CN101701619B - 动态组合螺旋传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一种动态组合螺旋传动装置，是在支座(8)内设一电机(9)轴装一啮合内芯(7)。啮合内芯(7)上通过支撑螺旋导向轮(3)装一带连接螺旋体(2)的支撑螺旋体(1)。支撑螺旋体(1)上、下沿边有定位齿(11)。连接螺旋体(2)的上、下沿边有定位孔(21)。连接螺旋体(2)呈螺旋状套置于支撑螺旋体(1)上，定位孔(21)与定位齿(11)对接紧扣。连接螺旋体(2)上装一啮合外芯(5)。啮合外芯(5)与啮合内芯(7)之间连杆(6)连接。由此构成的本发明可通过控制旋合圈数形成不同高度的螺杆，两螺旋体体积可以大幅缩小，为满足大行程重载直线驱动提供了行之有效的解决方案。

Description

动态组合螺旋传动装置

技术领域

本发明涉及机械传动领域，特指一种动态组合螺旋传动装置，一种利用螺旋旋合原理进行传动以实现大行程重载直线驱动的传动装置。

背景技术

传统的螺旋传动装置迄今已有1000多年的历史，但工程界对它的研究从未停止过。根据螺纹副摩擦性质不同，螺旋传动可分为滑动螺旋传动、滚动螺旋传动和静压螺旋传动。根据其工作性质不同，可分为以传递动力为主的传力螺旋，以传递运动为主，并要求有较高传动精度的传动螺旋和调整零件相互位置的调整螺旋。

随着航天、轻工、工程机械等领域对螺旋传动提出了很多新的要求，例如空间较小，或传动行程较大，特别是在大行程运动对工作现场的原始安装空间要求越来越高。因此传统的螺旋传动方式在很多场合已无法满足需要。主要表现在：长螺杆加工困难，成本高昂；输出的直线位移长度总是小于螺杆长度，大运动行程的螺旋传动需要占用很大的空间；当运动行程范围较大时，螺杆的受力情况变坏，容易发生失稳现象；大行程重载螺旋的螺杆非常笨重等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种动态组合式螺旋传动装置，利用该装置可平稳实现不同位移的输出。

本发明的技术解决方案是，所述动态组合螺旋传动装置，参见图1，是在一筒式支座8内同轴线设置有一电机9。所述电机9的输出轴上同轴线套装有一啮合内芯7。所述啮合内芯7上装有支撑螺旋导向轮3并通过支撑螺旋导向轮3装有一带连接螺旋体2的筒状支撑螺旋体1。该支撑螺旋导向轮3在空间上随该筒状支撑螺旋体1的上升和收紧而呈阿基米德螺旋线状盘旋上升排列且与轴线之间的距离逐步缩小。所述支撑螺旋导向轮3具有二个导向轮，该二个导向轮分别位于筒状支撑螺旋体1的筒壁两侧并径向夹紧筒壁。所述支撑螺旋体1为一个截面高度大于截面宽度的等截面金属带，它的上、下沿边等间距均匀分布有凸台状定位齿11，上、下沿边之定位齿11如图2所示径向错位布置，且任一定位齿11居于垂直对应沿边上二个定位齿11的中央。所述连接螺旋体2为一个截面高度小于截面宽度的等截面金属带，它的上、下沿边等间距均匀分布有孔腔大小与上述支撑螺旋体1的定位齿11的大小匹配的定位孔21，定位孔21之间的间距是上述定位齿11之间间距的一半。所述连接螺旋体2呈螺旋状套置于所述支撑螺旋体1上，该连接螺旋体2上侧起始端的定位孔21与支撑螺旋体1起始端的定位齿11对接紧扣。而所述连接螺旋体2上又通过连接螺旋导向轮4同轴线套装有一啮合外芯5。其中所述连接螺旋导向轮4具有四个导向轮，该四个导向轮对半分别位于上述连接螺旋体2的上下两侧并轴向夹紧连接螺旋体2。该连接螺旋导向轮4随连接螺旋体2的上升呈阿基米德螺旋线状盘旋上升排列，且与轴线之间的距离保持不变。该连接螺旋导向轮4与支撑螺旋导向轮3在周向上呈依次间隔布置状。该啮合外芯5与所述啮合内芯7之间有一连杆6径向连接。

由以上构件构成的本发明工作时，与电机9的输出轴套接的啮合内芯7在电机9的驱动下旋转，同时通过连杆6使与其相连的啮合外芯5同步旋转。于是，同步旋转的啮合外芯5和啮合内芯7通过二者之间的上述支撑螺旋导向轮3和连接螺旋导向轮4分别带动所夹的支撑螺旋体1和连接螺旋体2亦作同步旋转。支撑螺旋体1和连接螺旋体2起始端是对齐扣紧的，当电机9带动啮合内芯7和啮合外芯5向升高方向转动起来后，呈阿基米德螺旋线分布的支撑螺旋导向轮3和连接螺旋导向轮4将强迫支撑螺旋体1及连接螺旋体2后续部分以相同的螺距相互啮合，支撑螺旋体1和连接螺旋体2啮合的效果如图3所示，此时上、下表面定位齿11交错插入定位孔21中，使支撑螺旋体1和连接螺旋体2紧紧咬合在一起，形成一个牢固的螺杆状构件。电机若持续运转，螺杆便不断生成并向上升高。当电机9反方向运转时，呈阿基米德螺旋线分布的多组支撑螺旋导向轮3和连接螺旋导向轮4强迫定位齿11从定位孔21中拔出，支撑螺旋体1及连接螺旋体2已经啮合的部分将拆开，分别落到支座8的相应空腔中盘旋叠放起来。由此而来使得支撑螺旋体1和连接螺旋体2的升降即动态组合螺旋传动成为可控。

本发明如上述采用分解与组合两种模式，可成功将一空心矩形螺杆沿螺纹牙侧面的螺旋面切割分解成两个轴线重合、彼此嵌套的螺旋体，平时拆分开以最小体积存放，组合时由专门的导入机构组装在一起，通过控制旋合圈数实现不同位移的输出。与现有螺旋传动装置相比，本发明的优点在于：

(1)原始安装空间小；

(2)输出位移大；

(3)输出位移可通过电机转动圈数控制，定位准确，工作可靠；

(4)承载能力大；

(5)螺杆中空，因此重量较轻。

本发明的有益效果是，该动态组合螺旋传动装置将空心矩形螺杆沿螺纹牙侧面的螺旋面切割分解成两个轴线重合、彼此嵌套的螺旋体，其啮合机构可将两个螺旋体组装成螺杆，或将螺杆拆分成两部分独立的螺旋体，根据需要可通过控制旋合圈数形成不同高度的螺杆，两个螺旋体各自单独存放的体积可以大幅缩小。该装置为满足大行程重载直线驱动应用领域的特殊要求提供了一种行之有效的解决方案，具有很强的实用性。

附图说明

图1是本发明一个具体实施例的结构示意图；

图2是支撑螺旋体与连接螺旋体之间呈开启状态的啮合结构展开示意图；

图3是支撑螺旋体与连接螺旋体之间呈闭合状态的啮合结构展开示意图。

以上图1～3中的标示为：

1——支撑螺旋体，

11——定位齿，

2——连接螺旋体，

21——定位孔，

3——支撑螺旋导向轮，

4——连接螺旋导向轮，

5——啮合外芯，

6——连杆，

7——啮合内芯，

8——支座，

9——电机。

具体实施方式

参见附图1，本发明动态组合螺旋传动装置的该实施例，其组合螺旋体外径为300mm，行程5000mm。取材截面尺寸为30mm×3mm的不锈钢板型材冷作方式制作支撑螺旋体1和连接螺旋体2。支座8铝合金铸制，呈倒置筒帽形，外圈直径450mm。电机9采用功率为1500瓦的直流电机，同轴线套置于支座8中，输出轴朝上。该输出轴上同轴线套装啮合内芯7，该啮合内芯7与啮合外芯5及连杆6均取材不锈钢制作。支撑螺旋导向轮3和连接螺旋导向轮4则采用市售尼龙轮耐磨减噪，直径20mm，宽20mm。其中支撑螺旋导向轮3呈阿基米德螺旋线状上升并逐渐靠近轴线布置，周向共有12组，每组2个均夹紧支撑螺旋体1；连接螺旋导向轮4呈螺旋状上升周向布置了13组，每组4个均夹紧连接螺旋体2；支撑螺旋导向轮3与连接螺旋导向轮4周向等角度相间布置。

支撑螺旋导向轮3在啮合内芯7上并通过该支撑螺旋导向轮3安装带有连接螺旋体2的筒状支撑螺旋体1。该支撑螺旋导向轮3在空间上随该筒状支撑螺旋体1的上升和收紧而呈阿基米德螺旋线状盘旋上升排列且与轴线之间的距离逐步缩小。支撑螺旋导向轮3有二个导向轮，该二导向轮分别位于筒状支撑螺旋体1的筒壁两侧并径向夹紧筒壁。支撑螺旋体1为一等截面钢带，截面高度大于截面宽度，带的上、下沿边等间距均匀分布凸台状定位齿11，如图2所示，上、下沿边之定位齿11径向错位布置，其中任一定位齿11居于垂直对应沿边上二个定位齿11的中央。而连接螺旋体2则为一个截面高度小于截面宽度的等截面钢带，其上、下沿边等间距均匀分布有孔腔大小与上述支撑螺旋体1的定位齿11的大小匹配的定位孔21，定位孔21之间的间距是定位齿11之间间距的一半。连接螺旋体2呈螺旋状套置于支撑螺旋体1上。连接螺旋体2的上侧起始端的定位孔21与的定位齿11对接紧扣。支撑螺旋体1的起始端磨平并带有端盖。啮合外芯5通过连接螺旋导向轮4同轴线套装在连接螺旋体2上。连接螺旋导向轮4有四个导向轮，该四个导向轮对半分别位于连接螺旋体2的上下两侧并轴向夹紧连接螺旋体2。使连接螺旋导向轮4可随连接螺旋体2的上升呈阿基米德螺旋线状盘旋上升排列并与轴线之间的距离保持不变。啮合外芯5与所述啮合内芯7之间连杆6径向连接。

由此构成的本发明的动态组合螺旋传动装置经试制试用被证明效果显著，完全达到设计要求。

Claims (1)

1.一种动态组合螺旋传动装置，其特征在于，它是在一筒式支座(8)内同轴线设置有一电机(9)，所述电机(9)的输出轴上同轴线套装有一啮合内芯(7)，所述啮合内芯(7)上装有支撑螺旋导向轮(3)并通过支撑螺旋导向轮(3)装有一带连接螺旋体(2)的筒状支撑螺旋体(1)，该支撑螺旋导向轮(3)在空间上随该筒状支撑螺旋体(1)的上升和收紧而呈阿基米德螺旋线状盘旋上升排列且与轴线之间的距离逐步缩小，所述支撑螺旋导向轮(3)具有二个导向轮，该二个导向轮分别位于筒状支撑螺旋体(1)的筒壁两侧并径向夹紧筒壁，所述支撑螺旋体(1)为一个截面高度大于截面宽度的等截面金属带，它的上、下沿边等间距均匀分布有凸台状定位齿(11)，上、下沿边之定位齿(11)径向错位布置，且任一定位齿(11)居于垂直对应沿边上二个定位齿(11)的中央，所述连接螺旋体(2)为一个截面高度小于截面宽度的等截面金属带，它的上、下沿边等间距均匀分布有孔腔大小与上述支撑螺旋体(1)的定位齿(11)的大小匹配的定位孔(21)，定位孔(21)之间的间距是上述定位齿(11)之间间距的一半，所述连接螺旋体(2)呈螺旋状套置于所述支撑螺旋体(1)上，该连接螺旋体(2)上侧起始端的定位孔(21)与支撑螺旋体(1)起始端的定位齿(11)对接紧扣，而所述连接螺旋体(2)上又通过连接螺旋导向轮(4)同轴线套装有一啮合外芯(5)，其中所述连接螺旋导向轮(4)具有四个导向轮，该四个导向轮对半分别位于上述连接螺旋体(2)的上下两侧并轴向夹紧连接螺旋体(2)，该连接螺旋导向轮(4)随连接螺旋体(2)的上升呈阿基米德螺旋线状盘旋上升排列，且与轴线之间的距离保持不变，该啮合外芯(5)与所述啮合内芯(7)之间有一连杆(6)径向连接。

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