯，绝缘垫片8采用的是非导电材料。

在图3中，压电材料垫片6两端的两个电极7之间未施加电压，两螺母3处于预紧状态，即螺母3、绝缘垫片8、电极7以及压电材料垫片6之间为紧配合状态，配合面之间没有间隙，各配合端面之间在圆周方向上的摩擦力矩大于任一螺母3转动时所产生的摩擦力矩，即各零件之间靠零件端面的摩擦力维持各零件同步转动。以压电材料垫片6为中心，压电材料垫片6左右两侧的滚珠5分别靠向丝杠1上滚珠滚道2的左侧和右侧，同时滚珠5靠向螺母3上滚珠滚道2的右侧和左侧，当压电材料垫片6在轴向上的厚度增大时，压电材料垫片6将两螺母3分别向两边撑开，即增大两螺母之间的距离，使滚珠5与滚珠滚道2之间靠得更紧，从而加大了滚珠丝杠螺母副的预紧力，相反，当压电材料垫片6在轴向上的厚度减小时，滚珠5与滚珠滚道2之间靠得更松，即在初始预紧力的基础上减小了滚珠丝杠螺母副的预紧力；

在图4中，以压电材料垫片6和电极7的半剖面图对压电材料垫片6的变形原理进行说明，通过在两电极7之间连接一个电源9，即给压电材料垫片6的两极施加一个电压差，压电材料垫片6将在其轴向方向上将产生微小的变形，变形量的大小通过电压的大小进行控制，变形的形式通过控制电压的方向进行控制，如图4中的虚线所示，改变电源9的方向，压电材料垫片6的变形将由压缩变为拉伸或由拉伸变为压缩，通过给压电材料垫片6的两极施加电压差，压电材料垫片6在其轴向上产生微小变形，从而实现滚珠丝杠螺母副预紧力的微调，并且微调实时性很强。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。