专利名称：精密微量步进挺缩装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种精密微量装置，具体来说涉及一种精密微量步进挺缩装置。
自十九世纪发生工业革命以机械取代人力之后，人类对机械的依赖性日渐倍增，由最古老的纺织机技术衍生到现今的线性生产规模，厂商为提升机械生产速度与质量而不断致力于机械结构的研发改进，进而发展出精密控制技术，特别是电子产业的兴起，精密微量步进技术的需求日显重要。
然而，现今常用的精密微量步进设备如医疗用断层检测设备、工业用精密线切割设备、商业用印刷制表设备等，多以径向水平位移控制为主，很少利用轴向垂直位移控制，其主要原因是轴向垂直位移控制除了需要克服被控制设备的重量，需要以较庞大的推力才能完成垂直位移动作，进一步要求精密微量步进控制时，也需具备强大的制动力才可达到步进定位需求，因此，相对于只需克服被控制设备的摩擦力即可达到的径向水平位移控制，轴向垂直精密微量步进控制存在实施困难的困扰。
虽然现在工厂中有利用气油压系统、链轮齿条设备等方式以达到轴向垂直步进位移控制的效果，但是，利用气油压缸执行步进控制还有体积庞大、定位设备复杂、无法微量步进定位的问题，依然无法有效解决轴向垂直精密微量步进位移控制的需求。
针对轴向垂直精密微量步进位移控制尚存的诸多问题而产生无法有效实施的缺点，这些缺点是研发本实用新型以解决该问题的动机所在，从而研创出本实用新型精密微量步进挺缩装置。
本实用新型的目的是提供一种精密微量步进挺缩装置，以便有效实施轴向垂直精密微量步进位移控制，从而达到设备体积缩小、定位精确、步进位移细微的效果。
为达到上述目的，本实用新型是通过下述技术方案实现的
一种精密微量步进挺缩装置，其由一步进马达、一主动齿轮、一从动齿轮、一滚珠导螺杆座组、一止推轴承座组所构成；其特征在于该滚珠导螺杆座组由一滚珠导螺杆、一滚珠导螺杆座、一导臂、一导杆所组成；该止推轴承座由二只止推轴承及、一承套、一内压盖、一轴承座、一外压盖所组成；在基座上组设有轴承座，轴承座内设有二只交错相对叠置的止推轴承及，轴承座内具环周颈部，挡持底端止推轴承的外轴承环，二只相叠置的止推轴承的内轴承环上固置有承套，承套底端延制有外环凸肋，挡持底端止推轴承的内轴承环，且承套上锁设有一内压盖，束锁固定顶端止推轴承的内轴承环，同时轴承座上并锁设有另一外压盖，束锁固定顶端止推轴承的外轴承环；承套内固设有螺杆座，滚珠导螺杆的一端枢置于螺杆座内，滚珠导螺杆的另一端锁设有导臂，导臂的一端与固定于基座上的导杆相套接；步进马达与主动齿轮相衔接，主动齿轮与从动齿轮相啮合，从动齿轮轴心设有滚珠导螺杆座，而承套的外环凸肋与螺杆座的外环壁之间夹锁固定从动齿轮；有单位脉波驱动的步进马达带动从动齿轮，并利用外环凸肋与螺杆座的外环壁之间夹锁固定从动齿轮，使从动齿轮接受主动齿轮的相啮传动，进而使滚珠导螺杆足以产生精密步进挺缩位移移动。
其中，主动齿轮齿数与步进马达控制脉波数的较佳比率是1比50。
其中，主动齿轮齿数与从动齿轮齿数的较佳比率是1比5。
本实用新型通过上述技术方案，实现了上述目的。本实用新型与现有轴向精密微量控制设备相比，借助同时具备轴向垂直作用力与齿轮精确定位效能的滚珠导螺杆，实现了轴向垂直精密微量步进位移控制，其步进挺缩位移精度可达1μ，且以简单机械组构装置取代了复杂的精密机械结构，具有步进位移细微，精密设备组置成本低廉、构造实用以及维护快速简便的优点。
为能深入了解本实用新型的结构特征及其达成的功效，现列举一较佳实施例，并配合附图详细说明如下
图1是本实用新型的立体图；图2是本实用新型的剖视图；图3是本实用新型的滚珠导螺杆挺进示意图；图4是本实用新型的齿轮啮合示意图。
如图1、图2所示，本实用新型精密微量步进挺缩装置，其由一步进马达4、一主动齿轮3、一从动齿轮2、一滚珠导螺杆座组1、一止推承座组5所构成；如图2所示，特别是在基座6上组设有轴承座55，轴承座55内设有二只交错相对叠置的止推轴承51及52，轴承座55内具有环周颈部57，用以挡持底端止推轴承52的外轴承环。二只相叠置的止推轴承51及52的内轴承环上固置有承套53，承套53底端延制有外环凸肋58，用以挡持底端止推轴承52的内轴承环，且承套53上锁设有一内压盖54，利用内压盖54束锁固定顶端止推轴承51的内轴承环，同时轴承座55上并锁设有另一外压盖56，利用外压盖56束锁固定顶端止推轴承51的外轴承环；另利用承套53内固设螺杆座12，滚珠导螺杆11的一端是枢置于螺杆座12内，滚珠导螺杆11的另一端锁设有导臂13，导臂13的一端与固定于基座6上的导杆14相套接。
再利用有单位脉波驱动的步进马达4带动主动齿轮3，并利用承套53的外环凸肋58与螺杆座12的外环壁15之间夹锁固定从动齿轮2，使从动齿轮2接受主动齿轮3的相啮传动，进而使滚珠导螺杆11产生精密步进挺缩移动。
如图3所示，该滚珠导螺杆11的另一端所固置的导臂13，用以套接在导轴14上作为导轨使用的目的，主要是用来限制滚珠导螺杆11产生自转，以利于借助止推轴承51、52的内轴承环及外轴承环间的可精密转动作用，而使固置于内轴承环间的承套53以及螺杆座12，能与被夹锁的从动齿轮2一同在滚珠导螺杆11上产生自转，进而导动滚珠导螺杆11在非自转状态下产生挺或缩的导程微量精密位移运作，使导臂13能在导轴14的行距间往返导引，并让滚珠导螺杆11头端所组接的顶杆16能产生微量精密位移运作。
由上述可知，若选用误差值可达2μ以内的止推轴承51及52交错相对的组装方式，促使滚珠导螺杆座组1得以在误差值可达2μ以内的情况下定位于基座6，并借助内压盖54、外压盖56的锁组迫紧动作，可使止推轴承51与52的贴合更为紧密，进而使误差值再降低至1μ以下，使滚珠导螺杆座组1得以更加精确的供给滚珠导螺杆11精密步进导动挺缩使用。
如图3、图4所示，当推力强大的步进马达4每获得一次控制脉波作动一次时，步进马达4带动主动齿轮3转动一步进单位，主动齿轮3推动从动齿轮2转动一步进单位，促使滚珠导螺杆座组1经由各部件相互定比关系的转换，并借助滚珠导螺杆11一端的导臂13与导杆14固定滚珠导螺杆11，使滚珠导螺杆11产生轴向垂直位移，配合止推轴承座组5的定位与误差控制效能，进而使滚珠导螺杆11产生一步进单位的推力强大的精密微量步进挺缩位移精度可达1μ的动作。
上述本实用新型的较佳实施例说明，步进马达4选用1000脉波/转的类型，主动齿轮3选用20齿，从动齿轮2选用100齿，滚珠导螺杆11是选用导程为300mm，每转动一圈产生5mm轴向位移，误差值控制在2.5μ以内的坊间C0级滚珠导螺杆；如下公式推导所示现采用滚珠导螺杆11导程的一段5mm导程，经换算得知滚珠导螺杆11导程5mm的误差值仅存0.05μ，也就是知道使用滚珠导螺杆11导程位移在5mm范围内时，可控制其误差值为0.05μ。
误差值＝(2.5μ×5mm)/300mm＝0.05μ当步进马达4获得一次控制脉波(Pulse)命令，动作一步进位移单位时，经计算得知步进马达4带动主动齿轮3动作0.02齿。
主动齿轮转动齿数＝20齿/1000脉波＝0.02齿因主动齿轮3推动从动齿轮2同步动作，故从动齿轮2也带动滚珠导螺杆座12转动0.02齿的位移，借助滚珠导螺杆11转动一圈会产生5mm轴向位移的已知条件，可计算求得从动齿轮2转动0.02齿时，其滚珠导螺杆11因滚珠导螺杆座12的斜推作用，使滚珠导螺杆11每转动一步进单位轴向垂直位移0.001mm(1μ)。
滚珠导螺杆导程位移量(5mm/100齿)×0.02齿＝0.001mm＝1μ再经计算可知滚珠导螺杆11轴向垂直位移1μ时，其误差值仅为0.00001μ，综合上述结果可知，滚珠导螺杆11轴向垂直位移1μ时，其总误差值仅为0.05001μ，故误差值可视为不计。
滚珠导螺杆位移1μ的误差值(0.001×0.05μ)/5＝0.00001μ0.05μ＋0.00001μ＝0.05001μ总误差值)经上述计算证明，本实用新型可控制马达4在获得每一脉冲命令时，促使滚珠导螺杆11轴向垂直位移密度达到1μ的微量步进挺缩效能，并借助止推轴承组座5的精密度达1μ以内的定位效能，使本实用新型得以精确控制轴向垂直位移的微量步进挺缩效能。
综上所述，本实用新型确已具备用简单机械组构装置取代复杂机械结构的进步性、运用步进马达4达到完成微量步进控制的新颖性与促使精密设备降低组置成本、维护便捷的产业上的实用价值，现依据专利法提出实用新型专利的申请，希望早日授权，将不胜感激。
权利要求1.一种精密微量步进挺缩装置，其由一步进马达(4)、一主动齿轮(3)、一从动齿轮(2)、一滚珠导螺杆座组(1)、一止推轴承座组(5)所构成；其特征在于该滚珠导螺杆座组(1)由一滚珠导螺杆(11)、一滚珠导螺杆座(12)、一导臂(13)、一导杆(14)所组成；该止推轴承座(5)由二只止推轴承(51)及(52)、一承套(53)、一内压盖(54)、一轴承座(55)、一外压盖(56)所组成；在基座6上组设有轴承座55，轴承座(55)内设有二只交错相对叠置的止推轴承(51)及(52)，轴承座(55)内具环周颈部(57)，挡持底端止推轴承(52)的外轴承环，二只相叠置的止推轴承(51)及(52)的内轴承环上固置有承套(53)，承套(53)底端延制有外环凸肋(58)，挡持底端止推轴承(52)的内轴承环，且承套(53)上锁设有一内压盖(54)，束锁固定顶端止推轴承(51)的内轴承环，同时轴承座(55)上并锁设有另一外压盖(56)，束锁固定顶端止推轴承(51)的外轴承环；承套(53)内固设有螺杆座(12)，滚珠导螺杆(11)的一端枢置于螺杆座(12)内，滚珠导螺杆(11)的另一端锁设有导臂(13)，导臂(13)的一端与固定于基座(6)上的导杆(14)相套接；步进马达(4)与主动齿轮(3)相衔接，主动齿轮(3)与从动齿轮(2)相啮合，从动齿轮轴心(2)设有滚珠导螺杆座(12)，而承套(53)的外环凸肋(58)与螺杆座(12)的外环壁(15)之间夹锁固定从动齿轮(2)。
2.根据权利要求1所述的精密微量步进挺缩装置，其特征在于主动齿轮(3)齿数与步进马达(4)控制脉波数的比率是1比50。
3.根据权利要求1所述的精密微量步进挺缩装置，其特征在于主动齿轮(3)齿数与从动齿轮(2)齿数的比率是1比5。
专利摘要一种精密微量步进挺缩装置，包括步进马达、主、从动齿轮、滚珠导螺杆座组、止推轴承座组；其中步进马达与主动齿轮相衔接，主、从动齿轮相啮合，从动齿轮轴心设有滚珠导螺杆座，止推轴承座组架设于基座上，滚珠导螺杆穿过止推轴承座组；步进马达控制脉波数、主、从动齿轮齿数与滚珠导螺杆导程误差值比值相互成一定关系；步进马达带动主动齿轮，推动从动齿轮，经由各部件定比关系的转换，与误差控制效能，而使滚珠导螺杆产生推力强大的精密微量步进挺缩位移动作，具有成本低廉维护便捷的优点。
文档编号G05G19/00GK2475508SQ0121993
公开日2002年2月6日 申请日期2001年4月25日 优先权日2001年4月25日
发明者姚志金 申请人:协竑企业有限公司