CN106286741A - 双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置，所述装置包括两个圆螺母、垫片、传感器、碟簧等。所述碟簧安装在两个圆螺母和垫片之间，所述拉压力传感器安装在垫片和套筒之间，通过旋转两个圆螺母挤压碟簧，产生的力依次作用在垫片、拉压力传感器、套筒和主螺母的法兰上，从而增大主螺母和副螺母之间的距离，在主螺母和副螺母之间产生预紧力，并且可由拉压力传感器测出预紧力的值。本发明的双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置结构简单，制造成本低，并且安装调节便捷，一次装配即可调节和测量不同的预紧力，操作简单，特别适用于注塑机等只承受单向轴向载荷的场合，在承受较大载荷下能够保证螺母内的滚珠始终受力，提高工作过程中的稳定性。

Description

双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置及方法

技术领域

本发明属于滚珠丝杠副测量领域，特别是一种双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置及方法。

背景技术

滚珠丝杠副是数控机床进给系统的重要组成部件，由于在精度和效率方面具有其他传动机构无法比拟的优良性能，使得滚珠丝杠副成为目前螺旋传动机构中精度最高的机构。

在实际使用过程中，由于制造和安装的误差，滚珠丝杠副总是存在间隙的。同时，滚珠丝杠副在轴向工作载荷作用下，滚珠与螺纹滚道相接触部位产生弹性变形。如果滚珠丝杠副中有轴向间隙或在轴向载荷作用下滚珠与滚道接触面处有弹性变形，则当丝杠反转运动时，将产生空回误差，从而影响传动精度，降低滚珠丝杠副的刚度。为了解决上述问题，需要对滚珠丝杠施加合适的预紧力。但是过大的预紧力会导致摩擦力变大，进而造成过大的温升和磨损，从而使噪声和振动加剧，最终影响滚珠丝杠副的精度和寿命。如果预紧力过小，则不能完全消除间隙，精度无法保证。

现有的普遍使用的获得准确预紧力的方法是通过在双螺母之间加应变片或压力传感器。这种方法只能通过调整应变片或传感器的个数或尺寸来调节预紧力，每次调节需要重新装配，费时费力。因此，现有技术中尚无一种简单方便并能获得准确预紧力的方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置及方法。

实现本发明解决技术问题的技术解决方案为：一种双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置，包括圆螺母、碟簧、垫片、拉压力传感器、套筒、主螺母、键、副螺母，所述圆螺母的数量为两个，该两个圆螺母结构完全相同，主螺母与副螺母通过键相连，主螺母上套有套筒，键卡在套筒内壁的键槽里，避免其轴向滑动，副螺母上套有圆螺母、碟簧、垫片，其中两个圆螺母位于碟簧的一端，垫片位于碟簧的另一端，拉压力传感器位于垫片和套筒之间，拉压力传感器的一端与垫片相接触，拉压力传感器的另一端与套筒上的螺纹孔螺纹连接。

一种基于上述滚珠丝杠副预紧力调节方法，包括以下步骤：

步骤1、将主螺母和副螺母旋入待测丝杠上；

步骤2、通过旋转副螺母，使得键的两端恰好放进主螺母和副螺母的键槽里，确保了主螺母和副螺母受轴向力时不会旋转；

步骤3、将套筒套到主螺母和副螺母上，并且套筒的一端与主螺母的法兰相接触；

步骤4、在套筒的另一端等距离地放置3个拉压力传感器，在拉压力传感器的另一端放入垫片；

步骤5、在垫片的另一端套入碟簧；

步骤6、在碟簧的另一端旋入两个圆螺母，完成装配；

步骤7、通过旋转两个圆螺母，挤压碟簧,并通过垫片挤压拉压力传感器，进而挤压套筒，从而挤压主螺母的法兰，然后增大主螺母和副螺母间的距离，在主螺母和副螺母之间产生预紧力，并且可由拉压力传感器测出预紧力的值。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明的双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置结构简单，制造成本低，并且安装调节便捷，一次装配完成后，通过旋转圆螺母即可获得不同的预紧力，操作简单；2)本发明的双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置，通过对两个圆螺母施加旋转力压缩组合碟簧的方式，利用组合碟簧的作用力与反作用力的特性，达到对丝杠螺母预紧的目的，通过碟簧自身的变形，增大圆螺母的旋转行程，使预紧力调节更精确；3)本发明的双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置中，当双螺母滚珠丝杠副受到由副螺母指向主螺母的轴向力时，主螺母内滚珠的压缩变形量进一步增大，副螺母内滚珠的压缩变形量减小，在轴向力达到预紧力的2.83倍时[DIN ISO 3408-5]，副螺母内滚珠的压缩变形量全部恢复，从而处于不受力的状态，双螺母滚珠丝杠副的动态特性急剧下降。而对于双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置，在施加预紧力后，碟簧会产生远大于滚珠与丝杠螺母滚道间的压缩变形量。由于碟簧的存在，主螺母和副螺母之间的预紧力会始终存在，从而极大的提高轴向载荷下双螺母滚珠丝杠副的动态特性。因此，本发明特别适用于注塑机等只承受单向轴向载荷的场合，在承受较大载荷下能够保证预紧力不丧失。

附图说明

图1是本发明的双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置及方法结构示意图。

具体实施方式

结合图1，本发明的一种双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置，包括圆螺母1、碟簧2、垫片3、拉压力传感器4、套筒5、主螺母6、键7、副螺母8，所述圆螺母1的数量为两个，该两个圆螺母结构完全相同，主螺母6与副螺母8通过键7相连，主螺母6上套有套筒5，键7卡在套筒5内壁的键槽里，避免其轴向滑动，副螺母8上套有圆螺母1、碟簧2、垫片3，其中两个圆螺母位于碟簧2的一端，垫片3位于碟簧2的另一端，拉压力传感器4位于垫片3和套筒5之间，拉压力传感器4的一端与垫片3相接触，拉压力传感器4的另一端与套筒5上的螺纹孔螺纹连接。

所述拉压力传感器4的数量为3个，该3个拉压力传感器120°均布在垫片3和套筒5之间。

所述碟簧2的数量为2个，该2个碟簧对合组合。

所述副螺母8的一端外壁开有一个键槽，该键槽的长度为键7长度的二分之一，副螺母8的另一端外壁设置外螺纹。

所述主螺母6的一端带法兰，另一端外壁开有一个键槽，该键槽的长度相当于键7长度的二分之一。

所述套筒5的长度相当于主螺母与副螺母上的键槽之和，套筒5的一端以120度均布三个螺纹孔，另一端与主螺母的法兰相接触。

一种基于上述的滚珠丝杠副预紧力方法，包括以下步骤：

步骤1、将主螺母6和副螺母8旋入待测丝杠上；

步骤2、通过旋转副螺母8，使得键7的两端恰好放进主螺母6和副螺母6的键槽里，确保了主螺母6和副螺母8受轴向力时不会相对转动；

步骤3、将套筒5套到主螺母6和副螺母8上，并且套筒5的一端与主螺母6的法兰相接触；

步骤4、在套筒5的另一端的螺纹孔旋入3个拉压力传感器4，在拉压力传感器4的另一端放入垫片3；

步骤5、在垫片3的另一端套入碟簧2；

步骤6、在碟簧的另一端旋入两个圆螺母1，完成装配；

步骤7、通过旋转两个圆螺母1，挤压碟簧2,并通过垫片3挤压拉压力传感器4，进而挤压套筒5，从而挤压主螺母6的法兰，然后增大主螺母6和副螺母8间的距离，在主螺母6和副螺母8之间产生预紧力，并且可由拉压力传感器4测出预紧力的值。

本发明的双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置结构简单，制造成本低，并且安装调节便捷，一次装配完成后，通过旋转圆螺母即可获得不同的预紧力，操作简单。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。

实施例1

本发明的装置包括两个圆螺母1、碟簧2、垫片3、拉压力传感器4、套筒5、主螺母6、键7、副螺母8，所述碟簧2安装在两个圆螺母1和垫片3之间，所述拉压力传感器4安装在垫片3和套筒5之间，通过旋转两个圆螺母1，挤压碟簧2,并通过垫片3挤压拉压力传感器4，进而挤压套筒5，从而挤压主螺母6的法兰，然后增大主螺母6和副螺母8间的距离，在主螺母6和副螺母8之间产生预紧力，并且可由拉压力传感器4测出预紧力的值。通过旋转两个圆螺母压缩组合碟簧的方式，利用组合碟簧的作用力与反作用力的特性，达到对丝杠螺母预紧的目的，通过碟簧自身的变形，增大圆螺母的旋转行程，使预紧力调节更精确；

图1中所述拉压力传感器3(FUTEK MODEL LCM300)的数量为3个，且单个力传感器的量程为4KN，该3个拉压力传感器的一端通过螺纹旋入套筒4的三个螺纹孔中，另一端接触垫片2，垫片2的另一端与碟簧5相接触。

图1中所述碟簧5的数量为2个，该2个碟簧对合组合，组合刚性为98N/um，另一端与两个圆螺母1相接触，通过碟簧自身的变形，增大圆螺母的旋转行程，使预紧力调节更精确。

图1中所述主螺母6和副螺母8之间通过键7连接，可以保证丝杠螺母受轴向力时不会发生旋转。

所述滚珠丝杠副预紧力调节方法过程为：将主螺母8和副螺母6旋入待测丝杠上；通过旋转副螺母8，使得键7的两端恰好放进主螺母8和从动螺母6的键槽里，确保了主螺母8和副螺母6在受轴向力时不会旋转；将套筒4套到主螺母8和副螺母6上，并且套筒4的一端与主螺母8的法兰相接触；在套筒4的另一端等距离地放置3个拉压力传感器3，在拉压力传感器3的另一端放入垫片2；在垫片2的另一端套入碟簧5；在碟簧的另一端旋入两个圆螺母1，完成装配；通过旋转两个圆螺母，挤压碟簧,并通过垫片挤压拉压力传感器，进而挤压套筒，从而挤压主螺母的法兰，然后增大主螺母和副螺母间的距离，通过拉压力传感器监测预紧力的值，将预紧力调节为4KN。在4KN预紧力下，普通双螺母垫片式滚珠丝杠副最大轴向载荷为4×2.83＝11.32KN，查阅DIN ISO 3408-4得：滚珠与滚道之间的变形量约为9.05um；对于双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置，4KN的预紧力下，碟簧会产生的压缩变形量为4000/98＝40.82um,碟簧弹性变形量完全恢复时(即主螺母滚珠与滚道的弹性变形量为40.82um,拉压传感器、垫片和套筒可视为刚性)对应的轴向载荷为61.02KN，远大于11.32KN。因此，由于碟簧的存在，使得双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置单方向的最大轴向载荷大幅度提高。

实施例2

结合图1，本发明公开了一种双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置，包括两个圆螺母1、碟簧2、垫片3、拉压力传感器4、套筒5、主螺母6、键7、副螺母8。所述碟簧2安装在两个圆螺母1和垫片3之间，所述拉压力传感器4安装在垫片3和套筒5之间，通过旋转两个圆螺母1挤压碟簧2，产生的力依次作用在垫片3、拉压力传感器4、套筒5和主螺母6的法兰上，从而增大主螺母6和副螺母8之间的距离，在主螺母6和副螺母8之间产生预紧力，并且可由拉压力传感器4测出预紧力的值。

所述拉压力传感器4的数量为3个，该3个拉压力传感器的一端通过螺纹旋入套筒5的三个螺纹孔中，另一端接触垫片3，垫片3的另一端与碟簧2相接触。所述碟簧2的数量为2个，该2个碟簧对合组合，另一端与两个圆螺母1相接触。所述套筒5的长度相当于主螺母与副螺母上的键槽之和，套筒5的一端以120度均布三个螺纹孔，另一端与主螺母的法兰相接触。所述副螺母8的一端开有一个键槽，键槽的长度为键7长度的二分之一，在副螺母8的另一端设有外螺纹段。所述主螺母6的一端带法兰，另一端开有一个键槽，键槽的长度相当于键7长度的二分之一。

本发明的双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置，通过对两个圆螺母施加旋转力压缩组合碟簧的方式，利用组合碟簧的作用力与反作用力的特性，达到对丝杠螺母预紧的目的，通过碟簧自身的变形，增大圆螺母的旋转行程，使预紧力调节更精确。

Claims (7)

1.一种双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置，其特征在于，包括圆螺母[1]、碟簧[2]、垫片[3]、拉压力传感器[4]、套筒[5]、主螺母[6]、键[7]、副螺母[8]，所述圆螺母[1]的数量为两个，该两个圆螺母结构完全相同，主螺母[6]与副螺母[8]通过键[7]相连，主螺母[6]上套有套筒[5]，键[7]卡在套筒[5]内壁的键槽里，避免其轴向滑动，副螺母[8]上套有圆螺母[1]、碟簧[2]、垫片[3]，其中两个圆螺母位于碟簧[2]的一端，垫片[3]位于碟簧[2]的另一端，拉压力传感器[4]位于垫片[3]和套筒[5]之间，拉压力传感器[4]的一端与垫片[3]相接触，拉压力传感器[4]的另一端与套筒[5]上的螺纹孔螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置，其特征在于，所述拉压力传感器[4]的数量为3个，该3个拉压力传感器120°均布在垫片[3]和套筒[5]之间。

3.根据权利要求1所述的双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置，其特征在于，所述碟簧[2]的数量为2个，该2个碟簧对合组合。

4.根据权利要求1所述的双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置，其特征在于，所述副螺母[8]的一端外壁开有一个键槽，该键槽的长度为键[7]长度的二分之一，副螺母[8]的另一端外壁设置外螺纹。

5.根据权利要求1所述的双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置，其特征在于，所述主螺母[6]的一端带法兰，另一端外壁开有一个键槽，该键槽的长度相当于键[7]长度的二分之一。

6.根据权利要求1所述的双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置，其特征在于，所述套筒[5]的长度相当于主螺母与副螺母上的键槽之和，套筒[5]的一端以120度均布三个螺纹孔，另一端与主螺母的法兰相接触。

7.一种基于权利要求1所述的滚珠丝杠副预紧力方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将主螺母[6]和副螺母[8]旋入待测丝杠上；

步骤2、通过旋转副螺母[8]，使得键[7]的两端恰好放进主螺母[6]和副螺母[6]的键槽里，确保了主螺母[6]和副螺母[8]受轴向力时不会相对转动；

步骤3、将套筒[5]套到主螺母[6]和副螺母[8]上，并且套筒[5]的一端与主螺母[6]的法兰相接触；

步骤4、在套筒[5]的另一端的螺纹孔旋入3个拉压力传感器[4]，在拉压力传感器[4]的另一端放入垫片[3]；

步骤5、在垫片[3]的另一端套入碟簧[2]；

步骤6、在碟簧的另一端旋入两个圆螺母[1]，完成装配；

步骤7、通过旋转两个圆螺母[1]，挤压碟簧[2],并通过垫片[3]挤压拉压力传感器[4]，进而挤压套筒[5]，从而挤压主螺母[6]的法兰，然后增大主螺母[6]和副螺母[8]间的距离，在主螺母[6]和副螺母[8]之间产生预紧力，并且可由拉压力传感器[4]测出预紧力的值。