CN103161906B - 行星滚柱丝杠传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种行星滚柱丝杠传动机构，其带有布置在螺纹丝杠（2）上的丝杠螺母（1）以及带有多个在圆周上分散布置的行星件（3），所述行星件与螺纹丝杠（2）和丝杠螺母（1）滚动啮合，其中，螺纹丝杠（2）具有至少一个螺纹槽（8）的多个螺旋状地绕丝杠轴线缠绕的螺线，并且其中，以相对于丝杠螺母（1）轴向不可移动的方式布置的传感器元件（15）探知螺纹丝杠（2）与丝杠螺母（1）彼此间的轴向移动，其中，丝杠螺母（1）以可绕丝杠轴线转动的方式支承在具有传感器元件（15）的壳体（12）处。

Description

行星滚柱丝杠传动机构

技术领域

本发明涉及一种行星滚柱丝杠传动机构，其将丝杠螺母与螺纹丝杠之间的相对转动转化成丝杠螺母与螺纹丝杠之间的平移式相对运动。

背景技术

由DE102009040606A1公知了一种行星滚柱丝杠传动机构，其设有多个分散地布置在圆周上的行星件，所述行星件与螺纹丝杠以及丝杠螺母滚动啮合，其中，螺纹丝杠具有至少一个螺纹槽的多个螺旋状地绕丝杠轴线缠绕的螺线。丝杠螺母在其内圆周上设有螺母侧的型面，其中，行星件的行星件侧的型面与螺母侧的型面滚动啮合。行星件设有环形闭合的槽，所述槽横向于行星件轴线地布置。行星件在环绕轨道上运行，所述环绕轨道横向于丝杠轴线地布置。

在这种行星滚柱丝杠传动机构的运行中能够观察到螺纹丝杠与丝杠螺母之间的滑差。

根据DE102009040606A1设置了为了位置确定而设计的长度测量系统，其具有与丝杠螺母牢固连接的传感器，该传感器扫描螺纹丝杠。传感器探知螺纹槽的经过的螺线，其中，螺纹丝杠用作用于确定丝杠螺母和螺纹丝杠彼此间的轴向位置的测量实体。

对于改进的位置确定，DE102009040606A1附加地设置了构造为绝对值发生器的转动发生器，该转动发生器显示螺纹丝杠的绝对角度位置。

发明内容

本发明的任务是说明一种行星滚柱丝杠传动机构，其使位置确定成为可能。

根据本发明，该任务通过权利要求1的行星滚柱丝杠传动机构来解决。通过如下方式，即，丝杠螺母以可绕丝杠轴线转动的方式支承在具有传感器元件的壳体处，那么在丝杠螺母旋转时也可以进行位置确定。壳体固定地布置的传感器元件可以扫描通过螺纹丝杠的螺旋状的螺纹槽形成的轮廓并且探知螺纹槽的经过的螺线以及将相应的信号例如传送给计数器。

根据DE102009040606A1，丝杠螺母抗转动地布置并且螺纹丝杠通过马达进行旋转。丝杠螺母不能转动，因为装配在丝杠螺母处的传感器元件使丝杠螺母不能够旋转。根据本发明的布置方案使简单地将合适的传感器元件装配在壳体上成为可能，从而即使在驱动丝杠螺母的情况下也能够进行位置确定。

螺纹丝杠能够以公知的方式设有至少一个螺纹槽的大量螺旋状绕丝杠轴线缠绕的螺线，其中，螺纹槽由槽底部和螺纹侧面界定，所述螺纹侧面汇集到螺纹顶部。彼此相邻的螺线以螺距t间隔地布置。

在单头螺纹丝杠的情况下，螺距t等于螺纹槽的导程p。在具有多个螺纹头G的多头螺纹丝杠的情况下，螺距t=p/G，即通过螺距p与头数G的商来形成。根据本发明的行星滚柱丝杠传动机构可以单头地或多头地实施。

尤其是磁阻传感器适用于本发明。在磁阻传感器的情况下，电阻依赖于其探测到的磁场。所探测到的磁场呈现出具有上极限值和下极限值的正弦形分布，当传感器恰好在螺纹顶部或螺纹槽的槽底部的上方时存在所述极限值。在磁阻传感器的情况下，进行扫描的传感器的电阻在扫过螺纹槽的螺线期间改变，该螺纹槽由槽底部和螺纹侧面界定，所述螺纹侧面汇集为螺纹顶部。传感器由于磁通的改变而以其电阻的正弦形变化来做出反应，该磁通依赖于槽底部和螺纹顶部相对于传感器的位置。通过合适的测量技术可以评估用于改进的位置确定的电阻的变化。

磁阻传感器的特性可以用所谓的磁性预张紧的传感器有利地加以利用。在这种磁性预张紧的传感器中，传感器本身设有辅助磁体，该辅助磁体可以实施为永磁体。当能磁化的螺纹丝杠经过磁性预张紧的传感器时，即螺纹顶部和槽底部经过传感器时，磁场由于螺纹丝杠的槽结构而在螺纹到螺纹的每次切换时进行改变。磁场的改变由预张紧的传感器作为电阻的改变而探知，根据本发明的传感器元件基于该电阻的改变能够发出信号，从而使精确的位置确定成为可能。

壳体可以具有被螺纹丝杠穿过的凹处，在该凹处中布置有传感器元件。传感器元件可以构造为环，并且配备有多个传感器，所述传感器以公知的方式通过跨接电路相互联接。环可以共轴于螺纹丝杠地布置并且置入壳体孔或壳体的凹处。

传感器元件也可以实施为附加件，该附加件可以例如通过法兰连接装配到壳体上。

附图说明

下面借助在五个附图中绘出的实施例详细地阐述本发明。其中：

图1示出了根据本发明的行星滚柱丝杠传动机构的纵剖面；

图2示出了图1的根据本发明的行星滚柱丝杠传动机构的视图；

图3示出了图1的细节放大图；

图4示出了行星滚柱丝杠传动机构的根据本发明的1/10游标的原理图；

图5示出了具有相对于图4移动了的游标的另一原理图。

具体实施方式

图1以纵剖面示出了根据本发明的行星滚柱丝杠传动机构。丝杠螺母1可转动地布置在抗转动地布置的螺纹丝杠2上。丝杠螺母1可以通过未绘出的电动机式的驱动装置来驱动和旋转。

多个在丝杠螺母2的圆周上分散地布置的行星件3与螺纹丝杠2和丝杠螺母滚动啮合。在图2中可以看到行星件的分布。行星件3在围绕螺纹丝杠2的丝杠轴线的圆形轨道上运行。它们围绕它们的行星件轴线旋转并且相对螺纹丝杠2以及丝杠螺母1旋转，其中，行星件3在丝杠螺母1的内圆周上以及在螺纹丝杠2的外圆周上滚动。

以公知的方式，行星件3设有行星件侧的型面4，该型面与螺纹丝杠2以及丝杠螺母1啮合。行星件3在两个端部上设有径向放置的栓5，所述栓通过径向扩展的中间件6一体式地相互连接。行星件侧的型面4具有中部型面区段4a，该型面区段模制在中间件6的外圆周上。型面区段4a与螺纹丝杠啮合。两个栓5在它们的外圆周上分别设有外部型面区段4b，该型面区段与丝杠螺母1啮合。型面区段4a、4b通过环形闭合的、彼此平行布置的槽形成。

丝杠螺母1在其内圆周上在两个轴向端部分别设有螺母侧的型面7，该型面与行星件侧的外部型面区段4b啮合。螺母侧的型面7通过环形闭合的、彼此平行布置的槽形成。

螺纹丝杠2在其外圆周上设有螺纹槽8，该螺纹槽由大量绕丝杠轴线螺旋状缠绕的螺线9形成。图3清楚地示出如下，即，螺纹槽8通过槽底部9和螺纹侧面10界定，螺纹侧面汇集到螺纹顶部11。螺纹槽8与行星件3的中部型面区段4a啮合。

丝杠螺母1经由两个滚动轴承13可转动地支承在壳体12上。壳体12被螺纹丝杠2穿过并且在一个轴向端部上设有凹处14，该凹处与丝杠轴线共轴地布置。在该凹处14中布置有未进一步绘出的测量装置的传感器元件15，设置该测量装置用于确定螺纹丝杠2相对于丝杠螺母1的轴向位置。传感器元件15在这里环形地构造，但它也可以具有与此不同的设计。传感器元件15固定在壳体12的凹处14中。传感器元件15和丝杠螺母2轴向地彼此定位。

传感器元件15在该实施例中具有十个传感器16，所述传感器沿着丝杠轴线彼此轴向间隔地布置。在图3中仅示出了第一传感器16和第十传感器16。传感器16是所谓的磁阻传感器，其电阻依赖于所探测到的磁场。传感器16磁性地经由实施为永磁体的辅助磁体17预张紧。当传感器16中的一个恰好布置在螺纹顶部11上方时，该传感器探测到最大磁通。如果传感器16恰好处于槽底部9上方，则传感器16探测到最小磁通。所述极限值之间的转换是正弦形的。

在行星滚柱丝杠传动机构中，螺纹丝杠与丝杠螺母之间的轴向进给在丝杠螺母与螺纹丝杠之间的一次完整转动的情况下并不与螺纹丝杠的螺纹的导程相一致。出于该原因，对相对于丝杠螺母2位置固定的观察者而言，可识别出螺纹槽8的单个螺线的经过。与螺栓螺母连接的情况不同，其中，在螺栓相对于螺母的一次完整转动的情况下发生轴向进给，该轴向进给恰好对应于螺栓螺纹的导程。出于该原因，对相对于丝杠螺母2位置固定的观察者而言，螺栓的螺线静止。

在根据本发明的实施例中，螺纹丝杠抗转动地并且相对于壳体12能轴向移动地布置。传感器元件15壳体固定地布置。对相对于壳体12位置固定的观察者而言，可识别出螺纹槽8的单个螺线的经过。

传感器元件15探测到在螺纹丝杠2与丝杠螺母1之间的相对运动期间的磁场的改变并且使螺纹丝杠2相对于丝杠螺母1的精确的轴向的位置确定成为可能。

图4和图5以示意图示出了传感器元件15和螺纹丝杠。附加于根据图1的实施例，在图4和图5中还设置了带有传感器19的计数器18，该计数器在根据图1的实施例中可以集成到传感器元件15中。

图4示出了传感器元件15的十个沿着螺纹丝杠2布置的传感器16。在两个彼此相邻的传感器16之间的轴向间距为其中“t”为螺纹槽8的螺距。每个传感器16代表0到9的整数，其中，数字沿着丝杠轴线以升序配属给传感器16。在这种布置方案中，传感器元件15形成游标，该游标在下面详细阐述。

计数器18的传感器19探测在螺纹丝杠与丝杠螺母之间相对移动的情况下的磁场的改变。计数器伴随着经过螺纹槽8的每个螺线而每次增加一个值，并且对经过的螺线的数目进行计数。

从该视图中看到的是，计数器18的计数器传感器19恰好位于螺纹槽8的螺纹顶部11的上方。在螺纹丝杠2与丝杠螺母1之间的这个位置中，传感器元件15的第一传感器16（0传感器）同样恰好布置在螺纹顶部11的上方。第二传感器16（1传感器）位于下一个螺纹顶部11之前的第三传感器16（2传感器）位于接下来的螺纹顶部11之前的最后，第十传感器16（9传感器）位于后续的螺纹顶部11之前的在该视图中用圆形来标记0传感器，以便将其标识为恰好在螺纹顶部11上方的那个传感器16。

如果螺纹丝杠2相对于传感器元件15轴向地沿箭头方向向左移动例如4.6个螺线，则得出如下位置：在该位置，计数器18的传感器19计数四个螺纹顶部11并且恰好保持在两个彼此相邻的螺纹顶部11之间。为了能够确定螺纹顶部11之间的精确位置，传感器元件15提供了相应的信号。在该例子中，基于游标功能，6传感器16恰好在螺纹顶部11的上方。存在0.6t的小数范围中的移动。在计数器18对螺线进行计数期间，传感器元件15作为游标得出在两个彼此相邻的螺线内的精确位置。在0.1t到0.9t的小数范围中，每个传感器16配属有螺纹顶部11中的任意一个。代替螺纹顶部11，槽底部9也可以用作用于位置确定的参考点。在知道了螺距t的情况下，换算到长度度量是可能的，该螺距作为长度度量或以毫米规定。

在螺纹丝杠2的回复运动中，能够以如下方式得出小数位，即，其通过生成信号的传感器16与值1t的差值来确定。例如，如果螺纹丝杠2（从根据图4的位置出发）向右移动了0.3t，则7传感器16恰好在螺纹顶部的上方。小数位通过差值1t-0.7t=0.3t来给定。

计数器18也可以集成到传感器元件15中。例如，传感器16中的一个（例如0传感器）可以附加地用作计数器传感器。

在计数器18初始化时可以执行参考行进，其中，从螺纹丝杠与丝杠螺母之间的端部位置出发执行行进直至另外的端部，其中，计数器在参考行进开始时设置为零并且在参考行进结束时显示整数值，该值对应于行经的螺线的数目。以此方式可以确定螺纹丝杠2相对于丝杠螺母1的绝对位置。

本发明同样适用于行星滚柱丝杠传动机构，其中，旋转式地驱动螺纹丝杠并且抗转动地保持丝杠螺母。在这种情况下，根据本发明的传感器元件能够相对于丝杠螺母抗转动地保持。所有能够探知螺纹丝杠的螺线的经过的传感器类型适合作为传感器元件。磁阻传感器尤其是磁性预张紧的磁阻传感器能够探测磁场，其中，磁通依赖于螺纹顶部和槽底部相对于传感器的位置。

附图标记

1 丝杠螺母

2 螺纹丝杠

3 行星件

4 行星件侧的型面

4a 中部型面区段

4b 外部型面区段

5 栓

6 中间件

7 螺母侧的型面

8 螺纹槽

9 槽底部

10 螺纹侧面

11 螺纹顶部

12 壳体

13 滚动轴承

14 凹处

15 传感器元件

16 传感器

17 辅助磁体

18 计数器

19 计数器传感器

Claims (3)

1.行星滚柱丝杠传动机构，其带有布置在螺纹丝杠(2)上的丝杠螺母(1)以及带有多个在圆周上分散地布置的行星件(3)，所述行星件与所述螺纹丝杠(2)和所述丝杠螺母(1)滚动啮合，其中，所述螺纹丝杠(2)具有至少一个螺纹槽(8)的多个螺旋状地绕丝杠轴线缠绕的螺线，并且其中，以相对于所述丝杠螺母(1)不可轴向移动的方式布置的传感器元件(15)探知所述螺纹丝杠(2)与所述丝杠螺母(1)彼此间的轴向移动，其特征在于，所述丝杠螺母(1)以能够绕丝杠轴线转动的方式支承在具有所述传感器元件(15)的壳体(12)上，其中，所述传感器元件(15)具有至少一个磁阻传感器(16)，所述磁阻传感器磁性地经由实施为永磁体的辅助磁体(17)预张紧，所述磁阻传感器的电阻在磁场的影响下变化。

2.根据权利要求1所述的行星滚柱丝杠传动机构，其中，所述壳体(12)具有被所述螺纹丝杠(2)穿过的凹处(14)，在该凹处中布置有所述传感器元件(15)。

3.根据权利要求2所述的行星滚柱丝杠传动机构，其中，与所述螺纹丝杠(2)共轴布置的环形的传感器元件(15)布置在所述凹处(14)中。