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一种滚珠丝杠副预紧力损失可调整和测量装置及其实验台

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-16 15:56:06

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 张海根 | 2023-10-16 15:56:06

本发明公开了一种滚珠丝杠副预紧力损失可调整和测量装置及其实验台。本发明的装置由丝杠、第一丝杠螺母、第二丝杠螺母、法兰式套管、法兰式连接盘、连接盘、调节螺母、组合碟簧和力传感器组装而成,结构简单,由于滚珠丝杠副预紧力损失的调整方法是通过调节螺母压缩组合碟簧来实现,便于保证调整效果,而滚珠丝杠副预紧力的测量损失方法是通过力三个传感器测量而成的,保证了测量结果;本发明的实验台结构简单,便于检测上述装置的实用性。

(1)本发明的一种滚珠丝杠副预紧力损失可调整和测量装置,其法兰式套管的套管上设有外螺纹段,该外螺纹段上设置有调节螺母和组合碟簧,组合碟簧的一侧与调节螺母相接触,该组合碟簧的另一侧与法兰式连接盘的法兰盘相接触,通过旋紧调节螺母压缩组合碟簧的方式,利用组合碟簧的作用力与反作用力的特性,使得第一丝杠螺母辅助第二丝杠螺母,以来达到对第二丝杠螺母预紧的目的,不仅能够保证第二丝杠螺母受到的预紧力沿丝杠的轴向均匀分布,而且通过旋转调节螺母实现滚珠丝杠副预紧力损失的精确调整,操作简单、可靠;(2)本发明的一种滚珠丝杠副预紧力损失可调整和测量装置,其采用组合碟簧向第二丝杠螺母施加轴向预紧力,而组合碟簧具有缓冲吸振能力强,能以小变形承受大载荷,使用寿命长,维修更换容易的优点;(3)本发明的一种滚珠丝杠副预紧力损失可调整和测量装置,其法兰式连接盘的连接盘与连接盘之间设置有三个均匀分布的力传感器,该力传感器的一端通过螺纹与法兰式连接盘的连接盘相连,力传感器的另一端通过螺纹与连接盘相连,连接盘与第二丝杠螺母的法兰盘,利用力传感器可以直接测量出施加的预紧力。

滚珠丝杠是数控机床直线传动系统中的重要组成部件,具有低耗能、高精度与高承载等特点,已成为应用最广泛的定位和传动的滚动功能部件之一。在实际使用过程中,由于设计、制造和装配的误差,滚珠丝杠副中滚珠与滚道间总是会存在间隙。而为了解决上述问题,通常采用施加预紧力的方法来消除此类间隙,只有确定合理的预紧力,才能有效地提高滚珠丝杠副的工作稳定性和定位精度,因为过大的预紧力会降低效率、加剧磨损和引起摩擦热。然而,在实际运行的滚珠丝杠副中滚珠与滚道间的摩擦磨损是不可避免的,特别是长时间运行后,磨损量的不断增多会导致滚珠丝杠副预紧力损失程度越来越严重。预紧力损失的存在将严重地影响滚珠丝杠副的动态性能和可靠性,加快损坏滚珠丝杠副。因此,实现滚珠丝杠副预紧力损失的可调整和测量具有重要意义。

近几年来滚珠丝杠副预紧力损失的问题逐渐得到了重视,专利公开号为CN103968024A和CN102788128A的中国发明专利给出了滚珠丝杠副预紧力损失自动补偿的方法。授权公告号为CN202648852U和CN203656087U的中国实用新型专利给出了滚珠丝杠副预紧力测量方法。目前,只有专利公开号为CN103934723A的中国发明专利给出了滚珠丝杠副预紧力损失可控调节和测量的装置,但其预紧力损失的调整方法是分别通过三个螺母压缩弹簧来实现,调整效果很难保证一致。

发明人:陈勇将 干为民 郭良发明团队:常州工学院(Changzhou Institute of Technology,CIT),位于江苏省常州市,是江苏省主管的一所全日制普通本科院校,入选国家“十三五”产教融合发展工程立项高校和首批启动高校,教育部和江苏省卓越工程师教育培养计划试点高校,教育部数据中国“百校工程”培育院校,教育部“科学工作能力提升计划(百千万工程)”首批试点高校,江苏省服务外包人才培养试点高校。学校始于1978年创办的常州市七·二一工业大学,1979年更名为常州市职工大学;1982年,经教育部批准,常州市职业大学更名为常州工业技术学院;2000年3月22日,教育部批准由常州工业技术学院、常州市机械冶金职工大学合并组建常州工学院。截至2023年1月,学校有辽河路校区、巫山路校区、会馆浜路继续教育学院和长江路科技产业园,总占地面积近1300亩;设有18个教学单位,开办59个本科专业(47个专业招生);普通全日制在校生16000余人,在职教职工1300余人,其中专任教师1000余人;馆藏纸质图书131万余册。

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有的滚珠丝杠副预紧力可调整和测量装置的调整效果及测量结果难于保证一致的不足,提供了一种滚珠丝杠副预紧力损失可调整和测量装置及其实验台,采用本发明的技术方案,结构简单,由于滚珠丝杠副预紧力损失的调整方法是通过调节螺母压缩组合碟簧来时实现的,便于保证调整效果,而滚珠丝杠副预紧力损失的测量方法是通过力三个传感器测量而成的,保证了测量结果。

2.技术方案

为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:

本发明的一种滚珠丝杠副预紧力损失可调整和测量装置,包括丝杠,所述的丝杠上套接有两个旋向相反的法兰型式的第一丝杠螺母和第二丝杠螺母;所述的第一丝杠螺母和第二丝杠螺母之间设置有依次套设在丝杠上的法兰式套管、法兰式连接盘、连接盘;所述的法兰式套管的法兰盘与第一丝杠螺母的法兰盘固连;所述的法兰式套管的套管上设有外螺纹段,该外螺纹段上设置有调节螺母和组合碟簧;所述的组合碟簧的一侧与调节螺母相接触,该组合碟簧的另一侧与法兰式连接盘的法兰盘相接触;所述的法兰式连接盘的连接盘与连接盘之间设置有三个均匀分布的力传感器,该力传感器的一端通过螺纹与法兰式连接盘的连接盘相连,力传感器的另一端通过螺纹与连接盘相连;所述的连接盘与第二丝杠螺母的法兰盘固连。

更进一步地,所述的法兰式套管的法兰盘与法兰式连接盘的法兰盘之间通过四根均匀分布的连接杆连接;所述的连接杆与法兰式连接盘的法兰盘的连接处或连接杆与法兰式套管的法兰盘的连接处存在活动间隙。

本发明的一种滚珠丝杠副预紧力损失可调整和测量装置的实验台,包括工作台和上述的滚珠丝杠副预紧力调节和测量装置,所述的工作台上依次固连有电机、第一轴承座和第二轴承座,所述的滚珠丝杠副预紧力调节和测量装置的丝杠的一端穿过第一轴承座后通过联轴器与电机的输出轴相连,另一端穿接在第二轴承座上;所述的滚珠丝杠副预紧力调节和测量装置的第二丝杠螺母上设置有螺母座;所述的螺母座上套设有连接块;所述的连接块通过滑块与导轨滑动连接,该导轨通过垫块安装在工作台上。

更进一步地,所述的连接块包括带缺口的固定块和由缺口的两端向外延伸且水平放置的肩块;所述的固定块套设在螺母座上;所述的两块肩块的下方均固连有滑块。

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