一种直线步进电机的新型轴承支承结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种直线步进电机的新型轴承支承结构，其电机轴上固设有转子，转子两侧的电机轴上分别设有端盖，电机轴套设在两个端盖的轴承室内分别设置的轴承中，定子固定安装在两个端盖之间并且定子套设在转子之外，具有滚珠丝杆与电机轴固连，其特征在于：所述端盖分别为固定端端盖和浮动端端盖，浮动端端盖的轴承室内的轴承为无预紧的轴承；固定端端盖的轴承室内的轴承为定位预紧的轴承。本实用新型可以提升直线步进电机的双向轴向刚度、定位稳定性、轴向承载、使用寿命，扩大电机适用范围。
【专利说明】一种直线步进电机的新型轴承支承结构
【技术领域】
[0001]本实用新型属于一种直线步进电机的轴承支承结构，尤其涉及一种可执行往复直线运动的混合式直线步进电机的轴承支承结构。
【背景技术】
[0002]现有直线步进电机在轴承配置结构是前后端盖中各一个深沟球轴承，中间以转子轴间隔，轴承支承属于轴向无固定端、自由端区别的型式。一般前端盖中的轴承采用弹簧定压预紧。
[0003]定压预紧特别适用于轴向不受外力或受力不大的情况，一般旋转电机均采用定压预紧。但是混合式直线步进电机应用在提供轴向推拉力、作轴向定位的场合，所以电机工作时，电机内的前、后两端的深沟球轴承分别承受轴向上的拉、推力，如前端的轴承与定压弹簧联合体主要承受拉力，后端的轴承主要承受推力，而两轴承在径向几乎不受力。由于轴承承载力直接影响轴承寿命，而深沟球轴承属于典型的径向球轴承，在纯轴向力应用下单个深沟球轴承的寿命优势欠佳，而且要限制电机长期在大负载下运行。
[0004]现有直线步进电机的前端的轴承与定压弹簧串联联合，由于弹簧刚度相对轴承低很多，根据串联刚度的特性，可以忽略轴承刚度，电机轴的窜动量几乎等于弹簧刚度与轴向力的乘积，所以当电机轴被拉动时，弹簧压缩变形，造成电机轴向窜动，特别是当拉力超过预紧力，弹簧处于非正常工作状态，轴向窜动量变化更大，加大了定位误差。此时外力或系统阻力稍稍波动，立即传导给低刚度弹簧，压缩或放松弹簧，则造成轴向窜动，导致定位不稳定。而当电机轴被推动时，后端的轴承承受推力，刚度相对高，定位较稳定。所以由于轴承支承结构，特别是低刚度弹簧的存在，现有电机不能保证电机双向定位均可靠。
[0005]所以要提高电机负载能力或寿命和定位稳定性，须采用更适合的轴承及改进支承结构。
实用新型内容
[0006]本实用新型提供一种直线步进电机的新型轴承支承结构，其目的是解决现有技术存在的缺点，提升直线步进电机的双向轴向刚度、定位稳定性、轴向承载、使用寿命，扩大电机适用范围。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0008]一种直线步进电机的新型轴承支承结构，其电机轴上固设有转子，转子两侧的电机轴上分别设有端盖，电机轴套设在两个端盖的轴承室内分别设置的轴承中，定子固定安装在两个端盖之间并且定子套设在转子之外，具有滚珠丝杆与电机轴固连，其特征在于:所述端盖分别为固定端端盖和浮动端端盖，浮动端端盖的轴承室内的轴承为无预紧的轴承；固定端端盖的轴承室内的轴承为定位预紧的轴承。
[0009]所述定位预紧为螺旋副定位预紧，也即:固定端端盖所设的内螺纹上螺设有外圈锁紧螺母，外圈锁紧螺母将固定端端盖的轴承室内的轴承的外圈顶抵在固定端端盖的轴承室的底面上，电机轴所设的外螺纹上螺设有内圈预紧螺母，内圈锁紧螺母将固定端端盖的轴承室内的轴承的内圈顶抵在电机轴的台阶轴面上。
[0010]所述浮动端端盖的轴承室内的轴承为无预紧的深沟球轴承；所述固定端端盖的轴承室内的轴承为定位预紧的两个角接触球轴承。
[0011]本实用新型的有益之处在于:
[0012]1、本实用新型采用两个成对的双联角接触球轴承，由于成对双联角接触球轴承是两套角接触球轴承以不同组配方式组合而成，它除了具有角接触球轴承的承受较大轴向负载等性能特点外，其承受的轴向负载更大，使用寿命更长，轴向刚度更高，定位稳定性好，特别适用于对轴向刚度和精度要求高的设备，如精密机床进给系统等。按其组合配置方式不同可分:1、背对背(DB)型，2、面对面(DF)型；3、串联型。在使用配对轴承时，需要施加预压载荷，而成对双联角接触球轴承在出厂时游隙(预压载荷)已调整好了，所以在安装时无须调整预压载荷，只需按拧紧力矩，拧紧预紧螺母直至轴承内圈端面压至贴合即可。前两种组合配置类型，能承受两个方向的轴向负荷且轴向刚度优异，符合选用条件，特别是第一种背对背型，由于轴承压力作用点间距大，径向与轴向刚度更高，能承受倾覆力矩，有利于在电机应用过程中，降低外部的丝杆副在轴向、径向上抖动等因素对电机内部的干扰。
[0013]2、因为存在预压载荷，轴承内部游隙为零或为负值，因此电机轴在双向轴向上无反向间隙，刚度高，稳定性好。
[0014]3、本实用新型的轴承支承的优势还具有:当电机输出推拉力时，只有固定端端盖及锁紧螺母受力，轴向力不影响固定端端盖以后的零部件，反过讲来在轴向方向上，固定端端盖以后的零部件也不易影响固定端端盖室内的定位轴承，如避免了因电机温差导致电机轴轴长度变化造成轴承游隙变动的问题。
[0015]4、一般情况下，成对双联角接触球轴承的标准接触角有15°、25°、30°、40°，其预压载荷分轻、中、重三个等级。接触角越大，预负荷等级越高，其承受的轴向载荷能力也越大，轴向刚度越高。所以即使同一款电机，用户也可按不同的轴向载荷、定位精度的要求，选择具有不同组合配置、预压等级、接触角的轴承电机，以得到最优化的选择，也大大拓宽了同款电机的应用范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0017]图1是本实用新型剖视图；
[0018]图2是本实用新型爆炸图。
【具体实施方式】
[0019]如图1、图2所示，本实用新型的转子11具有中空轴9 (中空轴9就是电机轴)，转子11前端依次套入前端盖8、两个成对双联角接触球轴承7，这里，前端盖8是作为固定端端盖的，两个成对双联角接触球轴承7就安装在前端盖8的轴承室内。通过在中空轴9所设的外螺纹上拧入内圈预紧螺母6，并且内圈锁紧螺母6将两个成对双联角接触轴承7的内圈紧紧顶抵在中空轴9的台阶轴面上，而将成对双联角接触球轴承7固定在中空轴9上。通过将外圈锁紧螺母5扭入前端盖8所设的内螺纹上，并且外圈锁紧螺母5将成对双联角接触轴承7的外圈紧紧顶抵在前端盖8的轴承室的底面上、从而将成对双联角接触球轴承7固定在前端盖8的轴承室内。专业，两个双联角接触球轴承7以螺旋副定位预紧。
[0020]定子12内表面和转子11外表面分别除尘并涂敷防锈油100，定子12内套转子11，选择深沟球轴承作为后端轴承13套入转子11后端，加盖后端盖14,使后端轴承13安装在后端盖14的轴承室内，所有零件通过四根安装螺钉15装配在一起。从而定子12定子固定安装在前端盖8和后端盖14之间并且定子套设在转子11之外。这里后端盖14是作为浮动端端盖的，后端轴承13无预紧。
[0021]将滚珠丝杆副I的滚珠丝杆3端部设置在转子11的中空轴9中，可采用焊接联接牢固，在现场检测完轴向预紧后，将内圈预紧螺母6内加螺纹胶加以紧固。
[0022]本实用新型具体实施时有如下关键控制点:
[0023]转子11本身叠片10和中空轴9之间同轴度的控制:中空轴9压入叠片10后涂胶进烘箱固化，然后上外圆磨床加工，来控制外圆直径和同轴度。
[0024]定子12和转子11之间的气隙的控制，主要是同轴度的控制:前端盖8和后端盖14上的具有外伸台阶17、18，能与定子12内孔配合，实现同轴度的控制。
[0025]轴向预载荷的控制是保证电机轴向刚度与承载能力的关键:根据客户轴向载荷要求，可选预压载荷轻、中、重三个等级中的一种的成对双联角接触球轴承7，在安装时无须调整预压载荷，因为采用的是螺旋副定位预紧，只需按拧紧力矩，拧紧内圈预紧螺母6，将成对双联角接触球轴承7固定于转子11的中空轴9上，直至成对双联角接触球轴承7的内圈端面压贴合；然后拧紧外圈锁紧螺母5，将成对双联角接触球轴承7外圈固定于前端盖8的轴承室中。
[0026]螺纹防松:为防止内、外圈螺纹联接松动，可增加防松螺母或止动垫圈或涂螺纹胶水或组合方法，如外圈防松螺母4。
[0027]成对双联角接触球轴承7的防护:成对双联角接触球轴承7前后面可增加防护装置，如在前端盖8上增加一个防护罩子。
【权利要求】
1.一种直线步进电机的新型轴承支承结构，其电机轴上固设有转子，转子两侧的电机轴上分别设有端盖，电机轴套设在两个端盖的轴承室内分别设置的轴承中，定子固定安装在两个端盖之间并且定子套设在转子之外，具有滚珠丝杆与电机轴固连，其特征在于:所述端盖分别为固定端端盖和浮动端端盖，浮动端端盖的轴承室内的轴承为无预紧的轴承；固定端端盖的轴承室内的轴承为定位预紧的轴承。
2.如权利要求1所述的一种直线步进电机的新型轴承支承结构，其特征在于:所述定位预紧为螺旋副定位预紧，也即:固定端端盖所设的内螺纹上螺设有外圈锁紧螺母，外圈锁紧螺母将固定端端盖的轴承室内的轴承的外圈顶抵在固定端端盖的轴承室的底面上，电机轴所设的外螺纹上螺设有内圈预紧螺母，内圈锁紧螺母将固定端端盖的轴承室内的轴承的内圈顶抵在电机轴的台阶轴面上。
3.如权利要求1所述的一种直线步进电机的新型轴承支承结构，其特征在于:所述浮动端端盖的轴承室内的轴承为无预紧的深沟球轴承；所述固定端端盖的轴承室内的轴承为定位预紧的两个角接触球轴承。
【文档编号】H02K41/03GK203788077SQ201420062347
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年2月12日 优先权日:2014年2月12日
【发明者】刘春琴, 言军 申请人:海顿直线电机(常州)有限公司