CN105196097A - 一种丝杠驱动结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及力矩电机直驱丝杠的直线进给系统领域，尤其涉及一种丝杠驱动结构。包括电机机构、丝杆机构和丝母座，电机机构用于通过驱动丝杆机构的旋转运动控制丝母座的直线运动；其中，丝杆机构包括丝杆，电机机构包括由内至外依次套装在丝杠驱动端的力矩电机转子、力矩电机定子、以及电机座，力矩电机转子与丝杠之间通过涨紧套连接或过盈配合刚性连接。本发明的丝杠驱动结构，传动精度较高、结构紧凑、惯量小、动态性能好。

Description

一种丝杠驱动结构
技术领域
本发明涉及力矩电机直驱丝杠的直线进给系统领域，尤其涉及一种丝杠驱动结构。
背景技术
超精密数控机床中，要求直线进给系统具有较高的传动精度，以保证其能承受自身及工件的载荷并具有良好的动态性能。传统的直线进给系统主要采用伺服电机+联轴器+丝杠的驱动方式，由于联轴器存在传动间隙，很难适应超精密机床对直线进给系统精度的要求。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的丝杠驱动结构，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种传动精度较高、结构紧凑、惯量小、动态性能好的丝杠驱动结构。
本发明的一种丝杠驱动结构，包括电机机构、丝杆机构和丝母座，所述电机机构用于通过驱动所述丝杆机构的旋转运动控制所述丝母座的直线运动；其中，所述丝杆机构包括丝杆，所述电机机构包括由内至外依次套装在丝杠驱动端的力矩电机转子、力矩电机定子、以及电机座，所述电机座的前端和后端设置分别有电机前压板和电机后压板，所述力矩电机转子与丝杠之间通过涨紧套连接或过盈配合刚性连接。
进一步的，所述丝杆上设置有与电机前压板内壁相配合的第一轴承组、以及用于限制第一轴承组沿丝杆轴向方向相对位移的第一限位件。
具体的，所述第一轴承组包括第一轴承和第二轴承。
进一步的，所述电机前压板的前侧设置有电机座端盖。
具体的，所述第一限位件为第一锁紧螺母。
进一步的，所述丝杆上设置有与电机后压板内壁相配合的第二轴承组、以及限制第二轴承组沿丝杆轴向方向相对位移的第二限位件。
具体的，所述第二轴承组包括第三轴承。
具体的，所述第二限位件为轴承固定板。
进一步的，所述丝杆驱动端的端部设置有角度编码器座、以及限制角度编码器座相对位置的第三限位件，并在角度编码器座上固定有角度编码器。
具体的，所述第三限位件为第三锁紧螺母
进一步的，所述电机机构还包括电机座后盖。
进一步的，所述丝杆机构包括设置在丝杆自由端的轴承座、设置在丝杆上并与轴承座内壁相配合的第三轴承组、以及设置在丝杆上用于限制第三轴承组沿丝杆轴向方向相对位移的第四限位件和轴承压板。
具体的，所述第四限位件为第四锁紧螺母。
具体的，所述第三轴承组包括第四轴承和第五轴承。
进一步的，所述丝母座包括套装在丝杆上并相对转动的丝杆螺母、固定在丝杆螺母上的螺母座、以及固定在螺母座上的工作台。
进一步的，还包括基座，所述电机机构和丝杆机构设置在所述基座上。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：现有技术的直线进给系统主要采用伺服电机、联轴器和丝杠相配合的驱动方式，由于联轴器存在传动间隙，很难适应超精密机床对直线进给系统精度的要求。本发明的丝杠驱动结构通过涨紧套或者过盈配合将力矩电机转子与丝杠刚性连接，完全消除传动间隙，实现了力矩电机直接驱动丝杠，保证了较高的传动精度，该连接方式对中精度高，降低了装配和调整难度，结构稳定可靠，本发明还配合采用角度编码器反馈和计算机数字控制的实现方式，实现较高的运动精度。因此，本发明具有设计合理、惯量小、动态性能好的特点。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中丝杆驱动端的局部放大图；
图3是本发明中丝杆自由端的局部放大图；
图4是本发明中不设置第二轴承组的结构示意图；
图中各附图标记的含义如下：
1、角度编码器，2、电机后压板，3、电机座，4、涨紧套，5、力矩电机定子，6、力矩电机转子，7、电机前压板，8、第一限位件，9、第一轴承，10、第二轴承，11、电机座端盖，12、丝杆，13、工作台，14、螺母座，15、丝杆螺母，16、轴承压板，17、轴承座，18、第四限位件，19、第四轴承，20、第五轴承，21、角度编码器座，22、第三限位件，23、第二限位件，24、第三轴承，25、电机座后盖，26、基座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1至图3，本发明一较佳实施例的一种丝杠驱动结构，包括电机机构、丝杆机构和丝母座，电机机构用于通过驱动丝杆机构的旋转运动控制丝母座的直线运动，还包括基座26，电机机构和丝杆机构设置在基座26上；其中，丝杆机构包括丝杆12，电机机构包括由内至外依次套装在丝杠12驱动端的力矩电机转子6、力矩电机定子5、以及电机座3，电机座3的前端和后端设置分别有电机前压板7和电机后压板2；这样，由于力矩电机转子6与丝杠12之间通过涨紧套4连接或过盈配合刚性连接，进而完全消除传动元件及其弹性变形与间隙。
为了稳定丝杆在电机机构中的精确转动，丝杆12上设置有与电机前压板7内壁相配合的第一轴承组、以及用于限制第一轴承组沿丝杆12轴向方向相对位移的第一限位件8，较为简单的，第一限位件8为第一锁紧螺母；第一轴承组可以是滚动、滑动或其他类型的轴承，为了进一步提高丝杆的转动效果，第一轴承组设置为两个一组，包括第一轴承9和第二轴承10。
为了防止杂物进入电机机构，电机前压板的前侧设置有电机座端盖11；电机机构还包括电机座后盖25，电机座后盖25固定在电机座3或电机后压板2上。
为了进一步稳定丝杆在电机机构中的精确转动，丝杆12上设置有与电机后压板2内壁相配合的第二轴承组、以及限制第二轴承组沿丝杆12轴向方向相对位移的第二限位件23，较为简单的，第二限位件23为轴承固定板，第二轴承组可以是滚动、滑动或其他类型的轴承，较为简单的，第二轴承组仅设置一个轴承即可，为第三轴承24；应当说明的是，如图4所示，第二轴承组和第二限位件23为非必要零部件，缺少第二轴承组和第二限位件23，并不影响本发明丝杠驱动结构的正常运行。
丝杆驱动端的端部设置有角度编码器座21、以及限制角度编码器座相对位置的第三限位件22，并在角度编码器座上固定有角度编码器1，以确定力矩电机转子的位置，用于控制系统的速度环和位置环反馈，应当说明的是，角度编码器是单读数头或两个读数头，优选为两个读数头，两个读数头能够消除编码器偏心带来的位置误差；较为简单的，第三限位件22为第三锁紧螺母。
为了提高丝杆自由端的转动精度和稳定性，丝杆机构包括设置在丝杆12自由端的轴承座17、设置在丝杆12上并与轴承座17内壁相配合的第三轴承组、以及设置在丝杆12上用于限制第三轴承组沿丝杆12轴向方向相对位移的第四限位件18和轴承压板16，较为简单的，第四限位件18为第四锁紧螺母；第三轴承组可以是滚动、滑动或其他类型的轴承，为了进一步提高丝杆的转动效果，第三轴承组设置为两个一组，包括第四轴承19和第五轴承20。
丝母座包括套装在丝杆上并相对转动的丝杆螺母15、固定在丝杆螺母15上的螺母座14、以及固定在螺母座14上的工作台13；工作时，通过丝杠12与丝杠螺母15之间螺纹传动，带动工作台13沿丝杠12轴向移动。
本发明装配顺序如下：调整电机座3与轴承座17同轴，将电机前压板7安装在电机座3上，第一轴承9、第二轴承10套在丝杠12驱动端，通过电机座端盖11固定在电机前压板7内，紧固该侧第一锁紧螺母，第三轴承19、第四轴承20套在丝杠12自由端轴端，通过轴承压板16固定在轴承座17内。将力矩电机定子5和力矩电机转子6推入电机座3内，涨紧套4套在丝杠12驱动端，调整涨紧套4使丝杠12与力矩电机转子6连接，调整丝杠12末端跳动后，将电机后压板2与电机座3连接，固定力矩电机定子5，将第三轴承24套在丝杠12上，用轴承固定板将第三轴承24固定于电机后压板2内。角度编码器座21安装在丝杠12该侧末端，用第三锁紧螺母将角度编码器1固定在角度编码器座21上，安装电机座后盖25，紧固第四锁紧螺母完成丝杠12预拉伸。将丝杠螺母15推入连接在工作台13上的螺母座14内并固定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种丝杠驱动结构，其特征在于：包括电机机构、丝杆机构和丝母座，所述电机机构用于通过驱动所述丝杆机构的旋转运动控制所述丝母座的直线运动；其中，所述丝杆机构包括丝杆(12)，所述电机机构包括由内至外依次套装在丝杠(12)驱动端的力矩电机转子(6)、力矩电机定子(5)、以及电机座(3)，所述电机座的前端和后端设置分别有电机前压板(7)和电机后压板(2)，所述力矩电机转子(6)与丝杠(12)之间通过涨紧套(4)连接或过盈配合刚性连接。
2.根据权利要求1所述的丝杠驱动结构，其特征在于：所述丝杆(12)上设置有与电机前压板(7)内壁相配合的第一轴承组、以及用于限制第一轴承组沿丝杆(12)轴向方向相对位移的第一限位件(8)。
3.根据权利要求2所述的丝杠驱动结构，其特征在于：所述第一轴承组包括第一轴承(9)和第二轴承(10)。
4.根据权利要求2所述的丝杠驱动结构，其特征在于：所述电机前压板的前侧设置有电机座端盖(11)。
5.根据权利要求1所述的丝杠驱动结构，其特征在于：所述丝杆(12)上设置有与电机后压板(2)内壁相配合的第二轴承组、以及限制第二轴承组沿丝杆(12)轴向方向相对位移的第二限位件(23)。
6.根据权利要求1所述的丝杠驱动结构，其特征在于：所述丝杆(12)驱动端的端部设置有角度编码器座(21)、以及限制角度编码器座(21)相对位置的第三限位件(22)，并在角度编码器座(21)上固定有角度编码器(1)。
7.根据权利要求1所述的丝杠驱动结构，其特征在于：所述电机机构还包括电机座后盖(25)。
8.根据权利要求1所述的丝杠驱动结构，其特征在于：所述丝杆机构包括设置在丝杆(12)自由端的轴承座(17)、设置在丝杆(12)上并与轴承座(17)内壁相配合的第三轴承组、以及设置在丝杆(12)上用于限制第三轴承组沿丝杆(12)轴向方向相对位移的第四限位件(18)和轴承压板(16)。
9.根据权利要求8所述的丝杠驱动结构，其特征在于：所述第三轴承组包括第四轴承(19)和第五轴承(20)。
10.根据权利要求1所述的丝杠驱动结构，其特征在于：所述丝母座包括套装在丝杆(12)上并相对转动的丝杆螺母(15)、固定在丝杆螺母(15)上的螺母座(14)、以及固定在螺母座(14)上的工作台(13)。
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