CN104847861B - 滚柱丝杠以及在这种滚柱丝杠中装配滚柱的方法和工具 - Google Patents

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Abstract

一种滚柱丝杠机构，包括具有外螺纹的丝杠、围绕所述丝杠布置并与其同轴的螺母(18)，所述螺母(18)具有内螺纹，以及设置在所述丝杠与所述螺母(18)之间的多个彼此相同的滚柱(22i)，每个滚柱具有与所述丝杠及所述螺母(18)的外内螺纹接合的外螺纹，每个滚柱(22i)的螺纹由齿在每个端部沿轴向延长，所述齿分别与固定在螺母(18)的孔的带螺纹的部分中的两个环形齿轮(34)的齿(38)接合。每个滚柱(22i)包括角视觉定位装置(60i)，其使得能够相对于所述齿轮(34)的预定的基准点(P)将滚柱(22i)置于环形齿轮之一(34)中。

Description

滚柱丝杠以及在这种滚柱丝杠中装配滚柱的方法和工具
技术领域
本发明涉及滚柱丝杠机构的领域，其使得能够将旋转运动转换成线性平移运动，反之亦然。
背景技术
这样的机构设置有具有内螺纹的丝杠、布置成围绕该丝杠并且具有内螺纹的螺母、以及分别与丝杠及螺母的外内螺纹接合的多个纵向滚柱。
第一类型的滚柱丝杠机构包括具有与丝杠及螺母的外内螺纹接合的外螺纹的丝杠。滚柱的螺纹和螺母的螺纹具有彼此相同的螺旋角，其与丝杠的螺纹的螺旋角不同，使得当丝杠相对于螺母转动时，滚柱自行转动并且围绕丝杠滚动，而不会在螺母内发生轴向位移。滚柱通过安装在螺母上并且与所述滚柱的齿相接合的齿被引导成平行于丝杠的轴线旋转。这种机构被称为卫星滚柱丝杠。
第二类型的滚柱丝杠机构具有相似的工作原理，但是由反向位置区分开。滚柱、丝杠及螺母的螺纹的螺旋角被选择成使得当丝杠相对于螺母转动时，滚柱自行转动并且在螺母中轴向位移。滚柱通过形成于其上并且与所述滚柱的齿相配合的齿被引导成平行于丝杠的轴线旋转。这种机构被称为倒卫星滚柱丝杠。
为了在滚柱丝杠机构中装配滚柱，滚柱被手动地且格外小心地逐个安装，直到螺纹的始点被布置在正确的点。
然而，滚柱必须定位在螺母中使得具有相同的轴向位置。实际上，当滚柱以已知的方式装配在螺母中时，滚柱的齿与齿轮啮合且轴颈定位在环形隔离环的空隙中。如果滚柱的轴向位置不正确，也就是说滚柱未处于螺母的轴线，则在滚柱的齿与齿轮之间存在径向间隙。
发明内容
因此，本发明的目的是通过提出简单设计且易于装配的滚柱丝杠机构来解决这些缺点，同时最大限度地减少滚柱的齿与齿轮之间的径向间隙。
在一实施例中，一种滚柱丝杠机构包括具有外螺纹的丝杠、围绕所述丝杠布置并与其同轴的螺母，所述螺母具有内螺纹，以及设置在所述丝杠与所述螺母之间的多个彼此相同的滚柱，每个滚柱具有与所述丝杠及所述螺母的外内螺纹接合的外螺纹。每个滚柱的螺纹由齿在每个端部沿轴向延长，所述齿本身由向外延伸的圆筒形轴颈沿轴向延长。所述滚柱丝杠机构还包括两个环形齿轮，它们固定在螺母的孔的不带螺纹的部分中，并且每个都包括在内部分别与滚柱的齿接合的齿，以及两个环形隔离环，每个沿径向装配在丝杠与相关的齿轮之间并且包括沿周向均匀分布并且其中容纳有滚柱的轴颈的多个圆筒形贯通空隙。
每个滚柱包括角视觉定位装置，其使得能够相对于所述齿轮或所述螺母的预定的基准点将滚柱置于齿轮中。所述滚柱的角视觉定位装置对于每个滚柱来说必须位于同一个点，例如在螺纹始点。
有利地，所述角视觉定位装置被制造在所述螺纹外。
根据一实施例，所述角视觉定位装置被制造在成组齿之一的径向侧表面或圆筒形轴向表面上。
根据一实施例，所述角视觉定位装置被制造在所述轴颈之一的径向侧表面或圆筒形轴向表面上。
根据一实施例，所述角视觉定位装置是变形、加工或标记。
根据一实施例，在所述滚柱的螺纹之前制造所述角视觉定位装置。
根据第二方面，本发明涉及一种能够将滚柱装配在前面所述的滚柱丝杠机构中的装配工具。所述装配工具包括环形体，其包括具有的内径大于螺母的外径的圆筒形贯通穿孔和沿周向均匀分布的多个圆筒形贯通空隙，每个具有用于每个滚柱的角视觉定位装置。
根据第三方面，本发明涉及一种用于将滚柱装配在前面所述的滚柱丝杠机构中的方法，其中，基准点被确定在所述齿轮上或者在所述螺母上；将第一滚柱定位在所述环形隔离环的相关空隙中，使得所述第一滚柱的角视觉定位装置面向预定的基准点；以及使所述第一滚柱自行转动，直至在所述环形隔离环中所形成的相邻空隙与预定的基准点对准。
为了将第二滚柱装配在所述齿轮中，将第二滚柱定位在所述环形隔离环的相关空隙中，使得所述第二滚柱的角视觉定位装置面向预定的基准点；以及使所述第二滚柱自行转动，直至在所述环形隔离环中所形成的相邻空隙与预定的基准点对准，并且对于每个滚柱重复放置与旋转的步骤。
在已经将所述第一滚柱装配在所述齿轮中之后，所述装配工具围绕所述螺母定位成使得装配工具的角视觉定位装置处于与第一滚柱的角视觉定位装置相同的角位置，并且所有其他的滚柱被定位在与装配工具的角视觉定位装置的角位置相对应的角位置。
附图说明
通过研究作为非限制性示例且由附图所示的实施例的详细描述，本发明得到更好地理解，其中：
-图1是根据本发明实施例的滚柱丝杠机构的轴线横截面的局部视图；
-图2是根据本发明第一实施例的滚柱的透视图；
-图3是根据本发明第二实施例的滚柱的透视图；
-图4、5和6示出了在图1的滚柱丝杠机构中装配滚柱的方法的步骤；以及
-图7是用于在图1的滚柱丝杠机构中装配滚柱的工具的前视图。
具体实施方式
如在图中所示，滚柱丝杠机构(整体上采用标号10)包括：丝杠12(轴线14)，其设置有外螺纹16；螺母18，其围绕丝杠12同轴装配并且设置有内螺纹20；以及多个纵向滚柱22，其径向布置在丝杠12和螺母18之间。螺母18的内螺纹20具有的内径大于丝杠12的外螺纹16的外径。丝杠12沿纵向延伸穿过其上形成有内螺纹20的螺母18的圆筒形孔(未标号)。
滚柱22(数量为n)彼此相同，并且围绕丝杠12均匀分布。每个滚柱22沿着与丝杠12的轴线14同轴的轴线22a延伸，并且包括与丝杠12的螺纹16以及螺母18的螺纹20接合的外螺纹24。每个滚柱的螺纹24由齿26、28在每个端部沿轴向延长，所述齿本身由向外延伸的圆筒形轴颈30、32沿轴向延长。
滚柱丝杠机构10包括两个环形齿轮34、36，它们固定在螺母18的孔的不带螺纹的部分中，并且每个都包括在内部分别与滚柱22的齿26、28接合的齿38、40，以便使其同步。
滚柱丝杠机构10还包括两个环形隔离环42、44，每个沿径向装配在丝杠12的螺纹16与相关的齿轮34、36之间。每个环形隔离环42、44包括沿周向均匀分布并且其中容纳有滚柱22的轴颈30、32的多个圆筒形贯通空隙42a、44a。环形隔离环42、44使得能够承载抵靠滚柱22并且保持滚柱的规则周向间隔。
如图所示，滚柱丝杠机构10还包括：保持环46、48，其装配在设置在相关齿轮34、36的孔中的槽(未标号)中，并且设计成沿轴向固定相应的隔离环42、44；以及两个端盖50、52，其在所述环42、44的附近固定在螺母的孔中。所述盖50、52沿轴向阻挡螺母18的孔，并且每个都具有与丝杠12的螺纹16相配合的螺纹(未标号)。
滚柱22的螺纹24和螺母18的螺纹20具有彼此相同的螺旋角，其与丝杠12的螺纹16的螺旋角不同，使得当丝杠12相对于螺母18转动时，滚柱22自行转动并且围绕丝杠12滚动，而不会在螺母18内发生轴向位移。滚柱22通过齿轮34、36的齿38、40被引导成平行于轴线4旋转。丝杠12可以相对于滚柱22沿轴向或沿纵向移动。
如图2所示，每个滚柱22包括使得能够相对于齿轮之一34的预定基准点将滚柱22置于齿轮34、36中的角视觉定位装置60。角视觉定位装置60在滚柱22的成组齿之一26的径向侧表面26a上被制造在螺纹24外。角视觉定位装置60可以被制造在滚柱22的螺纹之前。
如图2所示，角视觉定位装置60通过机械加工成圆形形式而被制造。作为变型，可以将角视觉定位装置60设置成变形或标记例如涂绘。要指出的是，可以将角视觉定位装置60设置成任何其他形式。
图3所示的实施例(其中相同的元件带有相同的附图标记)与图2所示的实施例的不同之处仅在于角视觉定位装置的位置。如图3所示，每个滚柱22包括在滚柱22的成组齿之一26的轴向圆筒形表面26b上被制造在螺纹24外的角视觉定位装置62，并且在齿26的径向侧表面26a上延长。事实上，可以使三角形形式出现在齿26的径向侧表面26a上。
如图3所示，角视觉定位装置62被机械制造在滚柱22的螺纹之前。作为变型，可以将角视觉定位装置62设置成变形或标记。
作为变型，可以将角视觉定位装置60、62设置成被制造在轴颈30之一的径向侧表面30a或圆筒形轴向表面30b上。
下面参照图4至6，将滚柱22装配在螺母18中：
如图4所示，基准点P被确定在齿轮34上。作为变型，基准点可以被确定在螺母18上。一旦基准点P已被确定，就将第一滚柱22i手动地定位在环形隔离环44的相关空隙45i中，使得所述第一滚柱22i的角视觉定位装置60i面向预定的基准点P，其中i是第一滚柱22及空隙45的数量，介于1和n之间。如在图中所示，数量n等于8。作为变型，可以提供大于或小于8的数量n。
然后，手动地使所述第一滚柱22i自行转动，使得其在齿轮34中沿径向位移，直至在环形隔离环44中所形成的相邻空隙45i+1与前面预定的基准点P对准，如可以在图5中看出。
如图5所示，第二滚柱22i+1定位在环形隔离环44的相关空隙45i+1中，使得第二滚柱22i+1的角视觉定位装置60i+1面向预定的基准点P。
如图6所示，使所述第二滚柱22i+1自行转动，使得其在齿轮34中沿径向位移，直至在环形隔离环44中所形成的相邻空隙45i+2与预定的基准点P对准，第三滚柱22i+2定位在环形隔离环44的相关空隙45i+2中，使得第三滚柱22i+2的角视觉定位装置60i+2面向预定的基准点P。
对于各滚柱重复滚柱22的放置与旋转的步骤。
因此，在多个装配操作中，作为在齿轮34中所确定的基准点的功能，可以将各滚柱装配在齿轮34、36中。
如在图中所示，滚柱定位成使得角视觉定位装置60每次与齿轮34上的基准点P对准，并且沿径向向外。作为变型，可以以任何其他方式来限定角视觉定位装置60相对于齿轮34上的基准点P的位置。例如，角视觉定位装置60可以每次与齿轮34上的基准点P对准，但沿径向向内，或者与基准点P形成一定的角度。
图7所示的实施例(其中相同的元件具有相同的标号)与图4至6所示的实施例的不同之处在于使用装配工具70以便在滚柱丝杠机构10的齿轮34中装配滚柱22。
装配工具70包括环形体72，其包括具有的内径大于螺母18的外径的圆筒形贯通穿孔72a和沿周向均匀分布的多个圆筒形贯通空隙74i，其中i是与滚柱22的数量相对应的圆筒形贯通空隙74的数量，介于1和n之间。装配工具70包括与每个圆筒形空隙74对准的、用于每个滚柱22的角视觉定位装置76i。
按照如下过程将滚柱22装配在齿轮34中：
基准点P被确定在齿轮34上。一旦基准点P已被确定，就将第一滚柱22i手动地定位在环形隔离环44的相关空隙45i中，使得所述第一滚柱22i的角视觉定位装置60i面向预定的基准点P，其中i是第一滚柱22及空隙45的数量，介于1和n之间。
然后，手动地使所述第一滚柱22i自行转动，使得其在齿轮34中沿径向位移，直至在环形隔离环44中所形成的相邻空隙45i+1与前面预定的基准点P对准。
一旦第一滚柱22i装配在齿轮34中，就围绕螺母18定位装配工具70，使得装配工具70的角视觉定位装置76i处于与第一滚柱22i的角视觉定位装置60相同的角位置，并且所有的其它滚柱22n定位在与装配工具70的角视觉定位装置76i的角位置相对应的角位置。
根据本发明，借助于在每个滚柱上所形成的角视觉定位装置，可以很容易地将滚柱装配在螺母中。
因此，所获得的装配方法允许很容易地在螺母中调整滚柱。

Claims (9)

1.一种滚柱丝杠机构，包括具有外螺纹(16)的丝杠(12)、围绕所述丝杠(12)布置并与其同轴的螺母(18)，所述螺母(18)具有内螺纹(20)，其中所述丝杠(12)的外螺纹(16)在所述丝杠的整个长度上连续延伸并且位于所述螺母(18)中，以及设置在所述丝杠(12)与所述螺母(18)之间的多个彼此相同的滚柱(22)，每个滚柱具有与所述丝杠(12)及所述螺母(18)的外内螺纹(16、20)接合的外螺纹(24)，每个滚柱(22)的螺纹(24)由齿(26、28)在每个端部沿轴向延长，所述齿本身由向外延伸的圆筒形轴颈(30、32)沿轴向延长，所述滚柱丝杠机构(10)还包括两个环形齿轮(34、36)，它们固定在螺母(18)的孔的不带螺纹的部分中，并且每个都包括在内部分别与滚柱(22)的齿(26、28)接合的齿(38、40)，以及两个环形隔离环(42、44)，每个沿径向装配在丝杠(12)与相关的齿轮(34、36)之间并且包括沿周向均匀分布并且其中容纳有滚柱(22)的轴颈(30、32)的多个圆筒形贯通空隙(43、45)，其特征在于，每个滚柱(22)包括角视觉定位装置(60、62)，其使得能够相对于所述齿轮(34)或所述螺母(18)的预定的基准点(P)将滚柱(22)置于环形齿轮之一(34)中，所述角视觉定位装置(60、62)处于每个所述滚柱(22)上的单一位置并且是变形、加工或标记。
2.根据权利要求1所述的滚柱丝杠机构，其中，所述角视觉定位装置(60、62)被制造在所述螺纹(24)外。
3.根据权利要求2所述的滚柱丝杠机构，其中，所述角视觉定位装置(60、62)被制造在成组齿之一(26)的径向侧表面(26a)上或圆筒形轴向表面(26b)上。
4.根据权利要求2所述的滚柱丝杠机构，其中，所述角视觉定位装置(60、62)被制造在所述轴颈之一(30)的径向侧表面(30a)或圆筒形轴向表面(30b)上。
5.根据前述权利要求1所述的滚柱丝杠机构，其中，所述角视觉定位装置(60、62)被制造在所述滚柱(22)的螺纹之前。
6.一种能够将滚柱(22)装配在根据前述权利要求中任一项所述的滚柱丝杠机构(10)中的装配工具(70)，包括环形体(72)，其包括具有的内径大于螺母(18)的外径的圆筒形贯通穿孔(72a)和沿周向均匀分布的多个圆筒形贯通空隙(74)，每个具有用于每个滚柱(22)的角视觉定位装置(76)。
7.一种用于将滚柱装配在根据权利要求1至5中任一项所述的滚柱丝杠机构(10)中的装配方法，其中：
-基准点(P)被确定在所述齿轮之一(34)上或者在所述螺母(18)上；
-将第一滚柱(22i)定位在所述环形隔离环之一(44)的相关空隙(45i)中，从而使得所述第一滚柱(22i)的角视觉定位装置(60i)面向预定的基准点(P)；以及
-使所述第一滚柱(22i)自行转动，直至在所述环形隔离环(44)中所形成的相邻空隙(45i+1)与预定的基准点(P)对准。
8.根据权利要求7所述的装配方法，其中，将第二滚柱(22i+1)定位在所述环形隔离环(45)的相关空隙(45i+1)中，使得所述第二滚柱(22i+1)的角视觉定位装置(60i+1)面向预定的基准点(P)；以及
-使所述第二滚柱(22i+1)自行转动，直至在所述环形隔离环(44)中所形成的相邻空隙(45i+2)与预定的基准点(P)对准，并且对于每个滚柱(22n)重复放置与旋转的步骤。
9.根据权利要求7所述的装配方法，其中，在已经将所述第一滚柱(22i)装配在所述齿轮(34)中之后，所述装配工具(70)围绕所述螺母(18)定位成使得装配工具(70)的角视觉定位装置(76i)处于与第一滚柱(22i)的角视觉定位装置(60i)相同的角位置，并且所有其他的滚柱(22)被定位在与装配工具(70)的角视觉定位装置(76)的角位置相对应的角位置。
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