一种可调预紧力的精密直线运动导向机构的制作方法

本发明属于精密仪器结构设计领域，具体涉及一种可调预紧力的精密直线运动导向机构。

背景技术：

在某些小型精密设备的结构设计中，需要使用电机将旋转运动转化为直线运动，同时，为了满足精密传递的需求，在直线运动过程中需严格保持直线，避免引起旋转，带来角位移。

如果是较大的设备，空间安装位置不受限制，可以使用直线运动导轨或其他结构形式，如曲柄滑块、齿轮齿条等结构形式，但对于小型仪器设备，小型直线运动导轨制作成本高，鲜有现成的设备可以利用，曲柄滑环或齿轮齿条传动结构形式过于复杂，无疑将增大结构制作成本，同时为精密传动引入别的误差因素。受结构的限制，现有的导轨形式很难适应安装空间要求，这就需要单独设计一种导向机构形式，以满足使用要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可调预紧力的精密直线运动导向机构，能够将电机产生的旋转运动转化为直线运动。

本发明的技术方案如下：

一种可调预紧力的精密直线运动导向机构，包括空心轴电机、套筒、丝杠、丝杠螺母、底板、左侧导向机构、右侧导向机构、可加预紧力导向机构；

在空心轴电机的电机定子中设有中空的电机转子，在电机转子中空处安装丝杠螺母，丝杠穿过丝杠螺母的中心，在丝杠螺母随着电机转子旋转的情况下，丝杠做直线运动；

在所述丝杠的顶端加工配合段，配合段与丝杠螺母同轴；在丝杠的配合段安装有套筒，径向使用顶丝顶紧固定，轴向使用压帽将套筒的端头压紧，并使用沉头螺钉拧紧固定；

在所述套筒的外侧壁上开设三个v形槽，包括左侧v形槽、右侧v形槽和后侧v形槽，所述v形槽的走向与套筒的中轴线平行；

所述的底板是一块带有凸台的平板，在底板的上表面设有左侧螺纹孔、右侧螺纹孔、后侧螺纹孔和凸台，在凸台上也设有螺纹孔；

在所述底板的中心位置开设中心孔，丝杠的配合段穿过底板上的中心孔位于底板的上方；所述底板上表面的左侧螺纹孔与套筒上的左侧v形槽位置相对，右侧螺纹孔与右侧v形槽位置相对，后侧螺纹孔与后侧v形槽位置相对；

在所述底板上表面的左侧螺纹孔处安装v槽安装座ⅰ，在v槽安装座ⅰ上安装v形导向槽ⅰ；所述的v形导向槽ⅰ卡在v槽安装座ⅰ的上下堵头之间，v形导向槽ⅰ的长度与v槽安装座ⅰ上下堵头之间的间隙匹配；在所述的v形导向槽ⅰ内放置滚珠ⅰ，v槽安装座ⅰ的上下堵头正好将滚珠ⅰ堵在由v形导向槽ⅰ和套筒的左侧v形槽围成的区域内；所述的v槽安装座ⅰ、v形导向槽ⅰ、滚珠ⅰ及连接螺钉组成左侧导向机构；

右侧导向机构包括v槽安装座ⅱ、v形导向槽ⅱ、滚珠ⅱ及连接螺钉，所述的右侧导向机构安装在底板上表面的右侧螺纹孔处、与左侧导向机构位置相对称，且所述右侧导向机构的结构形式与左侧导向机构的结构形式相同；

所述的左侧导向机构和右侧导向机构分别固定完成后，v形导向槽ⅰ的两斜面与滚珠ⅰ之间、滚珠ⅰ与套筒的左侧v形槽两斜面之间、v形导向槽ⅱ的两斜面与滚珠ⅱ之间、滚珠ⅱ与套筒的右侧v形槽两斜面之间全都接触，没有间隙；

可加预紧力导向机构由v槽安装座ⅲ、v形导向槽ⅲ、滚珠ⅲ、滚珠堵件a、滚珠堵件b和顶紧螺钉组成；所述的v槽安装座ⅲ通过螺钉固定在底板的凸台上，v槽安装座ⅲ的前部与套筒相对；所述的v形导向槽ⅲ位于v槽安装座ⅲ中，通过v槽安装座ⅲ背部的顶紧螺钉固定；所述的滚珠ⅲ设于v形导向槽ⅲ内，滚珠堵件a插入v形导向槽ⅲ底部的凹槽内，滚珠堵件b设于v形导向槽ⅲ的顶部；通过所述的滚珠堵件a和滚珠堵件b对滚珠ⅲ限位，使滚珠ⅲ与套筒的后侧v形槽紧密贴合，没有间隙；

工作时，转动电机转子，使丝杠螺母旋转带动丝杠做上下滑动，通过顶紧螺钉调节v形导向槽ⅲ与套筒之间的预紧力，使其达到一个平顺的滑合状态，使套筒的后侧v形槽和滚珠ⅲ之间紧贴、无间隙。

还包括在所述套筒的v形槽底部开有空刀槽，作为储存润滑油脂槽。

在所述滚珠ⅰ、滚珠ⅱ、滚珠ⅲ安装前，在套筒的v形槽、v形导向槽ⅰ、v形导向槽ⅱ、v形导向槽ⅲ内分别涂抹润滑油脂，可以黏连滚珠ⅰ、滚珠ⅱ、滚珠ⅲ，方便安装，还可用来防锈和润滑。

所述套筒的左侧v形槽、右侧v形槽和后侧v形槽在套筒的外侧壁上沿圆周方向每隔120°布置。

所述的滚珠ⅰ、滚珠ⅱ、滚珠ⅲ的直径相同，v槽安装座ⅰ、v槽安装座ⅱ、v槽安装座ⅲ的尺寸相同，v形导向槽ⅰ、v形导向槽ⅱ、v形导向槽ⅲ的尺寸相同。

所述滚珠ⅰ的直径为v形导向槽ⅰ槽宽的1.3～1.6倍。

所述滚珠ⅰ的数量根据导向的行程确定，以v槽安装座ⅰ的上下堵头之间放不下为准。

所述的套筒比丝杠的配合段长2～3mm，套筒的内径与丝杠的配合段外径精密配合。

对所述套筒、v形导向槽ⅰ、v形导向槽ⅱ和v形导向槽ⅲ做淬火处理，硬度hrc58-62。

所述的v槽安装座ⅰ与v形导向槽ⅰ之间使用螺钉连接。

本发明的显著效果在于：

(1)本发明装置可以在不同的应用场合根据具体的空间条件，依据本发明装置的结构形式和原理，对本发明装置的结构进行适当的调整，以满足使用要求，应用范围广。

(2)本发明装置可根据需要对预紧力进行调整，易于调节，不易卡死，通过给运动件施加预紧力，实现运动件精密直线滑动。

附图说明

图1为导向机构分解结构示意图；

图2为导向机构剖视图。

图中：1.沉头螺钉；2.压帽；3.套筒；4.丝杠；5.滚珠ⅰ；6.v形导向槽ⅰ；7.v槽安装座ⅰ；8.底板；9.v槽安装座ⅱ；10.v形导向槽ⅱ；11.滚珠ⅱ；12.v槽安装座ⅲ；13.顶紧螺钉；14.滚珠堵件a；15.v形导向槽ⅲ；16.滚珠ⅲ；17.滚珠堵件b；18.电机转子；19.电机定子；20.丝杠螺母。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、2所示的一种可调预紧力的精密直线运动导向机构，装置包括空心轴电机、套筒3、丝杠4、丝杠螺母20、底板8、左侧导向机构、右侧导向机构、可加预紧力导向机构。

在空心轴电机的电机定子19中设有中空的电机转子18，在电机转子18中空处安装丝杠螺母20，丝杠4穿过丝杠螺母20的中心，在丝杠螺母20随着电机转子18旋转的情况下，丝杠4做直线运动。在所述丝杠4的顶端加工配合段，配合段与丝杠螺母20同轴。在丝杠4的配合段安装有套筒3，套筒3的内径与丝杠4的配合段外径精密配合，径向使用顶丝顶紧固定，套筒3比丝杠4的配合段长2～3mm，以便于在轴向使用压帽2将套筒3的端头压紧，并使用沉头螺钉1拧紧固定。

在所述套筒3的外侧壁上沿圆周方向每隔120°开设一个v形槽，包括左侧v形槽、右侧v形槽和后侧v形槽，所述v形槽的走向与套筒3的中轴线平行。在所述套筒3的v形槽底部开有空刀槽，作为储存润滑油脂槽。

所述的底板8是一块带有凸台的平板，在底板8的上表面设有左侧螺纹孔、右侧螺纹孔、后侧螺纹孔和凸台，在凸台上也设有螺纹孔，在凸台上也设有螺纹孔。在底板8的中心位置开设中心孔，丝杠4的配合段穿过底板8上的中心孔位于底板8的上方。所述底板8上表面的左侧螺纹孔与套筒3上的左侧v形槽位置相对，右侧螺纹孔与右侧v形槽位置相对，后侧螺纹孔与后侧v形槽位置相对。

在所述底板8上表面的左侧螺纹孔处安装v槽安装座ⅰ7，使用螺钉连接；在v槽安装座ⅰ7上安装v形导向槽ⅰ6，使用螺钉连接。所述的v形导向槽ⅰ6卡在v槽安装座ⅰ7的上下堵头之间，v形导向槽ⅰ6的长度与v槽安装座ⅰ7上下堵头之间的间隙匹配。在所述的v形导向槽ⅰ6内放置滚珠ⅰ5，滚珠ⅰ5的直径为v形导向槽ⅰ6槽宽的1.3～1.6倍，滚珠ⅰ5的数量根据导向的行程确定，以v槽安装座ⅰ7的上下堵头之间放不下为准。所述v槽安装座ⅰ7的上下堵头正好将滚珠ⅰ5堵在由v形导向槽ⅰ6和套筒3的v形槽围成的区域内。所述的v槽安装座ⅰ7、v形导向槽ⅰ6、滚珠ⅰ5及连接螺钉组成左侧导向机构。

右侧导向机构包括v槽安装座ⅱ9、v形导向槽ⅱ10、滚珠ⅱ11及连接螺钉，所述的右侧导向机构安装在底板8上表面的右侧螺纹孔处、与左侧导向机构位置相对称。所述右侧导向机构的结构与左侧导向机构的结构相对称。所述的左侧导向机构和右侧导向机构分别固定完成后，v形导向槽ⅰ6的两斜面与滚珠ⅰ5之间、滚珠ⅰ5与套筒3的左侧v形槽两斜面之间、v形导向槽ⅱ10的两斜面与滚珠ⅱ11之间、滚珠ⅱ11与套筒3的右侧v形槽两斜面之间全都接触，没有间隙。

可加预紧力导向机构由v槽安装座ⅲ12、v形导向槽ⅲ15、滚珠ⅲ16、滚珠堵件a14、滚珠堵件b17和顶紧螺钉13组成。所述的v槽安装座ⅲ12通过螺钉固定在底板8的凸台上，v槽安装座ⅲ12的前部与套筒3相对。所述的v形导向槽ⅲ15位于v槽安装座ⅲ12中，通过v槽安装座ⅲ12背部的顶紧螺钉13固定。所述的滚珠ⅲ16设于v形导向槽ⅲ15内，滚珠堵件a14插入v形导向槽ⅲ15底部的凹槽内，滚珠堵件b17设于v形导向槽ⅲ15的顶部。通过所述的滚珠堵件a14和滚珠堵件b17对滚珠ⅲ16限位，使滚珠ⅲ16与套筒3的后侧v形槽紧密贴合，没有间隙。

所述的滚珠ⅰ5、滚珠ⅱ11、滚珠ⅲ16的直径相同，v槽安装座ⅰ7、v槽安装座ⅱ9、v槽安装座ⅲ12的尺寸相同，v形导向槽ⅰ6、v形导向槽ⅱ10、v形导向槽ⅲ15的尺寸相同。

在所述滚珠ⅰ5、滚珠ⅱ11、滚珠ⅲ16安装前，在套筒3的v形槽、v形导向槽ⅰ6、v形导向槽ⅱ10、v形导向槽ⅲ15内分别涂抹润滑油脂，可以黏连滚珠ⅰ5、滚珠ⅱ11、滚珠ⅲ16，方便安装，还可用来防锈和润滑。

对所述套筒3、v形导向槽ⅰ6、v形导向槽ⅱ10和v形导向槽ⅲ15做淬火处理，硬度hrc58-62。

工作时，转动电机转子18，使丝杠螺母20旋转带动丝杠4做上下滑动，通过顶紧螺钉13调节v形导向槽ⅲ15与套筒3之间的预紧力，使其达到一个平顺的滑合状态，使套筒3的后侧v形槽和滚珠ⅲ16之间紧贴、无间隙，然后拧紧其余的安装螺钉，完成安装。