CN105090412B - 一种滚珠丝杠的自动预紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种滚珠丝杠的自动预紧装置。由滚珠丝杠，消隙滚珠螺母，锁紧螺母，扭矩施加螺母，储能弹簧，左、右弹簧桩，预紧螺母，端面轴承，外套筒，平键，传动滚珠螺母，滚珠组成。套装在滚珠丝杠外的消隙滚珠螺母与传动滚珠螺母相邻安装于外套筒内，消隙滚珠螺母外径上制有的细牙螺纹上安装端面轴承、预紧螺母、储能弹簧、扭矩施加螺母、锁紧螺母。通过扭矩施加螺母对储能弹簧施加预紧扭矩，储能弹簧储存能量并将预紧扭矩传递给预紧螺母，预紧螺母在储能弹簧扭矩作用下，通过端面轴承对外套筒施加轴向推力，在滚珠丝杠副出现间隙时，使传动滚珠螺母相对消隙滚珠螺母产生相对轴向位移，消除传动滚珠螺母与滚珠丝杠间的传动间隙。

Description

一种滚珠丝杠的自动预紧装置

技术领域

滚珠丝杠是将转动转化为直线运动的重要精密机械传动装置，在各类机电一体化系统中得到广泛应用。为消除传动间隙，滚珠丝杠都设有预紧或间隙消除装置。本发明涉及一种滚珠丝杠的自动预紧装置。

背景技术

目前实际使用的滚珠丝杠的间隙消除装置都是利用双螺母相对丝杠的位置改变来预紧或消除间隙。但，由于使用固定预紧的螺母，所以只能在使用前进行预紧调整。依靠丝杠螺母的材料耐磨性维持这个预紧状态和间隙。但是随着使用动态性能、传动精度、传动功率和传动速度的提高，这种预紧方式出现了预紧调整的精度丧失较快；承受重载荷后间隙出现；预紧过紧导致摩擦阻力过大，传动效率降低等问题。因此需要一种能自动预紧的装置来满足高精度使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种滚珠丝杠的自动预紧装置。本装置由滚珠丝杠，消隙滚珠螺母，锁紧螺母，扭矩施加螺母，储能弹簧，左、右弹簧桩，预紧螺母，端面轴承，外套筒，平键，传动滚珠螺母，滚珠组成。套装在滚珠丝杠外的消隙滚珠螺母与传动滚珠螺母相邻安装于外套筒内，消隙滚珠螺母外径上的细牙螺纹上安装端面轴承、预紧螺母、储能弹簧、扭矩施加螺母、锁紧螺母。通过扭矩施加螺母对储能弹簧施加预紧扭矩，储能弹簧将预紧扭矩传递给预紧螺母，预紧螺母在储能弹簧扭矩作用下，通过端面轴承对外套筒施加轴向推力，对滚珠丝杠副进行自动预紧。由于储能弹簧的储能作用，在滚珠丝杠副出现间隙时，可以自动消除间隙。端面轴承的作用是减小预紧螺母与外套筒端面之间的摩擦力，保证储能弹簧扭矩能够转动预紧螺母，经螺旋副使预紧螺母相对消隙滚珠螺母产生轴向位移，并通过端面轴承和外套筒使传动滚珠螺母相对消隙滚珠螺母产生相对轴向位移，消除传动滚珠螺母与滚珠丝杠间的传动间隙。

按照本发明，消隙滚珠螺母与传动滚珠螺母相邻套装在滚珠丝杠外部，通过滚珠与滚珠丝杠形成滚珠丝杠副，将滑动摩擦转变为滚动摩擦。消隙滚珠螺母与传动滚珠螺母外部套装外套筒，外套筒长度大于传动滚珠螺母。消隙滚珠螺母与传动滚珠螺母外径上制有平键槽，外套筒内径制有平键槽，在平键槽内安装平键，使消隙滚珠螺母与传动滚珠螺母不能相对外套筒转动。形成消隙滚珠螺母与传动滚珠螺母的周向连接结构。

按照本发明，消隙滚珠螺母的左面外径上制有细牙螺纹。细牙螺纹外部从右向左依次套装端面轴承，旋入预紧螺母、扭矩施加螺母和锁紧螺母。端面轴承右端面与外套筒左端面接触，端面轴承左端面与预紧螺母右端面接触，从而减小预紧螺母与外套筒端面之间的摩擦力，保证储能弹簧扭矩能够转动预紧螺母。

按照本发明，预紧螺母的左端面上安装有两个右弹簧桩，扭矩施加螺母的右端面上安装有两个左弹簧桩。在扭矩施加螺母与预紧螺母的一对对应弹簧桩上挂装一个储能弹簧，两个对称储能弹簧形成储能弹簧组。储能弹簧组储能扭矩大于预紧螺母与消隙滚珠螺母细牙螺纹间的摩擦扭矩。每个储能弹簧的原始长度绕消隙滚珠螺母细牙螺纹外径圆周长度大于60°，储能后绕消隙滚珠螺母细牙螺纹外径圆周长度小于170°。

按照本发明，扭矩施加螺母的左端面与锁紧螺母的右端面接触，在对扭矩施加螺母施加一定扭矩后，由锁紧螺母将扭矩施加螺母锁紧在消隙滚珠螺母的细牙螺纹上，扭矩施加螺母不能相对消隙滚珠螺母转动，保持施加的扭矩能量储存在储能弹簧组中。

按照本发明，端面轴承的内径大于消隙滚珠螺母细牙螺纹的外径，端面轴承的外径小于外套筒的外径。预紧螺母、扭矩施加螺母、锁紧螺母的外径小于外套筒的外径。储能弹簧为拉簧，安装到扭矩施加螺母与预紧螺母之间后支撑在消隙滚珠螺母细牙螺纹的外径上，储能弹簧组安装后形成的最大外径小于外套筒的外径，保证外套筒外径与传动机构连接内径的顺利配合。

附图说明

附图结合实施实例说明本发明的具体原理和结构：

附图为本发明实例装置的主剖视和向剖视图，图中标号标明零件或部位。

其中：

图1是一种滚珠丝杠的自动预紧装置的主剖视图。图中：1是滚珠丝杠，2是消隙滚珠螺母，3是锁紧螺母，4是扭矩施加螺母，5是储能弹簧，6是左弹簧桩，7是预紧螺母，8是端面轴承，9是外套，10是平键，11是传动滚珠螺母，12是滚珠，13是右弹簧桩。

图2是一种滚珠丝杠的自动预紧装置的A向剖视图。图中：1是滚珠丝杠，2是消隙滚珠螺母，4是扭矩施加螺母，5是储能弹簧，6是左弹簧桩，13是右弹簧桩。

图3是一种滚珠丝杠的自动预紧装置的B向剖视图。图中：6是左弹簧桩，7是预紧螺母。

具体实施方式

本实施实例是一种滚珠丝杠的自动预紧装置的具体结构，通过实例说明本发明装置的组成和工作原理。一种滚珠丝杠的自动预紧装置由滚珠丝杠1，消隙滚珠螺母2，锁紧螺母3，扭矩施加螺母4，储能弹簧5，左弹簧桩6，预紧螺母7，端面轴承8，外套筒9，平键10，传动滚珠螺母11，滚珠12，右弹簧桩13组成。套装在滚珠丝杠1外部的消隙滚珠螺母2与传动滚珠螺母11相邻安装于外套筒9的内部，消隙滚珠螺母2外径上制有细牙螺纹，在细牙螺纹上依次安装端面轴承8、预紧螺母7、储能弹簧5、扭矩施加螺母4、锁紧螺母3。通过扭矩施加螺母4对储能弹簧组施加预紧扭矩，储能弹簧5将预紧扭矩传递给预紧螺母7，预紧螺母7在储能弹簧5的扭矩作用下，通过端面轴承8对套筒施加轴向推力，对滚珠丝杠副进行自动预紧。由于储能弹簧5的储能作用，在滚珠丝杠副出现间隙时，实现间隙自动消除。端面轴承8的作用是减小预紧螺母7与外套筒9端面之间的摩擦力，保证储能弹簧5的扭矩能够转动预紧螺母7，经螺旋副使预紧螺母7相对消隙滚珠螺母2产生轴向位移，并通过端面轴承8和外套筒9使传动滚珠螺母11相对消隙滚珠螺母2产生相对轴向位移，消除传动滚珠螺母11与滚珠丝杠1之间的传动间隙。

按照本实施实例，消隙滚珠螺母2与传动滚珠螺母11相邻套装在滚珠丝杠1的外部，通过滚珠12与滚珠丝杠1形成滚珠丝杠副，将滑动摩擦转变为滚动摩擦。消隙滚珠螺母2与传动滚珠螺母11外部套装外套筒9，外套筒9的长度大于传动滚珠螺母11。消隙滚珠螺母2与传动滚珠螺母11外径上制有平键槽，外套筒9的内径制有平键槽，在平键槽内安装平键10，使消隙滚珠螺母2与传动滚珠螺母11不能相对外套筒9转动。形成消隙滚珠螺母2与传动滚珠螺母11的周向连接结构。

按照本实施例，消隙滚珠螺母2的左面大部分外径上制有细牙螺纹。细牙螺纹外部从右向左依次套装端面轴承8、旋入预紧螺母7、扭矩施加螺母4和锁紧螺母3。端面轴承8的右端面与外套筒9左端面接触，端面轴承8的左端面与预紧螺母7的右端面接触，从而减小预紧螺母7与外套筒9端面之间的摩擦力，保证储能弹簧5的扭矩能够转动预紧螺母7。

按照本实施实例，预紧螺母7的左端面上安装有两个右弹簧桩13，扭矩施加螺母4的右端面上安装有两个左弹簧桩6。在扭矩施加螺母4与预紧螺母7的一对对应弹簧桩上挂装一个储能弹簧5，两个对称储能弹簧形成储能弹簧组。储能弹簧组的储能扭矩大于预紧螺母7与消隙滚珠螺母2细牙螺纹间的摩擦扭矩每个储能弹簧5的原始长度和储能后的长度为：绕消隙滚珠螺母2细牙螺纹外径圆周长度，原始长度大于60°，储能后小于170°。

按照本实施例，扭矩施加螺母4的左端面与锁紧螺母3的右端面接触，在对扭矩施加螺母4施加一定扭矩后，由锁紧螺母3将扭矩施加螺母4锁紧在消隙滚珠螺母2的细牙螺纹上，扭矩施加螺母4不能相对消隙滚珠螺母2转动，保持施加的扭矩能量储存在储能弹簧组中。

按照本实施例，端面轴承8的内径大于消隙滚珠螺母2细牙螺纹的外径，端面轴承8的外径小于外套筒9的外径。预紧螺母7、扭矩施加螺母4、锁紧螺母3的外径小于外套筒9的外径。储能弹簧5为拉簧，安装到扭矩施加螺母4与预紧螺母7之间后，支撑在消隙滚珠螺母2的细牙螺纹的外径上，储能弹簧5安装后形成的最大外径小于外套筒9的外径，保证外套筒9外径与传动机构连接内径顺利配合。

本实施实例的一种滚珠丝杠的自动预紧装置，由于储能弹簧的储能作用，可以在一次施加预紧扭矩后，在滚珠丝杠副出现间隙时，自动消除传动滚珠螺母与滚珠丝杠间的传动间隙。保证滚珠丝杠传动的长期无间隙运行，实现无间隙精密传动。本发明实例装置结构简单，工作稳定可靠。

Claims (6)

1.一种滚珠丝杠的自动预紧装置，由滚珠丝杠，消隙滚珠螺母，锁紧螺母，扭矩施加螺母，储能弹簧，左、右弹簧桩，预紧螺母，端面轴承，外套筒，平键，传动滚珠螺母，滚珠组成，其特征在于，套装在滚珠丝杠外的消隙滚珠螺母与传动滚珠螺母相邻安装于外套筒内，消隙滚珠螺母外径制有的细牙螺纹上安装端面轴承、预紧螺母、储能弹簧、扭矩施加螺母、锁紧螺母，通过扭矩施加螺母对储能弹簧施加预紧扭矩，储能弹簧储能并将预紧扭矩传递给预紧螺母，预紧螺母在储能弹簧扭矩作用下，在滚珠丝杠副出现间隙时，使预紧螺母相对消隙滚珠螺母产生轴向位移，经端面轴承对外套筒施加轴向推力，使传动滚珠螺母相对消隙滚珠螺母产生相对轴向位移，消除传动滚珠螺母与滚珠丝杠间的传动间隙。

2.如权利要求1所述的一种滚珠丝杠的自动预紧装置，其特征在于，消隙滚珠螺母与传动滚珠螺母相邻套装在滚珠丝杠外部，通过滚珠与滚珠丝杠形成滚珠丝杠副，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，消隙滚珠螺母与传动滚珠螺母外部套装外套筒，外套筒长度大于传动滚珠螺母，消隙滚珠螺母与传动滚珠螺母外径上制有平键槽，外套筒内径制有平键槽，在平键槽内安装平键，使消隙滚珠螺母与传动滚珠螺母不能相对外套筒转动，形成消隙滚珠螺母和传动滚珠螺母的周向连接结构。

3.如权利要求1所述的一种滚珠丝杠的自动预紧装置，其特征在于，消隙滚珠螺母的左面外径上制有细牙螺纹，细牙螺纹外部从右向左依次套装端面轴承，并旋入预紧螺母、扭矩施加螺母和锁紧螺母，端面轴承右端面与外套筒左端面接触，端面轴承左端面与预紧螺母右端面接触，从而减小预紧螺母与外套筒端面之间的摩擦力，保证储能弹簧扭矩能够转动预紧螺母。

4.如权利要求1所述的一种滚珠丝杠的自动预紧装置，其特征在于，预紧螺母的左端面上安装有两个右弹簧桩，扭矩施加螺母的右端面上安装有两个左弹簧桩，在扭矩施加螺母与预紧螺母的一对对应弹簧桩上挂装一个储能弹簧，两个对称储能弹簧形成储能弹簧组，储能弹簧组储能扭矩大于预紧螺母与消隙滚珠螺母细牙螺纹间的摩擦扭矩，每个储能弹簧的原始长度绕消隙滚珠螺母细牙螺纹外径圆周长度大于60°，储能后绕消隙滚珠螺母细牙螺纹外径圆周长度小于170°。

5.如权利要求1所述的一种滚珠丝杠的自动预紧装置，其特征在于，扭矩施加螺母的左端面与锁紧螺母的右端面接触，在对扭矩施加螺母施加一定扭矩后，由锁紧螺母将扭矩施加螺母锁紧在消隙滚珠螺母的细牙螺纹上，扭矩施加螺母不能相对消隙滚珠螺母转动，保持施加的扭矩能量储存在储能弹簧组中。

6.如权利要求1所述的一种滚珠丝杠的自动预紧装置，其特征在于，端面轴承的内径大于消隙滚珠螺母细牙螺纹的外径，端面轴承的外径小于外套筒的外径，预紧螺母、扭矩施加螺母、锁紧螺母的外径小于外套筒的外径，储能弹簧为拉簧，储能弹簧安装到扭矩施加螺母与预紧螺母之间后支撑在消隙滚珠螺母细牙螺纹的外径上，储能弹簧组安装后形成的最大外径小于外套筒的外径。