一種直線步進電機的新型軸承支承結構的製作方法
2023-11-01 06:56:07 4
一種直線步進電機的新型軸承支承結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種直線步進電機的新型軸承支承結構，其電機軸上固設有轉子，轉子兩側的電機軸上分別設有端蓋，電機軸套設在兩個端蓋的軸承室內分別設置的軸承中，定子固定安裝在兩個端蓋之間並且定子套設在轉子之外，具有滾珠絲杆與電機軸固連，其特徵在於：所述端蓋分別為固定端端蓋和浮動端端蓋，浮動端端蓋的軸承室內的軸承為無預緊的軸承；固定端端蓋的軸承室內的軸承為定位預緊的軸承。本實用新型可以提升直線步進電機的雙向軸向剛度、定位穩定性、軸向承載、使用壽命，擴大電機適用範圍。
【專利說明】一種直線步進電機的新型軸承支承結構
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於一種直線步進電機的軸承支承結構，尤其涉及一種可執行往復直線運動的混合式直線步進電機的軸承支承結構。
【背景技術】
[0002]現有直線步進電機在軸承配置結構是前後端蓋中各一個深溝球軸承，中間以轉子軸間隔，軸承支承屬於軸向無固定端、自由端區別的型式。一般前端蓋中的軸承採用彈簧定壓預緊。
[0003]定壓預緊特別適用於軸向不受外力或受力不大的情況，一般旋轉電機均採用定壓預緊。但是混合式直線步進電機應用在提供軸向推拉力、作軸向定位的場合，所以電機工作時，電機內的前、後兩端的深溝球軸承分別承受軸向上的拉、推力，如前端的軸承與定壓彈簧聯合體主要承受拉力，後端的軸承主要承受推力，而兩軸承在徑向幾乎不受力。由於軸承承載力直接影響軸承壽命，而深溝球軸承屬於典型的徑向球軸承，在純軸向力應用下單個深溝球軸承的壽命優勢欠佳，而且要限制電機長期在大負載下運行。
[0004]現有直線步進電機的前端的軸承與定壓彈簧串聯聯合，由於彈簧剛度相對軸承低很多，根據串聯剛度的特性，可以忽略軸承剛度，電機軸的竄動量幾乎等於彈簧剛度與軸向力的乘積，所以當電機軸被拉動時，彈簧壓縮變形，造成電機軸向竄動，特別是當拉力超過預緊力，彈簧處於非正常工作狀態，軸向竄動量變化更大，加大了定位誤差。此時外力或系統阻力稍稍波動，立即傳導給低剛度彈簧，壓縮或放鬆彈簧，則造成軸向竄動，導致定位不穩定。而當電機軸被推動時，後端的軸承承受推力，剛度相對高，定位較穩定。所以由於軸承支承結構，特別是低剛度彈簧的存在，現有電機不能保證電機雙向定位均可靠。
[0005]所以要提高電機負載能力或壽命和定位穩定性，須採用更適合的軸承及改進支承結構。
實用新型內容
[0006]本實用新型提供一種直線步進電機的新型軸承支承結構，其目的是解決現有技術存在的缺點，提升直線步進電機的雙向軸向剛度、定位穩定性、軸向承載、使用壽命，擴大電機適用範圍。
[0007]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0008]一種直線步進電機的新型軸承支承結構，其電機軸上固設有轉子，轉子兩側的電機軸上分別設有端蓋，電機軸套設在兩個端蓋的軸承室內分別設置的軸承中，定子固定安裝在兩個端蓋之間並且定子套設在轉子之外，具有滾珠絲杆與電機軸固連，其特徵在於:所述端蓋分別為固定端端蓋和浮動端端蓋，浮動端端蓋的軸承室內的軸承為無預緊的軸承；固定端端蓋的軸承室內的軸承為定位預緊的軸承。
[0009]所述定位預緊為螺旋副定位預緊，也即:固定端端蓋所設的內螺紋上螺設有外圈鎖緊螺母，外圈鎖緊螺母將固定端端蓋的軸承室內的軸承的外圈頂抵在固定端端蓋的軸承室的底面上，電機軸所設的外螺紋上螺設有內圈預緊螺母，內圈鎖緊螺母將固定端端蓋的軸承室內的軸承的內圈頂抵在電機軸的臺階軸面上。
[0010]所述浮動端端蓋的軸承室內的軸承為無預緊的深溝球軸承；所述固定端端蓋的軸承室內的軸承為定位預緊的兩個角接觸球軸承。
[0011]本實用新型的有益之處在於:
[0012]1、本實用新型採用兩個成對的雙聯角接觸球軸承，由於成對雙聯角接觸球軸承是兩套角接觸球軸承以不同組配方式組合而成，它除了具有角接觸球軸承的承受較大軸向負載等性能特點外，其承受的軸向負載更大，使用壽命更長，軸向剛度更高，定位穩定性好，特別適用於對軸向剛度和精度要求高的設備，如精密工具機進給系統等。按其組合配置方式不同可分:1、背對背(DB)型，2、面對面(DF)型；3、串聯型。在使用配對軸承時，需要施加預壓載荷，而成對雙聯角接觸球軸承在出廠時遊隙(預壓載荷)已調整好了，所以在安裝時無須調整預壓載荷，只需按擰緊力矩，擰緊預緊螺母直至軸承內圈端面壓至貼合即可。前兩種組合配置類型，能承受兩個方向的軸向負荷且軸向剛度優異，符合選用條件，特別是第一種背對背型，由於軸承壓力作用點間距大，徑向與軸向剛度更高，能承受傾覆力矩，有利於在電機應用過程中，降低外部的絲杆副在軸向、徑向上抖動等因素對電機內部的幹擾。
[0013]2、因為存在預壓載荷，軸承內部遊隙為零或為負值，因此電機軸在雙向軸向上無反向間隙，剛度高，穩定性好。
[0014]3、本實用新型的軸承支承的優勢還具有:當電機輸出推拉力時，只有固定端端蓋及鎖緊螺母受力，軸向力不影響固定端端蓋以後的零部件，反過講來在軸向方向上，固定端端蓋以後的零部件也不易影響固定端端蓋室內的定位軸承，如避免了因電機溫差導致電機軸軸長度變化造成軸承遊隙變動的問題。
[0015]4、一般情況下，成對雙聯角接觸球軸承的標準接觸角有15°、25°、30°、40°，其預壓載荷分輕、中、重三個等級。接觸角越大，預負荷等級越高，其承受的軸向載荷能力也越大，軸向剛度越高。所以即使同一款電機，用戶也可按不同的軸向載荷、定位精度的要求，選擇具有不同組合配置、預壓等級、接觸角的軸承電機，以得到最優化的選擇，也大大拓寬了同款電機的應用範圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0017]圖1是本實用新型剖視圖；
[0018]圖2是本實用新型爆炸圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1、圖2所示，本實用新型的轉子11具有中空軸9 (中空軸9就是電機軸)，轉子11前端依次套入前端蓋8、兩個成對雙聯角接觸球軸承7，這裡，前端蓋8是作為固定端端蓋的，兩個成對雙聯角接觸球軸承7就安裝在前端蓋8的軸承室內。通過在中空軸9所設的外螺紋上擰入內圈預緊螺母6，並且內圈鎖緊螺母6將兩個成對雙聯角接觸軸承7的內圈緊緊頂抵在中空軸9的臺階軸面上，而將成對雙聯角接觸球軸承7固定在中空軸9上。通過將外圈鎖緊螺母5扭入前端蓋8所設的內螺紋上，並且外圈鎖緊螺母5將成對雙聯角接觸軸承7的外圈緊緊頂抵在前端蓋8的軸承室的底面上、從而將成對雙聯角接觸球軸承7固定在前端蓋8的軸承室內。專業，兩個雙聯角接觸球軸承7以螺旋副定位預緊。
[0020]定子12內表面和轉子11外表面分別除塵並塗敷防鏽油100，定子12內套轉子11，選擇深溝球軸承作為後端軸承13套入轉子11後端，加蓋後端蓋14,使後端軸承13安裝在後端蓋14的軸承室內，所有零件通過四根安裝螺釘15裝配在一起。從而定子12定子固定安裝在前端蓋8和後端蓋14之間並且定子套設在轉子11之外。這裡後端蓋14是作為浮動端端蓋的，後端軸承13無預緊。
[0021]將滾珠絲杆副I的滾珠絲杆3端部設置在轉子11的中空軸9中，可採用焊接聯接牢固，在現場檢測完軸向預緊後，將內圈預緊螺母6內加螺紋膠加以緊固。
[0022]本實用新型具體實施時有如下關鍵控制點:
[0023]轉子11本身疊片10和中空軸9之間同軸度的控制:中空軸9壓入疊片10後塗膠進烘箱固化，然後上外圓磨床加工，來控制外圓直徑和同軸度。
[0024]定子12和轉子11之間的氣隙的控制，主要是同軸度的控制:前端蓋8和後端蓋14上的具有外伸臺階17、18，能與定子12內孔配合，實現同軸度的控制。
[0025]軸向預載荷的控制是保證電機軸向剛度與承載能力的關鍵:根據客戶軸向載荷要求，可選預壓載荷輕、中、重三個等級中的一種的成對雙聯角接觸球軸承7，在安裝時無須調整預壓載荷，因為採用的是螺旋副定位預緊，只需按擰緊力矩，擰緊內圈預緊螺母6，將成對雙聯角接觸球軸承7固定於轉子11的中空軸9上，直至成對雙聯角接觸球軸承7的內圈端面壓貼合；然後擰緊外圈鎖緊螺母5，將成對雙聯角接觸球軸承7外圈固定於前端蓋8的軸承室中。
[0026]螺紋防松:為防止內、外圈螺紋聯接鬆動，可增加防松螺母或止動墊圈或塗螺紋膠水或組合方法，如外圈防松螺母4。
[0027]成對雙聯角接觸球軸承7的防護:成對雙聯角接觸球軸承7前後面可增加防護裝置，如在前端蓋8上增加一個防護罩子。
【權利要求】
1.一種直線步進電機的新型軸承支承結構，其電機軸上固設有轉子，轉子兩側的電機軸上分別設有端蓋，電機軸套設在兩個端蓋的軸承室內分別設置的軸承中，定子固定安裝在兩個端蓋之間並且定子套設在轉子之外，具有滾珠絲杆與電機軸固連，其特徵在於:所述端蓋分別為固定端端蓋和浮動端端蓋，浮動端端蓋的軸承室內的軸承為無預緊的軸承；固定端端蓋的軸承室內的軸承為定位預緊的軸承。
2.如權利要求1所述的一種直線步進電機的新型軸承支承結構，其特徵在於:所述定位預緊為螺旋副定位預緊，也即:固定端端蓋所設的內螺紋上螺設有外圈鎖緊螺母，外圈鎖緊螺母將固定端端蓋的軸承室內的軸承的外圈頂抵在固定端端蓋的軸承室的底面上，電機軸所設的外螺紋上螺設有內圈預緊螺母，內圈鎖緊螺母將固定端端蓋的軸承室內的軸承的內圈頂抵在電機軸的臺階軸面上。
3.如權利要求1所述的一種直線步進電機的新型軸承支承結構，其特徵在於:所述浮動端端蓋的軸承室內的軸承為無預緊的深溝球軸承；所述固定端端蓋的軸承室內的軸承為定位預緊的兩個角接觸球軸承。
【文檔編號】H02K41/03GK203788077SQ201420062347
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年2月12日 優先權日:2014年2月12日
【發明者】劉春琴, 言軍 申請人:海頓直線電機(常州)有限公司