[实用新型]一种双螺母滚珠丝杠副自动预紧装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于双螺母滚珠丝杠副自动预紧的装置，属于滚珠丝杠副预紧力调整技术领域。

背景技术

制造业不仅是高新技术的载体，而且是高新技术发展的动力。滚珠丝杠副作为机床上进给与操纵控制的主要传动装置，在机加工领域的应用日益广泛。随着数控机床的不断发展，对滚珠丝杠副传动精度提出了越来越高的要求。

滚珠丝杠预紧的方式有双螺母预紧和单螺母预紧两种。

双螺母预紧方式又有压缩预紧法，即通过两个螺母间的预压片，预压片薄，将两个螺母紧紧拉在一起，达到预紧；拉伸预紧法，即同压缩相反，预压片厚，挤压二螺母，分开螺母，达到预紧；螺纹预紧法，即旋动两个螺母间的预调螺丝，使螺母相向或反向错动，达到预紧；齿差预紧法，即在一个螺母和垫片上钻有几个孔，用销子配合不同的孔达到预紧；弹簧预紧法等。单螺母预紧方式又有大钢珠预紧法，即钢珠比珠槽大，四点接触，以此达到预紧目的；导程偏移预紧法，即螺母里的珠槽，与螺杆上的珠槽，有反方向的一个位移差，以此来达到预紧。

滚珠丝杠副预紧方式影响其传动精度。对于纯传动的情况，一般要求传动灵活，允许有一定返向间隙，多选用单螺母；对于不允许有返向间隙的精密传动的情况，则需选择双螺母预紧，它能调整预紧力的大小，保持性好，并能够重复调整。

由于制造和装配的误差，滚珠丝杠副总是存在间隙，同时滚珠丝杠在轴向载荷的作用下，滚珠和螺纹滚道接触部位会产生弹性变形，滚珠丝杠与螺母间隙的大小会直接影响到数控机床实际加工的精度，为此，应尽量设法予以消除或减小。在数控机床装配中，广泛采用预紧力消除滚珠丝杠传动的间隙。滚珠丝杠的预紧力是滚珠丝杠副中产生丝杠摩擦力矩的主要参数，对螺母施加预紧力，可以提高滚珠丝杠副的轴向刚度和定位精度。另外，高加速起、停以及外部负载变化、温度变化等因素，要求滚珠丝杠副预紧力也要能实时调整以保证滚珠丝杠副传动具有较高的动力学性能。

针对上述分析，为提高滚珠丝杠副传动的精度保持性和可靠性，实现精密传动，多选用双螺母预紧方式，但均不能实现实时的检测和控制预紧力大小。

中国专利文献CN203656087U公开的《预紧力可精确调整的双螺母滚珠丝杠副》，包括丝杠、主螺母、双头螺柱型压力传感器、预紧垫片、预紧螺母、副螺母、压力传感器采集设备、计算机，主螺母与副螺母之间沿周向均匀布置若干个双头螺柱型压力传感器，每个双头螺柱型压力传感器的左、右端螺柱通过预紧垫片、预紧螺母分别与主螺母右边的法兰和副螺母左边的法兰联结，每个双头螺柱型压力传感器通过压力传感器采集设备连接计算机。双头螺柱型压力传感器数量为3-6个。该双螺母滚珠丝杠副虽然能够实现双螺母滚珠丝杠副预紧力的精确调整，但是并不能实现自动调整。

发明内容

本实用新型针对现有滚珠丝杠副预紧技术存在的不能精确反映和调整预紧力的大小等不足，提供一种可靠高效、能够根据滚珠丝杠副的外加负载自动调整预紧力大小的双螺母滚珠丝杠副自动预紧装置。该装置能够满足高性能机械传动要求。

本实用新型的双螺母滚珠丝杠副自动预紧装置，采用如下技术方案：

该装置，包括预紧器和驱动电源：

预紧器，包括超磁致伸缩筒体、激励线圈、初始预紧螺栓和力传感器；超磁致伸缩筒体套装在双螺母滚珠丝杠副的丝杠上并处于双螺母滚珠丝杠副的两个螺母之间，超磁致伸缩筒体与一个螺母之间设置有力传感器，在一个螺母上设置初始预紧螺栓；激励线圈通过线圈架置于超磁致伸缩筒体的外部，双螺母滚珠丝杠副的两个螺母之间连接有防止两个丝杠螺母发生相对转动的螺柱；激励线圈与驱动电源中的可控恒流源连接；

初始预紧螺栓用于调节双螺母滚珠丝杠副的初始预紧力，该预紧力的大小限定在丝杠所受负载的三分之一。激励线圈的外侧设置有线圈套筒，以保护激励线圈。

驱动电源，包括微处理器、DA转换器(数模转换器)、可控恒流源和AD转换器(模数转换器)，微处理器分别与DA转换器和AD转换器连接，DA转换器与可控恒流源连接，可控恒流源与激励线圈连接，AD转换器与力传感器连接。微处理器通过DA转换器控制可控恒流源输出到激励线圈的电流，从而改变驱动超磁致伸缩筒体的磁场大小，进而控制预紧力的输出。通过力传感器将施加在两个螺母之间的力的值经AD转换器转换后反馈给微处理器。

线圈架与超磁致伸缩筒体之间设有绝热层，在线圈架上设置螺旋气道，采用气动冷却方法散热。以此降低激励线圈产生的热量对整个装置的影响，提高滚珠丝杠预紧的精度。