CN104455286A - 一种螺旋升降机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于精密机械、汽车、精密机床等行业的螺旋升降机构，它通过传动锥齿轮、升降丝杠、齿轮丝母、机座和轴承等机械零件，组成了一套精密螺旋升降机构。本发明的优点是结构紧凑、零件加工精度低、装配方法简单，实现了精确螺旋升降。且本发明加工成本低，可应用于多种精密机械的行业，便于普及和推广。

Description

一种螺旋升降机构
技术领域
本发明属于精密机械传动领域，具体地，涉及一种应用于航空、航天、汽车、精密机床等行业的螺旋升降机构。
背景技术
在目前常用的升降传动机构中，经常用到轴承、丝杠等机构，这些结构都存在一定的缺陷，工作过程中易产生少量的间隙窜动。这些小间隙活动量对于要求不高的升降传动机构可以接受。但是，对于要求较高的精密传动机构，这些间隙量是不可接受的，或者是致命的缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提出一种螺旋升降机构，以在一定程度上解决螺旋传动中的间隙问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案包括：
一种螺旋升降机构，包括升降丝杠、齿轮丝母、两个锁紧螺母、两个角接触球轴承、机座、传动齿轮构件、调整螺钉、深沟球轴承、端盖、以及卡圈，其中，
传动齿轮构件的第一端具有连接至外部的驱动装置的转轴，第二端具有与齿轮丝母啮合的主动锥齿轮，并且传动齿轮构件的中部具有环形台阶；
齿轮丝母为筒形结构，其中部具有与升降丝杠配合的螺纹孔，齿轮丝母的第一端具有与传动齿轮构件的主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮，第二端具有抱紧结构，该抱紧结构能够通过调整螺钉和调整螺母锁紧；
机座为具有中空腔的六面体结构，其顶面和底面上分别设置有连通至中空腔、且同轴的圆孔；在机座的第一侧面上开设有连通至中空腔的转轴孔；
端盖的中部具有台阶腔，该台阶腔包括第一腔和第二腔，第一腔的直径小于第二腔的直径，并且在第一腔和第二腔之间形成有台阶面，第二腔的腔壁上还设置有卡槽；
当安装到位时，传动齿轮构件的主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，升降丝杠自上而下地穿设于齿轮丝母的螺纹孔中；两个角接触轴承彼此间隔地套装在齿轮丝母上，其中，位于上面的角接触轴承为第一角接触轴承，位置在下面的角接触轴承为第二角接触轴承；两个锁紧螺母层叠地套装在齿轮丝母上，位于下面的锁紧螺母抵压在第一角接触轴承的内圈上，并且位于下面的锁紧螺母的位置低于抱紧结构；主动锥齿轮、从动锥齿轮、两个角接触轴承、以及升降丝杠的一部分均位于机座的中空腔中；端盖盖设在机座的转轴孔中；深沟球轴承和卡圈顺序地套装于传动齿轮构件上，传动齿轮构件的第一端自端盖的台阶腔伸出，卡圈卡在卡槽中，深沟球轴承的内圈抵靠在环形台阶部上，其外圈分别通过端盖的台阶面和卡圈限位。
进一步地，在机座中空腔的腔壁上、并且靠近于其顶面上的圆孔的位置处设置有第一环形凸台；在齿轮丝母的外壁上、靠近于从动锥齿轮的位置处设置有第二环形凸台；当安装到位时，第二角接触轴承装配于第一环形凸台与第二环形凸台之间。
进一步地，端盖包括台阶型布置的第一圆柱部和第二圆柱部，第一圆柱部的直径大于第二圆柱部的直径，并且第一圆柱部上均匀地设置有多个连接孔；当安装到位时，第二圆柱部嵌在机座的转轴孔中，端盖通过穿设于多个连接孔中的螺钉固定连接至机座第一侧面。
进一步地，所述抱紧结构通过以下方式形成：在齿轮丝母第一端的外壁上形成有轴向切槽和径向切槽，其中，轴向切槽自齿轮丝母第一端的端面沿齿轮丝母的轴向延伸，并且轴向切槽自齿轮丝母的外表面贯通至其螺纹孔；径向切槽沿齿轮丝母的周向延伸、占1/2个周长，并自齿轮丝母的外表面贯通至其螺纹孔；并且该轴向切槽与径向切槽连通；在轴向切槽两侧的槽壁上设置有同轴的两个通孔，所述调整螺钉能够穿过该两个通孔，并与调整螺母螺接。
本发明中，1、在丝杠和丝母配合方面，丝杠运动产生的间隙，通过抱紧结构得以解决。具体方法是把丝母切开一个开口，然后通过调整螺钉锁紧这个开口，来调整丝杠和丝母的配合松紧度，从而减少了丝杠轴向运动的间隙，实现了精密传动。
2、在轴承方面，由于轴承的轴向都存在着游隙，所以在丝母的轴向也存在着一定的间隙量。本发明通过成对使用角接触球轴承，并施加轴向预紧力，从而减小了轴承的轴向游隙，提高了丝杠轴向传动的精度。
与现有技术相比，根据本发明的螺旋升降机构具有有益的技术效果：
1、在本发明的螺旋升降机构中，采用了一对角接触球轴承，对称安装，然后采用了轴向螺母锁紧结构，消除了轴承的游隙，从而提高了螺旋机构的精度。
2、在螺旋机构的螺旋升降部位，齿轮丝母采用开口结构，然后用螺钉锁紧，调整丝杠和丝母间的松紧度，使其既可以自由转动，又没有轴向窜动间隙。
3、本发明实现在低成本情况下，完成了高要求的机械传动，有益于提高用户的经济效益。
附图说明
图1为本发明的螺旋升降机构的原理图；
图2为本发明的螺旋升降机构的结构示意图；
图3为本发明的螺旋升降机构的分解图；
图4a为本发明的齿轮丝母的剖视图；图4b为本发明的齿轮丝母的立体示意图；
图5为本发明的机座的示意图；
图6为本发明的端盖的示意图；
图7为本发明的传动齿轮构件的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的精密螺旋升降机构做进一步详细的说明。
如图2-图7所示，本发明的螺旋升降机构包括升降丝杠1、齿轮丝母2、两个锁紧螺母3、两个角接触球轴承4、机座5、传动齿轮构件6、调整螺钉7、深沟球轴承8、端盖9、以及卡圈10。
如图7所示，传动齿轮构件6的第一端具有连接至外部的驱动装置的转轴61，第二端具有与齿轮丝母2啮合的主动锥齿轮62，并且传动齿轮构件的中部具有环形台阶63。
如图4a和图4b所示，齿轮丝母2为筒形结构，其中部具有与升降丝杠1配合的螺纹孔21，齿轮丝母2的第一端具有与传动齿轮构件6的主动锥齿轮62啮合的从动锥齿轮22，第二端具有抱紧结构23，该抱紧结构23能够通过调整螺钉(如图中的7)和调整螺母锁紧(未图示)。具体地如图4b所示，抱紧结构23通过以下方式形成：在齿轮丝母2第一端的外壁上形成有轴向切槽25和径向切槽26，其中，轴向切槽25自齿轮丝母2第一端的端面沿齿轮丝母2的轴向延伸，并且轴向切槽25自齿轮丝母2的外表面贯通至其螺纹孔21；径向切槽26沿齿轮丝母2的周向延伸、占1/2个周长，并自齿轮丝母2的外表面贯通至其螺纹孔21；并且该轴向切槽25与径向切槽26连通。在轴向切槽25两侧的槽壁上设置有同轴的两个通孔，所述调整螺钉能够穿过该两个通孔，并与调整螺母螺接。
如图5，机座5为具有中空腔的六面体结构，其顶面51和底面52上分别设置有连通至中空腔、且同轴的圆孔511、521；在机座5的第一侧面53上开设有连通至中空腔的转轴孔531。在机座5中空腔的腔壁上、并且靠近于其顶面上的圆孔的位置处设置有第一环形凸台54；在齿轮丝母2的外壁上、靠近于从动锥齿轮22的位置处设置有第二环形凸台24；当安装到位时，第二角接触轴承装配于第一环形凸台54与第二环形凸台24之间。
如图6，端盖9的中部具有台阶腔，该台阶腔包括第一腔91和第二腔92，第一腔91的直径小于第二腔92的直径，并且在第一腔91和第二腔92之间形成有台阶面94，第二腔92的腔壁上还设置有卡槽93。端盖9包括台阶型布置的第一圆柱部94和第二圆柱部95，第一圆柱部94的直径大于第二圆柱部95的直径，并且第一圆柱部94上均匀地设置有多个连接孔；当安装到位时，第二圆柱部95嵌在机座5的转轴孔531中，端盖9通过穿设于多个连接孔中的螺钉固定连接至机座5第一侧面。
如图2所示，当安装到位时，传动齿轮构件6的主动锥齿轮62与从动锥齿轮22啮合，升降丝杠1自上而下地穿设于齿轮丝母2的螺纹孔21中；两个角接触轴承4彼此间隔地套装在齿轮丝母2上，其中，位于上面的角接触轴承为第一角接触轴承，位置在下面的角接触轴承为第二角接触轴承；两个锁紧螺母3层叠地套装在齿轮丝母2上，位于下面的锁紧螺母抵压在第一角接触轴承4的内圈上，并且位于下面的锁紧螺母的位置低于抱紧结构23；主动锥齿轮62、从动锥齿轮22、两个角接触轴承4、以及升降丝杠1的一部分均位于机座5的中空腔中；端盖9盖设在机座5的转轴孔531中；深沟球轴承8和卡圈10顺序地套装于传动齿轮构件6上，传动齿轮构件6的第一端自端盖9的台阶腔伸出，卡圈10卡在卡槽93中，深沟球轴承8的内圈抵靠在环形台阶部63上，其外圈分别通过端盖9的台阶面94和卡圈10限位。
本发明中，使用两个锁紧螺母3是为了防松目的，防止齿轮丝母2在长时间转动的过程中，锁紧螺母松动，造成齿轮丝母2轴向松动。
使用两个角接触球轴承4，并施加轴向预紧力，从而减小了轴承的轴向游隙，提高了丝杠轴向传动的精度。
使用抱紧结构，是通过把齿轮丝母2切开一个开口，然后用调整螺钉7锁紧这个开口，来调整升降丝杠1和齿轮丝母2的配合松紧度，从而减少了升降丝杠1轴向运动的间隙，实现了精密传动。使用时，调整调整螺钉7的松紧度，从而调整了升降丝杠1和齿轮丝母2之间的缝隙，既可以保证齿轮丝母2的自用转动，又使它们之间没有了缝隙，从而提高了这种螺旋升降机构的传动精度。
本发明的原理图如图1所示。由传动齿轮构件6带动齿轮丝母2转动，从而带动升降丝杠1上下运动。
通过调整锁紧螺母3的锁紧程度，可以减小角接触球轴承4的轴向间隙。通过调整调整螺钉7，可以减小升降丝杠1和齿轮丝母2之间的间隙。
本发明通过使用一对锥齿轮和两个机构的调整，从而实现了精密螺旋传动升降运动。
本发明中，升降丝杠1是不能够自由旋转的，它只能做升降运动，通过齿轮丝母2的旋转，来推动或拉动升降丝杠1运动，从而实现精密螺旋升降，其传动误差小于0.01mm。
优选地，机座5用铝合金加工而成，其作用是承载着两只角接触球轴承4和传动齿轮构件6。升降丝杠1采用2Cr13材料加工而成，它与齿轮丝母2的丝母部分配合使用，其作用是将丝母的旋转运动变成升降丝杠的直线运动。齿轮丝母2采用40Cr材料加工而成，它的丝母部分与升降丝杠1配合使用，它的齿轮部分与传动齿轮构件6上的主动锥齿轮配对使用。锁紧螺母3采用0Cr18Ni9材料加工而成，其作用是锁紧齿轮丝母2轴向的两个角接触球轴承。角接触球轴承4是外购件。传动齿轮构件6采用40Cr材料加工而成，其作用是与齿轮丝母2配合使用，传递转动。调整螺钉7采用M3x12开槽圆柱头螺钉。升降丝杠1在转动时受到约束，从而实现它的升降运动。
升降丝杠1因齿轮丝母2的转动而上下运动时，如果采用转动轴承会产生反向间隙，影响升降丝杠1上下运动精度。为减少转动轴承对其的影响，在本发明的升降机构中，使用了两只角接触球轴承，这两只角接触球轴承面对面使用，并用锁紧螺母3锁住。使用时调整锁紧螺母3的锁紧程度，将两只角接触球轴承调整到合适间隙，即保证了轴承的自由转动，又使其没有了上下运功的间隙，从而提高了这种螺旋升降机构的传动精度。
在此，需要说明的是，本说明书中未详细描述的内容，是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够实现的，因此，不做赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种螺旋升降机构，其特征在于，包括升降丝杠(1)、齿轮丝母(2)、两个锁紧螺母(3，3)、两个角接触球轴承(4,4)、机座(5)、传动齿轮构件(6)、调整螺钉(7)、深沟球轴承(8)、端盖(9)、以及卡圈(10)，其中，
传动齿轮构件(6)的第一端具有连接至外部的驱动装置的转轴(61)，第二端具有与齿轮丝母(2)啮合的主动锥齿轮(62)，并且传动齿轮构件的中部具有环形台阶(63)；
齿轮丝母(2)为筒形结构，其中部具有与升降丝杠(1)配合的螺纹孔(21)，齿轮丝母(2)的第一端具有与传动齿轮构件(6)的主动锥齿轮(62)啮合的从动锥齿轮(22)，第二端具有抱紧结构(23)，该抱紧结构(23)能够通过调整螺钉和调整螺母锁紧；
机座(5)为具有中空腔的六面体结构，其顶面(51)和底面(52)上分别设置有连通至中空腔、且同轴的圆孔(511,521)；在机座(5)的第一侧面(53)上开设有连通至中空腔的转轴孔(531)；
端盖(9)的中部具有台阶腔，该台阶腔包括第一腔(91)和第二腔(92)，第一腔(91)的直径小于第二腔(92)的直径，并且在第一腔(91)和第二腔(92)之间形成有台阶面(94)，第二腔(92)的腔壁上还设置有卡槽(93)；
当安装到位时，传动齿轮构件(6)的主动锥齿轮(62)与从动锥齿轮(22)啮合，升降丝杠(1)自上而下地穿设于齿轮丝母(2)的螺纹孔(21)中；两个角接触轴承(4，4)彼此间隔地套装在齿轮丝母(2)上，其中，位于上面的角接触轴承为第一角接触轴承，位置在下面的角接触轴承为第二角接触轴承；两个锁紧螺母(3,3)层叠地套装在齿轮丝母(2)上，位于下面的锁紧螺母抵压在第一角接触轴承(4)的内圈上，并且位于下面的锁紧螺母的位置低于抱紧结构(23)；主动锥齿轮(62)、从动锥齿轮(22)、两个角接触轴承(4，4)、以及升降丝杠(1)的一部分均位于机座(5)的中空腔中；端盖(9)盖设在机座(5)的转轴孔(531)中；深沟球轴承(8)和卡圈(10)顺序地套装于传动齿轮构件(6)上，传动齿轮构件(6)的第一端自端盖(9)的台阶腔伸出，卡圈(10)卡在卡槽(93)中，深沟球轴承(8)的内圈抵靠在环形台阶部(63)上，其外圈分别通过端盖(9)的台阶面(94)和卡圈(10)限位。
2.根据权利要求1所述的螺旋升降机构，其特征在于，在机座(5)中空腔的腔壁上、并且靠近于其顶面上的圆孔的位置处设置有第一环形凸台(54)；在齿轮丝母(2)的外壁上、靠近于从动锥齿轮(22)的位置处设置有第二环形凸台(24)；
当安装到位时，第二角接触轴承装配于第一环形凸台(54)与第二环形凸台(24)之间。
3.根据权利要求1所述的螺旋升降机构，其特征在于，
端盖(9)包括台阶型布置的第一圆柱部(94)和第二圆柱部(95)，第一圆柱部(94)的直径大于第二圆柱部(95)的直径，并且第一圆柱部(94)上均匀地设置有多个连接孔；
当安装到位时，第二圆柱部(95)嵌在机座(5)的转轴孔(531)中，端盖(9)通过穿设于多个连接孔中的螺钉固定连接至机座(5)第一侧面。
4.根据权利要求1所述的螺旋升降机构，其特征在于，所述抱紧结构(23)通过以下方式形成：
在齿轮丝母(2)第一端的外壁上形成有轴向切槽(25)和径向切槽(26)，其中，轴向切槽(25)自齿轮丝母(2)第一端的端面沿齿轮丝母(2)的轴向延伸，并且轴向切槽(25)自齿轮丝母(2)的外表面贯通至其螺纹孔(21)；径向切槽(26)沿齿轮丝母(2)的周向延伸、占1/2个周长，并自齿轮丝母(2)的外表面贯通至其螺纹孔(21)；并且该轴向切槽(25)与径向切槽(26)连通；
在轴向切槽(25)两侧的槽壁上设置有同轴的两个通孔，所述调整螺钉能够穿过该两个通孔，并与调整螺母螺接。
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