CN112591561A - 一种机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构以及卷绕设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于技术领域，公开了一种机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构以及卷绕设备，包括主轴，设有台阶面；轴承，套设在主轴上且止抵在台阶面；预紧件，套设在主轴上且止抵于轴承的端面，预紧件与主轴之间为滑动连接，外圆周设有外螺纹；驱动件，设有内螺纹与外螺纹配合；限位件，设于主轴上且能够限制驱动件，驱动件的转动转换为预紧件的滑动以对轴承进行预紧。本发明仅需要在主轴设置一个台阶面，驱动件与预紧件螺纹连接，转动转换为滑动以提供轴承预紧力，结构简单可靠，不但安装方便，而且预紧力调节方便，且预紧力稳定均匀，有利于保证轴承精度和寿命，可以有效控制机械式涨紧轴的转动惯量和主轴外径，保证机械式涨紧轴的动平衡性能。

Description

一种机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构以及卷绕设备

技术领域

本发明涉及技术领域，尤其涉及一种机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构以及卷绕设备。

背景技术

机械式涨紧轴是目前锂电池、薄膜电容和纺织等行业卷绕设备的核心部件，对于机械式涨紧轴的特点是需要具有较高的动平衡性能、较小的转动惯量和轴上台阶，以及定位轴承需要轴向预紧力。常用的机械式涨紧轴的长度会比较大，轴承间距比较大，以通过加大轴承间距的方式提高轴的承载能力。

现有技术常用的机械式涨紧轴多通过弹性挡圈进行轴向定位，但是弹性挡圈不能提供预紧力，而且动平衡性能差。对于轴承间距大的机械式涨紧轴，轴套会比较长，对于高速轴，要控制动平衡性能，与轴套配合的那段轴表面和轴套都需要精加工，特别是轴套内孔和两个端面，加工难度相对较大，会很大程度增加加工成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构以及卷绕设备，以解决轴承间距大的高速机械式涨紧轴轴向预紧和定位的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构，包括：

主轴，设有台阶面；

轴承，套设在所述主轴上且止抵在所述台阶面；

预紧件，所述预紧件套设在所述主轴上且能够止抵于所述轴承的远离所述台阶面的端面，所述预紧件与所述主轴之间为滑动连接；所述预紧件的外圆周设有外螺纹；

驱动件，所述驱动件设有内螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹配合，所述驱动件被配置为驱动所述预紧件沿所述主轴的长轴方向滑动；

限位件，所述限位件设于所述主轴上且能够止抵于所述驱动件的背离所述轴承的端面以限制所述驱动件的滑动，所述驱动件的转动转换为所述预紧件的滑动以对所述轴承进行预紧。

可选地，所述主轴上设有导向件；所述预紧件上设有配合件，所述配合件沿所述主轴的长轴方向与所述导向件滑动连接。

可选地，所述导向件和所述配合件均设有多个，分别间隔设置于沿所述主轴和所述预紧件的圆周方向且关于所述主轴的轴心对称分布。

可选地，所述外螺纹贯通所述预紧件沿所述主轴的长轴方向的外表面，所述预紧件能够完全旋入所述驱动件的内部。

可选地，所述驱动件的周向设有沿径向的螺纹孔，紧定螺钉设于所述螺纹孔内并能够止抵于所述主轴。

可选地，所述螺纹孔设有多个，多个所述螺纹孔在所述驱动件的周向均匀且间隔分布。

可选地，所述驱动件的周向设有沿径向的安装孔。

可选地，所述安装孔设有多个，多个所述安装孔关于所述主轴的轴心圆周对称分布，且多个所述安装孔与所述螺纹孔交替设置。

可选地，所述限位件包括挡圈，所述驱动件的背离所述轴承的端面内侧设有内台阶，所述主轴上设有环形槽，所述挡圈套设所述主轴上且位于所述环形槽内，同时所述挡圈位于所述内台阶的内部且止抵于所述内台阶的端面。

一种卷绕设备，包括一种机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构。

本发明的有益效果：

本发明的一种机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构以及卷绕设备，仅需要在主轴设置一个台阶面就可以实现主轴和轴承之间的轴向定位和预紧，结构简单可靠，且可以有效控制机械式涨紧轴的转动惯量和主轴外径，保证机械式涨紧轴的动平衡性能。

本发明通过设置驱动件与预紧件螺纹连接，将驱动件的转动转换为预紧件的沿主轴长轴方向的滑动，提供轴承预紧力，不但安装方便，而且预紧力调节方便，且预紧力稳定均匀，有利于保证轴承精度和寿命，尤其适合于对于长轴和高速轴的轴向定位和预紧。

附图说明

图1是本发明提供的机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构的整体结构示意图；

图2是图1的分解示意图；

图3是图1的俯视图；

图4是图3的A-A视图；

图5是本发明提供的机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构中预紧件的结构示意图；

图6是图5的B-B视图；

图7是本发明提供的机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构中驱动件的结构示意图；

图8是图7的C-C视图；

图9是本发明提供的机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构中限位件的结构示意图。

图中：

1.主轴；11.销孔；12.销钉；13.环形槽；

2.轴承；3.预紧件；31.外螺纹；32.滑槽；

4.驱动件；41.内螺纹；42.螺纹孔；43.紧定螺钉；44.安装孔；45.内台阶；

5.限位件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。术语“多个”理解为2个以上。

如图1-图9，本发明提供一种机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构，包括主轴1、轴承2、预紧件3、驱动件4和限位件5。主轴1设有台阶面，轴承2套设在主轴1上且止抵在台阶面；预紧件2套设在主轴1上且能够止抵于轴承2的远离台阶面的端面，预紧件3与主轴1之间为滑动连接；预紧件3的外圆周设有外螺纹31；驱动件4设有内螺纹41，内螺纹41与外螺纹31配合，驱动件4被配置为驱动预紧件3沿主轴1的长轴方向滑动；限位件5设于主轴1上且能够止抵于驱动件4的背离轴承2的端面以限制驱动件4的滑动，驱动件4的转动转换为预紧件3的滑动以对轴承2进行预紧。

需要解释说明的是，预紧件3与主轴1之间滑动连接是指预紧件3只能沿主轴1的长轴方向滑动而不能转动。驱动件4的一端与限位件5相抵而限制了驱动件4沿主轴1长轴方向的滑动，驱动件4的一端滑动限位，另一端与预紧件3螺纹连接，当驱动件4转动时，通过螺纹传动，预紧件3沿主轴1的长轴滑动，当预紧件3朝向轴承2的方向滑动时，能够止抵在轴承2的端面以提供轴承2的预紧力，该预紧力为螺纹进给因此预紧力可调且在轴承2的周向稳定均匀给力，可以有效控制机械式涨紧轴的转动惯量和主轴外径，保证机械式涨紧轴的动平衡性能。

本实施例提供的一种机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构，适用于高速卷绕设备，主轴1仅需要设置一个台阶面就可以实现主轴和轴承之间的轴向定位和预紧，结构简单可靠，所需的零部件少，安装方便，而且预紧力调节方便，且预紧力稳定均匀，有利于保证轴承精度和寿命，尤其适合于对于长轴和高速轴的轴向定位和预紧。

可选地，主轴1上设有导向件；预紧件3上设有配合件，配合件沿主轴1的长轴方向与导向件滑动连接。

在一些实施例中，如图2所示，导向件采用在主轴1上开设销孔11，并在销孔11内设置销钉12的方式，相应地，配合件为加工在预紧件3内侧壁的滑槽32，参见图5和图6，滑槽32沿主轴1的长轴方向，当预紧件3套设在主轴1上时，销钉12滑动连接于滑槽32内，实现预紧件3与主轴1之间的滑动连接。

在另一些实施例中，导向件采用在主轴1上开设键槽配合键的方式，相应地，在预紧件3的内侧壁设置与键配合的滑槽31作为配合件，滑槽32沿主轴1的长轴方向，当预紧件3套设在主轴1上时，键滑动连接于滑槽32内，实现预紧件3与主轴1之间的滑动连接。

当然，满足预紧件3只能滑动不能转动的前提下还可以有其他的滑动连接方式的变形，在此不一一举例。

可选地，导向件和配合件均设有多个，分别间隔设置于沿主轴1和预紧件3的圆周方向且关于主轴1的轴心对称分布。

如图2和图5所示实施例中，主轴1的周向设有两个径向销孔11，两个径向销孔11关于主轴1的轴心对称，预紧件3上间隔180°设有两个滑槽32与两个销钉12配合，滑槽32沿主轴1的长轴方向贯穿预紧件3的两端，可以对预紧件3在滑动过程中提供对称的导向，减小滑动摩擦和提高预紧效率。当采用三个以上的导向件和配合件组对时，多个导向件在主轴1的圆周方向关于轴心为中心对称分布，多个配合件在预紧件3的内侧壁周向关于轴心呈中心对称。

可选地，外螺纹31贯通预紧件3沿主轴1的长轴方向的外表面，预紧件3能够完全旋入驱动件4的内部。

如图6所示，外螺纹31沿预紧件3的轴向从一个端面到另一个端面之间设置，再如图8，驱动件4上内螺纹41沿轴向的总体深度或长度不小于外螺纹31的轴向长度，因此当外螺纹31与内螺纹41配合时，首先需要将预紧件3旋入驱动件4内部使得二者端部对齐以保证提供足够的预紧力。优选地，内螺纹41和外螺纹31的旋合长度相等即可，尽量减少预紧件3和驱动件4的轴向长度。

可选地，驱动件4的周向设有沿径向的螺纹孔42，紧定螺钉43设于螺纹孔42内并能够止抵于主轴1。

结合图2和图8所示，驱动件4的周向设有螺纹孔42，可以理解，螺纹孔42为径向通孔，紧定螺钉43螺纹连接于螺纹孔42内，可以旋至紧定螺钉43的端部止抵在主轴1的外侧壁上，以实现驱动件4与主轴1之间的进一步定位。

可选地，螺纹孔42设有多个，多个螺纹孔42在驱动件4的周向均匀且间隔分布。

如图2所示实施例中，螺纹孔42在驱动件4的周向间隔设置两个，两个螺纹孔42均为径向孔，两个螺纹孔42同轴共线且轴线通过驱动件4的轴心，当驱动件4转动并驱动预紧件3预紧到位后，紧定螺钉43螺纹旋入螺纹孔42内直至紧定螺钉43的端部止抵于主轴1上，以对驱动件4的转动进行限位，以保证预紧件3提供持续的预紧力。对于低速轴和振动不大的机械式涨紧轴，螺纹孔42和紧定螺钉43可以取消。

可选地，驱动件4的周向设有沿径向的安装孔44。

如图8所示实施例，安装孔44可以为光孔，当只有一个安装孔44和一个螺纹孔42时，安装孔44与螺纹孔42间隔180°设置在驱动件4的周向且关于轴心对称，安装孔44的作用是在驱动件4旋转过程中，提供一个支点以便借助工具转动驱动件4，当然，安装孔44也可以是槽或者其他结构形式，以便于转动驱动件4即可。

对于高速轴，为了尽量减少主轴1工作过程中的动不平衡量，优选螺纹孔42的数量大于两个，安装孔44的数量大于两个，且关于轴心圆周对称分布。

多个安装孔44关于主轴1的轴心圆周对称分布，且多个安装孔44与螺纹孔42交替设置，可以尽量减少或降低主轴1的动不平衡量。

可选地，限位件5包括挡圈，驱动件4的背离轴承2的端面内侧设有内台阶45，主轴1上设有环形槽13，限位件5套设主轴1上且位于环形槽13内，同时限位件5位于内台阶45的内部且止抵于内台阶45的端面。

如图2、图8和图9所示，内台阶45设于驱动件4远离内螺纹41的端面内侧，螺纹孔42和安装孔44相对于内螺纹41和内台阶45设于中间段。当限位件5套设主轴1上并位于环形槽13内时，可以限定限位件5的主轴1上的滑动，同时，限位件5的外圆周位于内台阶45内，限位件5的一个端面与内台阶45止抵，防止驱动件4在主轴1上的滑动。可以理解，限位件5为弹性件，以便于套设主轴1上的环形槽13时内壁止抵于环形槽13内。当然，挡圈只是限位件5的一种优选结构形式，限位件5也可以为销或键，即在主轴1上开孔以固定销或键，限位件5的位置根据驱动件4的尺寸进行设计。

可选地，挡圈为剖分式结构。

当限位件5采用挡圈结构时，如图9所示，挡圈为具有一个开口的开口环结构，以便形成具有弹性的限位件5以套设主轴1和止抵于环形槽13。可选地，挡圈也可以是两个半环组合而成，便于安装和定位，也可以是3个以上的多个环围设形成的圆环结构，具体不做限定。

本实施例提供的一种机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构的安装顺序为：将轴承2套设在主轴1上并止抵于台阶面，在主轴1上设置导向件，将预紧件3套设在主轴1上并使得配合件与导向件对准配合。将驱动件4螺纹连接于预紧件3上，直到预紧件3的端面不凸出于驱动件4的端面为止。将限位件5即挡圈放入主轴1的环形槽13内，同时，限位件5止抵于驱动件4的内台阶45内，旋转驱动件4，驱动件4的一端止抵于限位件5而不能滑动，另一端的预紧件3在螺纹旋合力作用下沿主轴1朝向轴承2方向滑动以压紧轴承2。通过调整驱动件4的拧紧力矩调整预紧力到合适的值，此时限位件5应该已经在内台阶45内无法脱出，拧紧紧定螺钉43防止驱动件4松动，安装结束。拆卸顺序相反。

基于该实施例提供的机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构，本发明还提供一种卷绕设备，包括上述实施例提供的机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构，尤其适用于长轴和高速轴的预紧和定位。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构，其特征在于，包括：

主轴，设有台阶面；

轴承，套设在所述主轴上且止抵在所述台阶面；

预紧件，所述预紧件套设在所述主轴上且能够止抵于所述轴承的远离所述台阶面的端面，所述预紧件与所述主轴之间为滑动连接；所述预紧件的外圆周设有外螺纹；

驱动件，所述驱动件设有内螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹配合连接，所述驱动件被配置为驱动所述预紧件沿所述主轴的长轴方向滑动；

限位件，所述限位件设于所述主轴上且能够止抵于所述驱动件的背离所述轴承的端面以限制所述驱动件的滑动，所述驱动件的转动转换为所述预紧件的滑动以对所述轴承进行预紧。

2.根据权利要求1所述的机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构，其特征在于，所述主轴上设有导向件；所述预紧件上设有配合件，所述配合件沿所述主轴的长轴方向与所述导向件滑动连接。

3.根据权利要求2所述的机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构，其特征在于，所述导向件和所述配合件均设有多个，分别间隔设置于沿所述主轴和所述预紧件的圆周方向且关于所述主轴的轴心对称分布。

4.根据权利要求1所述的机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构，其特征在于，所述外螺纹贯通所述预紧件沿所述主轴的长轴方向的外表面，所述预紧件能够完全旋入所述驱动件的内部。

5.根据权利要求1所述的机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构，其特征在于，所述驱动件的周向设有沿径向的螺纹孔，紧定螺钉设于所述螺纹孔内并能够止抵于所述主轴。

6.根据权利要求5所述的机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构，其特征在于，所述螺纹孔设有多个，多个所述螺纹孔在所述驱动件的周向均匀且间隔分布。

7.根据权利要求6所述的机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构，其特征在于，所述驱动件的周向设有沿径向的安装孔。

8.根据权利要求7所述的机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构，其特征在于，所述安装孔设有多个，多个所述安装孔关于所述主轴的轴心圆周对称分布，且多个所述安装孔与所述螺纹孔交替设置。

9.根据权利要求1所述的机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构，其特征在于，所述限位件包括挡圈，所述驱动件的背离所述轴承的端面内侧设有内台阶，所述主轴上设有环形槽，所述限位件套设所述主轴上且位于所述环形槽内，同时所述限位件位于所述内台阶的内部且止抵于所述内台阶的端面。

10.一种卷绕设备，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的机械式涨紧轴的轴向预紧和定位结构。

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