CN103996486B - 内衔铁式高精度定位电磁铁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内衔铁式高精度定位电磁铁，包括壳体、衔铁、线圈、端盖、以及定位轴；所述端盖将壳体的一端封闭，在壳体远离端盖的一端设有三个支撑组件，三个支撑组件的轴承均与定位轴紧贴，使所述定位轴能够沿其轴向自由移动；其中，两个支撑组件为固定支撑组件，另一个支撑组件为活动支撑组件，在活动支撑组件的支撑块上沿其长度方向设有一腰型孔，所述螺钉依次穿过压板和腰型孔后与壳体相连；在活动支撑组件远离定位轴的一端设有一压簧，所述压簧的一端与壳体固定连接，另一端压紧在活动支撑组件的支撑块上。本发明能够自动补偿温度变化带来的间隙变化，具有很高的定位精度和很低的温飘。

Description

内衔铁式高精度定位电磁铁

技术领域

本发明涉及一种电磁铁，尤其涉及一种内衔铁式高精度定位电磁铁。

背景技术

电磁铁是一种工业器件，是利用通电线圈产生磁场，磁场磁化处于其中的铁芯和衔铁，磁化后的铁芯和衔铁相互吸引产生电磁吸力，最终推动衔铁运动的装置。在很多机械设备和电子器件中广泛应用，例如电磁继电器、电磁失电制动器、起重机的电磁吸盘、锁紧电磁铁等，均属于电磁铁的范畴。

现有技术中，定位用电磁铁的轴向运动单元常采用直线滑动轴承或滚珠直线轴承的形式，两者均存在前、后端滑动轴承的同轴度难以保证，高、低温环境下工作时易卡死，定位精度随温度变化大，重复精度差等缺点。例如专利号为CN202339783U的实用新型专利电磁铁，定位轴与滑动轴承的间隙为0.005mm～0.01mm之间，该间隙的存在难以保证转位精度的重复性，间隙大小会随工作温度变化而改变，使高低温定位精度不一致，且当定位轴锥面上承受了较大的法向力时，此种结构的定位轴可能卡住，不能正常工作，另外该结构增加了电磁铁的轴向尺寸，限制了使用范围。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于怎样解决现有电磁铁装配精度要求高，定位精度随温度变化大，重复精度差，易卡死的问题，提供一种内衔铁式高精度定位电磁铁，能够自动补偿温度变化带来的间隙变化，具有很高的定位精度和很低的温飘。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种内衔铁式高精度定位电磁铁，包括壳体、衔铁、线圈、端盖、以及定位轴；所述端盖将壳体的一端封闭，所述衔铁设于壳体内，该衔铁靠近端盖的一端呈锥形，线圈设置于壳体、端盖以及衔铁围成的空腔内，端盖的中部设有一轴套孔，在轴套孔内固定有一与之同轴心线的轴套，端盖靠近衔铁的一端设有一锥孔，使衔铁与端盖之间的间隙呈锥形，该锥孔与轴套孔相连通，并与轴套孔同轴心线；所述定位轴沿衔铁的轴向穿过衔铁并与衔铁固定连接在一起，该定位轴的一端与轴套滑动配合相连，另一端从壳体远离端盖的一端伸出；在衔铁与轴套之间设有一复位弹簧，所述复位弹簧套设于定位轴上；其特征在于：在壳体远离端盖的一端设有三个支撑组件，所述支撑组件包括沿定位轴径向设置的支撑块，和与支撑块靠近定位轴一端相连的轴承，三个支撑组件的轴承均与定位轴紧贴，使所述定位轴能够沿其轴向自由移动；其中，两个支撑组件为固定支撑组件，另一个支撑组件为活动支撑组件，且两固定支撑组件与活动支撑组件之间的夹角相等；

两固定支撑组件的支撑块与壳体的端面固定连接，活动支撑组件通过压板和螺钉压紧在壳体端面；在活动支撑组件的支撑块上沿其长度方向设有一腰型孔，所述螺钉依次穿过压板和腰型孔后与壳体相连，且活动支撑组件的支撑块能够沿支撑块长度方向自由移动；

在活动支撑组件远离定位轴的一端设有一压簧，所述压簧的一端与壳体固定连接，另一端压紧在活动支撑组件的支撑块上，并能够使活动支撑组件的轴承压紧在定位轴上。

进一步地，在壳体的端面对应支撑组件的支撑块位置沿壳体径向设有滑槽，支撑组件的支撑块安装于该滑槽内。

进一步地，所述压簧呈U形，其开口端与壳体固定连接，封闭端压紧在活动支撑组件的支撑块上。

进一步地，在壳体远离端盖一端的端面上，对应U形压簧处设有压簧安装孔，U形压簧开口端固定在安装孔内，封闭端压紧在活动支撑组件的支撑块上。

进一步地，在衔铁靠近端盖一端的端面设有与衔铁同轴心线的弹簧卡槽，所述复位弹簧的一端位于该弹簧卡槽内，另一端与端盖上的轴套紧贴。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、定位轴（前端）采用三轴承支撑的直线轴承结构，两固定支撑组件在调整好轴承中心后固定在壳体上，活动支撑组件可上下自由滑动，并借助一根U形压簧的弹力压在定位轴上，定位轴与端盖之间采用轴套滑动相连，间隙可做到0.005mm～0.02mm；而轴在轴套中的晃动间隙对定位轴伸出壳体一端的定位锥面径向位移影响很小，故定位轴的锥面定位精度很高，其径向位移可降至0.005mm以下。

2、由于活动支撑组件（的轴承）可上下自由滑动，U形压簧可以适当的变形来消除定位轴轴向移动时轴承外圆的跳动和轴的直线度误差，还可以消除材料因高低温变形量不一致而导致的定位误差和形变应力，故该定位电磁铁可在很宽的温度范围（如-40°～60°）内均保持很高的定位精度。

3、由于定位轴采用三轴承支撑，轴承外圈与轴为三点接触，因此可以随意调整定位轴定位端中心，而定位轴与轴套接触面很短，故对轴套与三支撑组件的轴承中心位置的同轴度要求不高，降低了加工和装配的精度要求。

4、支撑组件上的轴承可采用滚珠轴承、滚子轴承或滚针轴承，可大大减小定位轴前后移动时的摩擦力，有效降低电磁铁低温下的启动功率，若对定位电磁铁有承受较大量级的振动和冲击要求时，还可以使用三只滑动轴承代替滚动轴承，与轴接触的外圈可做成圆弧滚道，这样做的另一个好处是定位轴前端的三轴承支撑可具有更高的刚度。

5、此种结构的定位电磁铁具有结构紧凑、轴向尺寸小的优点，使用范围更广。

附图说明

图1为本发明的侧视图；

图2为图1沿A—A向的剖视图；

图3为图1的俯视图。

图中：1—壳体，2—衔铁，3—线圈，4—端盖，5—定位轴，6—轴套，7—复位弹簧，81—支撑块，82—轴承，9—压板，10—螺钉，11—压簧。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1、图2以及图3，一种内衔铁式高精度定位电磁铁，包括壳体1、衔铁2、线圈3、端盖4、以及定位轴5。所述端盖4将壳体1的一端（后端）封闭，壳体1的另一端（前端）具有与衔铁2外径相一致的定位孔。所述衔铁2设于壳体1内，且衔铁2远离端盖4的一端位于壳体1的定位孔内；从而进一步提高衔铁2及定位轴5移动过程中的同轴度。该衔铁2靠近端盖4的一端呈锥形，线圈3设置于壳体1、端盖4以及衔铁2围成的空腔内。端盖4的中部设有一轴套6孔，在轴套6孔内固定有一与之同轴心线的轴套6，具体实施时，在轴套6孔内设有止口，轴套6端面与该止口面贴紧定位。端盖4靠近衔铁2的一端设有一锥孔，使衔铁2与端盖4之间的间隙呈锥形，该锥孔与轴套6孔相连通，并与轴套6孔同轴心线。所述定位轴5沿衔铁2的轴向穿过衔铁2并与衔铁2固定连接在一起，该定位轴5的一端（后端）的轴颈与轴套6滑动配合相连，另一端（前端或定位端，且该端呈锥形）从壳体1远离端盖4的一端（前端）的定位孔伸出。在衔铁2与轴套6之间设有一复位弹簧7，所述复位弹簧7套设于定位轴5上；在衔铁2靠近端盖4一端的端面设有与衔铁2同轴心线的弹簧卡槽，所述复位弹簧7的一端位于该弹簧卡槽内，另一端与轴套6紧贴；这样能够保证压缩弹簧与定位轴5及衔铁2的同轴度，从而提高电磁铁的精度。

在壳体1远离端盖4的一端设有三个支撑组件，所述支撑组件包括沿定位轴5径向设置的支撑块81，和与支撑块81靠近定位轴5一端相连的轴承82，三个支撑组件的轴承82均与定位轴5（的轴颈）紧贴，使所述定位轴5能够沿其轴向自由移动。其中，两个支撑组件为固定支撑组件，另一个支撑组件为活动支撑组件，且两固定支撑组件与活动支撑组件之间的夹角相等，作为一种实施方式，两固定支撑组件（的支撑块81）与活动支撑组件（的支撑块81）之间的夹角均为120°，这样，三个支撑组件之间的夹角均相等，从而能够更好地提高电磁铁的精度。

两固定支撑组件的支撑块81与壳体1的端面固定连接，活动支撑组件通过压板9和螺钉10压紧在壳体1端面；在活动支撑组件的支撑块81上沿其长度方向设有一腰型孔，所述螺钉10依次穿过压板9和腰型孔后与壳体1相连，且活动支撑组件的支撑块81能够沿支撑块81长度方向自由移动。在壳体1的端面对应支撑组件的支撑块81位置沿壳体径向设有滑槽，支撑组件的支撑块81安装于该滑槽内；这样能够确保支撑组件的安装位置，尤其能够保证活动支持组件的支撑块81的移动过程中不会发生偏转，从而确保三个支撑组件的轴承82能够始终与定位轴5紧贴。

在活动支撑组件远离定位轴5的一端设有一压簧11，所述压簧11的一端与壳体1固定连接，另一端压紧在活动支撑组件的支撑块81上，并能够使活动支撑组件的轴承82压紧在定位轴5上。具体实施时，所述压簧11呈U形，其开口端与壳体1固定连接，封闭端压紧在活动支撑组件的支撑块81上。在壳体1远离端盖4一端的端面上，对应U形压簧11处设有压簧11安装孔，U形压簧11开口端固定在安装孔内，封闭端压紧在活动支撑组件的支撑块81上。

本发明实施时，该定位电磁铁的前端轴承82由3只滚珠轴承82构成，定位轴5的轴颈外圆与3只滚珠轴承82的外圈贴紧，靠U压簧11对活动支撑组件施加预紧力，使定位轴5和轴承82间的间隙为零，定位轴5的前端在撤销外力作用后，重复定位精度可高达1μm。若采用静载荷足够大的滚动（滑动）轴承82和预紧力，则定位轴5和其前端的三个支撑组件上的轴承82的径向刚度将很高，此时轴向摩擦力仍然很小，但可获得极高的定位精度和很好的抗冲击性能。另外，由于两固定支撑组件在结构上沿活动支撑组件的滑块所在直线的对称布置，使得高低温环境下工作时，因材料热膨胀系数的不同导致的微变形也左右对称，定位轴5在水平方向上的定位位置基本不变。

该定位电磁铁具有结构简单，装配方便的优点，对零件机加工要求不高，采用普通精度的深沟球轴承82即可达到很高的定位精度，成本低；环境适应性强，可达到GJB150-2009中对高低温试验的标准；结构紧凑，可安装在狭小的空间内，代替对加工要求较高的端齿盘结构。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种内衔铁式高精度定位电磁铁，包括壳体、衔铁、线圈、端盖、以及定位轴；所述端盖将壳体的一端封闭，所述衔铁设于壳体内，该衔铁靠近端盖的一端呈锥形，线圈设置于壳体、端盖以及衔铁围成的空腔内，端盖的中部设有一轴套孔，在轴套孔内固定有一与之同轴心线的轴套，端盖靠近衔铁的一端设有一锥孔，使衔铁与端盖之间的间隙呈锥形，该锥孔与轴套孔相连通，并与轴套孔同轴心线；所述定位轴沿衔铁的轴向穿过衔铁并与衔铁固定连接在一起，该定位轴的一端与轴套滑动配合相连，另一端从壳体远离端盖的一端伸出；在衔铁与轴套之间设有一复位弹簧，所述复位弹簧套设于定位轴上；其特征在于：在壳体远离端盖的一端设有三个支撑组件，所述支撑组件包括沿定位轴径向设置的支撑块，和与支撑块靠近定位轴一端相连的轴承，三个支撑组件的轴承均与定位轴紧贴，使所述定位轴能够沿其轴向自由移动；其中，两个支撑组件为固定支撑组件，另一个支撑组件为活动支撑组件，且两固定支撑组件与活动支撑组件之间的夹角相等；

两固定支撑组件的支撑块与壳体的端面固定连接，活动支撑组件通过压板和螺钉压紧在壳体端面；在活动支撑组件的支撑块上沿其长度方向设有一腰型孔，所述螺钉依次穿过压板和腰型孔后与壳体相连，且活动支撑组件的支撑块能够沿支撑块长度方向自由移动；

在活动支撑组件远离定位轴的一端设有一压簧，所述压簧的一端与壳体固定连接，另一端压紧在活动支撑组件的支撑块上，并能够使活动支撑组件的轴承压紧在定位轴上。

2.根据权利要求1所述的内衔铁式高精度定位电磁铁，其特征在于：在壳体的端面对应支撑组件的支撑块位置沿壳体径向设有滑槽，支撑组件的支撑块安装于该滑槽内。

3.根据权利要求1或2所述的内衔铁式高精度定位电磁铁，其特征在于：所述压簧呈U形，其开口端与壳体固定连接，封闭端压紧在活动支撑组件的支撑块上。

4.根据权利要求3所述的内衔铁式高精度定位电磁铁，其特征在于：在壳体远离端盖一端的端面上，对应U形压簧处设有压簧安装孔，U形压簧开口端固定在安装孔内，封闭端压紧在活动支撑组件的支撑块上。

5.根据权利要求1所述的内衔铁式高精度定位电磁铁，其特征在于：在衔铁靠近端盖一端的端面设有与衔铁同轴心线的弹簧卡槽，所述复位弹簧的一端位于该弹簧卡槽内，另一端与端盖上的轴套紧贴。