CN102889351A - 一种高速重载滚珠丝杠副中的循环装置 - Google Patents

一种高速重载滚珠丝杠副中的循环装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高速重载滚珠丝杠副中的循环装置，包括循环主体，特点是循环主体的两端分别固定设置有沿循环主体的中心点对称的插脚，插脚包括舌口部和挡球部，舌口部设置有半圆形的舌口进球腔，舌口进球腔的进口处半径小于滚珠丝杠副中钢球的半径，挡球部设置有半圆形的挡球进球腔，挡球进球腔的半径大于滚珠丝杠副中钢球的半径，舌口进球腔和挡球进球腔共同组成一个钢球进球腔；优点是使钢球在该循环装置内部的循环曲线得到优化，消除了钢球在循环装置内运动过程中的速度突变点，使钢球运动更加流畅，提高了钢球绕丝杠轴线公转的极限速度，进一步增大了滚珠丝杠副的DN值，使得安装有该循环装置的滚珠丝杠副可适用于高速重载领域。

Description

一种高速重载滚珠丝杠副中的循环装置
技术领域
本发明涉及一种滚珠丝杠副，尤其涉及一种高速重载滚珠丝杠副中的循环装置。
背景技术
当今世界形势下为使塑料产品的生产达到高精度、高效率，注塑机向电动化发展是一个必然趋势，而且全电动注塑机比以往的液压式注塑成型机更加环保、节能。随着这种电动化的发展，其零部件必须在恶劣工况下也能保持高可靠性，因此作为全电动注塑机机械驱动部分关键零部件的滚珠丝杠副的性能和可靠性就显得尤为重要。
目前，国内传统滚珠丝杠副都是应用在高速轻载或者低速重载领域，而为了满足注塑机注塑和合模部分的大载荷、快速移动要求，其对滚珠丝杠副的DN值要求普遍在14～16万以上，而DN值很大程度上取决于滚珠循环曲线的柔顺与否。因此，设计研发高速重载的滚珠丝杠副势在必行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可增大滚珠丝杠副的DN值，使其可适用于高速重载领域的高速重载滚珠丝杠副中的循环装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高速重载滚珠丝杠副中的循环装置，包括循环主体，所述的循环主体的两端分别固定设置有沿循环主体的中心点对称的插脚，所述的插脚包括舌口部和挡球部，所述的挡球部的长度大于所述的舌口部的长度，所述的挡球部位于所述的舌口部的外侧，所述的舌口部设置有半圆形的舌口进球腔，所述的舌口进球腔的进口处半径小于滚珠丝杠副中钢球的半径，所述的挡球部设置有半圆形的挡球进球腔，所述的挡球进球腔的半径大于滚珠丝杠副中钢球的半径，所述的舌口进球腔和所述的挡球进球腔共同组成一个钢球进球腔。
所述的舌口进球腔的进口处半径为所述的滚珠丝杠副中钢球半径的0.9～0.95倍，在同一横截面内，所述的舌口进球腔的进口处中心与钢球的球心的偏心距为0.9～1.2mm，所述的挡球进球腔的半径为所述的滚珠丝杠副中钢球半径的1.05～1.15倍。
所述的循环主体内设置有钢球通道，所述的钢球通道和两端的钢球进球腔共同组成钢球的循环通道，所述的循环通道的横截面为圆且横截面半径与所述的挡球进球腔的半径相等，所述的循环通道的中心线为钢球球心的运动轨迹，即为钢球的循环曲线，所述的循环曲线沿所述的循环主体的中心点对称，所述的循环曲线从钢球进球腔至中心点依次由螺旋线延伸段、桥接曲线段、圆角段和直线段组成，所述的螺旋线延伸段由关系式                                                
Figure 2012103535057100002DEST_PATH_IMAGE001
确定，
其中：（x，y，z）表示循环曲线上点的坐标，L表示滚珠丝杠副的导程，d0表示滚珠丝杠副中丝杆的公称直径；
所述的桥接曲线段由XOZ面内的投影关系式和XOY面内的投影关系式
Figure 2012103535057100002DEST_PATH_IMAGE003
共同确定，其中：
Figure 2012103535057100002DEST_PATH_IMAGE004
表示桥接曲线段在XOZ面内的投影圆心，R1表示桥接曲线段在XOZ面内的投影的半径；
所述的圆角段由X′OZ面内的投影关系式
Figure 2012103535057100002DEST_PATH_IMAGE005
和XOY面内的投影关系式
Figure 2012103535057100002DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure DEST_PATH_IMAGE007
共同确定，其中：X′OZ面由XOZ面绕Z轴旋转α°后得到，α表示XOZ面绕Z轴旋转的角度，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
表示圆角段在X′OZ面内的投影圆心，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
表示在X′OZ面内的投影上的点，R2表示圆角段在X′OZ面内的投影的半径，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
表示在XOY面内的圆角段投影的起始点，n表示向上取整后的循环圈数；
所述的直线段由XOZ面内的投影关系式z=常数A和XOY面内的投影关系式
Figure DEST_PATH_IMAGE011
共同确定，其中常数A由滚珠丝杠副上的螺母的最大安装外径决定。
所述的循环主体和所述的插脚的材料均为合成树脂。
所述的循环主体与所述的插脚的连接处、所述的舌口部的外表面、所述的挡球部的外表面分别设置有凹陷，可防止该循环装置在注塑过程中产生变形，使得其壁厚均匀。
与现有技术相比，本发明的优点是由于舌口进球腔的进口处半径小于滚珠丝杠副中钢球的半径，挡球进球腔的半径大于滚珠丝杠副中钢球的半径，有利于循环过程中钢球的铲起和转向，保证了钢球在舌口处被铲起时稳定的沿循环曲线运动，减少了钢球循环转向过程中的左右晃动，提高了钢球绕丝杆轴线的公转速度，从而提高了滚珠丝杠副整体的DN值；又由于循环曲线依次由螺旋线延伸段、桥接曲线段、圆角段和直线段组成，使钢球在该循环装置内部的循环曲线得到优化，消除了钢球在循环装置内运动过程中的速度突变点，使钢球运动更加流畅，提高了钢球绕丝杠轴线公转的极限速度，进一步增大了滚珠丝杠副的DN值，使得安装有该循环装置的滚珠丝杠副可适用于高速重载领域。
附图说明
图1为本发明的正视图；
图2为本发明的循环主体的横截面示意图；
图3为本发明的立体结构示意图；
图4为本发明的钢球进球腔的示意图；
图5为本发明的钢球进球腔与钢球的配合示意放大图；
图6为本发明的循环曲线在XOZ面内的投影示意图；
图7为本发明的循环曲线在XOY面内的投影示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图所示，一种高速重载滚珠丝杠副中的循环装置，包括循环主体1，循环主体1的两端分别一体设置有沿循环主体1的中心点对称的插脚2，插脚2包括舌口部21和挡球部22，挡球部22的长度大于舌口部21的长度，挡球部22位于舌口部21的外侧，循环主体1与插脚2的连接处、舌口部21的外表面、挡球部22的外表面分别设置有凹陷3，舌口部21设置有半圆形的舌口进球腔211，舌口进球腔211的进口处半径R舌为滚珠丝杠副中钢球半径R球的0.92倍，且在同一横截面内，舌口进球腔211的进口处中心与钢球球心的偏心距e为1.1mm，挡球部22设置有半圆形的挡球进球腔221，挡球进球腔221的半径R挡为滚珠丝杠副中钢球半径R球的1.1倍，舌口进球腔211和挡球进球腔221共同组成一个钢球进球腔，循环主体1内设置有钢球通道11，钢球通道11和两端的钢球进球腔共同组成钢球的循环通道，循环通道的横截面为圆且横截面半径与挡球进球腔221的半径R挡相等，循环通道的中心线为钢球球心的运动轨迹，即为钢球的循环曲线，循环曲线沿循环主体1的中心点对称，循环曲线从钢球进球腔至中心点依次由螺旋线延伸段4、桥接曲线段5、圆角段6和直线段7组成，螺旋线延伸段4由关系式
Figure DEST_PATH_IMAGE012
确定，
其中：（x，y，z）表示循环曲线上点的坐标，L表示滚珠丝杠副的导程，d0表示滚珠丝杠副中丝杆的公称直径；
桥接曲线段5由XOZ面内的投影关系式
Figure DEST_PATH_IMAGE013
和XOY面内的投影关系式
Figure DEST_PATH_IMAGE014
共同确定，其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
表示桥接曲线段在XOZ面内的投影圆心，R1表示桥接曲线段在XOZ面内的投影的半径；
圆角段6由X′OZ面内的投影关系式
Figure DEST_PATH_IMAGE016
和XOY面内的投影关系式
Figure DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure DEST_PATH_IMAGE018
共同确定，其中：X′OZ面由XOZ面绕Z轴旋转α°后得到，α表示XOZ面绕Z轴旋转的角度，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
表示圆角段在X′OZ面内的投影圆心，表示在X′OZ面内的投影上的点，R2表示圆角段在X′OZ面内的投影的半径，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
表示在XOY面内的圆角段投影的起始点，n表示向上取整后的循环圈数（例如循环圈数为3.5圈，则n取4）；
直线段7由XOZ面内的投影关系式z=常数A和XOY面内的投影关系式
Figure 2012103535057100002DEST_PATH_IMAGE022
共同确定，其中常数A由滚珠丝杠副上的螺母的最大安装外径决定。
上述实施例中，循环主体1和插脚2的材料均为合成树脂，舌口进球腔211的半径R舌可根据实际需要在滚珠丝杠副中钢球半径R球的0.9～0.95倍的范围内选择，在同一横截面内，舌口进球腔211的中心与钢球球心的偏心距e可在0.9～1.2mm的范围内选择，挡球进球腔221的半径R挡可根据实际需要在滚珠丝杠副中钢球半径R球的1.05～1.15倍的范围内选择。

Claims (5)

1.一种高速重载滚珠丝杠副中的循环装置，包括循环主体，其特征在于所述的循环主体的两端分别固定设置有沿循环主体的中心点对称的插脚，所述的插脚包括舌口部和挡球部，所述的挡球部的长度大于所述的舌口部的长度，所述的挡球部位于所述的舌口部的外侧，所述的舌口部设置有半圆形的舌口进球腔，所述的舌口进球腔的进口处半径小于滚珠丝杠副中钢球的半径，所述的挡球部设置有半圆形的挡球进球腔，所述的挡球进球腔的半径大于滚珠丝杠副中钢球的半径，所述的舌口进球腔和所述的挡球进球腔共同组成一个钢球进球腔。
2.如权利要求1所述的一种高速重载滚珠丝杠副中的循环装置，其特征在于所述的舌口进球腔的进口处半径为所述的滚珠丝杠副中钢球半径的0.9～0.95倍，在同一横截面内，所述的舌口进球腔的进口处中心与钢球的球心的偏心距为0.9～1.2mm，所述的挡球进球腔的半径为所述的滚珠丝杠副中钢球半径的1.05～1.15倍。
3.如权利要求1所述的一种高速重载滚珠丝杠副中的循环装置，其特征在于所述的循环主体内设置有钢球通道，所述的钢球通道和两端的钢球进球腔共同组成钢球的循环通道，所述的循环通道的横截面为圆且横截面半径与所述的挡球进球腔的半径相等，所述的循环通道的中心线为钢球球心的运动轨迹，即为钢球的循环曲线，所述的循环曲线沿所述的循环主体的中心点对称，所述的循环曲线从钢球进球腔至中心点依次由螺旋线延伸段、桥接曲线段、圆角段和直线段组成，所述的螺旋线延伸段由关系式                                               
Figure 603590DEST_PATH_IMAGE002
确定，
其中：（x，y，z）表示循环曲线上点的坐标，L表示滚珠丝杠副的导程，d0表示滚珠丝杠副中丝杆的公称直径；
所述的桥接曲线段由XOZ面内的投影关系式
Figure 782899DEST_PATH_IMAGE004
和XOY面内的投影关系式共同确定，其中：
Figure 879655DEST_PATH_IMAGE008
表示桥接曲线段在XOZ面内的投影圆心，R1表示桥接曲线段在XOZ面内的投影的半径；
所述的圆角段由X′OZ面内的投影关系式
Figure 214821DEST_PATH_IMAGE010
和XOY面内的投影关系式
Figure 943743DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 960241DEST_PATH_IMAGE014
共同确定，其中：X′OZ面由XOZ面绕Z轴旋转α°后得到，α表示XOZ面绕Z轴旋转的角度，
Figure 458218DEST_PATH_IMAGE016
表示圆角段在X′OZ面内的投影圆心，
Figure 416816DEST_PATH_IMAGE018
表示在X′OZ面内的投影上的点，R2表示圆角段在X′OZ面内的投影的半径，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
表示在XOY面内的圆角段投影的起始点，n表示向上取整后的循环圈数；
所述的直线段由XOZ面内的投影关系式z=常数A和XOY面内的投影关系式
Figure DEST_PATH_IMAGE022
共同确定，其中常数A由滚珠丝杠副上的螺母的最大安装外径决定。
4.如权利要求1所述的一种高速重载滚珠丝杠副中的循环装置，其特征在于所述的循环主体和所述的插脚的材料均为合成树脂。
5.如权利要求1所述的一种高速重载滚珠丝杠副中的循环装置，其特征在于所述的循环主体与所述的插脚的连接处、所述的舌口部的外表面、所述的挡球部的外表面分别设置有凹陷。
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