一種滾珠絲槓副的製作方法

2023-11-02 02:37:09 2

本發明涉及絲槓技術領域，尤其涉及一種滾珠絲槓副。

背景技術：

在滾珠絲槓副的使用過程中，往往需要絲槓旋轉，絲槓螺母沿導軌做直線往復運功，絲槓螺母的位置需要外置傳感器來對絲槓螺母位置進行實時測量。

現有滾珠絲槓副絲槓螺母位置信息反饋靠單獨的外置傳感器採集，該方式導致滾珠絲槓副與傳感器佔用空間大，傳感器與絲槓螺母的相對位置以及傳感器與絲槓螺母的連接都對零件加工精度有較高的要求，並且容易因為安裝定位不準而影響傳感器測量精度，加速傳感器的磨損，降低傳感器壽命。

針對現有滾珠絲槓和傳感器使用方式存在的問題，設計了將滾珠絲槓副和位置感應裝置集成，具有位置反饋功能的滾珠絲槓，提高集成度，使結構更加緊湊，減小安裝空間，避免了滾珠絲槓和傳感器之間的相對安裝，降低了零件加工難度，提高了產品可靠性。

技術實現要素：

鑑於上述的分析，本發明旨在提供一種滾珠絲槓副，將滾珠絲槓副與位置感應裝置集成，結構緊湊，便於安裝，解決現有滾珠絲槓副與傳感器的使用方式佔用空間大，零件加工精度要求高的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一種滾珠絲槓副，包括：絲槓(1)和通過螺紋套設在絲槓(1)外的絲槓螺母(5)，所述絲槓螺母(5)根據所述絲槓轉動沿所述絲槓軸線直線反覆運動，所述絲槓(1)具有同軸通孔，所述通孔內設置有連接交變電壓的初級線圈(6)和兩個次級線圈；所述絲槓螺母(5)中心同軸安裝有鐵芯(4)，所述鐵芯(4)隨絲槓螺母(5)在所述初級線圈(6)和兩個次級線圈內做直線運動；所述兩個次級線圈將所述鐵芯(4)在所述兩個次級線圈內的位置及運動方向感應為電壓，根據所述感應的電壓確定所述絲槓螺母(5)位置及運動方向。

進一步地，所述兩個次級線圈分別位於所述所述初級線圈的兩側，其中一個次級線圈位於所述初級線圈(6)的遠端側，所述遠端側為遠離所述鐵芯(4)的方向；另一個次級線圈位於所述初級線圈(6)的近端側，所述近端側為接近所述鐵芯(4)的方向。

進一步地，所述兩個次級線圈纏繞匝數相同，並且反向串聯繞制。

進一步地，在所述絲槓具有的通孔內通過線圈骨架(2)設置連接交變電壓的初級線圈(6)和兩個次級線圈：所述線圈骨架(2)為兩端具有擋板、中心具有同軸通孔的筒狀結構，在所述線圈骨架(2)的外壁上纏繞所述初級線圈(6)和所述兩個次級線圈。

進一步地，在所述絲槓具有的通孔內設置有安裝所述線圈骨架(2)的線圈骨架(2)安裝孔和引出所述初級線圈(6)和兩個次級線圈的線圈引出孔；所述線圈骨架(2)安裝在所述線圈骨架(2)安裝孔上，所述初級線圈(6)和兩個次級線圈通過所述線圈引出孔引出，與外界接通。

進一步地，所述絲槓螺母(5)一埠封閉，所述鐵芯(4)通過螺紋固定在所述絲槓螺母(5)封閉端。

進一步地，所述絲槓公稱直徑為16mm，所述絲槓運動導程為3mm，所述鐵芯直徑3mm，長度25mm。

進一步地，所述絲槓和所述絲槓螺母材料為GCr15，所述鐵芯4採用鐵鎳軟磁合金1J50。

進一步地，所述初級線圈和次級線圈由線徑0.1mm的漆包線繞制，其中初級線圈匝數為800，兩個次級線圈纏繞匝數相同為1600。

本發明有益效果如下：

本發明的初級線圈、次級線圈和鐵芯利用電磁變壓原理組成位移測試裝置，將鐵芯在次級線圈內的位置和運動方向感應為電壓輸出，用電壓信號表徵位移量，本發明設計巧妙的在絲槓中心設置同軸通孔，將線圈設置在通孔內，在絲槓螺母上設置鐵芯，將絲槓螺母在絲槓上的直線反覆運動轉變為鐵芯在線圈內的運動，從而利用鐵芯在線圈內不同的位置產生不同的感應電壓來表徵絲槓螺母在絲槓上的位移及運動方向。巧妙的將位移測試裝置與滾珠絲槓副集成，結構緊湊，克服了傳統滾珠絲槓副外置位移傳感器而導致的佔用空間大的問題；感應電壓具有嚴格的理論依據，具有較高的測量精度，解決了傳統的外置傳感器容易因安裝定位不準而影響測量精度的問題；便於安裝，降低了零件加工難度，提高了產品可靠性。

本發明的其他特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

附圖僅用於示出具體實施例的目的，而並不認為是對本發明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1為本實施例滾珠絲槓副的結構示意圖；

圖2為圖1中線圈骨架的結構示意圖；

圖3為圖2中線圈繞制示意圖；

其中，1-絲槓，2-線圈骨架，3-線圈，4-鐵芯，5-絲槓螺母，6-初級線圈，7-第一次級線圈，8-第二次級線圈。

具體實施方式

下面結合附圖來具體描述本發明的優選實施例，其中，附圖構成本申請一部分，並與本發明的實施例一起用於闡釋本發明的原理。

本實施例提供一種滾珠絲槓副，如圖1所示，具有絲槓1和絲槓螺母5，絲槓螺母5通過螺紋套設在絲槓1的外壁上，絲槓1轉動時，絲槓螺母5沿絲槓1軸線做直線反覆運動，其中絲槓的公稱直徑為16mm，絲槓導程為3mm，絲槓及絲槓螺母材料為GCr15。

絲槓1沿軸線設置有內通孔，線圈3通過線圈骨架安裝在通孔內，線圈骨架為具有同軸通孔的筒狀結構，在筒狀結構的兩端設置有擋板，線圈繞制在線圈骨架的外壁上，如圖2所示。在絲槓內的通孔內設置有安裝線圈骨架2的線圈骨架安裝孔，線圈骨架安裝孔具體為在絲槓內的通孔的部分內壁上開設更大孔徑的孔，使線圈骨架2安裝在絲槓通孔上後，線圈3能夠鑲在絲槓通孔的內壁內，這樣保證鐵芯4在線圈骨架的通孔和絲槓的通孔內直線運動。

絲槓螺母5一端封閉，在絲槓螺母的中心沿軸線設置有鐵芯4，鐵芯4固定在絲槓螺母5的封閉端。絲槓螺母5套設在絲槓1外壁上時，鐵芯4正好能夠穿插在絲槓1的通孔內，隨著絲槓螺母5沿絲槓1的直線運動而在絲槓1的通孔內的線圈內做直線運動，從而產生感應電壓，利用感應電壓來表徵鐵芯4的位移，進而表徵絲槓螺母5的位移。

鐵芯4採用由低磁場下磁導率很高和矯頑力很低的鐵鎳軟磁合金1J50製成，鐵芯直徑3mm，長度25mm。

線圈3具有初級線圈6和兩個次級線圈，兩個次級線圈的第一次級線圈7和第二次級線圈8分別位於初級線圈6的兩側，初級線圈和次級線圈由線徑0.1mm的漆包線繞制，其中初級線圈匝數為800，兩個次級線圈纏繞匝數相同為1600，並且反向串聯繞制，初級線圈6和次級線圈的電路連接如圖3所示，初級線圈6的兩端P1和P2端連接交變電壓，兩個次級線圈的兩端S11和S22端連接感應電壓測量裝置，測量兩個次級線圈內產生的感應電壓。由於初級線圈6內通有交變電壓，使初級線圈6內的鐵芯4產生磁場，鐵芯4內的磁場使鐵芯4周圍的兩個次級線圈產生感應電壓，並且產生的感應電壓與兩個次級線圈的有效纏繞匝數成正比，由於第一次線圈7與第二次級線圈8纏繞方向相反，產生的感應電壓極性相反。當鐵芯4位於中間位置，關於初級線圈6的中心線左右對稱時，由於鐵芯4在第一次級線圈7和第二次級線圈8內的長度相等，使得在兩個次級線圈內產生的感應電壓極性相反，大小相等，使S11和S22端的輸出電壓為0；當鐵芯4向右移動時，鐵芯4在第二次級線圈8內的長度大於在第一次級線圈7內的長度，使第二次級線圈8產生的感應電壓數值大於第一次級線圈7產生的感應電壓數值，極性相反，使S11和S22端的輸出電壓與第二次級線圈8產生的電壓極性相同，大小為第二次級線圈8產生的電壓大小減去第一次級線圈7產生的電壓，並且隨著鐵芯4繼續向右移動，S11和S22端的輸出電壓隨鐵芯的位移成線性變化；當鐵芯4向左移動時，第一次級線圈7感應的電壓大於第二次級線圈8產生的感應電壓，並且與第一次級線圈7產生的感應電壓極性相同，根據S11和S22端的輸出電壓極性和數值即可確定鐵芯4的位移和移動方向，從而確定絲槓螺母的位移及位移方向。

經測試絲槓精度可以達到3級精度，絲槓螺母位置測量全行程範圍內，測量結果非線性度不大於5‰

綜上所述，本發明實施例提供了一種滾珠絲槓副，在絲槓設置內通孔，在通孔內設置感應線圈，在絲槓螺母中心設置鐵芯，保證鐵芯隨著絲槓螺母的直線移動在絲槓通孔內直線運動，與線圈產生相對移動，從而產生感應電壓，通過感應電壓來表徵鐵芯的位移，從而表徵絲槓螺母的位移，本發明的絲槓副，將位移傳感器與絲槓集成安裝，結構緊湊，同時提高了測量精度，降低了加工和安裝難度，提高了產品的可靠性。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。