CN1383971A - 滚珠丝杠装置和具有该装置的注模机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于线性运动的滚珠丝杠装置,该装置通过利用多个滚珠丝杠轴和滚珠丝杠螺母的单独一个移动工作主体。在滚珠丝杠装置中,多个滚珠丝杠螺母与相同的滚珠丝杠轴螺纹啮合,并且,在每个滚珠丝杠轴上的各滚珠丝杠螺母之一通过固定凸缘固定到工作主体上,单独一个固定凸缘或各固定凸缘之一设置有负载传感器,而其他滚珠丝杠螺母作为利用液压缸和活塞的液压支撑机构。流体压力被控制成液压支撑机构的支撑力等于由负载传感器探测到的推力。通过这种结构,可以将较大的负载均匀分配到滚珠丝杠螺母上。

Description

滚珠丝杠装置和具有该装置的注模机
                         技术领域
本发明涉及一种用于将旋转运动转变为线性运动的滚珠丝杠螺母支撑装置或用于将线性运动转换成旋转运动的滚珠丝杠螺母支撑装置，以及具有该滚珠丝杠螺母支撑装置的注模机。更具体地说，本发明涉及用于多个滚珠丝杠螺母的支撑结构，该滚珠丝杠螺母分别在滚珠丝杠的一个方向支撑负载，在电动注模机中滚珠丝杠用于注模、模具开启/闭合、模具夹紧、以及注射器的线性驱动等。
                        背景技术
传统上，作为用于注塑机的直线运动轴的驱动源，主要使用液压。然而，最近经常使用电动驱动器，这是由于其具有改善工作环境、增大电能效率、以及便于对工作部分进行速度和位置控制等的优点。尤其是，作为注射丝杠的注射驱动、模具夹紧装置的压盘运动、以及注射器的线性移动等的驱动源，已经使用了对于将电机的转动转变为线性驱动具有最高机械效率的电动伺服电机和滚珠丝杠。
一些用于传统注模机的电动注射驱动单元具有一个或两个驱动电机。在设置一个驱动电机的情况下，用于将转动转变为线性运动的一对丝杠和螺母对称地设置在注射丝杠的两侧上，以平衡驱动力，而动力由用于传动的齿形带或齿轮系传递(例如，见日本专利申请8-9184(第9184/1996号)公开的注模机的注射装置)。
虽然上述传统电动注射驱动单元在用于小尺寸的注模机中没有问题，但是，当用于中等或大尺寸注模机时，在注射时注射所需的压力非常高，因此，需要特殊设计的电机以提供较高的扭矩，并由此存在如下问题，即，不仅成本高，而且在注模机安装时结构平衡性较差。
在注模机的注射驱动器中，当存放在注射丝杠尖端的熔融树脂由前进的注射丝杠快速推入型腔中时，注射丝杠需要较大的推力。因此，当滚珠丝杠用于注射装置时，在直线往复驱动的一个方向上由于滚珠丝杠引起负载较高，因此，滚珠丝杠可允许的最大承载力被选择成与注射驱动时的推力一致。同样，滚珠丝杠的承载力通过承受在丝杠沟槽和滚珠螺母沟槽之间固定的滚珠滚动的压力算出，并且设计的承载能力是在假设在丝杠工作螺旋的工作滚珠上施加均匀压力而计算出的。
在滚珠丝杠用于小尺寸注模机的注射驱动的情况下，即使选择了具有与滚珠丝杠驱动力相一致的承载能力的尺寸的滚珠丝杠或超过承载能力的尺寸的滚珠丝杠，也可以从商用标准尺寸中选择，因此滚珠丝杠装置的成本几乎不成问题。但是，当在中等或较大尺寸的注模机中注射压力增加时，滚珠丝杠的尺寸变得超出标准，因此，成本成为了较大的问题，从而需要进行极限设计。
当在滚珠丝杠轴的轴向上施加较高的拉力时，滚珠丝杠轴在其位于固定侧的轴承和滚珠螺母之间的部分内伸长，而滚珠螺母也由于轴向力伸长或收缩。因此，滚珠丝杠轴的螺纹侧的螺距与其滚珠螺母侧上的螺距发生偏离，从而由滚珠接受的压力根据轴向位置而变化。
图18示出日本专利临时公开第2000-108175号(第108175/2000号)公开的传统滚珠丝杠装置。该滚珠丝杠装置被构造成滚珠丝杠轴010通过在左手固定侧(未示出)上被驱动而转动，并且轴向由高强度推力轴承约束，从而由滚珠丝杠轴010的滚珠丝杠连接到注射丝杠上的移动框架06被滚珠丝杠螺母011推动，从而在由箭头标示的注射方向上移动。附图标记59表示凸缘型压力传感器(测力传感器)。
在该滚珠丝杠装置结构中，如图19-I的示意图和示出作为轴向螺母宽度的函数的负载的图19-II的特性曲线所示，由滚珠接受的负载向滚珠螺母011工作端增大。由于滚珠丝杠050的负载量增大，即使滚珠丝杠螺母011的长度增大，在螺母011端部的变形更大，而不能避免负载在工作端增大的趋势。附图标记04标示固定侧元件，该元件通过轴承可枢转地支撑滚珠丝杠轴010。
在日本专利临时公开第2000-185339(第185339/2000号)中公开的用于注模机注射驱动的滚珠丝杠装置如下所述地构造。如图20所示，配装到由电机驱动的滚珠丝杠轴051上的多个滚珠螺母052、053串联设置在一个滚珠丝杠轴上，而用于将推力从滚珠螺母052和053传递到电动注模机的可移动元件060的液压缸054和055分别连接到滚珠螺母052和053上。此外，液压缸054和055的液压缸内腔彼此由连通管056连接。在这种滚珠丝杠装置中，施加到滚珠丝杠轴051上的负载被均匀分配到滚珠螺母052、053上，从而滚珠丝杠轴051的寿命得以延长。
如在上述传统示例中所解释的，如果努力使丝杠螺母的长度增大以获得高载荷的滚珠丝杠螺母，螺母端部内的变形会增大，从而工作端一侧上的负载趋于愈发增大。同样，构造成多个滚珠螺母与滚珠丝杠轴串联地螺纹连接，工作主体通过液压缸连接到每个滚珠螺母上，而液压缸的液压缸内腔通过连通管彼此连接的滚珠丝杠装置能够将施加到螺母上的载荷均匀分配。然而在这种滚珠丝杠装置中，流体会从液压缸中泄漏，或者滚珠螺母的位置会因为由管路容积导致的油的压缩而变化，从而，注射丝杠不能够保持注射开始和结束的正确位置。
                        发明内容
本发明的目的是提供一种滚珠丝杠装置，其中，均匀的载荷施加到多个滚珠丝杠螺母的每一个上，而不会改变滚珠丝杠螺母相对于工作主体的连接位置。同样，本发明的另一目的是提供一种滚珠丝杠装置，其中，多个滚珠丝杠螺母可以分摊滚珠丝杠轴的重载，而不会改变滚珠丝杠螺母相对于工作主体的连接位置。
本发明通过利用具有以下条目结构的特征的装置解决上述问题：
(1)一种将其推力方向被固定元件约束的滚珠丝杠轴的转动转变为与滚珠丝杠轴螺纹啮合的滚珠丝杠螺母的线性运动以移动连接到滚珠丝杠螺母上的工作主体的滚珠丝杠装置，其中，滚珠丝杠装置包括多个滚珠丝杠螺母，该螺母与滚珠丝杠轴螺纹啮合；传感器承载凸缘，其将一个滚珠丝杠螺母连接到工作主体上；负载传感器，其安装在传感器承载凸缘上；环形液压活塞，其固定到所述一个滚珠丝杠螺母之外的滚珠丝杠螺母上；液压缸，其连接到工作主体上并在具有环形沟槽部分的一侧开口，活塞以液体密封方式配装到该开口中以形成液压致动器；以及液压控制单元，该单元设置在液压缸上以控制流体压力以便产生与负载传感器所探测到的负载相等的活塞推力，从而负载施加到工作主体上，该负载均匀地分布到滚珠丝杠螺母上。
(2)多排滚珠丝杠装置，其中，推力方向由固定元件约束的多个滚珠丝杠轴平行设置，滚珠丝杠轴同步旋转，以承受均匀负载，而连接到滚珠丝杠螺母上的工作主体线性移动，该螺母与滚珠丝杠轴螺纹啮合，其中，滚珠丝杠装置包括：与每个滚珠丝杠轴螺纹啮合的多个滚珠丝杠螺母；将所有滚珠丝杠螺母中的一个连接到工作主体上的传感器承载凸缘；安装到传感器承载凸缘上的负载传感器；直接将工作主体固定到不同于与具有负载传感器的滚珠丝杠螺母相啮合的滚珠丝杠轴的滚珠丝杠轴上的滚珠丝杠螺母上的固定凸缘；固定到不同于所述一个滚珠丝杠螺母的滚珠丝杠螺母上的环形液压活塞；多个液压缸，每个液压缸固定到工作主体上并具有环形沟槽部分，活塞以液体密封方式配装到环形沟槽部分中以形成液压致动器；液压控制单元，其控制每个液压缸各自的流体压力以便产生与负载传感器所探测到的负载相等的活塞推力；以及管路，其将由液压控制单元所控制的流体压力传递到液压缸从而将负载施加到工作主体上，负载被均匀地分配到滚珠丝杠螺母上。
(3)在上述条目(2)中描述的滚珠丝杠装置，其中，传递到每个液压缸的流体压力被控制，以便产生与负载传感器探测到的负载相等的活塞推力，使通向每个液压缸的液压管路彼此连通，从而对每个液压缸施加相同的流体压力，因此，负载被施加到工作主体上，该负载被均匀地分配到滚珠丝杠螺母上。
(4)一种将其推力方向由固定元件约束的滚珠丝杠轴的转动转变为与滚珠丝杠轴螺纹啮合的滚珠丝杠螺母的线性运动以移动与滚珠丝杠螺母相连接的工作主体的滚珠丝杠装置，其中，滚珠丝杠装置包括：多个滚珠丝杠螺母，其与滚珠丝杠轴螺纹啮合；负载传感器，其安装在工作主体或固定元件上以探测工作主体上的负载；固定凸缘，其直接将滚珠丝杠螺母中的一个连接到工作主体上；环形液压活塞，其固定到不同于与固定凸缘相连接的滚珠丝杠螺母之外的滚珠丝杠螺母上；多个液压缸，每个液压缸连接到工作主体上并具有环形沟槽部分，活塞以液体密封方式配装到该开口中以形成液压致动器；以及液压控制单元，该单元控制每个液压缸的流体压力以便产生与通过将工作主体的负载传感器探测到的负载由滚珠丝杠螺母数量除而得到的值相等的活塞推力，从而负载施加到工作主体上，该负载被均匀地分配给滚珠丝杠螺母。
(5)多排滚珠丝杠装置，其中，推力方向被固定元件约束的多个滚珠丝杠轴平行设置，滚珠丝杠轴同步转动以承受均匀负载，而连接到滚珠丝杠螺母上的工作主体线性移动，滚珠丝杠螺母与滚珠丝杠轴螺纹啮合，其中，滚珠丝杠装置包括：与每个滚珠丝杠轴螺纹啮合的多个滚珠丝杠螺母；安装到工作主体或固定元件上以探测工作主体上的负载的负载传感器；固定凸缘，其直接将位于每个滚珠丝杠轴的相同轴上的一个滚珠丝杠螺母固定到工作主体上；固定到不同于与固定凸缘相连接的滚珠丝杠螺母的滚珠丝杠螺母上的环形液压活塞；多个液压缸，每个液压缸固定到工作主体上并具有环形沟槽部分，活塞以液体密封方式配装到环形沟槽部分中以形成液压致动器；液压控制单元，其控制每个液压缸的流体压力以便产生与通过将工作主体的负载传感器探测到的负载由滚珠丝杠螺母的总数相除而得到的值相等的活塞推力，从而，负载被施加到工作主体上，该负载被均匀地分配到滚珠丝杠螺母上。
(6)在上述条目(5)中所述的滚珠丝杠装置，其中，计算与通过将工作主体的负载传感器探测到的负载由滚珠丝杠螺母的总数相除而得到的值相对应的流体压力，使通向每个液压缸的液压管路彼此连通，从而向每个液压缸施加相等的流体压力，工作流体压力被控制成具有通过将负载传感器探测到的负载被滚珠丝杠螺母的总数相除而得到的值，因此，负载施加到工作主体上，且该负载均匀地分配于滚珠丝杠轴和滚珠丝杠螺母。
(7)一种注模机，其中，多个滚珠丝杠装置平行设置于注射丝杠轴上，每个滚珠丝杠装置设置有多个如上述条目(2)、(3)、(5)和(6)中任一项所述的液压平均分配型滚珠丝杠螺母，以实现注模机注射丝杠的直线注射驱动，从而，所有的滚珠丝杠螺母可以分摊负载。
本发明提供了一种线性运动的滚珠丝杠装置，该装置通过利用单独一个滚珠丝杠轴或多个滚珠丝杠轴以及滚珠丝杠螺母来移动工作主体。在滚珠丝杠装置中，多个滚珠丝杠螺母与相同的滚珠丝杠轴螺纹啮合。并且，在每个滚珠丝杠轴上的滚珠丝杠螺母之一经由固定凸缘固定到工作主体上，单独的固定凸缘或各固定凸缘之一设置有负载传感器，而其他滚珠丝杠螺母作为利用液压缸和活塞的液压支撑机构。流体压力被控制成液压支撑机构的支撑力等于由负载传感器探测到的推力。通过这种结构，较大的负载可以均匀分配到各滚珠丝杠螺母上，并因此可以使用较小、较短并标准尺寸的滚珠丝杠螺母，可以降低成本。同样，滚珠丝杠螺母的液压支撑机构可以包容滚珠丝杠轴和滚珠丝杠螺母之间螺距的偏差，这就达到了改善滚珠丝杠螺母的可靠性和耐久性的效果。同样，由于在每个滚珠丝杠轴上的滚珠丝杠螺母之一经由固定凸缘固定到工作主体上，获得了保持在工作主体返回时滚珠丝杠螺母相对滚珠丝杠轴的初始位置的再现性的效果(权利要求1和2)。
如果用于滚珠丝杠螺母的液压支撑机构的工作流体管路被形成为共用，则液压控制回路比较简单，这就获得了降低成本的效果(权利要求3)。
同样，本发明提供了一种用于线性移动的滚珠丝杠装置，该装置通过利用单独一个滚珠丝杠轴或多个滚珠丝杠轴以及滚珠丝杠螺母移动工作主体，其中用于探测所有驱动力的传感器设置在用于支撑工作主体或用于克服工作主体的驱动力的固定元件上；多个滚珠丝杠螺母与相同的滚珠丝杠轴螺纹啮合；在每个滚珠丝杠轴上的滚珠丝杠螺母之一经由固定凸缘固定到工作主体上，而其他滚珠丝杠螺母作为利用液压缸和活塞的液压支撑机构；并且流体压力被控制成液压支撑机构的支撑力等于通过将驱动力传感器所探测到的推力被滚珠丝杠螺母的总数相除而获得的值。基于这种滚珠丝杠装置，较大的负载可以均匀分配到滚珠丝杠螺母上，并因此可以达到上述相同的效果(权利要求4和5)。
如果用于滚珠丝杠螺母的液压支撑机构的工作流体管路被形成为共用，则液压控制回路比较简单，这就获得了降低成本的效果(权利要求6)。
根据本发明的滚珠丝杠装置适用于仅在往复运动的一个方向上需要较大推力的电动力驱动器，如注射驱动器(权利要求7)。
另一方面的本发明通过利用具有以下条目结构的特征的装置解决了上述问题：
(8)一种滚珠丝杠装置，将其推力方向被固定元件约束的滚珠丝杠轴的转动转变为与滚珠丝杠轴螺纹啮合的滚珠丝杠螺母的线性运动，并具有如下的负载结构以使得用于在一个方向上移动与滚珠丝杠螺母连接的工作主体的负载远大于在相反方向上移动工作主体的负载，其中，该滚珠丝杠装置包括：第一滚珠丝杠螺母，其设置在工作主体上，从而固定凸缘位于与滚珠丝杠轴重载方向相对的一侧上；固定地设置在工作主体上的液压缸；液压活塞，该活塞以液体密封方式配装在液压缸中并固定到第一滚珠丝杠螺母上；液压源，其将预定液压施加到由液压活塞和液压缸形成的环形液压内腔中；以及第二滚珠丝杠螺母，该螺母固定地安装到工作主体上，以便固定凸缘位于与滚珠丝杠轴的重载方向相对的一侧上，并且环形液压内腔充以预定压力的工作流体，并保持该压力，而为最大负载预定百分比的预负载总是施加到工作主体上，从而在最大负载时，两个滚珠丝杠螺母分摊滚珠丝杠轴的最大负载。
(9)一种滚珠丝杠装置，将其推力方向被固定元件约束的滚珠丝杠轴的转动转变为与滚珠丝杠轴螺纹啮合的滚珠丝杠螺母的线性运动，并具有如下的负载结构以使得用于在一个方向上移动与滚珠丝杠螺母连接的工作主体的负载远大于在相反方向上移动工作主体的负载，其中，该滚珠丝杠装置包括：第一滚珠丝杠螺母，其设置在工作主体的前侧上，以便固定凸缘位于与滚珠丝杠轴的重载方向相对的一侧上；固定地设置在工作主体上的液压缸；液压活塞，其以液体密封方式配装在液压缸中，并固定到第一滚珠丝杠螺母上；液压源，其将预定液压施加到由液压活塞和液压缸形成的环形液压内腔上；以及第二滚珠丝杠螺母，该螺母固定地安装到工作主体的后侧以便固定凸缘位于与滚珠丝杠轴重载方向相反的一侧上，并且环形液压内腔充以预定压力的工作流体，并保持该压力，而为最大负载40到50％的预负载总是施加到工作主体上，从而在最大负载时，两个滚珠丝杠螺母分摊滚珠丝杠轴的最大负载。
(10)一种滚珠丝杠装置，将其推力方向被固定元件约束的滚珠丝杠轴的转动转变为与滚珠丝杠轴螺纹啮合的滚珠丝杠螺母的线性运动，并具有如下的负载结构以使得用于在一个方向上移动与滚珠丝杠螺母连接的工作主体的负载远大于在相反方向上移动工作主体的负载，其中，滚珠丝杠装置包括：第一滚珠丝杠螺母，其设置在工作主体上，以便固定凸缘位于与滚珠丝杠轴重载方向相对的一侧上；弹性元件，该元件被设置成被夹持于工作主体和环形板之间，而环形板固定到第一滚珠丝杠螺母上；以及第二滚珠丝杠螺母，该螺母固定地安装到工作主体上，以便固定凸缘位于与滚珠丝杠轴重载方向相对的一侧上，而弹性元件以预负载状态安装以使压缩力为最大负载的预定百分比，而在最大负载时，两个滚珠丝杠螺母分摊滚珠丝杠轴的最大负载。
(11)一种滚珠丝杠装置，将其推力方向被固定元件约束的滚珠丝杠轴的转动转变为与滚珠丝杠轴螺纹啮合的滚珠丝杠螺母的线性运动，并具有如下的负载结构以使得用于在一个方向上移动与滚珠丝杠螺母连接的工作主体的负载远大于在相反方向上移动工作主体的负载，其中，滚珠丝杠装置包括：第一滚珠丝杠螺母，其设置在工作主体的前侧上，以便固定凸缘位于与滚珠丝杠轴的重载方向相对的一侧上；弹性元件，该元件被设置成被夹持于工作主体和环形板之间，而环形板固定到第一滚珠丝杠螺母上；以及第二滚珠丝杠螺母，该螺母固定地安装到工作主体的后侧以便固定凸缘位于与滚珠丝杠轴重载方向相反的一侧上，而弹性元件以预负载状态安装以使压缩力为最大负载的40到50％，而在最大负载时，两个滚珠丝杠螺母分摊滚珠丝杠轴的最大负载。
(12)在上述条目(9)中所述的滚珠丝杠装置中，其中，滚珠丝杠装置还包括安装在承受滚珠丝杠轴负载的元件上的负载传感器；以及控制阀，该控制阀基于传感器探测到的值控制传递到环形液压内腔中的压力油，并且当所探测到的值为最大负载的1/2(50％)或更大时，液压内腔填充以预定压力的压力油并保持该压力，而最大负载的40到50％施加到工作主体上，从而在最大负载时，两个滚珠丝杠螺母分摊滚珠丝杠轴的最大负载。
(13)一种注模机，其中多个滚珠丝杠装置平行设置到注射丝杠轴上，每个滚珠丝杠装置设置有多个如上述条目(8)到(12)中任一项所述的液压分配型滚珠丝杠螺母以实现注模机注射丝杠的直线注射驱动，从而所有滚珠丝杠螺母可以分摊负载。
本发明如下所述构造。在用于在滚珠丝杠装置一个方向上移动工作主体的负载远大于在相反方向上移动工作主体的负载的情况下，两组滚珠丝杠螺母螺纹啮合，以便固定凸缘位于相对滚珠丝杠轴重载方向的后侧上。一个滚珠丝杠螺母固定地安装到工作主体上，而另一个经由加载装置(由液压缸和活塞构成的液压机构或弹性元件)安装，从而最大负载预定百分比的压力一直施加到工作主体上，从而在最大负载时两个滚珠丝杠螺母分摊最大负载。因此，不需要进行复杂的液压控制，并因此仅需要产生固定液压的液压源和压力调节阀，或仅需要简单的弹性元件和弹力调节机构。此外，可以使用标准尺寸的滚珠丝杠螺母，这使成本下降。
同样，本发明的滚珠丝杠装置利用如下的系统，其中负载由传感器探测，并且在探测到的值为最大负载的1/2(50％)时，施加最大负载的40到50％的预负载。从而，在预负载侧的滚珠丝杠螺母的寿命可以延长。
此外，滚珠丝杠螺母的液压支撑机构或弹性元件支撑机构可以包容滚珠丝杠螺母和工作主体之间的连接角误差，这带来了改善滚珠丝杠螺母的可靠性和耐久性的效果。同样，由于在每个滚珠丝杠轴上的滚珠丝杠螺母之一经由固定凸缘连接到工作主体上，而预负载总是施加到滚珠丝杠螺母和工作主体之间，这就实现了保持滚珠丝杠螺母在工作主体返回到原始位置时相对滚珠丝杠轴的原始位置可再现的效果。
根据本发明的滚珠丝杠装置适用于仅在往复运动的一个方向需要较大推力的电动力驱动，如注射驱动。
                           附图说明
图1是根据本发明第一实施例的滚珠丝杠装置的侧剖视图；
图2是用于图1所示的滚珠丝杠装置的液压控制单元的示意图；
图3是设置有根据本发明第二实施例的电动注射驱动单元的注模机的总的侧视图；
图4是沿图3所示的注模机的线A-A截取的滚珠丝杠部分的放大剖视图；
图5是用于图4所示的滚珠丝杠装置的液压控制单元的示意图；
图6是根据本发明第三实施例的液压控制单元的示意图；
图7是根据本发明第四实施例的液压控制单元的示意图；
图8是根据本发明第五实施例的液压控制单元的示意图；
图9-I是图1所示的滚珠丝杠装置的示意图，而图9-II和9-III是示出由滚珠接受的负载相对于滚珠丝杠螺母的轴向的曲线；
图10是根据本发明另一方面的第一实施例的滚珠丝杠装置的侧剖视图；
图11是利用图10所示实施例的滚珠丝杠装置的注射单元的总的侧视图；
图12是图11所示的注射单元的局部剖开的平面图，包括用于滚珠丝杠装置的液压系统示意图；
图13是示出两个滚珠丝杠螺母的负载相对于图10所示的滚珠丝杠装置的滚珠丝杠轴的负载的曲线；
图14-I是图10所示的滚珠丝杠装置的示意图，而图14-II和14-III是示出由滚珠接受的负载相对于滚珠丝杠螺母的轴向的曲线；
图15是根据本发明另一方面的第二实施例的滚珠丝杠装置的侧剖视图；
图16是根据本发明另一方面的第三实施例的注射单元的局部剖开的平面图，包括用于滚珠丝杠装置的液压系统示意图；
图17是示出滚珠丝杠轴的负载与施加到图16所示的滚珠丝杠螺母上的负载的曲线；
图18是传统滚珠丝杠装置的侧剖视图；
图19-I是图18所示的传统滚珠丝杠装置的示意图，而图19-II是示出由滚珠接受的负载相对于滚珠丝杠螺母轴向的曲线；以及
图20是示出另一传统滚珠丝杠装置的结构的示意图。
                          具体实施方式
第一实施例
将参照附图描述本发明第一实施例。在该实施例中，油被用作工作流体，并使用了液压控制单元的设备，如液压泵和液压控制阀。图1是滚珠丝杠装置的侧剖视图，图2是用于图1所示的滚珠丝杠装置的液压控制单元的示意图，图9-I是图1所示的滚珠丝杠装置的示意图，而图9-II和9-III是示出由滚珠接受的负载相对于滚珠丝杠螺母的轴向的曲线。
图1所示的滚珠丝杠装置20包括滚珠丝杠轴21、与滚珠丝杠轴21螺纹啮合的两组滚珠丝杠螺母22A和22B，它们固定到移动框架6(工作主体)的螺母固定部分6a和6b上、当滚珠丝杠螺母22A安装时置于滚珠丝杠螺母22A和移动框架(工作主体)6之间的负载传感器承载凸缘31、以及当滚珠丝杠螺母22B安装时置于滚珠丝杠螺母22B和移动框架6之间的液压缸35和液压活塞36。在负载传感器承载凸缘31的适宜位置上，安装有能够探测滚珠丝杠螺母22A的负载的负载传感器(测力传感器)32。由负载传感器32探测到的负载传送到控制单元34并转换成液压，被转换的液压然后被传递到液压控制阀43。当被转换的液压施加到液压缸35上时，由液压活塞36接受的力被控制成总是等于负载传感器32所探测到的负载。
如图2的示意图所示，当伺服电机11旋转地驱动滚珠丝杠轴21以通过滚珠丝杠螺母22A和22B在箭头所指的方向上拉动移动框架6时，由负载传感器承载凸缘31上的负载传感器32所探测到的负载经由信号线51被控制单元34的液压转换电路41转换成液压信号，其中滚珠丝杠螺母22A固定到负载传感器承载凸缘31上。液压信号通过液压控制阀43由PID控制电路42控制液压缸35的液压油，以使其具有该液压值(或为与液压值成比例的值)，而液压油经由管路52被送到液压缸35中。因此，滚珠丝杠螺母22A和22B承载均匀的负载(或固定比例的负载)。
负载传感器承载凸缘31具有较高的刚性，并因此即使在施加轴向负载时也很少变形，因此，固定到该凸缘31上的滚珠丝杠螺母22A可以保持相对于滚珠丝杠轴21的设定位置。同样，滚珠丝杠螺母22B所固定的液压缸35的液压内腔可以包容滚珠丝杠轴21和滚珠丝杠螺母22B之间的螺距差。
如图9-I所示，当结合了液压缸功能的滚珠丝杠螺母22A和滚珠丝杠螺母22B串联布置在滚珠丝杠轴21上并安装到移动框架6上时，由滚珠所接受的负载相对于滚珠丝杠螺母22A和22B的轴向的计算值如图9-II和图9-III中所示，并分别等于通过积分滚珠在轴向接受的负载而得到的面积m和n。将示出滚珠接受的负载的图9-II和9-III与示出由滚珠接受的负载相对于图18所示的传统滚珠丝杠螺母011的轴向的计算值的图19-II相比较，可以看出由滚珠接受的负载的最大值明显小。
第二实施例
将参照附图描述本发明第二实施例。图3是设置有利用图1所示的滚珠丝杠装置的电动注射驱动单元的注模机的总侧视图，图4是沿图3所示的注模机的线A-A截取的滚珠丝杠部分的放大剖面图，而图5是用于图4所示的滚珠丝杠装置的液压控制单元的示意图。将解释利用两组图1所示的用于注射驱动的滚珠丝杠装置20的注模机1的外廓和滚珠丝杠装置30(该滚珠丝杠装置30为包括两组滚珠丝杠装置20和围绕滚珠丝杠装置20的部件的装置)的结构。这种电动注射驱动单元为用于注模机1的注射驱动单元，其被构造成通过电机8的突然下降而实现注射丝杠7的树脂供给以及塑化，同时，将两个单独设置的电机11的转动转变为线性运动，并进行同步控制，由此两个线性运动同时施加到注射丝杠7上，以实现注射前进和后退。
参照图3和4，固定框架4固定地设置到驱动单元基体3上，而注射缸5的近端部分安装到固定框架4的一侧上。移动框架6被构造成通过安装在驱动单元基体3上表面的导轨17上的线性轴承18在水平注射方向可移动。在移动框架6的后部，安装了具有减速齿轮的电机8，用于旋转地驱动注射丝杠7(用于树脂进给和塑化)。
固定框架4上安装有一对注射驱动电机11、11，而在每个电机11的输出轴上以转动方向由键约束的方式安装有小带轮12。这些注射驱动电机11为具有减速齿轮的电机。滚珠丝杠装置30的滚珠丝杠轴21、21经由大负荷向心推力轴承19安装到固定框架4上，以便可转动并能够抵抗较大的推力。同样，在该对滚珠丝杠轴21、21的尖端，以转动方向由键约束的方式安装有大带轮13。
注射驱动电机11、11的转动经由小带轮12、齿形带14和大带轮13传递到滚珠丝杠轴21、21。滚珠丝杠轴21、21被构造成由同步控制单元(未示出)控制而同步转动。滚珠丝杠轴21、21的轴线与注射缸5之间的距离被设定为相等，并且两个滚珠丝杠轴21、21的驱动扭矩被控制成相等。
与滚珠丝杠轴21螺纹啮合的该对滚珠丝杠螺母22A和22B安装到在移动框架6两侧上的滚珠丝杠螺母固定部分6a和6b上。在滚珠丝杠装置20的情况下，滚珠丝杠螺母22A通过负载传感器承载凸缘31安装到滚珠丝杠螺母固定部分6a上，而滚珠丝杠螺母22B通过液压缸35A和液压活塞36A安装到固定部分6b上，如图5的示意图以及液压控制单元46的控制回路所示，固定到负载传感器承载凸缘31上的负载传感器32探测滚珠丝杠螺母22A的负载，并且探测值被液压转换/分配回路45转化为液压信号。该液压信号通过PID控制回路42A经液压控制法43A控制液压缸35A的液压油，以使其具有该液压值，并且液压缸35A的受控液压油经由管路52A传送到液压缸35A，因此，滚珠丝杠螺母22A和22B承受相等的负载。管路52A设置有液压指示器38A，用于探测管路内的压力。
滚珠丝杠螺母22C经由凸缘33固定到滚珠丝杠螺母固定部分6c上，该凸缘33与负载传感器凸缘31具有相同的形状，并且滚珠丝杠螺母22D经由液压缸35B和液压活塞36B固定到滚珠丝杠螺母固定部分6d上。基于从负载传感器32的探测值由液压转换/分配回路45转换并分配的液压信号，液压缸35B的液压油由PID控制回路42B通过液压控制阀43B控制成具有该液压值，而液压缸35B的受控液压油经由管路52B传送到液压缸35B，具体地说，液压缸35B所支承的滚珠丝杠螺母22D接受的负载等于滚珠丝杠螺母22A和滚珠丝杠螺母22B所接受的负载。管路52B设置有液压指示器38B，用于指示管路内的压力。
由于一侧上的滚珠丝杠轴21的驱动扭矩与在另一侧上的滚珠丝杠轴21的驱动扭矩被控制成具有相等的值，滚珠丝杠螺母22C上的负载也等于三个滚珠丝杠螺母22A、22B和22D中每一个上的负载，因此，注射驱动的压力可以均匀承担。
同样，负载传感器承载凸缘31具有较高的刚性，并因此即使在施加轴向负载时也很少变形，因此固定于这个凸缘31上的滚珠丝杠螺母22A可以保持相对于滚珠丝杠轴21的设定位置。并且，滚珠丝杠螺母22B所固定的液压缸35A的液压内腔可以包容滚珠丝杠轴21和滚珠丝杠螺母22B之间的螺距不同。
同样，凸缘33具有较高的刚性，并因此很少由于负载而变形，从而固定于该凸缘33上的滚珠丝杠螺母22C可以保持相对于滚珠丝杠轴21的设定位置。并且，滚珠丝杠螺母22D所固定的液压缸35B的液压内腔可以包容滚珠丝杠轴21和滚珠丝杠螺母22D之间的螺距不同。
假设所有的滚珠丝杠螺母22有液压缸35和活塞36的液压支撑，当滚珠丝杠轴21在相反方向转动并由此滚珠丝杠螺母22A和22B在相反于图4中箭头所示的方向的方向上移动时，液压变为负值，而拉力变得大于真空吸力。在这种情况下，不能防止液压活塞36脱离。在这种滚珠丝杠装置30中，与两组滚珠丝杠轴21中每一组螺纹啮合的两个(多个)滚珠丝杠螺母22之一经由具有较高刚性的负载传感器承载凸缘31安装到移动框架6上，或安装到与凸缘31具有相同形状并由此与凸缘31具有相类似的刚性的凸缘33上。因此，即使在滚珠丝杠螺母22A和22B在图4中箭头所示方向相反的方向上移动时施加有一些负载，该负载可以被充分地接受。
以下对用于如上所述构造的注模机1的电动注射驱动单元和滚珠丝杠装置30的工作进行描述。
在树脂进给和塑化(在图4中实线所示的位置处)步骤中，注射丝杠7通过旋转电机8而转动，而树脂颗粒从料斗9填入并在被进给的同时加热，由此树脂被熔化并塑化。同时，两个注射驱动电机11同步缓慢工作以将移动框架6向后移动。通过缓慢后退注射丝杠7，熔融树脂累积在注射丝杠7的尖端。当到向模具注射一次的树脂累积量达到时(移动框架6移动到图4中双点划线所示的位置处)，注射丝杠旋转电机8的工作停止，而两个注射驱动电机11以高速同步工作，由此注射丝杠7以高速移动，从而将熔融树脂注射到模具型腔中(返回到图4中实线所示的位置)。此后，该工序进行到树脂进给和塑化步骤，以用于下一循环，并重复相同的工序。
由于该结构为在需要较大力的注射步骤中，滚珠丝杠轴21处于拉力侧，从而没有滚珠丝杠轴21偏转的担心(如果滚珠丝杠轴21处于压力侧，则易于出现不稳定的弯曲(结构失稳))。同样，在移动框架6返回方向的工作力远小于在注射式的工作力，从而可以保持稳定工作，即使在滚珠丝杠轴21后端部没有轴承支撑。
当串联布置在两组滚珠丝杠轴21上的两组滚珠丝杠螺母中的一组滚珠丝杠螺母22C、22D通过中间置入液压缸功能而安装到移动框架6上，液压油的压力被控制成具有与固定的负载传感器承载框架31的负载相同的负载值，从而，可以使得所有的滚珠丝杠螺母22A、22B、22C和22D承载相等的负载。
在这个实施例中，已经解释了如下的结构，其中，两组滚珠丝杠螺母22串联布置在一个滚珠丝杠轴21上。然而，如下的结构也可以实现如上所述相同的作用，在该结构中：三组或多组滚珠丝杠螺母22串联布置在一个滚珠丝杠轴21上，并且附加的滚珠丝杠螺母通过中间置入液压缸功能而安装于移动框架6上。在这种情况下，每个滚珠丝杠螺母22承载由滚珠丝杠螺母22的数量等分的负载。同样，如下的结构也可以实现如上所述的作用，在该结构中：三组或多组滚珠丝杠轴21组装到一起以用于注射驱动，三个滚珠丝杠轴中的一个滚珠丝杠轴的滚珠丝杠螺母之一经由负载传感器承载框架31安装到移动框架6上，其他滚珠丝杠轴的各滚珠丝杠螺母之一经由凸缘33安装到移动框架6上，而所有其他滚珠丝杠螺母通过中间置入液压缸功能而安装到移动框架6上。在这种情况下，每个滚珠丝杠螺母22承载由滚珠丝杠螺母22的总数所等分的负载。由于每个滚珠丝杠螺母22设置有PID控制回路42，以用于独立控制滚珠丝杠螺母22的液压，负载传感器32的探测值的转换比例按照在液压转换/分配回路45中的需要而加以改变，而单独的液压给定于液压缸35A和液压活塞35B，从而可以进行控制。
第三实施例
将参照图6描述本发明第三实施例。在固定到移动框架上的滚珠丝杠螺母的液压控制回路方面这个实施例与第二实施例不同在于插入了在第二实施例中的液压缸功能，且控制方法不同，这个实施例的所有其他结构与第二实施例相同。因此，将省略掉对相同结构的解释。
参照图6，只有一个PID控制回路42设置于液压转换回路41之后，并设置了一个液压控制阀43和一个液压指示器38。同样，液压管路53共同安装到液压缸35A和液压缸35B上。因此，相等的液压被传递到液压缸35A和35B上。
如第二实施例中所解释的，相等的负载施加到对称设置的成对滚珠丝杠轴上。因此，如果在液压转换回路41中，从负载传感器32的探测值转换的液压形成为滚珠丝杠螺母22A的负载和滚珠丝杠螺母22B的负载彼此相同，那么所有滚珠丝杠螺母22A、22B、22C和22D的负载就均匀分配。根据这种结构，液压控制回路的结构变得简单。
第四实施例
将参照图7描述本发明第四实施例。在这个实施例中，第二实施例中的设置有负载传感器32的负载传感器承载凸缘31被除去并替换以凸缘33，而用于探测压负载的负载传感器(测力传感器)25设置在固定框架4的注射缸5所安装的部分中。这个负载传感器25可以通过注射缸5探测到注射丝杠7的注射推力，从而，仅需要将液压控制成通过将负载传感器25探测到的推力由滚珠丝杠螺母的总数相除而获得的负载施加到每个滚珠丝杠螺母上。这个实施例的液压控制回路的结构与第二实施例的几乎相同，并因此省略掉对相同结构的解释。
参照图7，液压转换/分配回路45将负载传感器25所探测到的注射推力转换成液压，从而施加被滚珠丝杠螺母的总数除的负载，并且液压转换值(相同值)被传送到PID控制回路42A和PID控制回路42B。PID控制回路42A经由液压控制阀43A控制液压泵39的液压，并将该液压经由管路52A传递到液压缸35A，液压指示器38A将管路52A的液压反馈到PID控制回路42A。同样，PID控制回路42B经由液压控制阀43B控制液压泵39的液压，并将该液压经由管路52B传递到液压缸35B，液压指示器38B将管路52B内的液压反馈给PID控制回路42B。
如第二实施例中所解释的，相等的负载施加到对称设置的成对滚珠丝杠上。因此，如果在液压转换/分配回路45中，由负载传感器25探测到的负载值被滚珠丝杠螺母22的总数(图7中为4)相除，并且从该值转换出的液压传递到液压缸35A和液压缸35B，那么，所有滚珠丝杠螺母22A、22B、22C和22D的负载都相同。
第五实施例
将参照图8描述本发明第五实施例。在固定于移动框架6上的滚珠丝杠螺母的液压控制回路方面，这个实施例与第四实施例不同在于插入了第四实施例中的液压缸功能，且控制方法不同。而这个实施例的所有其他结构与第四实施例的相同，因此，省略了对相同结构的描述。
参照图8，只有一个PID控制回路42设置于液压转换回路41之后，并且设置了一个液压控制阀43和一个液压指示器38。同样，液压管路55共同安装到液压缸35A和液压缸35B上，因此，相等的液压传送到液压缸35A和35B上。
如上述实施例中所解释的，相等的负载施加到对称设置的成对滚珠丝杠轴上。因此，如果在液压转换回路41中，由负载传感器25探测到的负载值被滚珠丝杠螺母22的总数(图8中为4)相除，并将从这个值转换出的液压传递到滚珠丝杠螺母22B的液压缸35A和滚珠丝杠螺母22D的液压缸35B上，则所有滚珠丝杠螺母22A、22B、22C和22D的负载都相同。根据这个结构，液压控制回路的机构变得简单。
以下，将描述另一方面的本发明实施例。
第一实施例
将参照附图描述本发明第一实施例。图10是示出滚珠丝杠装置的结构的侧剖视图，图11是利用图10所示的滚珠丝杠装置的注射单元的总体侧视图，图12是图11所示的注射单元的局部剖开的平面图，包括了用于滚珠丝杠装置的液压系统图，图13是两个滚珠丝杠螺母的负载相对于图10所示的滚珠丝杠装置的滚珠丝杠轴的负载的曲线，而图14-I是图10所示的滚珠丝杠装置的示意图，而图14-II和14-III是示出由滚珠接受的负载相对于滚珠丝杠螺母的轴向的曲线。
图10所示的滚珠丝杠装置120包括滚珠丝杠轴121；与轴121螺纹啮合的(第一)滚珠丝杠螺母122A和(第二)滚珠丝杠螺母122B的两组；液压缸135和液压活塞136，在滚珠丝杠螺母122A安装时，他们置于滚珠丝杠螺母122A和移动框架(工作主体)106之间；用于将液压缸135连接到移动框架106上的座137；用于将液压缸135安装到移动框架106上的多个螺钉138；以及用于将滚珠丝杠螺母122B安装到移动框架106上的固定盘134。液压活塞126以液体密封方式配装到液压缸135中，并能够滑动，而由液压活塞136和液压缸135形成的液压内腔r与液压管路144A相连。一些螺钉138也用作滚珠丝杠螺母122A的插销。将参照图13的曲线解释两个滚珠丝杠螺母122A和122B相对于滚珠丝杠轴121的负载，图13示出了两个滚珠丝杠螺母的负载。图13中的横坐标代表滚珠丝杠轴121的负载，而纵坐标代表滚珠丝杠螺母122A(图中的水平直线A)和滚珠丝杠螺母122B(图中的斜线B)的负载。高压通过液压管路144A施加到环形液压内腔r上。如果固定不变的负载1/2F通过液压活塞136总是施加到滚珠丝杠螺母122A上(水平直线A)，当没有负载从外界作用到滚珠丝杠轴121上时(图14中左端)，在液压内腔r中液压的反作用力(1/2F)将穿过液压缸135和移动框架106，并经由固定盘134传递到滚珠丝杠螺母122B上，从而滚珠丝杠轴121被滚珠丝杠螺母122A和滚珠丝杠螺母122B以相反方向上的1/2F力拉动。滚珠丝杠螺母122B在相对于滚珠丝杠轴121负载方向的方向上被拉动(-1/2F)，但是这个力不作用在外侧。
接着，如果拉力1/2F在图10中箭头所示的方向上施加到滚珠丝杠轴121，如图13中部所示，滚珠丝杠轴121的拉力仅由滚珠丝杠螺母122A承担，而施加到滚珠丝杠螺母122B上的力为零。
此外，当最大负载F在箭头所示方向上施加到滚珠丝杠轴121上时，如图13中右端所示，滚珠丝杠螺母122A和滚珠丝杠螺母122B均匀承担相等的力1/2F。
如果该结构被形成为最大负载的1/2的推力总是以这种方式施加到滚珠丝杠螺母122A上，在最大负载时，两个滚珠丝杠螺母122A和122B各自可以承担最大负载的一半。
同样，如果如图14-I所示，滚珠丝杠螺母122A和122B串联布置并且滚珠丝杠螺母122A和滚珠丝杠螺母122B各自承担负载的一半，由滚珠接受的负载相对于轴向的计算值如图14-II和14-III所示，并且等于通过积分由滚珠在轴向所接受的负载而得到的面积m和n。将示出由滚珠接受的负载的图14-II和图14-III与示出由滚珠接受的负载相对于图18所示的传统滚珠丝杠螺母011的轴向的计算值的图19-II相比较，可以看出由滚珠接受的负载的最大值明显小。
接着，将参照图11和12描述利用两组上述滚珠丝杠装置120的注射单元102的外廓以及滚珠丝杠装置120及其周围部分的结构。这个注射单元101通过电机108的突然下降而实现注射丝杠107的树脂供给以及塑化，同时，将两个单独设置的电机111的转动转变为线性运动，并进行同步控制，由此两个线性运动同时施加到注射丝杠107上，以实现注射(单元)的前进和后退。
参照图11和12，固定框架104固定地设置到驱动单元基体103上，而注射缸105的近端部分安装到固定框架104的一侧上。移动框架106被构造成通过安装在驱动单元基体103上表面的导轨131上的线性轴承132在水平注射方向可移动。在移动框架106的后部，安装了减速器119，用于旋转地驱动注射丝杠107(用于树脂进给和塑化)。该减速器119由安装在移动框架106上的电机108驱动。
滚珠丝杠装置120的滚珠丝杠轴121经由大负荷圆锥滚子轴承118、球轴承117和轴承盖160和161安装到固定框架104上，从而可以转动并能够承受较大的推力。在固定框架104之下安装有用于注射驱动的成对的伺服电机111、111，而在每个伺服电机111的输出轴上以转动方向受约束的方式安装有小带轮112。驱动力通过齿形带114从这个小带轮112传递到大带轮113，大带轮113固定地设置在成对的滚珠丝杠轴121、121上。同样，在每个伺服电机111的输出轴上，牢固设置有具有相同直径的单独带轮，并且单独的齿形带围绕这个具有相同直径的带轮设置，由此，两个伺服电机111的输出轴同步转动。
压力下供入液压内腔r的液压油调节从液压泵141以较小的油供给量供给的压力油，液压内腔由安装到滚珠丝杠螺母122A上的液压活塞136和液压缸135围绕，液压泵被电机142驱动，也通过液压调节阀143调节到预定压力，并通过液压管路144A和144B送出。
滚珠丝杠螺母122A承受固定不变的预载荷，而滚珠丝杠螺母122B在负方向(压缩方向)承受具有相同负载值的负载。当负载产生并成为在正方向(拉伸方向)的负载时，滚珠移动各丝杠轴沟槽间的滚珠移动量，而该沟槽在滚珠丝杠轴121与滚珠由于负载变形之间产生。构成滚珠丝杠的任何部分具有较高的刚性，且由于负载变化导致的移动距离很小，从而只需液压内腔r的长度非常小即可。因此，在液压活塞136和座137之间的间隙e(见图10)仅为很小。
以下为用于如上所述的注射单元101的滚珠丝杠装置120的工作的描述。
在树脂进给和塑化步骤(在图12中实线所示的位置)，注射丝杠107通过旋转电机108而转动，而树脂颗粒从料斗109填入，并在被进给的同时被加热，由此树脂熔融并塑化。此时，两个注射驱动单机111缓慢同步工作，以将移动框架106向后移动。通过缓慢后退注射丝杠107，熔融树脂累积在注射丝杠107的尖端。
当用于向模具一次注射的树脂的累积完成(移动框架106移动到图12中双点划线所示的位置处)时，注射丝杠旋转电机108的工作停止，而两个注射驱动电机111以高速同步工作，由此，注射丝杠107以高速移动以将熔融树脂注射到模具的型腔中(返回到图12中实线所示的位置)。此后，工序进行到树脂进给和塑化的步骤以用于下一个循环，并重复相同的工序。
由于该结构为在需要较大力的注射步骤中，滚珠丝杠轴121处于拉力侧，从而没有滚珠丝杠轴121偏转的担心(如果滚珠丝杠轴121处于压力侧，则易于出现不稳定的弯曲(结构失稳))。同样，在移动框架106返回方向的工作力小于在注射时的工作力，从而可以保持稳定工作，即使在滚珠丝杠轴121后端部没有轴承支撑。
每个滚珠丝杠轴的各滚珠丝杠螺母之一通过固定凸缘固定到移动框架上，并且预负载总是施加在滚珠丝杠螺母和移动框架之间。因此，当移动框架106返回到初始位置，滚珠丝杠螺母122相对于滚珠丝杠轴121的位置再现性可以予以保持。
同样，滚珠丝杠轴121和滚珠丝杠螺母122A之间的固定角偏差可以由滚珠丝杠螺母122A所固定的液压缸135的液压内腔r包容。
从而，通过简单的结构使得固定不变的预负载通过液压施加到分别串联布置在两组滚珠丝杠装置120的滚珠丝杠轴121上的两组滚珠丝杠螺母的一个滚珠丝杠螺母122A上，在负载最大时，滚珠丝杠螺母上的负载可以被分摊。
第二实施例
在本发明的第二实施例中，取代第一实施例中借助于液压将预负载施加到一侧上的滚珠丝杠螺母上的功能，弹性元件置于一侧上的滚珠丝杠螺母和工作主体(移动框架106)之间，而预负载施加到弹性元件上，由此提供了类似于第一实施例的功能。将参照图15解释该结构和功能，图15为滚珠丝杠装置的侧剖视图。
滚珠丝杠装置130包括滚珠丝杠轴121；与滚珠丝杠轴121螺纹啮合的滚珠丝杠螺母122A和滚珠丝杠螺母122B；环形弹性元件151；支撑环152，其固定到滚珠丝杠螺母122A上以支撑弹性元件151；用于弹性元件151的覆盖环153；安装到移动框架106上的抵压元件154；与抵压元件154和锁紧螺母156螺纹啮合的调节螺钉155；安装到移动框架106中以阻止滚珠丝杠螺母122A自由转动的止销157；以及固定盘134，其将滚珠丝杠螺母122B安装到移动框架106的后侧上。
使滚珠丝杠装置130中的滚珠丝杠轴121、滚珠丝杠螺母122A以及滚珠丝杠螺母122B的螺距彼此重合，而各零件无间隙地安装并组装。此后，调节螺钉155转动以压住覆盖环153。在弹性元件151被压缩直到达到预定压缩力后，调节螺钉155由锁紧螺母156锁紧。其中预负载施加到滚珠丝杠螺母122A和滚珠丝杠螺母122B上的滚珠丝杠装置130具有与第一实施例的滚珠丝杠装置120相同的功能，因此，没有对其进行描述。
第三实施例
在本发明第三实施例中，将控制单元添加到第一实施例中，该控制单元借助于负载传感器的探测值控制电磁阀以切换压力油。
将参照图16和图17描述控制单元的结构和功能，图16为注射单元的局部剖开的平面图，而图17为示出滚珠丝杠轴的负载和施加到滚珠丝杠螺母上的负载的曲线。
负载传感器(测力传感器)162安装到轴承盖160上，该轴承盖接受滚珠丝杠轴121的推力。作为施加到滚珠丝杠轴121上的负载的探测值的负载传感器162的输出被送到控制单元163。如图17所示，当施加到滚珠丝杠轴121上的负载超过最大负载F的1/2时，电磁阀164的螺线管164a触发，从而压力油从具有较少油供给量的液压泵141送出，该液压泵由电机142转动，压力油被液压调节阀143调节到预定压力，并通过液压管路144A和144B送到液压内腔r中，该内腔由液压活塞136和液压缸135围绕，从而，固定的负载(预负载)施加到滚珠丝杠螺母122A上。
因此，滚珠丝杠螺母122B承载比滚珠丝杠螺母122A的负载小一固定大小的负载，在最大负载时，每个滚珠丝杠螺母122A和122B承载最大负载的一半。
当施加到滚珠丝杠轴121上的负载为最大负载的1/2或更小时，电磁阀164的螺线管164a被切换到非触发状态，从而，在液压内腔r内的压力油通过电磁阀164排放到油箱中，由此，没有负载施加到滚珠丝杠螺母122A上。
上面实施例所述的预负载优选地在最大负载的40到50％范围内。

Claims (13)

1.一种滚珠丝杠装置，将其推力方向被固定元件约束的滚珠丝杠轴的转动转变为与所述滚珠丝杠轴螺纹啮合的滚珠丝杠螺母的线性运动以移动连接到所述滚珠丝杠螺母上的工作主体，其中，所述滚珠丝杠装置包括多个滚珠丝杠螺母，所述螺母与滚珠丝杠轴螺纹啮合；传感器承载凸缘，其将一个滚珠丝杠螺母连接到工作主体上；负载传感器，其安装在所述传感器承载凸缘上；环形液压活塞，其固定到不同于所述一个滚珠丝杠螺母的滚珠丝杠螺母上；液压缸，其连接到所述工作主体上并在具有环形沟槽部分的一侧开口，所述活塞以液体密封方式配装到该开口中以形成液压致动器；以及液压控制单元，该单元设置在所述液压缸上以控制流体压力，以便产生与所述负载传感器所探测到的负载相等的活塞推力，从而负载施加到所述工作主体上时，该负载均匀地分布到所述滚珠丝杠螺母上。
2.一种多排滚珠丝杠装置，其中，推力方向由固定元件约束的多个滚珠丝杠轴平行设置，所述滚珠丝杠轴同步旋转，以承受均匀负载，而连接到滚珠丝杠螺母上的工作主体线性移动，该螺母与所述滚珠丝杠轴螺纹啮合，其中，
所述滚珠丝杠装置包括：与每个所述滚珠丝杠轴螺纹啮合的多个滚珠丝杠螺母；将所有所述滚珠丝杠螺母中的一个连接到工作主体上的传感器承载凸缘；安装到所述传感器承载凸缘上的负载传感器；直接将所述工作主体固定到不同于与具有负载传感器的滚珠丝杠螺母相啮合的滚珠丝杠轴的滚珠丝杠轴上的滚珠丝杠螺母上的固定凸缘；固定到不同于所述一个滚珠丝杠螺母的滚珠丝杠螺母上的环形液压活塞；多个液压缸，每个液压缸固定到所述工作主体上并具有环形沟槽部分的一侧开口，所述活塞以液体密封方式配装到环形沟槽开口部分中以形成液压致动器；液压控制单元，其控制每个所述液压缸的流体压力以便产生与所述负载传感器所探测到的负载相等的活塞推力；以及管路，其将由所述液压控制单元所控制的流体压力传递到所述液压缸，从而负载施加到所述工作主体上时，负载被均匀地分配到所述滚珠丝杠螺母上。
3.如权利要求2所述的滚珠丝杠装置，其中，传递到所述液压缸每一个上的流体压力被控制，以便产生与所述负载传感器探测到的负载相等的活塞推力，使通向每个液压缸的液压管路彼此连通，从而对每个液压缸施加相同的流体压力，因此，负载被施加到所述工作主体上时，该负载被均匀地分配到所述滚珠丝杠螺母上。
4.一种滚珠丝杠装置，将其推力方向由固定元件约束的滚珠丝杠轴的转动转变为与所述滚珠丝杠轴螺纹啮合的滚珠丝杠螺母的线性运动以移动与所述滚珠丝杠螺母相连接的工作主体，其中，
所述滚珠丝杠装置包括：多个滚珠丝杠螺母，他们与所述滚珠丝杠轴螺纹啮合；负载传感器，其安装在所述工作主体或所述固定元件上以探测所述工作主体上的负载；固定凸缘，其直接将所述滚珠丝杠螺母中的一个固定到所述工作主体上；环形液压活塞，其固定到与所述固定凸缘相连接的滚珠丝杠螺母之外的滚珠丝杠螺母上；多个液压缸，每个液压缸连接到所述工作主体上并具有环形沟槽部分的一侧开口，所述活塞以液体密封方式配装到该沟槽开口中以形成液压致动器；以及液压控制单元，该单元控制每个所述液压缸的流体压力以便产生与通过将所述工作主体的负载传感器探测到的负载由滚珠丝杠螺母数量相除而得到的值相等的活塞推力，从而负载施加到所述工作主体上时，该负载被均匀地分配给所述滚珠丝杠螺母。
5.一种多排滚珠丝杠装置，其中，推力方向被固定元件约束的多个滚珠丝杠轴平行设置，所述滚珠丝杠轴同步转动以承受均匀负载，而连接到滚珠丝杠螺母上的工作主体线性移动，滚珠丝杠螺母与所述滚珠丝杠轴螺纹啮合，其中，
所述滚珠丝杠装置包括：与每个所述滚珠丝杠轴螺纹啮合的多个滚珠丝杠螺母；安装到所述工作主体或所述固定元件上以探测所述工作主体上的负载的负载传感器；固定凸缘，其直接将位于所述滚珠丝杠轴的同一轴上的一个所述滚珠丝杠螺母固定到所述工作主体上；固定到不同于与所述固定凸缘相连接的滚珠丝杠螺母的滚珠丝杠螺母上的环形液压活塞；多个液压缸，每个液压缸固定到所述工作主体上并具有环形沟槽部分的一侧开口，所述活塞以液体密封方式配装到环形沟槽开口部分中以形成液压致动器；液压控制单元，其控制每个所述液压缸的流体压力以便产生与通过将所述工作主体的负载传感器探测到的负载由滚珠丝杠螺母的总数相除而得到的值相等的活塞推力，从而，负载被施加到所述工作主体上时，该负载被均匀地分配到所述滚珠丝杠螺母上。
6.如权利要求5所述的滚珠丝杠装置，其中，计算与通过将所述工作主体的负载传感器探测到的负载由滚珠丝杠螺母的总数相除而得到的值相对应的流体压力，使通向每个液压缸的液压管路彼此连通，从而向每个液压缸施加相等的流体压力，工作流体压力被控制成具有通过将负载传感器探测到的负载被滚珠丝杠螺母的总数相除而得到的值，从而，负载施加到所述工作主体上时，该负载均匀地分配于所述滚珠丝杠轴和所述滚珠丝杠螺母上。
7.一种注模机，其中，多个滚珠丝杠装置平行设置于注射丝杠轴上，每个滚珠丝杠装置设置有多个如权利要求2、3、5和6中任一项所述的流体压力平均分配型滚珠丝杠螺母，以实现注模机注射丝杠的直线注射驱动，从而，所有的滚珠丝杠螺母可以分摊负载。
8.一种滚珠丝杠装置，将其推力方向被固定元件约束的滚珠丝杠轴的转动转变为与所述滚珠丝杠轴螺纹啮合的滚珠丝杠螺母的线性运动，并具有如此的负载结构使得用于在一个方向上移动与所述滚珠丝杠螺母相连接的工作主体的负载远大于在相反方向上移动所述工作主体的负载，其中，
所述滚珠丝杠装置包括：第一滚珠丝杠螺母，其设置在所述工作主体上，从而固定凸缘位于与所述滚珠丝杠轴重载方向相对的一侧上；固定地设置在所述工作主体上的液压缸；液压活塞，其以液体密封方式配装在所述液压缸中并固定到所述第一滚珠丝杠螺母上；液压源，其将预定液压施加到由所述液压活塞和所述液压缸形成的环形液压内腔中；以及第二滚珠丝杠螺母，该螺母固定地安装到所述工作主体上，以便所述固定凸缘位于与所述滚珠丝杠轴的重载方向相对的一侧上，并且所述环形液压内腔充以预定压力的工作流体，并保持该压力，而为最大负载预定百分比的预负载总是施加到所述工作主体上，从而在最大负载时，所述两个滚珠丝杠螺母分摊滚珠丝杠轴的最大负载。
9.一种滚珠丝杠装置，将其推力方向被固定元件约束的滚珠丝杠轴的转动转变为与所述滚珠丝杠轴螺纹啮合的滚珠丝杠螺母的线性运动，并具有如此负载结构使得用于在一个方向上移动与所述滚珠丝杠螺母相连接的工作主体的负载远大于在相反方向上移动工作主体的负载，其中，
所述滚珠丝杠装置包括：第一滚珠丝杠螺母，其设置在所述工作主体的前侧上，以便固定凸缘位于与所述滚珠丝杠轴的重载方向相对的一侧上；固定地设置在所述工作主体上的液压缸；液压活塞，其以液体密封方式配装在所述液压缸中，并固定到所述第一滚珠丝杠螺母上；液压源，其将预定液压施加到由所述液压活塞和所述液压缸形成的环形液压内腔上；以及第二滚珠丝杠螺母，该螺母固定地安装到所述工作主体的后侧以便固定凸缘位于与所述滚珠丝杠轴重载方向相反的一侧上，并且所述环形液压内腔充以预定压力的工作流体，并保持该压力，而为最大负载40到50％的预负载总是施加到所述工作主体上，从而在最大负载时，所述两个滚珠丝杠螺母分摊滚珠丝杠轴的最大负载。
10.一种滚珠丝杠装置，将其推力方向被固定元件约束的滚珠丝杠轴的转动转变为与所述滚珠丝杠轴螺纹啮合的滚珠丝杠螺母的线性运动，并具有如此负载结构以使得用于在一个方向上移动与所述滚珠丝杠螺母相连接的工作主体的负载远大于在相反方向上移动工作主体的负载，其中，
所述滚珠丝杠装置包括：第一滚珠丝杠螺母，其设置在所述工作主体上，以便固定凸缘位于与所述滚珠丝杠轴重载方向相对的一侧上；弹性元件，该元件被设置成被夹持于所述工作主体和环形板之间，而环形板固定到所述第一滚珠丝杠螺母上；以及第二滚珠丝杠螺母，该螺母固定地安装到所述工作主体上，以便固定凸缘位于与所述滚珠丝杠轴重载方向相对的一侧上，而弹性元件以预负载状态安装以使压缩力为最大负载的预定百分比，而在最大负载时，所述两个滚珠丝杠螺母分摊滚珠丝杠轴的最大负载。
11.一种滚珠丝杠装置，将其推力方向被固定元件约束的滚珠丝杠轴的转动转变为与所述滚珠丝杠轴螺纹啮合的滚珠丝杠螺母的线性运动，并具有如此负载结构以使得用于在一个方向上移动与所述滚珠丝杠螺母相连接的工作主体的负载远大于在相反方向上移动工作主体的负载，其中，
所述滚珠丝杠装置包括：第一滚珠丝杠螺母，其设置在所述工作主体的前侧上，以便固定凸缘位于与所述滚珠丝杠轴的重载方向相对的一侧上；弹性元件，该元件被设置成被夹持于所述工作主体和环形板之间，而环形板固定到所述第一滚珠丝杠螺母上；以及第二滚珠丝杠螺母，该螺母固定地安装到所述工作主体的后侧以便固定凸缘位于与所述滚珠丝杠轴重载方向相反的一侧上，而弹性元件以预负载状态安装以使压缩力为最大负载的40到50％，而在最大负载时，所述两个滚珠丝杠螺母分摊滚珠丝杠轴的最大负载。
12.如权利要求9所述的滚珠丝杠装置，其中，所述滚珠丝杠装置还包括安装在承受所述滚珠丝杠轴负载的元件上的负载传感器；以及控制阀，该控制阀基于所述传感器探测到的值控制传递到所述环形液压内腔中的压力油，并且当所探测到的值为最大负载的1/2(50％)或更大时，所述液压内腔填充以预定压力的压力油并保持该压力，而最大负载的40到50％施加到所述工作主体上，从而在最大负载时，所述两个滚珠丝杠螺母分摊滚珠丝杠轴的最大负载。
13.一种注模机，其中多个滚珠丝杠装置平行设置到注射丝杠轴上，每个滚珠丝杠装置设置有多个如权利要求8到12中任一项所述的液压分配型滚珠丝杠螺母以实现注模机注射丝杠的直线注射驱动，从而所有所述滚珠丝杠螺母可以分摊负载。
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