CN216895613U - 一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机械零部件技术领域，公开了一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件，包括内环；外环套装在内环上，且与内环固定连接，内环和外环之间形成环形的腔体；活塞插装在腔体内，在活塞、外环和内环之间形成第一压力腔；端面密封压环，套装在活塞上，固定在外环上，在端面密封压环、活塞和外环之间形成第二压力腔，端面密封压环与外环固定连接；第一压力控制组件，与第一压力腔连通，第二压力控制组件，与第二压力腔连通。本实用新型能消除反向传动间隙，提高单螺母滚珠丝杠的传动精度，第一压力腔和第二压力腔内的压力可根据负载情况通过控制系统进行实时调整，以适当增加或降低单螺母滚珠丝杠传动副的刚性，使得其磨损极大减小、使用寿命增长。

Description

一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件

技术领域

本实用新型涉及机械零部件技术领域，特别涉及一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件。

背景技术

在目前被广泛使用的高端精密数控机床中，为了消除影响丝杠螺母副传动精度的反向间隙，双螺母结构的精密滚珠丝杠副是最经常被使用的主要精密功能部件之一，其以良好的精度特性和可长期使用的特点，几乎占据着精密传动功能部件的大部分市场。但是，目前所使用的双螺母结构中，存在一个致命的缺点，为了消除反向间隙，双螺母丝杠副是通过调整双螺母之间的垫片厚度来实现的，垫片厚度过大时，会增加丝杠的负荷，加速了丝杠的磨损，垫片厚度过小时又无法完全消除反向间隙，造成传动精度降低；所以新丝杠出厂时，要对与垫片进行配磨，费时费力；而且由于新丝杠产品安装后经常使用的只是丝杠行程的某一段，经过一段时间的使用后，经常使用的一段磨损严重，在无法保证全行程均匀使用的这一段行程内的滚珠丝杠的反向间隙必然会大于不经常使用的那一段的反向间隙；此时，无论是机械方法还是电气方法，目前都无法做到对于这个同一丝杠上的不同的反向间隙进行完全补偿，因此，必然会对滚珠丝杠副的传动精度造成一定的不利且目前无法消除的影响。一旦丝杠的某一段行程中出现了上述的过度“不均匀磨损”现象，就需要将整个机床传动部分解体，将丝杠取出，进行整体更换，带来了很高的维修成本。

实用新型内容

本实用新型提供一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件，以克服上述现有技术中存在的问题。

本实用新型的技术方案是：

一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件，包括：

内环；

外环，套装在所述内环上，且与所述内环固定连接，内环和外环之间形成环形的腔体；

活塞，插装在所述腔体内，在所述活塞、所述外环和所述内环之间形成第一压力腔；

端面密封压环，套装在所述活塞上，在所述端面密封压环、所述活塞和所述外环之间形成第二压力腔，所述端面密封压环与所述外环固定连接；

第一压力控制组件，与所述第一压力腔连通，用于将压力介质注入或者排出第一压力腔，推动活塞移动；

第二压力控制组件，与所述第二压力腔连通，用于将压力介质注入或者排出第二压力腔，推动活塞移动。

优选的，还包括：

连接套，套装在所述活塞背离内环的一端，所述连接套与所述活塞固定连接。

优选的，所述第一压力控制组件包括开设在所述外环上的第一通道，所述第一通道的一端与所述第一压力腔连通，另一端设置有第一堵头；还包括第一接口，设置在所述外环的端面上，其一端与所述第一通道连通，另一端与外设的第一压力介质源连通，所述第一压力介质源与第一接口之间设置有用于调节第一压力腔内介质的压力的第一压力调整系统。

优选的，所述第二压力控制组件包括开设在所述外环上的第二通道，所述第二通道的一端与所述第二压力腔连通，另一端设置有第二堵头；还包括第二接口，设置在所述外环的端面上，其一端与所述第二通道连通，另一端与外设的第二压力介质源连通，所述第二压力介质源与第二接口之间设置有用于调节第一压力腔内介质的压力的第二压力调整系统。

优选的，所述第一压力调整系统和第二压力调整系统结构相同，所述第一压力调整系统包括设置在所述第一压力腔上的压力传感器，所述压力传感器与外设的控制器信号连接，所述控制器与所述第一压力介质源上的控制阀电连接，所述控制器通过控制开关与供电电源电连接。

优选的，所述第一压力调整系统包括一端连接在第一压力介质源的出口的电液比例溢流阀，所述电液比例溢流阀的另一端与换向阀的一端连接，所述换向阀的另一端与所述第一接口连接，所述电液比例溢流阀还电连接信号放大器，所述信号放大器与外设的控制器信号连接，所述控制器通过控制开关与供电电源电连接。

优选的，所述内环与所述外环之间、所述内环与所述活塞之间、所述活塞与所述外环之间均设置有密封结构。

优选的，所述端面密封压环与所述活塞之间设置有挡圈，所述挡圈套装在所述活塞上。

本实用新型连接在单螺母滚珠丝杠机构中的螺母上，使用时，通过调整第一压力腔和第二压力腔内的压力，可以将螺母内的滚珠始终压在其滑动的方向的一侧，从而当丝杠运动反向时，控制系统可使螺母在丝杠驱动其移动之前，保证丝杠传动位置不变的情况下，先行沿丝杠轴向移动或者沿丝杠螺旋滚道进行螺旋运动，就可以实现单螺母滚珠丝杠传动副的双向无间隙传动，消除了单螺母滚珠丝杠传动副中的反向间隙。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件，其有益效果是：

1、本实用新型可完全消除由不同反向点处的反向传动间隙，配合数控系统本身具有的螺距误差补偿功能，就可以极大地提高普通精度等级的单螺母滚珠丝杠的传动精度；

2、本实用新型的第一压力腔和第二压力腔内的压力可根据负载情况通过控制系统进行实时调整，以适当增加或降低单螺母滚珠丝杠传动副的刚性，使得其磨损极大减小、使用寿命增长，实用性强，值得推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图；

图2为本实用新型的左视图；

图3为本实用新型的使用状态示意图。

附图标记说明：

1、内环；2、外环；3、第一接口；4、第一堵头；5、活塞；6、挡圈；7、端面密封压环；8、第一连接件；9、连接套；10、螺母；11、丝杠；12、第二连接件；13、第一密封圈；14、第二密封圈；15、第二压力腔；16、第二接口；17、第二堵头；18、第三密封圈；19、第四密封圈；20、第二接口；21、第一压力腔；22、第五密封圈；23、第三连接件；24、滚珠。

具体实施方式

下面结合附图的图1到图3，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例1

如图1所示，一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件，包括内环1、外环2、活塞5和端面密封压环7，其中，外环2套装在内环1上，内环1和外环2之间形成环形的腔体。

如图1和图2所示，内环1的一侧设置法兰结构，法兰结构上开设有多个连接用通孔，通孔内穿设用于将外环2和内环1固定连接的第三连接件23。

优选的，第三连接件23可以选为螺钉。

其中，活塞5的一端插装在腔体内，在活塞5、外环2和内环1之间形成第一压力腔21，活塞5能够相对于内环1和外环2滑动。

其中，第一压力腔21上连通有第一压力控制组件，第一压力控制组件用于将压力介质注入或者排出第一压力腔21，从而通过第一压力腔21内的压力介质推动活塞5在内环1和外环2之间滑动。

在活塞5上套装端面密封压环7，且端面密封压环7与活塞5滑动密封连接，活塞5的外圆周上开设有直径小于活塞5的环形台面，从而在端面密封压环7、活塞5和外环2之间形成第二压力腔15。

其中，端面密封压环7通过螺钉或者螺栓与外环2固定连接，或者可以在外环2的内侧开设连接用螺纹，端面密封压环7通过螺纹安装在外环2的内侧与外环2固定连接。

其中，在第二压力腔15上连通有第二压力控制组件，第二压力控制组件用于将压力介质注入或者排出第二压力腔15，从而通过第二压力腔15内的压力介质推动活塞5在内环1和外环2之间滑动。

具体的，第一压力控制组件包括开设在外环2上的第一通道，第一通道的一端与第一压力腔21连通，另一端设置有第一堵头4；还包括第一接口3，设置在外环2的端面上，其一端与第一通道连通，另一端与外设的第一压力介质源连通，第一压力介质源与第一接口3之间设置有用于调节第一压力腔21内介质的压力的第一压力调整系统。

具体的，第二压力控制组件包括开设在外环2上的第二通道，第二通道的一端与第二压力腔15连通，另一端设置有第二堵头17；还包括第二接口20，设置在外环2的端面上，其一端与第二通道连通，另一端与外设的第二压力介质源连通，第二压力介质源与第二接口20之间设置有用于调节第一压力腔21内介质的压力的第二压力调整系统。

第一压力调整系统和第二压力调整系统结构相同，用于控制第一压力腔21和第二压力腔15内压力介质的压力大小。

第一压力调整系统包括设置在第一压力腔21上的压力传感器，压力传感器与外设的控制器信号连接，控制器与第一压力介质源上的控制阀电连接，控制器通过控制开关与供电电源电连接。

使用中，通过压力传感器对压力介质的压力进行测定，并将其测定到的压力值上传给控制器进行处理，当测定到的压力值与预设的压力值相等时，控制器发出控制指令，使得第一压力介质源上的控制阀关闭，停止给第一压力腔21内供压力介质。

使用中，如图3所示，可以将活塞5的一端与丝杠螺母机构上的螺母10固定连接，当活塞5移动时，可以同步带动螺母10移动，或者使丝杠螺母沿着丝杠螺旋滚道转动，将力作用在螺母10内部的滚珠24上，使得滚珠24始终压在其滑动的方向的一侧，从而当丝杠运动反向时，控制系统可使螺母10在丝杠驱动其移动之前，保证丝杠传动位置不变的情况下，先行沿丝杠轴向移动或者沿丝杠螺旋滚道进行螺旋运动，就可以实现单螺母滚珠丝杠传动副的双向无间隙传动，消除了单螺母滚珠丝杠传动副中的反向间隙。

实施例2

作为基于实施例1基础上的替换方案，给出压力调整系统的另一个实施方案，其中，第一压力调整系统包括一端连接在第一压力介质源的出口的电液比例溢流阀，电液比例溢流阀的另一端与换向阀的一端连接，换向阀的另一端与第一接口3连接，电液比例溢流阀还电连接信号放大器，信号放大器与外设的控制器信号连接，控制器通过控制开关与供电电源电连接。

使用中，通过电液比例溢流阀对压力介质的压力进行限定。

实施例3

作为基于实施例1基础上的进一步优选方案，为了实现密封，在端面密封压环7与活塞5之间设置有挡圈6，挡圈6套装在活塞5上。在内环1与外环2之间、内环1与活塞5之间、活塞5与外环2之间均设置有密封结构。

优选的，密封结构均选为密封圈。

具体的，在内环1与外环2之间设置有第五密封圈22，在内环1与活塞5之间设置有第四密封圈19和第一密封圈13，在活塞5与外环2之间设置有第三密封圈18。

实施例4

作为基于实施例1基础上的进一步优选方案，为了更好的实现本实用新型提供的装置与螺母10的连接，提高连接的可靠性，如图3所示，又设置了连接套9，连接套9套装在活塞5背离内环1的一端，连接套9与活塞5通过第一连接件8固定连接，连接套9通过第二连接件12与螺母10固定连接。

优选的，第一连接件8可选为顶丝，第二连接件12可选为螺栓。

本实用新型提供的一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件，可通过向第一压力腔21和第二压力腔15中注入不同压力的压力介质以改变活塞5的位置。

本实用新型的工作原理：

如图3所示，将本实用新型中的压力介质弹簧套件置于原螺母10的安装位置侧边，再使用第二连接件12和第一连接件8，将连接套9与原螺母10及活塞5的一端固定连接，当通过第一压力控制组件向第一压力腔21内注入具有一定压力的压力介质时，活塞5就会推动螺母10向图3中的右侧滑动，此时螺母10就会推动滚珠24，使之紧靠在丝杠滚道的右侧，此时若第一压力腔21内的压力大于第二压力腔15的压力时，若丝杠不动，则螺母10就会继续沿着丝杠螺旋滚道做螺旋运动，直至第一压力腔21和第二压力腔15内的压力相等或活塞移动到行程的终点，方才停止运动。由图3可以看出，此时，若外力如驱动电机驱动丝杠旋转，使如图3所示的滚道截面向左运动时，丝杠滚道通过滚珠推动螺母10同时向左运动，是无间隙传动；当丝杠反向运动时，在外力驱动丝杠旋转使如图1所示的滚道截面向右移动之前的毫秒级的微小时间段内，利用第一压力调整系统和第二压力调整系统来调节第一压力腔21和第二压力腔15内的压力介质的压力，使第二压力腔15内的压力大于第一压力腔21的压力，活塞5就会推动螺母10沿丝杠轴向或沿丝杠螺旋滚道向图3中的左侧滑动或沿丝杠滚道向左侧做螺旋运动，此时螺母10就会推动滚珠24，使之紧靠在丝杠滚道的左侧，同图3所示的道理相同，当第一压力腔21和第二压力腔15的压力相同时，或至活塞行程终点时，螺母10停止运动，也是无间隙传动。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件，通过调整第一压力腔和第二压力腔内的压力，可以驱动与之连接为一体的丝杠螺母沿丝杠轴向滑动和沿丝杠螺旋滚道方向进行螺旋运动，从而当丝杠运动反向时，控制系统可使螺母在丝杠驱动其移动之前，保证丝杠传动位置不变的情况下，先行沿丝杠轴向移动或者沿丝杠螺旋滚道进行螺旋运动，以消除螺母与丝杠之间的间隙，实用性高，值得推广。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件，其特征在于，包括：

内环(1)；

外环(2)，套装在所述内环(1)上，且与所述内环(1)固定连接，内环(1)和外环(2)之间形成环形的腔体；

活塞(5)，插装在所述腔体内，与所述内环(1)和外环(2)滑动连接；在所述活塞(5)的一端、所述外环(2)和所述内环(1)之间形成第一压力腔(21)；

端面密封压环(7)，套装在所述活塞(5)的另一端上，固定在外环上，在所述端面密封压环(7)、所述活塞(5)和所述外环(2)之间形成第二压力腔(15)，所述端面密封压环(7)与所述外环(2)固定连接；

第一压力控制组件，与所述第一压力腔(21)连通，用于将压力介质注入或者排出第一压力腔(21)，推动活塞(5)移动；

第二压力控制组件，与所述第二压力腔(15)连通，用于将压力介质注入或者排出第二压力腔(15)，推动活塞(5)移动。

2.如权利要求1所述的一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件，其特征在于，还包括：

连接套(9)，套装在所述活塞(5)背离内环(1)的一端，所述连接套(9)与所述活塞(5)固定连接。

3.如权利要求1所述的一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件，其特征在于，所述第一压力控制组件包括开设在所述外环(2)上的第一通道，所述第一通道的一端与所述第一压力腔(21)连通，另一端设置有第一堵头(4)；还包括第一接口(3)，设置在所述外环(2)的外表面上，其一端与所述第一通道连通，另一端与外设的第一压力介质源连通，所述第一压力介质源与第一接口(3)之间设置有用于调节第一压力腔(21)内介质的压力的第一压力调整系统。

4.如权利要求3所述的一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件，其特征在于，所述第二压力控制组件包括开设在所述外环(2)上的第二通道，所述第二通道的一端与所述第二压力腔(15)连通，另一端设置有第二堵头(17)；还包括第二接口(20)，设置在所述外环(2)的外表面上，其一端与所述第二通道连通，另一端与外设的第二压力介质源连通，所述第二压力介质源与第二接口(20)之间设置有用于调节第一压力腔(21)内介质的压力的第二压力调整系统。

5.如权利要求4所述的一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件，其特征在于，所述第一压力调整系统和第二压力调整系统结构相同，所述第一压力调整系统包括设置在所述第一压力腔(21)上的压力传感器，所述压力传感器与外设的控制器信号连接，所述控制器与所述第一压力介质源上的控制阀电连接，所述控制器通过控制开关与供电电源电连接。

6.如权利要求5所述的一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件，其特征在于，所述第一压力调整系统包括一端连接在第一压力介质源的出口的电液比例溢流阀，所述电液比例溢流阀的另一端与换向阀的一端连接，所述换向阀的另一端与所述第一接口(3)连接，所述电液比例溢流阀还电连接信号放大器，所述信号放大器与外设的控制器信号连接，所述控制器通过控制开关与供电电源电连接。

7.如权利要求1所述的一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件，其特征在于，所述内环(1)与所述外环(2)之间、所述内环(1)与所述活塞(5)之间、所述活塞(5)与所述外环(2)之间均设置有密封结构。

8.如权利要求1所述的一种机电一体化的压力介质弹簧消隙套件，其特征在于，所述端面密封压环(7)与所述活塞(5)之间设置有挡圈(6)，所述挡圈(6)套装在所述活塞(5)上。

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