[實用新型]一種組合式預緊力可調的雙螺母滾珠絲杠副

有效

• 申請號: 201720353118.1
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN206592507U
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 林明星;鞠曉君;范文濤;宋現春
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F16H25/22
• 分類號: F16H25/22;F16H25/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

技術領域

本實用新型涉及一種預緊力可以手動和自動調控的組合式雙螺母滾珠絲杠副，屬于數控機床的功能部件領域，涉及滾動功能部件的雙螺母滾珠絲杠副。

背景技術

裝備制造業的強弱直接反映了一個國家的國民經濟和國防建設發展水平，而數控機床是裝備制造業發展的基礎，功能部件作為數控機床三大構成部分之一，其性能是影響機床總體性能和精度的重要因素。滾珠絲杠副作為重要的功能部件具有摩擦小、傳動效率高、傳動精度及剛度高等優點，被廣泛用于數控機床、加工中心進給系統。然而，從中國質量協會發起的數控機床用戶滿意度調查情況可看出，滾珠絲杠工作過程中預緊力和間隙變化是引起數控機床精度保持性差的主要原因之一。

滾珠絲杠副的預緊力是影響其摩擦力矩及波動量的主要因素，決定了其動態操作性能及使用壽命，對螺母施加預緊力，可以消除由制造誤差和裝配原因引起的軸向間隙，提高滾珠絲杠副的軸向剛度和定位精度。然而，預緊力過大會增大驅動力矩，加劇滾珠與絲杠之間的疲勞磨損，降低滾珠絲杠副傳動效率，增加溫升，縮短工作壽命。研究顯示雙螺母預緊法具有更高的定位能力和更好的運動平穩性，其軸向接觸剛度優于單螺母預緊結構。

傳統的雙螺母預緊方式主要有墊片式、螺紋式、齒差式及彈簧式四種，墊片式預緊通常采用在滾珠絲杠副的兩個螺母之間加墊片，調整墊片的厚度使螺母產生軸向位移，以達到消除間隙和產生預緊力的目的，此預緊結構簡單，剛性高，預緊可靠且不易松弛，在進給系統中常被采用。但絲杠副預緊力一般在生產廠家預先設定，加工過程中不能自動調整，長時間的工作磨損引起預緊力大小的變化，從而降低傳動精度。而預緊力的調整維護需人工實現，這將耗費大量的人力物力。

中國專利文獻CN203656087U公開的《預緊力可精確調整的雙螺母滾珠絲杠副》和CN105965307A公開的《雙螺母滾珠絲杠副預緊力調節預測量裝置及直線進給系統》可以自動檢測預緊力的變化實現滾珠絲杠副預緊力的精確調整，但不能實現自動實時調整。

CN106017915A公開的《一種精確預緊和加載的滾珠絲杠副精度保持性試驗裝置》采用壓力傳感器檢測兩螺母之間的預緊力，并通過壓電陶瓷致動器的伸縮量來精確控制絲杠螺母預緊力的大小實現預緊力的自動補償，但壓電陶瓷致動器輸出的應變和力相對較小，且其工作電壓較高。

CN1045253A公開的《一種雙螺母滾珠絲杠副自動預緊裝置》采用力傳感器和超磁致伸縮筒體實現雙螺母滾珠絲杠副預緊力的自動調控，但結構設計側重于原理，預緊螺栓難以施加均勻的初始預緊力，氣動散熱效果不佳，滾珠絲杠副未考慮與實際工作臺之間的安裝。

實用新型內容

針對上述不足，本實用新型提供了一種能夠對預緊力進行實時檢測，實現預緊力手動和自動精確調整的組合式雙螺母滾珠絲杠副。該裝置便于與工作臺安裝，使用靈活，實現了雙螺母間扭矩傳遞，能夠保證預緊力沿螺母周向均勻分布，預緊力調整范圍大且可根據外部負載變化或磨損情況實時調整。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種組合式預緊力可調的雙螺母滾珠絲杠副，是由絲杠、左螺母、左平鍵、左預緊連接盤、力傳感器、環狀超磁致伸縮致動器、右預緊連接盤、右平鍵和右螺母組成的；

所述的絲杠穿過所述的環狀超磁致伸縮致動器，在環狀超磁致伸縮致動器的一側安裝與絲杠配合的左螺母，另一側安裝有與絲杠配合的右螺母，所述的左螺母通過左平鍵與左預緊連接盤相連接，左預緊連接盤安裝在環狀超磁致伸縮致動器上，所述的力傳感器安裝在環狀超磁致伸縮致動器與左螺母之間；所述的右螺母通過右平鍵與右預緊連接盤相連，所述的右預緊連接盤安裝在環狀超磁致伸縮致動器上。

進一步的，所述左螺母，包括法蘭和安裝在法蘭上的凸緣；在所述的法蘭圓周均勻分布有螺孔，便于滾珠絲杠副與工作臺之間的安裝；凸緣的圓周上對稱分布兩個鍵槽，所述的左平鍵安裝在該鍵槽內。

進一步的，所述的右螺母與左螺母的結構相同，在絲杠上對稱安裝。

進一步的，所述左預緊連接盤，右預緊盤各自包括盤體，所述的盤體呈階梯狀帶有凸緣，內有筒狀空腔；在所述的盤體的凸緣上設有鍵槽，鍵槽在圓周上呈對稱分布；所述的右平鍵設置在該鍵槽內；在所述的盤體上設有弧形螺孔，弧形螺孔的作用是用于與環狀超磁致伸縮致動器相連；

進一步的，所述的弧形螺孔的角度為30°，在盤體大圓盤面上呈周向120°分布；

進一步的，在位于盤體筒狀空腔的筒壁上設有圓孔。