CN2059469U - 超精密自位调心固定螺帽 - Google Patents

Abstract

本实用新型系关于一种超精密自位调心固定螺帽，系包括一螺座及一螺帽本体；其中螺帽本体内壁攻有螺纹与主轴螺牙啮合，而螺帽座一端面与轴承端面接触，其特征在于：螺帽座与螺帽本体之接触面形成一球面，以使主轴旋转时其中心线与轴承接触端面自动调整保持垂直。对于可能因主轴本身螺牙精度不准确而使主轴偏离之问题而自行调整成精确位置，使主轴之端面误差范围精度可达1μ之内，并因接触之球面而减少轴承内圈集中负荷而易损坏之缺点，并因而可降低主轴轴承运转之噪音。

Description

一种超精密自位调心固定螺帽，主要使用于滚动轴承与主轴间之锁紧螺帽，具有自动调心之功能，以保持主轴之与轴承端面垂直精度于1μ内。

由于目前工业界皆朝向精密工业发展，对于精密加工领域中各种机械设备零组件之精密要求也日愈提高。在各种动力机械上，一切动作控制皆不外乎以主轴传递动力，是以中轴运转精度直接影响机械动作之精度。尤其对于加工机械上，主轴系可谓为其心脏，主轴的运转精度即为加工件精度之主要影响因素；往往因为主轴精度的无法提高而影响了加工件产品之品质；此为国内或国外皆然之类似相关问题。

根据经验，一般主轴之运转精度，除了轴本身之圆筒度及同心度公差外，就得取决于主轴轴承及其相关配件。因此，精密加工机械上之主轴轴承皆选用精度极高之超精密轴承以达到前述之精密要求。但是，即使在选用精密轴承之下，仍需其他精密的配件配合使用（例如锁紧螺帽），才能达到精度的要求。以往，高精度之主轴配件皆由个别选配来到达精度水准，对此一方式之生产配件，耗时费力且无法提高产量，是以对主轴之锁紧螺帽如何设计，以达到可大量生产且保持更高之精度要求，是本实用新型之主要动机。

依照目前台湾MCS标准分类编号3090之工具机滚动轴承用之锁紧螺幅之中加工精度要求，显然无法满足当前工业界中日益提高之精确度需要。对于主轴上与轴承配合之精密螺帽（参考图1、2所示），其端面11 之真平度及中间螺纹面12之精度要求相当高，主要是因为其啮合主轴2而与轴承3之内圈31端面接触，如图3所示。目前国内尚无生产此种超精密螺帽，而有关行业人士皆自国外进口此类超精密之螺帽（例如瑞士之KUSO精密螺帽），此虽克服精度要求，但所费不。尤其，如果啮合主轴螺牙加工精度不准确，仍无法发挥超精密之精密螺帽真正功能。

轴承内圈通常用固定锁紧螺帽在轴向夹紧，但螺帽端面之加工精度误差会立即反应在主轴之旋轴上；如螺帽端面有倾斜，扭紧后造成较细的主轴挠曲，如图3A所示；而或引发轴承内圈之倾斜（如图3B）亦导致钢球打滑而温度升高，产生噪音，及磨损增加等现象。或者造成集中负荷（力矩）挤压轴承部份内圈使之变形，如图3C所示，而连带影响加工精度。

针对现有固定锁紧螺帽使用上存在之问题，本实用新型发明人积其多年专业制造及实务之经验，不断开发研究，对主轴与轴承上之固定锁紧螺帽加以改良，以一螺帽座及螺帽组合而成，其中螺帽座一端面精密加工成一平面，而另与螺帽接触之侧面则磨制成球型凹面，配合螺帽之接触面磨制成球型凸面，使两者具有相同的曲率半径，并以螺帽啮合主轴，藉球面接触以保持主轴中心线的垂直；因此即使因为主轴本身螺牙不精确而发生倾斜时，利用球面接触而可将主轴自动调整至与轴承端面垂直，而得一超精密运转精度。

以下，兹依据图面所示之实施例详加说明本实用新型构造之特征：

第1图代表现有技术固定螺帽之外观；

第2图代表现有技术固定螺帽之剖视图；

第3图代表现有技术固定螺帽之组合剖视图；

第3A，B，C图代表现有技术固定螺帽之可能产生问题的示意图；

第4图代表本实用新型之分解图；

第5图代表本实用新型在使用时之剖视图；

第6、7图代表实用新型之其他实施例。

请参阅图4，本实用新型包括了一螺帽座5及一螺帽本体6，其中螺帽座5与轴承内圈31相接触之端面51系加工制平，而其另一侧面则以球面加工磨制成凹型球面52；另外，螺帽本体6之内壁攻有与主轴啮合之螺纹61，而其与螺帽座5接触面则以球面加工磨制成凸型球面62，当装置于轴承3与主轴2上时（如图5所示），其中螺帽座5之端面51面与轴承内圈31相接触，主轴2之螺牙部21与螺帽本体内壁之螺纹61相啮合，而螺帽本体之凸型球面62与螺帽座之凹型球面52相接触，以完成组合。

当主轴2被驱动运转时，利用螺帽座5与螺帽本体6之球面接触，使得主轴2能自动调整与端面保持垂直。当主轴轴承3启动旋转时，因球面上受力平衡原故，如果主轴轴承3有倾斜状况，将使螺帽本体6相对螺帽座5滑动，至主轴2与螺帽本体6啮合处受力平均而停止，此即主轴2之中心线与轴承端面完全垂直之位置。经本实用新型的发明人之实验，使用本实用新型可以螺纹为固定标准下，轴承端面之标准误差范围可控制于1μ之内，比较现有技术标准固定螺帽标准级误差范围30～40μ或精密级误差范围2μ皆更为精密。尤其是对于因主轴螺牙不精确而发生之精度误差，如以现有技术固定螺帽则无法避免，自然无法发挥前述之精度范围。反观本实用新型可自行调整，藉著球面上的平均作用来保证轴心与轴承接触端面垂直，自然较现有技术大为进步。

本实用新型使用之实例自然不只于上所揭示之一实例，如图6所示为轴用固定螺帽组即为固定轴承内圈时所使用。或如图7所示为轴承箱用之固定螺帽组，亦即固定轴承外圈形成时所使用；是以凡属以球面接触来达到自动调心之螺帽，均属本实用新型之范围，特予指明。并由图5、7中所示之轴承滚球受力之压力线所示之方向，当可明显得知本实用新型对于轴承内圈不会有挤压之现象，因此也减少了噪音的产生，同时亦延长轴承使用寿命，凡此皆为本实用新型优于现有技术各种固定螺帽之证明。

为更易于了解本实用新型，特以下列表格将本实用新型与标准固定螺帽（精密级及普通级）加以比较：

特  性    标准固定螺帽    超精密自位调心固定螺帽

（普通级精密级）

依据标准    ISO2982  1972年制定    尚无

DIN  981  1977年制定

JIS  B1554

CNS  B2257

MCS  3090

以螺纹为固    标准级为40～60μ    可调整1μ以内

定标准端面    （按尺寸而定）

之标准误差    精密级为2μ

范围

对精密轴承    （1）标准级：    可自行调整，藉著球面来

可能产生之    螺帽端面有倾斜，扭    保证接触端面与轴之中心

问题    紧后造成较细的主轴    线垂直（纵使轴本身之螺

挠曲并引起内圈偏斜    牙不准亦可自行调整）

（2）精密级：

虽然端面精度为2μ

但若轴之牙不准，亦

会使端面精度丧失

生产制造    简单、成本低    仅球面加工较繁复，但以

目前加工技术可达成，成

本亦不高。

尺寸及设计    已标准化    可因应各种不同应用须要

而作不同之设计，亦可为

迷宫装置，当成密封

使用及安装    已标准化    如普通之标准螺帽之使用

方式

使用之限制    无法到达较精密之结    无，可到达很高之精度

果要求

各个导管31的各个下端，借助如图3中所示的分配装置35所关闭。各个分配装置35，有绕轴旋转地安装的板36，被弹簧向前压向一个砧座37上。板上的杆38被固定定位，以啮合导水管，并将导水管在杆和砧座之间夹紧。这样使导水管有效地关闭，并保证没有细菌或类似物能通过导水管进入容器。将上述板推离导水管，进行液体的分配，使液体在重力作用下分配至杯39或其他接受器。

使用时，预混合饮料，例如果汁或类似物，将供应在习惯称为“盒中袋”型柔性袋的密封容器内。最好是上述袋子有一个导水管预先安装在其上面。另一方面，导水管可以在进行分配之前，插入一个适当的套筒连接件。整个袋子在消毒条件下被密封和包装，并最好在冷冻条件下存放和运输。天然果汁，如果完好地制备和冷冻，在冷冻下可保存多至六个月的期限。冷冻的果汁，然后在分配前解冻。为这目的，在上箱体有一个隔板40，位于摇架上面，在隔板上放置分配前候补的冷冻容器。一般地，上箱体内的温度维持在4℃。箱体内的候补容器内液体的逐渐解冻，将可使箱体内的温度维持在4℃，而不需被采用的制冷设备进行工作。这将导致能量的节省。

当一个容器被更换时，空的容器将从摇架移开，而新的、已解冻的容器被放入摇架内的位置。在更换期间，搅拌装置应该断掉电源。新的容器的导水管，穿过梁32的槽33，并向下通过分配装置35，一旦进入了安置位置后，导水管自由端处的密封可以打开，而搅拌和分配可以开始。很清楚，有利的是，导水管上的密封，应在容器完全放入位置后，才打开。这将保证所分配的饮料，在包装后任何阶段不和空气接触。这样的安排，也减小分配饮料前容器的盛载物受损害的机会。

可以设想，由于可以分配饮料而无空气在分配前与液体接触，而且由于饮料保持在4℃的温度，已存放在分配器内的饮料的储藏限期将延长。这意味着，采用本发明的分配器，新鲜的果汁可以经济地进行分配，而在目前使用的开放式系统，会发生浪费现象。

很明显，搅拌装置可采取与上面介绍过的有不同的形式。在图5所显示的实施例中，搅拌装置包含一个类似于图1至图4中所显示的装置。但代替前面介绍过的提升机构。本实例的机构是一个来回机构。摇架50架在滑轨51上面。而驱动马达52上面的凸轮装置55，推动摇架按一水平方向向前和向往地移动。从容器54引出的导水管53通到一个分配出口，它有圈状的构形，提供了足够的松动部分来接受摇架的移动。

另一种变型，如图6所示，在摇架61上面很简单地装上一个小的偏心电机振动器60，对容器62提供搅拌。摇架61将安装在适宜的弹性支腿63上面，许可摇架作必要的移动。

再另一种变型。如图7所显示，一个臂70可绕轴转动地安装在一个支架71上，是由一个气动活塞和缸筒驱动机构72所驱动的。臂的自由端73压迫容器的柔性壁74，因此搅拌容器内的盛载液体。臂70的自由端73，可交替地紧夹着容器臂壁74，以便周期性地提升和放下容器，因此对容器内的液体形成一个波浪运动。

可以理解的是，没有必要限制本发明一定要在一个制冷箱内对果汁搅拌。很明显，其他液体可以被分配，而采用外部搅拌的基本构思，特别地设想是，饮料例如是汤和类似物，趋向于沉降成不同层次，但它最好是热的时候进行分配。这样的饮料可在封密容器内盛装，分配前加以搅拌，而在分配前或以后被加热。

被分配的饮料，是采用介绍过的可折叠容器的封闭系统，虽然是本发明的一个最佳形式，但并非是必要的。通气的容器也可以被采用。

这里公开的搅拌装置的一个优点是，不需要采用液泵或循环装置来进行搅拌，而它是必须在不太长时间内，周期性地进行清洁和消毒。这里介绍过的搅拌装置，从未和液体本身接触，这样就不要求有相同程度的消毒过程。

所有记载在上面说明书和附图中图解的所有内容，只是作为举例的解释，而并没有受此限制的意思。

Claims (1)

1. 一种超精密自位调心固定螺帽，系包括一螺帽座及一螺帽本体；其中螺帽本体内壁攻有螺纹与主轴螺牙啮合，而螺帽座一端面与轴承端面接触；其特征在于：螺帽座与螺帽本体之接触面形成一具相同曲率半径之配合凹、凸球面，以使主轴之中心线与轴承接触端面自动调整保持垂直。

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