CN100436875C - 插块式滚珠丝杠副 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种插块式滚珠丝杠副，包括丝杠、螺母、返向器和滚珠，丝杠上的螺纹与螺母相适配，螺母套装在丝杠上；一组滚珠设置在由丝杠和螺母的螺旋槽所组成的螺旋通道内，螺母通过滚珠和返向器在丝杠上移动；在螺母的外圆上设有与返向器的形状相适配的安装槽；返向器设置在安装槽内，在返向器内部设有使滚珠作循环运动的返向通道，该返向通道的两端开口与螺旋通道相适配并引导滚珠顺利进入返向通道内。本发明可以满足大导程、高速化、低噪音以及大承载的要求；且加工工艺简单，便于大规模、批量化生产。它特别适用于大导程、高速、低噪音滚珠丝杠副中。

Description

插块式滚珠丝杠副

一、技术领域

本发明涉及一种机械传动部件，尤其是一种滚珠丝杠副，具体地说是一种具有新的循环结构的插块式滚珠丝杠副。

二、背景技术

滚珠丝杠副是滚动功能部件的一个重要组成部分，其性能和质量体现了一个国家机床工业的发展水平，同时也是一个国家机电产业向高、精、尖方向发展的重要推动力。由于滚珠丝杠副具有摩擦阻力小、传动效率高、定位精度高、传动具有可逆性等特点，因此被广泛应用于机床行业和其它相关机械行业中。

目前，滚珠丝杠副主要由滚珠丝杠、滚珠螺母、返向器、滚珠、防尘圈等零件组成。丝杠外表面和螺母内表面分别加工有开放式的螺旋槽，螺母套在丝杠上，丝杠的螺旋槽和螺母的螺旋槽构成滚珠运动的螺旋通道，螺旋通道内装有滚珠，滚珠是传递丝杠和螺母之间相对运动的纽带，丝杠和螺母就是通过滚珠来实现螺纹传动的。滚珠在螺母中沿滚道依次排列，形成一个滚珠链，滚珠链通过螺母上的返向装置在丝杠和螺母之间形成一个闭合的循环链，以实现连续的传动。在螺母上通过返向器来设立返向循环通道是使滚珠实现返向、使滚珠链形成闭合回路的必要措施，因此返向循环通道的形式和返向器的质量直接影响到整个滚珠丝杠副的精度和性能。随着人们对机械加工精度要求的不断提高，大导程、高速化、低噪音以及大承载的滚珠丝杠副是发展趋势。

现有滚珠丝杠副的循环结构主要有内循环和外循环两大类。

外循环结构最常见的有插管式和螺旋槽式两种。插管式的具体实施方案是将一空心钢管弯曲成桥形，将两端口部插入螺母外圆上的两个偏心孔内，插管上部用压条压紧固定，通过插管将螺母有效圈内的滚珠链连接起来，形成闭合的滚珠链回路；螺旋槽式的具体实施方案是在螺母的外圆上加工一螺旋槽，用以将螺母有效圈内的滚珠链连接起来，实际运动时通过螺母滚道内的挡珠器将滚珠挡入螺旋槽内形成一闭合的滚珠链回路。这两种外循环结构滚珠丝杠副的优点是承载大，便于批量化生产；缺点是体积大，结构繁琐，插管加工复杂，工艺性不好，且其舌部在高速情况下容易折断，螺旋槽拐角处角度大，过渡不平滑，手感不够好，在大导程高速运动场合难以使用。

内循环结构最常见的是在螺母的外圆上加工数个径向圆孔或腰形孔，然后将带有滚珠返向通道的圆形或腰形返向器装入径向孔内，使相邻滚道的滚珠串连起来，形成多个闭合的滚珠链回路。这种结构滚珠丝杠副的优点是螺母径向尺寸紧凑，加工方便、工艺性好，便于批量化生产；缺点是轴向尺寸大，承载圈数受限制，同时由于采用的是单圈循环，返向器数量多，滚珠进出返向器频繁，在传动过程中容易打顿和产生冲击，不利于在大导程高速运动场合使用。

三、发明内容

为克服现有结构滚珠丝杠副在大导程高速化、承载、噪音、温升、结构性、工艺性等方面的不足，本发明的目的是提供一种骨形插块式滚珠丝杠副，该滚珠丝杠副具有新的循环结构，不仅在大导程高速化和低噪音两方面有较大优势，而且在结构性、工艺性等方面也有很大的改善与提高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种插块式滚珠丝杠副，包括丝杠、螺母、返向器和滚珠，丝杠上的螺纹与螺母相适配，螺母套装在丝杠上；一组滚珠设置在由丝杠和螺母的螺旋槽所组成的螺旋通道内，螺母通过滚珠和返向器在丝杠上移动；其特征在于：在螺母的外圆上设有与返向器的形状相适配的安装槽；返向器设置在安装槽内，在返向器内部设有使滚珠作循环运动的返向通道，该返向通道的两端开口与螺旋通道相适配并引导滚珠顺利进入返向通道内；所述返向器的形状为近似骨形，螺母上的安装槽是由两个偏心圆孔及沿螺母母线方向的直槽构成，直槽两边分别与两偏心圆孔相切，返向器形状与螺母上两孔及直槽构成的形状相吻合。在螺母两端设有将返向器固定在安装槽内的螺钉；在返向器上，位于返向通道两端开口处设有用来辅助定位和引导滚珠顺利进入返向通道的螺纹凸牙。

本发明在有效圈的每两个滚珠之间设有隔离垫(滚珠间隔保持器)，这就使得在运转过程中滚珠之间没有摩擦，消除了滚珠之间的撞击声，降低了噪音、振动和温升。

本发明中，螺旋通道内的滚珠和隔离垫共同形成滚珠链，该滚珠链的两端分别与返向通道的两端相通，在返向通道内也依次装满了滚珠和隔离垫，它们将包络在丝杠和螺母滚道内的滚珠链相连接起来，共同构成一个封闭的滚珠循环链。

本发明中所述螺母可以有多个单独的螺母组合在一起构成螺母组，在使用时更加方便、稳定。当采用两只螺母时，螺母组可以包括法兰螺母和直筒螺母，在法兰螺母和直筒螺母上均设有返向器，两螺母间通过可设置预紧力的调整垫片连接。

本发明采用骨形返向器结构，在螺母外圆上钻有两个偏心孔，两孔之间铣一沿外圆母线方向的直槽，直槽两边分别与两孔相切。返向器形状与螺母上两孔及直槽构成的形状吻合，返向器安装在加工出的返向器槽内，在螺母两端分别用螺钉把返向器固定在返向器槽内。在有效圈的每两个滚珠之间加有隔离垫，这就使得在运转过程中滚珠之间没有摩擦，同时消除了滚珠之间的撞击声。滚珠丝杠和螺母相对运动时，滚珠和隔离垫由滚道一端进入返向器，通过返向器的返向通道从另一端再次进入螺母滚道，接着沿螺母滚道运动到另一端，又一次进入返向器，如此循环往复运动。与现有技术相比，本发明导程可大可小，变化幅度大，承载圈数多，因此可以满足大导程高速化、低噪音以及大承载的要求；由于滚珠之间加有隔离垫，从而降低了运转时的噪音和温升；而且这种结构的螺母加工方法简单，工艺性好，便于大规模、批量化生产。

本发明的有益效果是：

1.螺母的径向和轴向尺寸小，结构紧凑，从而使其应用范围进一步扩大，特别适合对于安装尺寸要求较高的场合使用。

2.螺母加工简单。只需在外圆上钻两个偏心孔、铣一直槽即可完成螺母上返向部分的加工，加工工艺性好，便于批量化生产。

3.返向器采用模具加工，避开了插管加工的复杂工艺，使得返向器的加工简单化、批量化。

4.滚珠之间加有隔离垫，这一设计使得在丝杠和螺母的相对运动过程中滚珠之间没有接触，消除了滚珠之间的撞击声，同时降低了噪音和温升，使得传动更加平稳高效。

5.这种结构的螺母上由于只有左右两个滚珠进出通道，因此流球特别顺畅，手感好，适于向大导程高速化、低噪音方向发展。

6.这种结构的螺母承载圈数多，几乎贯穿整个螺母，可以满足大承载的要求。

四、附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的外形图；

图3是本发明中返向器的结构示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是本发明中返向器的立体图；

图6是本发明所述双螺母预紧式结构示意图；

附图中标记说明如下：

丝杠1，螺母2(法兰螺母2a、直筒螺母2b)，安装槽21，返向器3，返向通道31，螺纹凸牙32，滚珠4，锥端紧定螺钉5，隔离垫6，调整垫片7，键8。

五、具体实施方式

实施例1

一种本发明所述的单螺母插块式滚珠丝杠副，见图1，包括丝杠1、螺母2、返向器3和滚珠4，丝杠1上的螺纹与螺母2相适配，螺母2套装在丝杠1上；一组滚珠4设置在由丝杠1和螺母2的螺旋槽所组成的螺旋通道内，螺母2通过滚珠4和返向器3在丝杠1上移动。返向器3的形状为近似骨形。在螺母2的外圆上设有与返向器3的形状相适配的安装槽21；螺母2上的安装槽21是由两个偏心圆孔及沿螺母母线方向的直槽构成，直槽两边分别与两偏心圆孔相切，返向器3形状与螺母2上两孔及直槽构成的形状相吻合。返向器3设置在安装槽21内，在螺母2两端设有将返向器3固定在安装槽21内的螺钉5。在返向器3内部设有使滚珠4作循环运动的返向通道31，该返向通道31的两端开口与螺旋通道相适配并引导滚珠4顺利进入返向通道31内。在返向器3上位于返向通道31两端开口处设有用来辅助定位和引导滚珠4顺利进入返向通道31的螺纹凸牙32。在有效圈的每两个滚珠4之间设有隔离垫6，这就使得在运转过程中滚珠4之间没有摩擦，消除了滚珠4之间的撞击声，降低了噪音、振动和温升。螺旋通道内的滚珠4和隔离垫6共同形成滚珠链，该滚珠链的两端分别与返向通道31的两端相通，在返向通道31内也依次装满了滚珠4和隔离垫6，它们将包络在丝杠1和螺母2滚道内的滚珠链相连接起来，共同构成一个封闭的滚珠循环链。

工作时，丝杠进行螺旋传动，由滚珠和隔离垫组成的滚珠链在螺母滚道、丝杠滚道、以及返向器流球滚道之间形成一个动态循环回路。滚珠和隔离垫由螺母滚道和丝杠滚道组成的封闭螺旋通道运动至返向器一端时，在螺纹凸牙挡舌的引导下进入骨形返向器流球通道，通过通道，滚珠和隔离垫从返向器另一端再次进入螺母和丝杠滚道进入下一个循环的运动。

实施例2

一种本发明所述的双螺母垫片预紧插块式滚珠丝杠副，见图6。包括丝杠1、法兰螺母2a、直筒螺母2b、调整垫片7、返向器3、滚珠4、隔离垫6等。法兰螺母2a和直筒螺母2b均装在丝杠1上，法兰螺母2a与直筒螺母2b通过键8固定连接。在法兰螺母2a与直筒螺母2b之间配一调整垫片7，用以调整预紧力的大小。滚珠4和隔离垫6装在丝杠1和两螺母2a、2b之间，丝杠1和螺母之间的螺纹传动通过滚珠4来实现。螺母外圆加工有安装返向器3的骨形安装槽21，骨形返向器3安装在该安装槽21内，两端用锥端紧定螺钉5固定。

工作时，滚珠丝杠副进行螺旋传动，由滚珠和隔离垫组成的滚珠链在螺母滚道、丝杠滚道、以及返向器流球滚道之间形成一个动态循环回路。滚珠和隔离垫由螺母滚道和丝杠滚道组成的封闭螺旋通道运动至返向器一端时，在螺纹凸牙挡舌的引导下进入骨形返向器流球通道，通过通道、滚珠和隔离垫从返向器另一端再次进入螺母和丝杠滚道进入下一个循环的运动。

Claims (4)

1、一种插块式滚珠丝杠副，包括丝杠(1)、螺母(2)、返向器(3)和滚珠(4)，丝杠(1)上的螺纹与螺母(2)相适配，螺母(2)套装在丝杠(1)上；一组滚珠(4)设置在由丝杠(1)和螺母(2)的螺旋槽所组成的螺旋通道内，螺母(2)通过滚珠(4)和返向器(3)在丝杠(1)上移动；其特征在于：在螺母(2)的外圆上设有与返向器(3)的形状相适配的安装槽(21)；返向器(3)设置在安装槽(21)内，在返向器(3)内部设有使滚珠(4)作循环运动的返向通道(31)，该返向通道(31)的两端开口与螺旋通道相适配并引导滚珠(4)顺利进入返向通道(31)内；所述返向器(3)的形状为近似骨形，螺母(2)上的安装槽(21)是由两个偏心圆孔及沿螺母(2)母线方向的直槽构成，直槽两边分别与两偏心圆孔相切，在螺母(2)两端设有将返向器(3)固定在安装槽(21)内的螺钉(5)；在返向器(3)上，位于返向通道(31)两端开口处设有用来辅助定位和引导滚珠(4)顺利进入返向通道(31)的螺纹凸牙(32)。

2、根据权利要求1所述的插块式滚珠丝杠副，其特征在于：在相邻两滚珠(4)间设有用来降低噪音、振动和温升的隔离垫(6)。

3、根据权利要求2所述的插块式滚珠丝杠副，其特征在于：螺旋通道内的滚珠(4)和隔离垫(6)共同形成滚珠链，该滚珠链的两端分别与返向通道(31)的两端相通，并构成一个封闭的滚珠循环链。

4、根据权利要求1所述的插块式滚珠丝杠副，其特征在于：所述螺母(2)包括法兰螺母(2a)和直筒螺母(2b)，在法兰螺母(2a)和直筒螺母(2b)上均设有返向器(3)，两螺母(2a、2b)间通过可设置预紧力的调整垫片(7)连接。

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