阅读说明：本技术 一种丝杆支撑装置及机床 (Lead screw strutting arrangement and lathe ) 是由 陈成军 杜祥星 张星岗 李朋银 于 2019-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种丝杆支撑装置和机床,包括丝杆支撑和连接轴；丝杆支撑用于支撑丝杆传动副中的丝杆；连接轴与丝杆相互垂直,丝杆支撑可以围绕连接轴做圆周旋转；丝杆支撑能够在丝杆传动副中的旋转丝母组合经过时脱离丝杆,并且在旋转丝母组合经过后恢复对丝杆的支撑。本发明提供的丝杆支撑装置和机床主要适用于丝母旋转的丝杆传动系统,安全可靠,有效地解决了丝杆水平放置使用时产生的下垂问题,还可以调节丝杆支撑与丝杆之间的支撑力,并且丝杆支撑不会与丝杆产生摩擦,避免了丝杆温升及丝杆支撑磨损的现象出现。(The invention provides a screw rod supporting device and a machine tool, which comprise a screw rod support and a connecting shaft; the screw rod support is used for supporting a screw rod in the screw rod transmission pair; the connecting shaft is vertical to the screw rod, and the screw rod support can rotate around the connecting shaft in a circumferential manner; the screw rod support can be separated from the screw rod when a rotary nut combination in the screw rod transmission pair passes through, and the support for the screw rod is restored after the rotary nut combination passes through. The screw rod supporting device and the machine tool provided by the invention are mainly suitable for a screw rod transmission system for screw rotation, are safe and reliable, effectively solve the problem of sagging of a screw rod when the screw rod is horizontally placed for use, can also adjust the supporting force between the screw rod support and the screw rod, and can prevent the screw rod support from rubbing against the screw rod, thereby avoiding the phenomena of temperature rise of the screw rod and abrasion of the screw rod support.)

一种丝杆支撑装置及机床

技术领域

本发明涉及丝杆传动领域，特别是涉及一种丝杆支撑装置及机床。

背景技术

随着装备制造业的快速发展，数控机床向大行程、高速、高精、高自动化方向发展，细长丝杆在数控机床行业应用十分广泛。但是细长丝杆水平放置使用时由于自重、温升等因素会产生丝杆下垂的问题，丝杆下垂导致丝杆在高速运行时产生跳动，影响机床运行速度及加工精度。

目前解决丝杆下垂的方式主要有定点支撑和随动支撑两种方式。随动支撑与丝杆之间会发生滑动摩擦，容易导致丝杆温升及支撑块磨损，不适用于高速机床。定点支撑主要有机械弹簧支撑、气动支撑和液动支撑等，其中气动、液动支撑需要较多的电气、液压控制元件，如果气动、液动元件老化或失效会发生撞机，损坏机床传动系统。机械弹簧支撑存在弹簧弹性疲劳、支撑力调节难度大、弹性支撑易震动等问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种丝杆支撑装置及机床，解决水平长丝杆下垂的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明的一个实施方式提供了一种丝杆支撑装置，其特征在于：包括丝杆支撑和连接轴；所述丝杆支撑用于支撑丝杆传动副中的丝杆；所述连接轴与所述丝杆相互垂直，所述丝杆支撑可以围绕所述连接轴做圆周旋转；所述丝杆支撑能够在所述丝杆传动副中的旋转丝母组合经过时脱离所述丝杆，并且在所述旋转丝母组合经过后恢复对所述丝杆的支撑。

可选地，所述丝杆支撑为拐角结构，包括拐角部和从拐角部向外延伸的两端，所述两端的长度相等；所述拐角部可转动连接所述连接轴；所述两端的端部设置有凹槽，所述凹槽可以卡接所述丝杆。

可选地，所述丝杆支撑为直角结构。

进一步地：还包括连接轴调整结构；所述连接轴调整结构可以调节所述连接轴的相对高度。

更进一步地，还包括弹簧压紧系统；所述弹簧压紧系统包括弹簧、弹簧座和支撑垫板，所述弹簧下端位于所述弹簧座内，上端抵接在所述支撑垫板下表面，所述支撑垫板上表面从下方支撑所述丝杆支撑。

进一步地，所述弹簧压紧系统还包括位于所述支撑垫板下方的弹簧导向轴；所述弹簧导向轴包括导向杆，所述导向杆位于所述弹簧的内圈中，从所述弹簧的上端向下延伸，伸入所述弹簧座中。

进一步地，所述弹簧压紧系统还包括弹簧调节结构；所述弹簧调节结构可以调整所述弹簧相对于所述支撑垫板的压缩程度。

进一步地，所述弹簧压紧系统包括至少一个直线轴承运动副；所述直线轴承运动副包括光杠和与其对应的直线轴承，所述光杠穿过所述直线轴承的内孔并可沿所述内孔移动。

本发明还提供了一种机床，包括丝杆传动副，所述丝杆传动副包括丝杆和旋转丝母组合，其特征在于：还包括根据以上所述任意一种丝杆支撑装置；所述丝杆支撑装置支撑所述丝杆。

优选地，所述旋转丝母组合的底部安装有撞块；所述撞块用于防止所述旋转丝母组合直接碰撞到所述丝杆支撑装置。

本发明提供的一种丝杆支撑装置及机床，主要适用于丝母旋转的丝杆传动系统，安全可靠，有效地解决了丝杆水平放置使用时产生的下垂问题；还可以通过调节弹簧或者连接轴的位置方便快捷地调节丝杆支撑与丝杆之间的支撑力；丝杆支撑通过旋转的方式支撑丝杆，不会与丝杆产生摩擦，避免了丝杆温升及丝杆支撑磨损的现象出现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中机床的结构示意图；

图2是本发明实施例中机床的剖面图；

图3是本发明实施例中丝杆支撑装置的运作状态示意图。

图中：

1.机床横梁 2.机床滑板 3.旋转丝母组合

4.丝杆 5.丝杆座 6.丝杆支撑

7.光杠 8.直线轴承 9.连接轴安装板

10.螺母Ⅰ 11.连接轴 12.撞块

13.连接轴调整块 14.调整螺栓 15.弹簧座安装板

16.弹簧座 17.弹簧调节螺栓 18.六角螺母

19.弹簧垫板 20.弹簧 21.弹簧导向轴

22.支撑垫板 23.轴承 24.螺母Ⅱ

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

图1示出本发明实施例中机床的结构示意图，包括丝杆传动副以及丝杆支撑装置，均固定在机床横梁1上。机床横梁1为一中空结构，丝杆传动副固定在机床横梁1的上方，丝杆支撑装置安装在机床横梁1的中空结构中。

丝杆传动副包括旋转丝母组合3和丝杆4，机床横梁1上沿轴向方向的两端固定有两个丝杆座5，丝杆4通过上述两个丝杆座5固定在机床横梁1上，旋转丝母组合3穿过丝杆4，可以在丝杆4上前后移动。丝杆传动副还包括机床滑板2，机床滑板2通过导轨副安装在机床横梁1上，并与旋转丝母组合3相互固定，随着旋转丝母组合3在丝杆4上的滑动而移动。如图1所示，旋转丝母组合3底部固定有撞块12，撞块12可以跟随旋转丝母组合3一同移动。本实施例中的撞块12为具有一定长度的板状结构，并且撞块12在沿丝杆轴向上的长度大于旋转丝母组合3的长度，因此在旋转丝母组合3沿丝杆4前后移动的过程中，均由撞块12承接撞击丝杆支撑6的力，避免旋转丝母组合3磨损。当然，撞块12可以为其他具备上述长度要求的合适结构，例如圆柱形结构等，或者可在旋转丝母组合3底部的两端分别设置一个突出的撞块12。

丝杆支撑装置包括丝杆支撑6、连接轴系统以及弹簧压紧系统，为了方便安装，机床横梁1上分别在上述组件对应的位置设置了开口。丝杆支撑6位于丝杆4的正下方，用于支撑丝杆4。如图1所示，丝杆支撑6的上部分从机床横梁1上表面的开口处露出，并与丝杆4接触。本发明实施例中的丝杆支撑6为一直角结构，这种直角结构包括拐角部和从拐角部向外延伸的两端，并且两端到拐点的距离相等。如图2所示，丝杆支撑6的两端设有凹槽，本实施例中的凹槽为倒梯形，倒梯形的尺寸整体上大于丝杆4的直径，倒梯形凹槽卡接丝杆4的下表面，使丝杆支撑6可以更稳固地支撑丝杆4，也可以防止丝杆4在工作过程中发生抖动或跳杆。进一步地，凹槽结构可以被其他能在不影响丝杆支撑6旋转的前提下卡接丝杆4的结构替代。丝杆支撑6拐角部开有通孔，通孔内圈的两端分别安装有轴承23。在其他实施例中，丝杆支撑6可以为其他能起到支撑丝杆4作用的结构，这种结构可以通过反复来回旋转交替支撑丝杆4。

连接轴系统包括连接轴安装板9和连接轴11。连接轴11的一端从丝杆支撑6的通孔中穿过，伸出通孔的部分设置有外螺纹，在伸出通孔的一侧被螺母Ⅱ24锁紧。进一步地，连接轴11上还可设置有卡位，使得连接轴11相对于丝杆支撑6在沿连接轴11轴向方向上被固定，但是丝杆支撑6依然可以利用通孔中的轴承23围绕连接轴11做圆周旋转。如图2所示，机床横梁1一侧设有开口，开口处安装有连接轴安装板9，连接轴11另一端穿过连接轴安装板9上的设置的通孔Ⅰ伸到机床横梁1外，连接轴11上设置有外螺纹，并被螺母Ⅰ10固定在连接轴安装板9上，进一步地，上述通孔Ⅰ可为螺纹通孔。连接轴安装板9通过四个角设置的螺栓固定在机床横梁1上，相应地，连接轴安装板9的设置有四个通孔Ⅱ，机床横梁1上设置有四个螺纹孔，从而连接轴11与机床横梁1之间相对固定。进一步地，为了使连接轴11的相对高度可调，需要实现连接轴安装板9相对于机床横梁1安装位置可调，为了实现这一目的，连接轴安装板9上四个通孔Ⅱ可以设置成在竖直方向上具有一定长度的通孔。当需要调节连接轴安装板9的位置时，只需要松开四个固定螺栓，将连接轴安装板9沿竖直方向上下移动一定的距离，使得固定螺栓在通孔Ⅱ中的位置发生变化，然后再拧紧四个固定螺栓，这样即可重新使得连接轴安装板9与机床横梁1相对固定，而其相对位置又发生了变化。更进一步地，连接轴系统还包括连接轴调整结构，连接轴调整结构包括连接轴调整块13和调整螺栓14，本实施例中的连接轴调整块13固定在连接轴安装板9下方的机床横梁1上。连接轴调整块13在沿竖直方向上开有螺纹孔，调整螺栓14从下方穿过上述螺纹孔，并可相对于连接轴调整块13上下调整。调整螺栓14的上端与连接轴安装板9的下端面相抵接，通过调节调整螺栓14，可以连带着调节连接轴安装板9的位置。优选地，连接轴安装板9下端面与调整螺栓14对应处开有一盲孔，调整螺栓14上端穿过盲孔抵接在盲孔的底部，这种方式使调整螺栓14与连接轴安装板9的相对位置关系更加牢固。如图1所示，本实施例中连接轴调整块13平行地设置有两个调整螺栓14，可以更精准地调整连接轴安装板9上下移动。连接轴调整结构能够调节连接轴安装板9的位置，并起到一定的支撑稳固连接轴安装板9的作用。由于连接轴11固定在连接轴安装板9上，因此连接轴11的相对高度会随着连接轴安装板9位置的改变而改变，又由于连接轴11与丝杆支撑6相对固定，那么丝杆支撑6的相对高度也被调整。

弹簧压紧系统包括弹簧座安装板15、弹簧座16、弹簧20、支撑垫板22。如图2所示，机床横梁1相对于丝杆支撑6的正下方设置有开口，弹簧座安装板15固定安装在开口处。弹簧座16为倒T型结构，包括竖直向上延伸的筒状结构以及与筒状结构为一体的安装部Ⅰ，安装部Ⅰ可为圆形或其他合适结构，安装部Ⅰ的径向最大尺寸大于筒状结构的外径，筒状结构上端设有开口。弹簧座安装板15上设置有通孔Ⅲ，所述通孔Ⅲ的直径不小于筒状结构的外径，小于安装部Ⅰ径向最大尺寸。弹簧座16的筒状结构从下方穿过所述通孔伸入机床横梁1内，安装部Ⅰ则被弹簧座安装板15卡住。弹簧座16和弹簧座安装板15可通过额外的固定螺栓相互固定，或者通孔Ⅲ内壁设置内螺纹，筒状结构外壁设置外螺纹，通过螺纹相互固定。弹簧20的外径小于筒状结构的内径，长度大于筒状结构内腔的长度，弹簧20的一部分位于筒状结构的腔体中，伸出筒状结构外的上端与支撑垫板22的下表面抵接，支撑垫板22的上表面抵接在丝杆支撑6的拐角部，并位于连接轴11的正下方。一般来说，安装完成的丝杆支撑装置的弹簧20处于压缩状态，因此支撑垫板22可以通过弹簧20的弹力压紧丝杆支撑6，给丝杆支撑6向上的力。需要说明是，支撑垫板22的形状可以根据丝杆支撑6的形状设计，支撑垫板22除了支撑丝杆支撑6，还可以为丝杆支撑6的旋转提供定位。

优选地，支撑垫板22底部固定有弹簧导向轴21，如图2所示，本实施例中弹簧导向轴21为T型结构，包括安装部Ⅱ和导向部，安装部Ⅱ通过固定螺栓与支撑垫板22相互固定，本实施例中由于安装部Ⅱ的尺寸大于弹簧20的内圈尺寸，因此弹簧20的上端抵接在了安装部Ⅱ上。导向轴21的导向部为直径小于弹簧20内径的导向杆，导向杆设置在安装部Ⅱ的下方，并与安装部Ⅱ为一体。导向杆位于弹簧20的内圈中，从弹簧20的上端向下延伸，直到伸入弹簧座16筒状结构的内腔中，在弹簧20的压缩和释放过程中，弹簧导向轴21与弹簧座16筒状结构相互配合，使弹簧20始终沿竖直方向运动。需要注意的是，弹簧导向轴21的导向杆的长度小于弹簧20的长度。在其他实施例中，弹簧导向轴21可以是直接设置在支撑垫板22底部，并与其一体成型的导向杆，导向杆位于弹簧20内圈中。进一步地，弹簧压紧系统还包括弹簧调节结构，弹簧调节结构包括弹簧调节螺栓17、六角螺母18以及弹簧垫片19。如图2所示，弹簧座16安装部Ⅰ上开有一个竖直的螺纹通孔Ⅳ，弹簧调节螺栓17从下方穿过上述通孔Ⅳ，伸入弹簧座16筒状结构中，并通过六角螺母18锁紧。弹簧垫板19位于弹簧座16的内腔中，下表面与弹簧调节螺栓17相抵接，上表面与弹簧20的下端相抵接。通过调节弹簧调节螺栓17，从而可以调节弹簧垫板19在弹簧座16内腔中的相对高度，进而可以调节弹簧2的压缩程度，达到调节丝杆支撑6对丝杆4的支撑力的目的。

本实施例中，弹簧压紧系统还包括直线轴承运动副，直线轴承运动副为支撑垫板22的运动引导方向，确保支撑垫板22保持水平地沿竖直方向上下运动。直线轴承运动副包括光杠7及其在竖直方向上对应的直线轴承8，如图3所示，直线轴承8固定安装在弹簧座安装板15上，光杠7的上端固定在支撑垫板22上，光杠7下端穿过直线轴承8并可以沿着直线轴承8的内孔上下移动，直线轴承8在竖直方向上具有一定的长度，用于引导光杠7的移动。当光杠7随着支撑垫板22上下运动时，光杠7同时沿着直线轴承8的内孔上下移动。优选地，可以围绕弹簧20设置若干套直线轴承运动副，如图3所示分别位于弹簧20两侧的直线轴承运动副为支撑垫板22和弹簧20提供了在竖直方向上更稳定的运动路线。

以上参照图1至图3描述了本发明的优选实施方式以及一些变型实施方式，以下以上文优选形式的为例，以图3作为示意图，简略描述本发明丝杆支撑装置的工作过程，以加深对本发明技术方案的理解。

如图3所示，旋转丝母组合3在丝杆4上的运动方向为图3中的从左向右方向，运动方向为前方，丝杆支撑装置的运作过程主要分为图3中的三种状态。当旋转丝母组合3前方的撞块12到达丝杆支撑6前，丝杆支撑6的位置摆放如图3中状态1所示，丝杆支撑6直角结构的一端从拐角部竖直向上延伸，另一端从拐角部向后方向水平延伸。支撑垫板22的上表面压紧丝杆支撑6，丝杆4水平架置在机床横梁1上，丝杆支撑6竖直向上的一端的凹槽支撑着丝杆4。旋转丝母组合3在丝杆4上向前移动，当旋转丝母组合3底部的撞块12撞到丝杆支撑6在竖直方向上的一端时，丝杆支撑6以连接轴11为中心，沿顺时针方向旋转，图3中的状态2为旋转至45°时的示意图。由于丝杆支撑6旋转，而连接轴11的位置不变，那么丝杆支撑6压缩支撑垫板22向下运动，弹簧20同时被压缩。在支撑垫板22向下运动的过程中，两侧的光杠7沿着对应的直线轴承8的内孔向下运动，引导支撑垫板22在向下运动时不发生角度偏移，同时弹簧导向轴21沿着弹簧座16的内腔向下运动，引导弹簧20在竖直方向上被压缩。当丝杆支撑6的旋转角度超过45°时，弹簧20舒张，释放弹力，支撑垫板22向上运动，丝杆支撑6继续旋转。当撞块12继续向前移动，丝杆支撑6利用弹簧20释放的弹力快速旋转至90°状态，即图3中的状态3，此时丝杆支撑6原本水平摆放的一端变为竖直向上，原本竖直向上的一端变为水平向前摆放，支撑垫板22继续紧压丝杆支撑6，丝杆4被丝杆支撑6竖直向上的一端支撑。当旋转丝母组合3向后移动时，撞块12再次撞击丝杆支撑6使其旋转，丝杆支撑6的这种交替支撑丝杆4的方式有效地解决了水平长丝杆下垂的问题。在其他实施例中，可以根据需求沿丝杆长度方向设置多个连接轴系统及弹簧压紧系统用于支撑丝杆，或者上述丝杆支撑装置也可以不设置弹簧压紧系统，连接轴系统和丝杆支撑6相配合也能起到支撑丝杆4的作用，丝杆支撑6可以利用撞块12撞击的惯性以及自身重量来回摆动旋转。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。