CN103089956B - 一种滚柱丝杠传动直线作动器 - Google Patents

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Abstract

一种滚柱丝杠传动直线作动器,其特征在于包括丝杠(1)、丝杠齿轮(11)、滚柱(6)、行星架(4、9)、螺母(3)、外螺母(7)、支耳(15);其中,螺母(3)的内螺纹牙距和头数和丝杠(1)的螺纹牙距和头数保持一致,滚柱(6)的导程等于螺母(3)内螺纹的导程;外螺母(7)内螺纹与支耳(15)螺纹相啮合部位左侧的内螺纹进行插齿,插齿形状与丝杠齿轮(11)的外齿轮啮合,并使其传动比等于整个滚柱丝杠传动直线作动器的传动比。本发明机构简单、传动平稳、传动间隙小、传动精度高、噪声小、动态响应能力高、传动比恒定,简化了速度闭环和位移闭环控制。

Description

一种滚柱丝杠传动直线作动器
技术领域
本发明涉及机械结构技术领域,具体涉及一种滚柱丝杠传动直线作动器。
背景技术
机电伺服作动器系统已逐步应用于航天、航空、机床加工等多种军工及民用行业。电动伺服系统能源获得容易、成本低、可靠性高、使用维护方便,但由于受电机磁饱和和温升的限制,电机输出力矩有限,其力矩-惯量比小,难以满足伺服机构快速高动态响应要求;同时为满足输出力矩要求,传统结构一般都采用电机、滚珠丝杠加减速装置的方案,通过减速装置减速增矩,这样会引起作动器体积过大,功率质量比降低。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷,提供一种结构紧凑、功率质量比和力矩惯量比大、传动定位精度高的直线伸缩运动伺服作动器。
为了实现上述目的,本发明的技术方案为:一种滚柱丝杠传动直线作动器,包括丝杠、丝杠齿轮、滚柱、第一行星架、螺母、外螺母、第一行星架、支耳;其中,丝杠的左端设置一个键槽,丝杠的键槽右端部位设置螺纹,螺纹部分结束后作出一个阶梯轴,在其上安装固定有丝杠齿轮;每根滚柱的前后两段设有定位柱,滚柱前后两段的定位柱内侧设有滚柱齿轮和滚柱齿轮,滚柱齿轮和滚柱齿轮与滚柱为一体式结构,在滚柱的滚柱齿轮、滚柱齿轮间设有与丝杠上螺纹啮合的螺纹;第一行星架中部开有滚柱孔,滚柱孔四周均匀开有定位柱孔;螺母内壁设有与滚柱上螺纹啮合的内螺纹,在螺母内均匀布置若干滚柱,螺母内壁和滚柱上滚柱齿轮、滚柱齿轮对应的部位开有内齿轮,内齿轮和滚柱齿轮、滚柱齿轮相啮合;在滚柱前后定位柱上套上第一行星架和第二行星架;滚柱、第一行星架、第二行星架固定于螺母内;螺母的内螺纹牙距和头数和丝杠的螺纹牙距和头数保持一致,滚柱的导程等于螺母内螺纹的导程;外螺母的左端内径与螺母的外径匹配,螺母固定于外螺母内部左侧;外螺母的右端内壁开有与丝杠上螺纹匹配的内螺纹;已紧固在一起的丝杠、丝杠齿轮设置于螺母、滚柱和外螺母内;支耳左端为圆柱,开有和外螺母内螺纹啮合的螺纹,支耳通过螺纹与外螺母右端连接固定;外螺母内螺纹与支耳螺纹相啮合部位左侧的内螺纹进行插齿,插齿形状与丝杠齿轮的外齿轮啮合,并使其传动比等于整个滚柱丝杠传动直线作动器的传动比,且外螺母内螺纹插齿部分的轴向长度大于等于滚柱丝杠传动直线作动器的行程。
所述螺母两端有向内凸起,在向内凸起和第一行星架、第二行星架之间分别设置挡圈、挡圈,通过挡圈、挡圈和螺母两段向内凸起的限位将滚柱固定在螺母内。
所述丝杠的阶梯轴的右端设螺纹,在阶梯轴右端的螺纹上设置锁紧螺母,通过拧紧锁紧螺母将丝杠齿轮与丝杠紧固在一起。
所述滚柱齿轮、滚柱齿轮和螺母的内齿轮尺寸和参数按照滚柱丝杠螺纹部分的传动比进行设计;
所述支耳的左端圆柱上先后设置了锁紧螺母、垫片,外螺母和支耳通过螺纹连接起来,并通过垫片和锁紧螺母进行紧固。
本发明具有以下优点:(1)采用了滚柱丝杠传动机构,承载能力大。本发明作动器机构简单,传动平稳、传动间隙小、传动精度高。传动机构运转时摩擦由滑动变为了滚动,噪声小,效率高。(2)该种滚柱丝杠机构,定传动比,减速比大,机构转动惯量降低,力矩-惯量比大,动态响应能力高。(3)传动比恒定,简化了速度闭环和位移闭环控制。
附图说明
图1为一种滚柱丝杠传动直线作动器的结构示意图。
图中,1-丝杠,2、10-挡圈,3-螺母,4-第一行星架,5、8-滚柱齿轮,6-滚柱,7-外螺母,9-第二行星架,11-丝杠齿轮,12、14-锁紧螺母,13-螺纹,15-支耳,16-键槽,17-垫片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
一种滚柱丝杠传动直线作动器,其结构如图1所示,丝杠1的左端设置一个键槽16,用于连接固定运动部件,丝杠1的中部和右部设置螺纹,螺纹部分结束后作出一个阶梯轴,在其上安装丝杠齿轮11,丝杠齿轮11的分度圆直径与丝杠1的公称直径一致,在阶梯轴的右端设螺纹13,在阶梯轴右端的螺纹13上设置锁紧螺母12,通过拧紧锁紧螺母12将丝杠齿轮11与丝杠1紧固在一起。
每根滚柱6的前后两段设有定位柱,滚柱6前后两段的定位柱内侧设有滚柱齿轮5和滚柱齿轮8,滚柱齿轮5和滚柱齿轮8与滚柱6为一体式结构,滚柱齿轮5、滚柱齿轮8间设有与丝杠1上螺纹啮合的螺纹;第一行星架4中部开有滚柱孔,用于穿过滚柱6,滚柱孔四周均匀开有定位柱孔,用于套住滚柱6前后两段的定位柱。
螺母3内壁设有与滚柱6上螺纹啮合的内螺纹,在螺母3内均匀布置若干滚柱6,螺母3内壁和滚柱6上滚柱齿轮5、滚柱齿轮8对应的部位开有内齿轮,内齿轮和滚柱齿轮5、滚柱齿轮8相啮合,滚柱齿轮5、滚柱齿轮8和螺母3的内齿轮尺寸和参数按照滚柱丝杠螺纹部分的传动比进行设计;在滚柱6前后定位柱上套上第一行星架4和第二行星架9;螺母3两段有向内凸起,在向内凸起和第一行星架4、第二行星架9之间分别设置挡圈2、挡圈10,通过挡圈2、挡圈10和螺母3两段向内凸起的限位完成滚柱6在螺母3内的定位;为了保证滚柱6运转正常,螺母3的内螺纹牙距和头数和丝杠1的螺纹牙距和头数保持一致;滚柱6的导程等于螺母3内螺纹的导程,以保证滚柱6和螺母3在轴向上没有相对位移。
外螺母7的左端内径与螺母3的外径匹配,外螺母7的右端内壁开有与丝杠1上螺纹匹配的内螺纹;通过螺钉将外螺母7和螺母3紧固,使外螺母7、螺母3间无轴向和周向的位移;将已紧固在一起的丝杠1、丝杠齿轮11、锁紧螺母12通过外螺母7的内螺纹,穿过滚柱6、螺母3,旋入外螺母7内。
支耳15用于和固定部件连接固定,其左端为圆柱,开有和外螺母7内螺纹啮合的螺纹;先后将锁紧螺母14、垫片17套到支耳15的左端圆柱上,在将其拧如外螺母7的右端。对外螺母7内螺纹与支耳15螺纹相啮合部位左侧的内螺纹进行插齿,插齿的形状与丝杠齿轮11的外齿轮啮合,并使其传动比等于整个滚柱丝杠传动直线作动器的传动比,且外螺母7内螺纹插齿部分的轴向长度大于等于滚柱丝杠传动直线作动器的行程,从而保证在不同的工况条件下都保证作动器的传动比恒定,并且在满足强度和刚度要求的前提下,可以做到系统的导程可以任意小,从而实现系统小尺寸(很大的缩短了轴向长度),大减速比的目的。
上面对本发明的实施例对作了详细说明,上述实施方式仅为本发明的最优实施例,但是本发明并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种滚柱丝杠传动直线作动器,其特征在于包括丝杠(1)、丝杠齿轮(11)、滚柱(6)、第一行星架(4)、螺母(3)、外螺母(7)、第二行星架(9)、支耳(15);其中,丝杠(1)的左端设置一个键槽(16),丝杠(1)的键槽(16)右端部位设置螺纹,螺纹部分结束后作出一个阶梯轴,在其上安装固定有丝杠齿轮(11);每根滚柱(6)的前后两段设有定位柱,滚柱(6)前后两段的定位柱内侧设有滚柱齿轮(5)和滚柱齿轮(8),滚柱齿轮(5)和滚柱齿轮(8)与滚柱(6)为一体式结构,在滚柱(6)的滚柱齿轮(5)、滚柱齿轮(8)间设有与丝杠(1)上螺纹啮合的螺纹;第一行星架(4)中部开有滚柱孔,滚柱孔四周均匀开有定位柱孔;螺母(3)内壁设有与滚柱(6)上螺纹啮合的内螺纹,在螺母(3)内均匀布置若干滚柱(6),螺母(3)内壁和滚柱(6)上滚柱齿轮(5)、滚柱齿轮(8)对应的部位开有内齿轮,内齿轮和滚柱齿轮(5)、滚柱齿轮(8)相啮合;在滚柱(6)前后定位柱上套上第一行星架(4)和第二行星架(9);滚柱(6)、第一行星架(4)、第二行星架(9)固定于螺母(3)内;螺母(3)的内螺纹牙距和头数和丝杠(1)的螺纹牙距和头数保持一致,滚柱(6)的导程等于螺母(3)内螺纹的导程;外螺母(7)的左端内径与螺母(3)的外径匹配,螺母(3)固定于外螺母(7)内部左侧;外螺母(7)的右端内壁开有与丝杠(1)上螺纹匹配的内螺纹;已紧固在一起的丝杠(1)、丝杠齿轮(11)设置于螺母(3)、滚柱(6)和外螺母(7)内;支耳(15)左端为圆柱,开有和外螺母(7)内螺纹啮合的螺纹,支耳(15)通过螺纹与外螺母(7)右端连接固定;外螺母(7)内螺纹与支耳(15)螺纹相啮合部位左侧的内螺纹进行插齿,插齿形状与丝杠齿轮(11)的外齿轮啮合,并使其传动比等于整个滚柱丝杠传动直线作动器的传动比,且外螺母(7)内螺纹插齿部分的轴向长度大于等于滚柱丝杠传动直线作动器的行程。
2.如权利要求1所述的一种滚柱丝杠传动直线作动器,其特征在于所述螺母(3)两端有向内凸起,在向内凸起和第一行星架(4)、第二行星架(9)之间分别设置挡圈(2)、挡圈(10),通过挡圈(2)、挡圈(10)和螺母(3)两段向内凸起的限位将滚柱(6)固定在螺母(3)内。
3.如权利要求1所述的一种滚柱丝杠传动直线作动器,其特征在于所述丝杠(1)的阶梯轴的右端设螺纹(13),在阶梯轴右端的螺纹(13)上设置锁紧螺母(12),通过拧紧锁紧螺母(12)将丝杠齿轮(11)与丝杠(1)紧固在一起。
4.如权利要求1所述的一种滚柱丝杠传动直线作动器,其特征在于所述滚柱齿轮(5)、滚柱齿轮(8)和螺母(3)的内齿轮尺寸和参数按照滚柱丝杠螺纹部分的传动比进行设计;
5.如权利要求1所述的一种滚柱丝杠传动直线作动器,其特征在于所述支耳(15)的左端圆柱上先后设置了锁紧螺母(14)、垫片(17),外螺母(7)和支耳(15)通过螺纹连接起来,并通过垫片(17)和锁紧螺母(14)进行紧固。
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