CN102146993A - 馈送螺纹机构 - Google Patents

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Abstract

一种馈送螺纹机构(22)，包括馈送螺杆(50)和移位螺母(54)。所述馈送螺杆(50)与驱动源(18)相连，且在其外圆周表面形成有第一螺纹(48)。移位螺母(54)通过多个滚珠(52)与馈送螺杆(50)螺旋适配。移位螺母(54)由一对销(46a，46b)支撑在构成电动促动装置(10)的滑块(20)上。上述销(46a、46b)插入并且固定在形成在滑块(20)上的第一销孔(44a、44b)中；销(46a、46b)的末端部分分别插入形成在移位螺母(54)中的第二销孔(60a、60b)中。

Description

馈送螺纹机构
技术领域
本发明涉及一种馈送螺纹机构，用于在转动驱动源的驱动作用下使可移动体沿轴向移动。所述可移动体与馈送螺杆螺旋适配。
背景技术
目前，馈送螺纹机构已为人所知，配置有：外圆周表面攻有螺纹的馈送螺杆，设置在馈送螺杆外圆周的圆柱形螺母，以及通过螺纹设置在馈送螺杆和螺母构件之间的滚珠。
这样的馈送螺纹机构，如日本平开专利公布第2008-248938号(Japanese Laid-OpenPatent Publication No.2008-248938)所公开的那样，被应用于促动装置(aetuator)。在所述的促动装置中，移位螺母通过滚珠固定在构成所述促动装置的滑块(slider)上。另外，通过在驱动电机的驱动力作用下旋转馈送螺杆，移位螺母沿着馈送螺杆进行直线移动。而且，随着移位螺母的移动，移位螺母固定移位螺母上的滑块，也沿直线移动。
但是，在上述传统技术中，在构成馈送螺纹机构的馈送螺杆发生弯曲、歪曲或类似现象时，或者在馈送螺杆和移位螺母因产品差异或者移位螺母装配误差而导致变化(variances)时，由所述变化引起的移位螺母在操作过程中的问题将趋于发生。因此，为了解决和避免上述的操作问题，在安装馈送螺杆和移位螺母时，就需要对其进行调试，从而使馈送螺纹机构的组装操作复杂化。
发明内容
本发明旨在提供一种馈送螺纹机构，所述馈送螺纹机构不仅能以简易的结构平滑地移动可移动体，还可以改进并方便组装。
根据本发明，提供一种用于促动装置的馈送螺纹机构，所述促动装置具有滑块，所述滑块能够沿主体的轴向移位。所述馈送螺纹机构包含馈送螺杆、可移动体以及支撑机构。所述馈送螺杆在其外圆周表面上攻有螺纹；所述可移动体设置在所述馈送螺杆的外圆周侧，与所述螺纹螺旋适配；所述支撑机构用于支撑所述可移动体，允许所述可移动体相对于所述滑块移动。
根据本发明，构成馈送螺纹机构的可移动体，由支撑机构支撑在内部采用所述馈送螺纹机构的促动装置的滑块上。可移动体相对于滑块能够移动。因此，即使在有装配误差的情况下，比如说，馈送螺杆出现弯曲或类似现象，因可移动体通过支撑机构相对于滑块可移动，所以可移动体就能够适宜吸收因馈送螺杆弯曲或类似现象所产生的任何变化。因此，即使在馈送螺纹机构中有产品差异或者装配误差存在的情况下，也可以防止这种误差所导致的不均匀负荷作用在滑块上，避免滑块移位阻力的增大，使滑块能在所述主体上平滑移动。
另外，因降低了滑块移动时的阻力，驱动馈送螺纹机构的噪音也会降低。
而且，当馈送螺纹机构被装配到电动促动装置上时，针对馈送螺杆的诸如弯曲、歪斜之类的产品差异或装配误差所进行的调试操作则不再必需。因装配操作能被简便实施，所以电动促动装置装配的简单性得以被提高。
本发明的上述及其它目的、特征和优势会通过以下与结合附图的说明将更加显而易见。附图中通过示意性范例展示本发明的优选实施例。
附图说明
图1为电动本发明第一实施例所述的馈送螺纹机构即应用于其中的促动装置整体平面图；
图2为图1中所示电动促动装置的局部剖视的侧视图；
图3为图1中所示滑块和移位螺母的附近区域的放大平面图；
图4为图1中Ⅳ-Ⅳ线剖切的截面图；
图5为展示图2中所示馈送螺杆和移位螺母以销为支点相对滑块产生倾斜时的情况的放大侧视图；
图6为展示图4中所示馈送螺杆和移位螺母在水平方向沿销移动时的情况的放大截面面；
图7为电动促动装置的整体平面图，本发明第二实施例所述的馈送螺纹机构即应用于其中；
图8为图7中所示电动促动装置的局部剖切的侧视图；
图9为展示图7中所示滑块和移位螺母附近区域的放大平面图；
图10为展示图7中所示馈送螺杆和移位螺母在水平方向上沿销移动的情况的放大的横截面图，；以及
图11为显示图7中所示馈送螺杆和移位螺母以销为支点在水平面上沿力矩方向(adirection of moment)在水平表面发生倾斜的情况的放大的截面图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述和展示本发明所述馈送螺纹机构的优选实施例。
图1中，附图标记10代表电动促动装置，本发明第一实施例中所述的馈送螺纹机构即应用于其中。
如图1至图6所示，电动促动装置10包括：框架(frame)(主体)12；与框架12一端相连的端板14；驱动源(驱动单元)18，能被驱动旋转，并通过外壳16与框架12另一端相连；滑块20，在设计上能够沿框架12移位；馈送螺纹机构22，设置在框架12的内部，用于将驱动源18的驱动力传输到滑块20。
框架12包括板状底座24和一对安装在底座24相对两侧的竖直导向构件26a、26b，板状底座24具有沿纵向(箭头A1和A2所示方向)延伸的预定长度。导向构件26a、26b分别相对于底座24垂直向上形成预定的高度。更具体地说，通过一体形成底座24和导向构件26a、26b，框架12的横截面形成为U形(见图4)。
在导向构件26a和26b的内壁表面上，分别形成有第一导槽28(见图4)，用于沿导向构件26a和26b的轴向(箭头A1和A2所示方向)引导滑块20。第一导槽28，比方说，在导向构件26a和26b内壁上可以形成为横截面为半圆形，并沿所述轴向(箭头A1和A2所示方向)延伸。
端板14通过多个螺栓30与底座24和导向构件26a、26b的其他端部相连，使得端板14垂直于框架12的延伸方向(箭头A1和A2所示方向)。
此外，端板14的大致中心部位形成有支撑孔(support hole)36，支撑孔36与后文描述的驱动源18的驱动轴32同轴。此外，端板14的端面形成有一对减震器34a，减震器34a面向外壳16。减震器34a的作用在于防止滑块20在朝端板14侧移动时(箭头A1所示方向)与端板14的接触，并防止由此产生的震动。
驱动源18由步进电机或类似的旋转驱动源构成。根据图中未示出的控制器所发出的控制信号，驱动源18被驱动转过预定的转数或者预定的旋转角度。
此外，驱动源18通过外壳16与框架12相连。外壳16在其内部设有一个联轴器或类似部件(图中未示出)，驱动源18的驱动轴32通过上述联轴器与馈送螺杆50的一端相连。
外壳16的内部设置有轴承31，轴承31以可转动的方式支撑馈送螺杆50。轴承31被装在其端面上的压板37所保持。压板37面向端板14，其侧表面上设有一对减震器34b。此外，减震器34b用于防止滑块20在移向外壳16(箭头A2所示方向)时触碰压板37，从而防止触碰所产生的震动。
滑块20设置在框架12中由底座24和导向构件26a、26b所围成的空间内。此外，如图4所示，当滑块20相对于框架12设置时，分别设置在滑块20侧表面上的两个第二导槽38在设计上面对框架12的第一导槽28，并且多个导向体40设置在第二导向槽40和第一导向槽28之间。因此，通过多个球形的导向体40，滑块20在所述轴向(箭头A1和A2所示方向)上沿框架12被导引。
此外，如图4所示，滑块20上形成有横截面为U形的凹陷42，该凹陷42开口向上。凹陷42形成在滑块20在其宽度方向上的中部，并沿所述轴向(箭头A1和A2所示方向)贯穿滑块20。
此外，一对第一销孔44a、44b形成在滑块20中，与凹陷42的延伸方向(箭头A1和A2所示方向)垂直。第一销孔44a、44b形成在滑块20长度尺寸的大致中间处，并从滑块20对侧表面穿透至凹陷42。而且，其中一个第一销孔44a和另一个第一销孔44b在水平方向上形成在一直线上。此外，构成后文所述支撑机构56的销46a、46b分别插在第一销孔44a、44b内。
馈送螺纹机构22包括馈送螺杆50、移位螺母54和支撑机构56。馈送螺杆50与驱动源18的驱动轴32相连，且其外圆周表面上攻有第一螺纹48。移位螺母(可移位体)54通过多个滚珠52与馈送螺杆50螺旋适配。支撑机构56位于移位螺母54和滑块20之间，支撑机构56以相对于滑块20可相对移动的状态保持移位螺母54。
馈送螺杆50的一端与驱动轴32相连，另一端穿过设在端板14上的支撑孔36，因此以可旋转的方式支撑在端板14上。馈送螺杆50与上述驱动轴同轴设置。此外，在驱动源18的旋转驱动下，馈送螺杆50与驱动轴32一起旋转。
移位螺母54为圆柱形，容纳在滑块20的凹陷42中。如图3和图4所示，当移位螺母54容纳在凹陷42中时，移位螺母54的外圆周面和凹陷42的内壁之间在移位螺母54的径向上设有预定间距的间隙。
在移位螺母54的内部沿所述轴向(箭头A1和A2所示方向)形成有第二螺纹58，其中嵌有多个滚珠52，面对馈送螺杆50。通过滚珠52分别嵌在呈螺旋状雕刻的第二螺纹58和馈送螺杆50的第一螺纹48之间，馈送螺杆50和移位螺母54通过滚珠52旋在一起。通过将滚珠52分别嵌入螺旋攻出的第二螺纹58与馈送螺杆50的第一螺纹48之间，馈送螺杆50与移位螺母54就通过滚珠54彼此螺旋适配在一起。
此外，一对第二销孔60a、60b形成在移位螺母54在其轴向(箭头A1和A2所示方向)上的大致中央位置处，第二销孔60a、60b垂直于第二螺纹58。所述第二销孔60a、60b从移位螺母54外圆周表面向第二螺纹58延伸，形成有预定的深度，但并未穿透至第二螺纹58。第二销孔60a、60b彼此沿同一直线设置。
第二销孔60a、60b的直径被设置为与第一销孔44a、44b直径相同或者比后者略大。从移位螺母54的外圆周侧穿过滑块20的第一销孔44a、44b的销46a、46b的端部分别插入移位螺母54的第二销孔60a、60b中。
此外，当移位螺母54位于滑块20的凹陷42中，使所述间隙沿移位螺母54的外圆周表面大体均匀分布时，第二销孔60a、60b分别被设定为深度比销46a、46b的端部插入第二销孔60a、60b中的深度略深(见图4)。
销46a、46b形成有固定值的直径，且沿其轴向具有预定的长度。销46a、46b的直径与第一销孔44a、44b内圆周直径相同或者比第一销孔44a、44b内圆周直径略大。此外，销46a、46b以稍许过盈配合的方式分别从滑块20的两侧插入销孔44a、44b中。销46a、46b的端部被固牢，从而不从滑块20的外端表面突出；而销46a、46b的另外一端则从凹陷42所在侧自第一销孔44a、44b中伸出既定的长度，并以可移位的方式插入直径至少比销46a、46b的直径大的第二销孔60a、60b中。
更具体地说，销46a、46b通过第一销孔44a、44b被固定在滑块20中，并通过第二销孔60a、60b以在水平方向(箭头B1和B2所示方向)上可移动的方式支撑移位螺母54。所述水平方向垂直于移位螺母54的移位方向(箭头A1和A2所示方向)。而且，销46a、46b起支撑机构56的作用，能够支撑移位螺母54以第二销孔60a、60b为支点进行转动。
采用本发明第一实施例所述馈送螺纹机构22电动促动装置10，其结构基本如上所述。接下来，将解释馈送螺纹机构22装配在电动促动装置10中的情形。
首先，在移位螺母54与馈送螺杆50螺旋适配的情况下，馈送螺纹机构22被移入框架12内，且移位螺母54被设置在滑块20的凹陷42中。此外，两销46a、46b分别从滑块20的对侧表面插入到第一销孔44a、44b中，使销46a、46b的端部插入到移位螺母54的第二销孔60a、60b中。
结果，移位螺母54处于以可移动的方式被支撑的状态，沿滑块20的横向(图4中箭头B1和B2所示方向)相对于滑块20可移动。滑块20事先被安装在框架12中，能够以销46a、46b为支点沿转动方向(图2中箭头C所示方向)进行转动。
其次，在馈送螺杆50的所述另一端插入到端板14的支撑孔36中以后，馈送螺杆50的所述一端与驱动源18的驱动轴32相连。此时，即使，比方说，在移位螺母54因与可能存在弯曲、歪斜、或者类似情况的馈送螺杆50进行螺旋配合，从而导致移位螺母54中出现装配变化(assembly variances)的情况下，这种变化(误差)也会被移位螺母54在水平和/或转动方向上相对于滑块20的相对移动所吸收。
例如，如图6所示，移位螺母54相对于滑块20的轴线L向其中一个销46a的所在侧(箭头B2所示方向)移动。借此，包含移位螺母54的馈送螺纹机构22中出现上述误差或者类似问题，就可以被适宜吸收。
结果，当包含馈送螺杆50的馈送螺纹机构22被装配到构成电动促动装置10的框架12和滑块20上时，因移位螺母54被设置成能够相对于滑块20进行移位，所以因产品差异或装配误差所导致的变化的后果便不会产生。于是，馈送螺杆50的所述一端和所述另一端能够分别可靠而适宜地安装到构成电动促动装置10的驱动源18和端板14上，使得移位螺母54能够沿馈送螺杆50可靠、平滑地移位。
另外，因为移位螺母54能够平滑地移位，所以电动促动装置10运行时的噪音也会减小。
此外，在馈送螺纹机构22中，因为所述变化能被适宜吸收，也就再无必要为使移动模块54能够沿着馈送螺杆50平滑运行而进行复杂的调试了，从而使装配的简易性进一步提高。
接下来，将说明包含以前述方式装配的馈送螺纹机构22的电动促动装置10的运行和效果。
首先，驱动源18由图中未示出的控制器发出的控制信号所驱动，馈送螺杆50在驱动轴32的驱动下旋转。通过上述方式，馈送螺杆50的旋转驱动力被传输至通过滚珠52与馈送螺杆50螺旋适配的移位螺母54上。结果，移位螺母54径直地沿其轴线方向(箭头A1所示方向)移位，远离驱动源18。因移位螺母54由所述一对销46a、46b支撑在滑块20上，其沿(馈送螺杆50)旋转方向的转动受到调节，所以防止移位螺母54随着馈送螺杆50一起转动。
也就是说，支撑机构56的销46a、46b也作为旋转制动装置(rotation stopper)，用于调节移位螺母54围绕馈送螺杆50转动。因此，移位螺母54仅沿其轴向(箭头A1所示方向)移动，自身并不转动。
因为移位螺母54由一对销46a、46b支撑在滑块20上，所以滑块20随着移位螺母54一起，沿框架12的轴向朝端板14(箭头A1所示方向)所在侧移动。通过抵触端板14的减震器34a，滑块20抵达其末端位置。
另外，通过反向改变从图中未示出的控制器供至控制驱动源18的控制信号的特性，馈送螺杆50可逆向旋转。于是，馈送螺杆50的旋转力被传输至通过滚珠52与馈送螺杆50螺旋适配的移位螺母54。于是，移位螺母54就沿馈送螺杆50的轴向(箭头A2所示方向)沿直线移位，趋进驱动源18。
根据第一实施例，按照上述方式，滑块20沿框架12的轴向以可移动的方式布置；移位螺母54设置在凹陷42中，并在其径向方向上与凹陷42之间设有间隙，移位螺母54与馈送螺杆50螺旋适配，且位于滑块20的凹陷42内，馈送螺杆50在驱动源18的驱动下旋转移位。此外，滑块20和移位螺母54之间设有一对销46a、46b，所述销46a、46b垂直于滑块20的移位方向(箭头A1和A2所示方向)。所述移位螺母54支撑在滑块20上，沿滑块20的宽度方向(箭头B1和B2所示方向)可移动，也能以销46a、46b为支点沿转动方向(箭头C所示方向)移动。
也就是说，移位螺母54被设置成能够围绕销46a、46b的轴线(基线(base line))进行转动。销46a、46b的所述轴线垂直于滑块20的轴线。
因此，比方说，即使是在馈送螺杆50出现弯曲或者有类似现象发生的情况下，移位螺母54通过销46a、46b在两个方向(即滑块20的宽度方向(水平方向)和相对于滑块20进行转动的方向)上的相对移动，都能适宜吸收因馈送螺杆50的这类弯曲或者类似现象所导致的任何变化。
结果，当构成馈送螺纹机构22的馈送螺杆50、移位螺母54或类似部件中有变化发生，从而导致不均匀负载作用在滑块20上的人们所顾虑的情况得以被防止。由这种不均匀负载所导致的滑块20移位受阻的情况，也更加可靠且适宜地受到抑制。因此，滑块20能够沿框架12平滑地移位。
此外，当馈送螺纹机构22被安装到电动促动装置10上时，针对馈送螺杆50的诸如弯曲、歪斜之类的产品差异或装配误差的调试操作不再必需，而且，装配操作能被简便实施，所以电动促动装置10装配的简单性得以提高。
接下来，采用本发明第二实施例所述馈送螺纹机构100的电动促动装置102，展示在图7至图11中。其中，与电动促动装置10(采用本发明第一实施例所述馈送螺纹机构)中相同的结构部件，均被赋予相同的附图标记，此类特征的详尽说明也将予以省略。
如图7至图11所示，采用第二实施例所述馈送螺纹机构100的电动促动装置102与采用第一实施例所述馈送螺纹机构22的电动促动装置10，两者的不同之处在于：移位螺母(可移动体)104仅由一根销106支撑，因而能在滑块108的宽度方向(箭头B1和B2所示方向)上移动，能够围绕销106转动(沿图8中箭头C所示方向)，还能够沿力矩方向(图7中箭头D所示方向)转动。
在馈送螺纹机构100中，第一销孔110形成在滑块108的一个侧部上，第二销孔112以相似的方式形成在移位螺母104上。具体而言，第一销孔110和第二销孔112各自形成为分别垂直于滑块108和移位螺母104的轴线。此外，销106的末端106a形成为球形，插入第一和第二销孔110和112中。
销106以稍过盈的方式从滑块108的一侧嵌入第一销孔110中，其一端部被固牢，从而不从滑块108的外端表面突出；作为其另外一端部的末端106a，则从移位螺母104的所在侧自第一销孔110中伸出既定的长度，并以可移位的方式插入直径至少大于销106的第二销孔112中。
具体而言，销106通过第一销孔110固定在滑块108内，从而起支撑机构114的作用。通过将其末端106a插入第二销孔112中作为支点，销106能够：通过第二销孔112，支撑移位螺母104，使移位螺母104在垂直于其移位方向(箭头A1和A2所示方向)的水平方向(箭头B1和B2所示方向)上可移动；同时，支撑移位螺母104，使其能够围绕第二销孔112在转动方向(箭头C所示方向)上可移动；并且，支撑移位螺母104，使其在水平面上沿力矩方向(箭头D所示方向)可移动。
根据第二实施例，在上述方式中，移位螺母104通过单独一个销106的支撑，在3个方向上可移动，包括：滑块108的宽度方向、以销106为中心的转动方向、以及以销106的末端106a为支点沿水平面的力矩方向。因此，比方说，即使在馈送螺杆50出现弯曲的情况下，移位螺母104通过销106在以下三个方向上进行的相对移动，也能够适宜吸收馈送螺杆50的诸如弯曲之类的现象所导致的变化：滑块108的宽度方向(水平方向)、以销106为中心的转动方向、以及以销106的末端106a为支点沿水平面的力矩方向(见图11)。
结果，当构成馈送螺纹机构100的馈送螺杆50、移位螺母104或类似部件中有变化现象发生从而导致不均匀负载作用在滑块108上的人们所顾虑的情况得以被防止。由这种不均匀负载所导致的滑块108的移位受阻的情况，也更加可靠且适宜地受到抑制。因此，滑块20能够沿框架12平滑地移位。
因此，包括馈送螺纹机构100的电动促动装置102，就可避免因产品差异、装配误差或者类似问题所导致的操作缺陷，从而使滑块108就能够更加平滑地沿轴向进行直线移位。
在上述第一和第二实施例所描述的馈送螺纹机构22和100中，所描述的情况是滚珠52设置在馈送螺杆50和移位螺母104之间，馈送螺杆50的旋转力通过滚珠52被传至移位螺母104，即：滚珠被应用在馈送螺纹机构中的情况。但是，本发明并不限于这种结构。例如，以下结构也可以适用：移位螺母内圆周面的内螺纹，以直接接触的方式与馈送螺杆外圆周表面的外螺纹螺旋适配。
本发明所述馈送螺纹机构不限于上述实施例。显然，在不偏离以下权利要求书中所述的本发明实质和要点的情况下，其结构还可以进行各种改进或者添加。

Claims (8)

1.一种馈送螺纹机构(22、100)，所述馈送螺纹机构(22，100)用在具有滑块(20、108)的促动装置(10、102)中，所述滑块(20、108)可沿主体(12)的轴向移位，其特征在于，所述馈送螺纹机构(22、100)包含：
馈送螺杆(50)，所述馈送螺杆(50)的外圆周表面攻有螺纹(48)；
可移动体(54、104)，所述可移动体(54、104)与所述螺纹(48)螺旋接合，并且设置在所述馈送螺杆(50)的外圆周上；
支撑机构(56、114)，所述支撑机构(56、114)支撑所述可移动体(54、104)，以允许所述可移动体(54、104)相对于所述滑块(20、108)移动。
2.如权利要求1所述的馈送螺纹机构，其特征在于：所述支撑机构(56、114)调节所述可移动体(54、104)在所述滑块(20、108)的移位方向上相对于所述滑块(20、108)的相对移动，并且所述支撑机构(56、114)支撑所述可移动体(54、104)，以允许所述可移动体(54、104)在垂直于所述移位方向的方向上移动。
3.如权利要求2所述的馈送螺纹机构，其特征在于：所述支撑机构(56、114)调节所述可移动体(54、104)在所述馈送螺杆(50)的旋转方向上相对于所述馈送螺杆(50)的相对移动，并且所述支撑机构(56、114)支撑所述可移动体(54、104)，使得所述可移动体(54、104)可绕基线转动，所述基线垂直于所述滑块(20、108)的轴线。
4.如权利要求3所述的馈送螺纹机构，其特征在于：所述支撑机构(56、114)由销(46a、46b、106)构成，所述销(46a、46b、106)被设置成垂直于所述滑块(20、108)的移位方向，以便从所述滑块(20、108)延伸入到所述可移动体(54、104)中。
5.如权利要求4所述的馈送螺纹机构，其特征在于：所述可移动体(104)以插入到所述可移动体(104)中的所述销(106)的末端(106a)为支点在力矩方向上可转动地被支撑。
6.如权利要求1所述的馈送螺纹机构，其特征在于：所述促动装置(10、102)包括设置在所述主体(12)中的驱动单元(18)，所述驱动单元(18)与所述馈送螺杆(50)相连，并由供应到所述馈送螺杆(50)的电力可转动地驱动。
7.如权利要求1所述的馈送螺纹机构，其特征在于：所述可移动体(54、104)容纳在所述滑块(20、108)的凹部(42)中，所述可移动体(54、104)与所述凹部(42)之间设有间隙。
8.如权利要求5所述的馈送螺纹机构，其特征在于：所述销(106)的末端(106a)形成为球形。
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