CN114211286A - 一种滚珠丝杠副的浮动支撑结构及防止抖动的方法 - Google Patents

Abstract

一种滚珠丝杠副的浮动支撑结构及防止抖动的方法，该浮动支撑结构包含定点支撑板、浮动支撑座和回程复位座，定点支撑板固定在丝杠中部的下方的机床平台上，定点支撑板上设有与丝杠平行的轨道，浮动支撑座连接在定点支撑板上，回程复位座固定在丝杠螺母的底部，回程复位座上铰接有两个平行的复位爪，该复位爪可以绕铰轴上抬，该复位爪的前端为钩形，与浮动支撑座下部滑块两侧的复位块匹配，该复位爪的外侧设有滚轮，该滚轮与定点支撑板轨道两侧的梯形凸台匹配，通过浮动支撑座和定点支撑板在丝杠中部对丝杠实施浮动支撑，浮动支撑座可随丝杠螺母及固定在丝杠螺母上的回程复位座远离定点支撑板或复位至定点支撑板上，实现对丝杠的柔性浮动支撑，有效防止大跨度水平丝杠工作状态的抖动，提高丝杠工作平稳性能。

Description

一种滚珠丝杠副的浮动支撑结构及防止抖动的方法

技术领域

本申请涉及机械传动技术滚珠丝杠副结构，特别是一种用于大跨距大行程滚珠丝杠副运动浮动支撑结构及防止抖动的方法。

背景技术

滚珠丝杠副作为一种功能部件，因其独特的性能，在各种机械设备，尤其是在数控机床中得到广泛应用。但是当滚珠丝杠副运用于大行程水平行走机构，由于滚珠丝杠副跨距过大，使其在自重的作用下下垂挠度很大，导致机床出现震动、抖动等情况，加剧滚珠丝杠副的磨损，降低其使用寿命。

一般的办法是采用丝杠两端轴承预拉的方式来减少丝杠下垂，以提升丝杠的刚性。这种方法在丝杠行程很短的情况下能在很大程度上减少丝杠下垂挠度，但是在大行程丝杠时效果甚微。尤其是在数控设备维修领域。

发明内容

为解决滚珠丝杠副在大跨距大行程条件下运行的下垂挠度抖动问题，本发明提供了一种滚珠丝杠副的浮动支撑结构及防止抖动的方法。

一种滚珠丝杠副的浮动支撑结构，含有匹配的丝杠和丝杠螺母，丝杠的两端水平连接在机床平台上，其特征在于，该浮动支撑结构包含定点支撑板、浮动支撑座和回程复位座，所述的定点支撑板固定在丝杠中部的下方的机床平台上，定点支撑板上设有与丝杠平行的轨道，在轨道的两侧设有梯形凸台，所述的浮动支撑座连接在定点支撑板上，所述的浮动支撑座的上部为环形套，该环形套可以套接在丝杠上，环形套的口径大于丝杠直径，浮动支撑座的下部为滑块结构，该滑块与定点支撑板上的轨道匹配，滑块的高度与丝杠的水平高度匹配，在滑块的两侧设有凸出的复位块，所述的回程复位座固定在丝杠螺母的底部，回程复位座上铰接有两个平行的复位爪，两个复位爪之间的间距与浮动支撑座滑块的宽度匹配，该复位爪可以绕铰轴上抬，该复位爪的前端为钩形，与浮动支撑座下部滑块两侧的复位块匹配，该复位爪的外侧设有滚轮，该滚轮与定点支撑板轨道两侧的梯形凸台匹配。

所述的复位块是一个直角三角体形状。

所述的定点支撑板轨道两侧梯形凸台的顶面及两侧斜面光滑平整，其宽度与复位爪外侧滚轮匹配。

所述的浮动支撑座上部环形套为正方形口框结构，正方形口框的长和宽大于丝杠的直径。

所述的定点支撑板的轨道为两端开敞的槽形轨道，所述浮动支撑结构下端滑块底部有与槽形轨道匹配的凸起。

一种防止滚珠丝杠副抖动的方法，含有匹配的丝杠和丝杠螺母，丝杠的两端水平连接在机床平台上，其特征在于包含以下内容：1)使用如权利要求1或2或3或4或5所述的滚珠丝杠副的浮动支撑结构；2)将两个定点支撑板分别固定在丝杠中部下方的机床平台上，在丝杠螺母两侧的丝杠上分别套接一个浮动支撑座，左侧定点支撑板对应左侧浮动支撑座、右侧定点支撑板对应右侧浮动支撑座，浮动支撑座的下端通过滑块连接在定点支撑板的轨道上，浮动支撑座的上端环形套套接在丝杠上，通过浮动支撑座和定点支撑板实施对丝杠中部的浮动支撑，避免丝杠工作时发生振动；3)在丝杠螺母的两侧底部分别连接一个回程复位座，两侧回程复位座的复位爪方向相反，左侧回程复位座的复位爪指向左侧浮动支撑座，右侧回程复位座的复位爪指向右侧浮动支撑座；4)丝杠螺母向左运动至左侧定点支撑板时，复位爪两侧的滚轮沿左侧定点支撑板轨道两侧的梯形凸台上升，带动复位爪绕铰轴上抬，复位爪越过浮动支撑座滑块两侧的复位块，丝杠螺母带动回程复位座推动左侧浮动支撑座向丝杠左端继续运动，复位爪两侧的滚轮沿梯形凸台下降时，带动复位爪绕铰轴回至水平状态；当丝杠螺母由丝杠左端返回右端时，左侧回程复位座的复位爪将左侧浮动支撑座的复位块勾连，由丝杠螺母带动左侧浮动支撑座向右运动，当左侧浮动支撑座运动到左侧定点支撑板位置时，复位爪又随梯形凸台上抬，解除对左侧浮动支撑座复位块的勾连，左侧浮动支撑座停留在左侧定点支撑板上实施对丝杠的浮动支撑；丝杠螺母向右运动至右侧定点支撑板位置时，同样丝杠螺母及下端的右侧回程复位座推动右侧浮动支撑座，跃过右侧定点支撑板向丝杠右端运动，丝杠螺母自右端向左端返回时，右侧回程复位座的复位爪将右侧浮动支撑座的复位块的勾连，并带回到右侧定点支撑板上释放，使右侧浮动支撑座停留在右侧定点支撑板上实施对丝杠的浮动支撑。

所述的左侧定点支撑板设置在位于距丝杠左端三分之一位置处，右侧定点支撑板设置在位于距丝杠右端三分之一位置处。

本申请的有益效果在于：1)通过浮动支撑座和定点支撑板在丝杠中部对丝杠实施浮动支撑，浮动支撑座可随丝杠螺母及固定在丝杠螺母上的回程复位座远离定点支撑板或复位至定点支撑板上，实现对丝杠的柔性浮动支撑，有效防止大跨度水平丝杠工作状态的抖动，提高丝杠工作平稳性能。2)在大跨度丝杠两端的三分之一位置可以分别设置一个定点支撑板和浮动支撑座，使丝杠的支撑跨度缩小，浮动支撑座不影响丝杠螺母的大跨度工作行程，降低了大跨度情况下对丝杠的刚性需求。3)回程复位座与丝杠螺母随动，回程复位座上的复位爪与点支撑板上的梯形凸台配合，可以自动实现对浮动支撑座的勾连和复位释放；4)本申请的滚珠丝杠副的浮动支撑结构及防止抖动的方法还具有结构简单，安装、调整方便，便于操作，成本低廉，且具有较广泛的通用效果，有效解决滚珠丝杠副在大跨距大行程条件下运行的下垂挠度和抖动问题，使用性较好，易于推广，具有较大的实用价值。

以下结合实施例附图对本申请做进一步详细说明：

附图说明

图1为防止滚珠丝杠副抖动的方法示意图。

图2为浮动支撑座与定点支撑板连接关系示意图。

图3为定点支撑板结构示意图。

图4为浮动支撑座结构示意图。

图5为回程复位座结构示意图。

图中编号说明：1丝杠、2丝杠螺母、3定点支撑板、4浮动支撑座、5回程复位座、6轨道、7梯形凸台、8复位块、9复位爪、10滚轮、11环形套、12滑块、13铰轴、14凸起。

具体实施方式

参见附图，本申请的滚珠丝杠副的浮动支撑结构，含有匹配的丝杠1和丝杠螺母2，丝杠1的两端水平连接在机床平台上，该浮动支撑结构包含定点支撑板3、浮动支撑座4和回程复位座5，所述的定点支撑板3固定在丝杠1中部的下方的机床平台上，定点支撑板3上设有与丝杠1平行的轨道6，实施例中，该轨道为两端开敞的槽形轨道。在轨道6的两侧设有梯形凸台7，实施例中该梯形凸台7的顶面及两侧斜面光滑平整，其宽度与复位爪外侧滚轮10匹配，以便于滚轮沿梯形凸台7两侧的斜面上行或下行。

所述的浮动支撑座4连接在定点支撑板3上，所述的浮动支撑座4的上部为环形套11，该环形套11可以套接在丝杠1上，环形套11的口径大于丝杠1直径，实施中该环形套11是为了与丝杠1活动连接，同时限制丝杠1的上下抖动，环形套11与丝杠1之间的间隙保证丝杠螺母2带动浮动支撑座4沿丝杠1顺畅运动即可。因此，环形套11也可以为正方形口框结构，正方形口框的长和宽大于丝杠的直径。

浮动支撑座4的下部为滑块结构，该滑块12与定点支撑板上的轨道6匹配，实施中，轨道6为两端开敞的槽形轨道，因此滑块12底部有与槽形轨道匹配的凸起14。

滑块12的高度与丝杠1的水平高度匹配，在滑块12的两侧设有凸出的复位块8，所述的回程复位座5固定在丝杠螺母2的底部，回程复位座5上铰接有两个平行的复位爪9，两个复位爪9之间的间距与浮动支撑座滑块12的宽度匹配，该复位爪9可以绕铰轴13上抬，该复位爪9的前端为钩形，与浮动支撑座4下部滑块两侧的复位块8匹配，实施中，复位块8是一个直角三角体形状，其一侧为斜面，另一侧为竖直面，竖直面为复位爪9的勾连面。该复位爪9的外侧设有滚轮10，该滚轮10与定点支撑板轨道两侧的梯形凸台7匹配，滚轮10可以沿梯形凸台7的表面上升或下降，滚轮10带动复位爪绕铰轴13上抬或复位至水平状态。

使用上述的滚珠丝杠副的浮动支撑结构可以有效防止滚珠丝杠副抖动，具体做法如下：丝杠的两端水平连接在机床平台上，将两个定点支撑板3分别固定在丝杠1中部下方的机床平台上，在丝杠螺母2两侧的丝杠1上分别套接一个浮动支撑座4，左侧定点支撑板3对应左侧浮动支撑座4、右侧定点支撑板3对应右侧浮动支撑座4，浮动支撑座4的下端通过滑块12连接在定点支撑板3的轨道6上，浮动支撑座3的上端环形套11套接在丝杠1上，通过浮动支撑座3和定点支撑板4实施对丝杠1中部的浮动支撑，避免丝杠1工作时发生振动。在丝杠螺母2的两侧底部分别连接一个回程复位座5，两侧回程复位座5的复位爪9方向相反，左侧回程复位座5的复位爪9指向左侧浮动支撑座4，右侧回程复位座5的复位爪9指向右侧浮动支撑座4。

丝杠螺母2向左运动至左侧定点支撑板3时，复位爪9两侧的滚轮10沿左侧定点支撑板3轨道两侧的梯形凸台7上升，带动复位爪9绕铰轴13上抬，复位爪9越过浮动支撑座滑块两侧的复位块8，丝杠螺母2带动回程复位座5推动左侧浮动支撑座4向丝杠1左端继续运动，复位爪9两侧的滚轮10沿梯形凸台7下降时，带动复位爪9绕铰轴13回至水平状态。

当丝杠螺母2由丝杠1左端返回右端时，左侧回程复位座5的复位爪9将左侧浮动支撑座4的复位块8勾连，由丝杠螺母2带动左侧浮动支撑座4向右运动，当左侧浮动支撑座4运动到左侧定点支撑板3位置时，复位爪9又随梯形凸台7上抬，解除对左侧浮动支撑座复位块8的勾连，左侧浮动支撑座4停留在左侧定点支撑板3上实施对丝杠1的浮动支撑。

当丝杠螺母2向右运动至右侧定点支撑板2位置时，同样丝杠螺母2及下端的右侧回程复位座5推动右侧浮动支撑座4，跃过右侧定点支撑板3向丝杠1右端运动，丝杠螺母2自右端向左端返回时，右侧回程复位座5的复位爪9将右侧浮动支撑座4的复位块8的勾连，并带回到右侧定点支撑板3上释放，使右侧浮动支撑座4停留在右侧定点支撑板3上实施对丝杠1的浮动支撑。

实施中，左侧定点支撑板3最好设置在位于距丝杠1左端三分之一位置处，右侧定点支撑板3最好设置在位于距丝杠1右端三分之一位置处。

本申请的滚珠丝杠副的浮动支撑结构及防止抖动的方法还具有结构简单，安装、调整方便，便于操作，成本低廉，且具有较广泛的通用效果，有效解决滚珠丝杠副在大跨距大行程条件下运行的下垂挠度和抖动问题，使用性较好，易于推广，具有较大的实用价值。

Claims (7)

1.一种滚珠丝杠副的浮动支撑结构，含有匹配的丝杠和丝杠螺母，丝杠的两端水平连接在机床平台上，其特征在于，该浮动支撑结构包含定点支撑板、浮动支撑座和回程复位座，所述的定点支撑板固定在丝杠中部的下方的机床平台上，定点支撑板上设有与丝杠平行的轨道，在轨道的两侧设有梯形凸台，所述的浮动支撑座连接在定点支撑板上，所述的浮动支撑座的上部为环形套，该环形套可以套接在丝杠上，环形套的口径大于丝杠直径，浮动支撑座的下部为滑块结构，该滑块与定点支撑板上的轨道匹配，滑块的高度与丝杠的水平高度匹配，在滑块的两侧设有凸出的复位块，所述的回程复位座固定在丝杠螺母的底部，回程复位座上铰接有两个平行的复位爪，两个复位爪之间的间距与浮动支撑座滑块的宽度匹配，该复位爪可以绕铰轴上抬，该复位爪的前端为钩形，与浮动支撑座下部滑块两侧的复位块匹配，该复位爪的外侧设有滚轮，该滚轮与定点支撑板轨道两侧的梯形凸台匹配。

2.如权利要求1所述的滚珠丝杠副的浮动支撑结构，其特征在于，所述的复位块是一个直角三角体形状。

3.如权利要求1所述的滚珠丝杠副的浮动支撑结构，其特征在于，所述的定点支撑板轨道两侧梯形凸台的顶面及两侧斜面光滑平整，其宽度与复位爪外侧滚轮匹配。

4.如权利要求1所述的滚珠丝杠副的浮动支撑结构，其特征在于，所述的浮动支撑座上部环形套为正方形口框结构，正方形口框的长和宽大于丝杠的直径。

5.如权利要求1所述的滚珠丝杠副的浮动支撑结构，其特征在于，所述的定点支撑板的轨道为两端开敞的槽形轨道，所述浮动支撑结构下端滑块底部有与槽形轨道匹配的凸起。

6.一种防止滚珠丝杠副抖动的方法，含有匹配的丝杠和丝杠螺母，丝杠的两端水平连接在机床平台上，其特征在于包含以下内容：1)使用如权利要求1或2或3或4或5所述的滚珠丝杠副的浮动支撑结构；2)将两个定点支撑板分别固定在丝杠中部下方的机床平台上，在丝杠螺母两侧的丝杠上分别套接一个浮动支撑座，左侧定点支撑板对应左侧浮动支撑座、右侧定点支撑板对应右侧浮动支撑座，浮动支撑座的下端通过滑块连接在定点支撑板的轨道上，浮动支撑座的上端环形套套接在丝杠上，通过浮动支撑座和定点支撑板实施对丝杠中部的浮动支撑，避免丝杠工作时发生振动；3)在丝杠螺母的两侧底部分别连接一个回程复位座，两侧回程复位座的复位爪方向相反，左侧回程复位座的复位爪指向左侧浮动支撑座，右侧回程复位座的复位爪指向右侧浮动支撑座；4)丝杠螺母向左运动至左侧定点支撑板时，复位爪两侧的滚轮沿左侧定点支撑板轨道两侧的梯形凸台上升，带动复位爪绕铰轴上抬，复位爪越过浮动支撑座滑块两侧的复位块，丝杠螺母带动回程复位座推动左侧浮动支撑座向丝杠左端继续运动，复位爪两侧的滚轮沿梯形凸台下降时，带动复位爪绕铰轴回至水平状态；当丝杠螺母由丝杠左端返回右端时，左侧回程复位座的复位爪将左侧浮动支撑座的复位块勾连，由丝杠螺母带动左侧浮动支撑座向右运动，当左侧浮动支撑座运动到左侧定点支撑板位置时，复位爪又随梯形凸台上抬，解除对左侧浮动支撑座复位块的勾连，左侧浮动支撑座停留在左侧定点支撑板上实施对丝杠的浮动支撑；丝杠螺母向右运动至右侧定点支撑板位置时，同样丝杠螺母及下端的右侧回程复位座推动右侧浮动支撑座，跃过右侧定点支撑板向丝杠右端运动，丝杠螺母自右端向左端返回时，右侧回程复位座的复位爪将右侧浮动支撑座的复位块的勾连，并带回到右侧定点支撑板上释放，使右侧浮动支撑座停留在右侧定点支撑板上实施对丝杠的浮动支撑。

7.如权利要求6所述的防止滚珠丝杠副抖动的方法，其特征在于，所述的左侧定点支撑板设置在位于距丝杠左端三分之一位置处，右侧定点支撑板设置在位于距丝杠右端三分之一位置处。

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