CN110107677A

CN110107677A - 精密位移促动器的轴承支撑结构

Info

Publication number: CN110107677A
Application number: CN201910374753.1A
Authority: CN
Inventors: 周国华
Original assignee: Nanjing Institute of Astronomical Optics and Technology NIAOT of CAS
Current assignee: Nanjing Institute of Astronomical Optics and Technology NIAOT of CAS
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2019-08-09

Abstract

精密位移促动器的支撑轴承结构：在蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母的一端安装一组背靠背的向心推力轴承，两轴承外圈紧靠在一起，两轴承内圈之间留有间隙；两轴承外圈的一侧由轴肩定位，另一侧用外圈压紧螺母或压圈定位固定，两轴承内圈一侧由蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母的轴肩定位固定，另一侧用内圈压紧螺母定位固定，内圈压紧螺母拧在蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母一端尾部的外螺纹上；蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母的另一端安装有向心球轴承，用于定心支撑，该向心球轴承的内外圈两侧不作同时固定。本发明从结构设计上确保消除轴向空回，使得零件加工的相关尺寸精度要求降低，装配调试时间大大缩短，成本降低，质量更加有保证，该结构设计适合大批量生产需要。

Description

精密位移促动器的轴承支撑结构

技术领域

本发明涉及一种精密位移促动器的支撑轴承结构，具体涉及一种精密位移促动器的蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母的轴承支撑结构。其突出特点是便于装配时蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母消除轴向空回，提高精密位移促动器输出轴在双向受力时的位移输出精度，提高装配效率和产品质量。

背景技术

精密位移促动器是天文仪器领域里常用的部件之一，用于实时矫正大型拼接天线面板的子面板的位置，补偿背架重力和温差等引起的整个天线面板的变形。如图1-1、图1-2所示，电机19通过联轴节20带动蜗杆12转动，蜗杆12由两端的向心推力轴承17支撑，蜗杆12带动蜗轮11转动，蜗轮固定于滚珠丝杠副的旋转螺母13上，滚珠丝杠副的旋转螺母13两端由向心推力轴承6支撑，滚珠丝杠14上端与花键轴9成一体，花键筒10与蜗轮蜗杆箱体7联接，花键轴9顶端与升降输出筒4联接，升降输出筒4与连接杆连接板3联接，天线面板1通过面板连接杆2与连接杆连接板3联接。这样电机19转动使得天线面板上下移动，精密位移促动器的原理就是这样。为了提高精密位移促动器的输出精度，需要消除蜗杆12和滚珠丝杠旋转螺母13的轴向空回，通常需要提高蜗杆轴肩间距C、D尺寸与蜗轮蜗杆箱体中安装蜗杆轴承的轴肩间距A、B尺寸的加工精度，同样需要提高滚珠丝杠旋转螺母轴肩间距G、H尺寸和安装向心推力轴承的轴肩间距E、F尺寸的加工精度。由于轴承轴肩孔A、B面需要调头加工，轴承轴肩E、F面在不同零件上，尺寸链比较长，加工零件尺寸精度难以保证装配时的精度要求，同时由于轴承内外圈轴向游隙公差的存在，按照图1-1、图1-2支撑轴承结构设计的精密位移促动器，在装配时很难保证消除蜗杆12和滚珠丝杠旋转螺母13的轴向空回，在小批量装配生产时通常为解决问题，只能靠反复修磨零件尺寸或加装垫片的方法来消除轴向空回，这样浪费装配工时，反复拆装也影响零件质量。这样的轴承支撑结构设计方案，在大批量生产装配时暴露出弊端，不适合批量生产，必须改进设计，从源头上解决问题。

本发明就是要改变上述的轴承支撑结构设计，在设计上根除上述缺陷，使得生产装配时不需返工就能很好地消除轴向空回，提高精密位移促动器的输出精度，满足批量生产对效率的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有轴承支撑结构设计方案的缺陷，提供一种精密位移促动器的蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母的轴承支撑结构。该结构可以降低零件轴向尺寸设计、加工精度，但在生产装配时，能够确保消除蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母的轴向空回，提高精密位移促动器输出轴在双向受力时的位移输出精度，提高装配效率和产品质量。

本发明的精密位移促动器的轴承支撑结构，由两大部分组成：如图2-1、图2-2，由电机、联轴节、蜗轮蜗杆副、滚珠丝杠副构成动力传递和减速部分，由花键副、滑动轴承、升降输出筒、连接杆连接板、面板连接杆等构成轴向滑动导向位移输出部分，还包括蜗轮蜗杆箱体、底端密封盖、外圈压紧螺母、内圈压紧螺母等零部件；所述的蜗轮固定于滚珠丝杠副的旋转螺母上；所述的滚珠丝杠上端与花键轴联成同轴一体；所述的花键轴与花键筒构成花键副；所述的花键轴通过其上端的四方轴与升降输出筒的方孔联接在一起；其特征在于，所述的蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母一端为一组背靠背的向心推力轴承支撑，另一端为一个向心球轴承支撑；所述的向心推力轴承为一组背靠背方式的安装，两轴承外圈被固定，内圈压紧螺母拧在蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母一端尾部的外螺纹上，通过调节内圈压紧螺母的拧紧程度，使得蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母被夹持在两轴承内圈之间，消除蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母的轴向空回；所述的向心球轴承，用于定心支撑，该轴承的内外圈两侧不作同时固定。下面分别就蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母的支撑轴承结构作说明。

在所述蜗杆的一端安装一组背靠背的向心推力轴承17A、17B；所述两向心推力轴承的外圈紧靠在一起，两内圈之间留有缝隙，便于预紧轴承组；所述向心推力轴承17A的外圈定位于蜗轮蜗杆箱体的轴肩；所述向心推力轴承17B的外圈被外圈压紧螺母定位固定；所述向心推力轴承17A的内圈紧靠蜗杆的轴肩，内圈压紧螺母拧在蜗杆尾部的外螺纹上，紧靠向心推力轴承17B的内圈，通过调节该内圈压紧螺母的拧紧程度，消除两轴承滚动体的游隙，并使得蜗杆被夹持在两轴承内圈之间，消除蜗杆的轴向空回，该蜗杆轴向被定位固定；所述的蜗杆的另一端安装有向心球轴承，用于定心支撑，该向心球轴承的内外圈两侧不作同时固定；

同样，在所述滚珠丝杠旋转螺母的下端安装有一组背靠背的向心推力轴承6A、6B；所述向心推力轴承的外圈紧靠在一起，两内圈之间留有缝隙，便于预紧轴承组；所述向心推力轴承6A的外圈定位于蜗轮蜗杆箱体的轴肩；所述向心推力轴承6B的外圈被外圈压紧螺母定位固定；所述向心推力轴承6A的内圈紧靠旋转螺母的轴肩，内圈压紧螺母拧在旋转螺母尾部的外螺纹上，紧靠向心推力轴承6B的内圈，通过调节该内圈压紧螺母的拧紧程度，消除两轴承滚动体的游隙，并使得旋转螺母被夹持在两轴承内圈之间，消除旋转螺母的轴向空回，该旋转螺母轴向被定位固定；所述的旋转螺母的上端安装有一个向心球轴承，用于定心支撑，该向心球轴承的内圈下侧紧靠所述旋转螺母的轴肩，内圈上侧用轴用卡圈定位，该向心球轴承的外圈与花键筒的内孔配合，该向心球轴承的外圈上侧与花键筒之间留有间隙，不作限位固定。

换言之，本发明中的蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母的轴承支撑结构不采用传统的在两端各安装一个向心推力轴承的方式，而是分别在蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母的一端安装一组背靠背的向心推力轴承，该两轴承外圈紧靠在一起，两轴承内圈之间留有间隙，便于预紧轴承组，消除蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母的轴向空回；在蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母另一端安装有向心球轴承，用于定心支撑，该向心球轴承的内外圈两侧不作同时固定，这样其相关尺寸加工精度就可以降低，既对相关零件的轴向长度尺寸精度要求降低了，也减少了装配工时和降低了调整难度。

所述的蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母装有一组背靠背的向心推力轴承的一端，其轴承外圈一侧一般采用箱体轴肩定位，另一侧可以采用外圈压紧螺母固定，也可采用压圈加螺钉方式固定。

作为本发明的进一步改进，蜗杆的向心轴承采用外圈带扣环的轴承，这样向心轴承可以更靠近蜗轮中心线安装，蜗轮蜗杆箱体在蜗杆长度方向上可以缩短，有利于减轻整个精密位移促动器的体积和重量。

本发明的有益效果是：精密位移促动器的蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母从结构设计上确保消除轴向空回，使得零件加工的相关尺寸精度要求降低，装配时为实现消除轴向空回的调试时间大大缩短了，使得整个精密位移促动器的成本降低，质量更加有保证，这种改进的结构设计适合大批量生产需要。

附图说明

图1-1、图1-2是现有精密位移促动器的蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母支撑轴承结构；

图2-1、图2-2是本发明的精密位移促动器的蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母支撑轴承结构；

图2-3是本发明的蜗杆支撑轴承结构的局部放大图；

图2-4是本发明的滚珠丝杠旋转螺母支撑轴承结构的局部放大图；

图2-5是借蜗杆一端向心推力轴承的局部放大图说明内圈之间的间隙。

具体实施方式

下面结合附图和实施例做进一步说明。

实施例1，精密位移促动器的轴承支撑结构，参照图2-1、图2-2、图2-3、图2-4，精密位移促动器由电机19通过联轴节20带动蜗杆28转动，蜗杆28的左端安装有一组背靠背的向心推力轴承17A、17B，其两轴承外圈紧靠在一起，两轴承内圈之间留有间隙，便于预紧轴承组（两向心推力轴承的背靠背方式安装是向心推力轴承的标准安装方式之一），轴承17A外圈定位于蜗轮蜗杆箱体32的轴肩，轴承17B外圈被外圈压紧螺母27定位固定，轴承17A内圈紧靠蜗杆28的轴肩，内圈压紧螺母26拧在蜗杆28尾部的外螺纹上，轴承17B内圈被内圈压紧螺母26定位固定，通过调节该内圈压紧螺母26的拧紧程度，消除两轴承滚动体的游隙，并使得蜗杆28被夹持在两轴承内圈之间，消除蜗杆28的轴向空回，这样蜗杆28轴向被定位固定，蜗杆左侧外端安装有密封端盖25；在蜗杆28的右端安装一个向心球轴承29，用于定心支撑，该轴承是外圈带扣环的向心球轴承，扣环35两侧分别被蜗轮蜗杆箱体32的轴肩和压紧密封端盖33固定定位，向心球轴承29的内圈两侧不作限位固定。

同样滚珠丝杠旋转螺母24下端安装有一组背靠背的向心推力轴承6A、6B，其两轴承外圈

紧靠在一起，两轴承内圈之间留有缝隙，便于预紧轴承组，轴承6A外圈定位于蜗轮蜗杆箱体32的轴肩，轴承6B外圈被外圈压紧螺母31定位固定，轴承6A内圈紧靠旋转螺母24的轴肩，内圈压紧螺母30拧在旋转螺母24尾部的外螺纹上，紧靠轴承6B内圈，通过调节该内圈压紧螺母30的拧紧程度，消除两轴承滚动体的游隙，并使得旋转螺母24被夹持在两轴承内圈之间，消除旋转螺母24的轴向空回，这样旋转螺母24轴向被定位固定；在旋转螺母24的上端安装一个向心球轴承22，用于定心支撑，向心球轴承22的内圈下侧紧靠旋转螺母24的轴肩，内圈上侧用轴用卡圈定位，向心球轴承22的外圈与花键筒10的内孔配合，向心球轴承22的外圈上侧与花键筒10之间留有间隙，不作限位固定，也无加工精度要求。

蜗杆28带动蜗轮11转动，蜗轮固定于滚珠丝杠副的旋转螺母24上，由于旋转螺母24轴向固定，滚珠丝杠14只能上下移动，滚珠丝杠14上端与花键轴9联成同轴一体，花键筒10与蜗轮蜗杆箱体32联接，滚珠丝杠14被限制转动，只能上下垂直移动，花键轴9顶端四方轴与升降输出筒4的方孔联接，升降输出筒4也被限制了转动，只能跟随滚珠丝杆14上下垂直移动，升降输出筒4与连接杆连接板3联接，天线面板1通过面板连接杆2与连接杆连接板3联接。这样电机19转动使得天线面板上下移动，实现了精密位移促动器由电机的转动到减速上下移动的运动传递。

参照图2-5，借蜗杆一端向心推力轴承的局部放大图说明内圈之间的间隙，一组背靠背安装的向心推力轴承17B、17A，其两轴承外圈紧靠在一起，且被左右固定，两轴承内圈之间留有缝隙34，轴承17A内圈右侧紧靠蜗杆28的轴肩，内圈压紧螺母26拧在蜗杆28尾部的外螺纹上，且紧靠轴承17B的内圈左侧，通过调节该内圈压紧螺母26的拧紧程度，收缩缝隙34，使得两轴承滚动体的游隙被消除，并使得蜗杆28被夹持在两轴承内圈之间，消除蜗杆28的轴向空回，这样蜗杆28的轴向被定位固定。

Claims

1.一种精密位移促动器的轴承支撑结构，由两大部分组成：由电机、联轴节、蜗轮蜗杆副、滚珠丝杠副构成动力传递和减速部分，由花键副、滑动轴承、升降输出筒、连接杆连接板、面板连接杆等构成轴向滑动导向位移输出部分，其特征在于，所述的蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母一端为一组背靠背的向心推力轴承支撑，另一端为一个向心球轴承支撑；在所述蜗杆的一端安装一组背靠背的向心推力轴承（17A、17B），所述两向心推力轴承的外圈紧靠在一起，两内圈之间留有缝隙，便于预紧轴承组；所述向心推力轴承（17A）的外圈定位于蜗轮蜗杆箱体的轴肩；所述向心推力轴承（17B）的外圈被外圈压紧螺母定位固定；所述向心推力轴承（17A）的内圈紧靠蜗杆的轴肩，内圈压紧螺母拧在蜗杆尾部的外螺纹上，紧靠向心推力轴承（17B）的内圈，通过调节该内圈压紧螺母的拧紧程度，消除两轴承滚动体的游隙，并使得蜗杆被夹持在两轴承内圈之间，消除蜗杆的轴向空回，该蜗杆轴向被定位固定；所述的蜗杆另一端安装有向心球轴承，用于定心支撑，该向心球轴承的内外圈两侧不作同时固定；

同样，在所述滚珠丝杠旋转螺母下端安装有一组背靠背的向心推力轴承（6A、6B），该两向心推力轴承的外圈紧靠在一起，两向心推力轴承内圈之间留有缝隙，便于预紧轴承组，其中向心推力轴承（6A）的外圈定位于蜗轮蜗杆箱体的轴肩，所述向心推力轴承（6B）的外圈被外圈压紧螺母定位固定，所述向心推力轴承（6A）的内圈紧靠旋转螺母的轴肩，内圈压紧螺母拧在旋转螺母尾部的外螺纹上，紧靠向心推力轴承（6B）的内圈，通过调节该内圈压紧螺母的拧紧程度，消除两轴承滚动体的游隙，并使得旋转螺母被夹持在两轴承内圈之间，消除旋转螺母的轴向空回，该旋转螺母轴向被定位固定，该旋转螺母下端外侧安装有底端密封盖；在该旋转螺母的上端安装一个向心球轴承，用于定心支撑，该向心球轴承的内圈下侧紧靠所述旋转螺母的轴肩，内圈上侧用轴用卡圈定位，该向心球轴承的外圈与花键筒的内孔配合，该向心球轴承的外圈上侧与花键筒之间留有间隙，不作限位固定。

2.根据权利要求1所述的一种精密位移促动器的轴承支撑结构，其特征在于，所述的蜗杆和滚珠丝杠旋转螺母装有一组背靠背的向心推力轴承的一端，两轴承外圈一侧采用箱体轴肩定位，另一侧采用外圈压紧螺母固定，或采用压圈加螺钉方式固定。

3.根据权利要求1所述的一种精密位移促动器的轴承支撑结构，其特征在于，所述的蜗杆的向心球轴承采用外圈带扣环的轴承，或使用向心球轴承。