CN105782381B - 一种行星滚柱丝杆副 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种行星滚柱丝杆副，包括丝杆、螺母及至少一个滚柱，滚柱两端通过两个滚柱保持架连接于螺母内圈内，设有滚柱的螺母套设于丝杆外，丝杠上设有外螺纹，滚柱设有与外螺纹相啮合的第一环形牙，其中，螺母内还设有定位锁紧机构，定位锁紧机构包括锁紧块及与锁紧块连接的压紧机构，压紧机构推动锁紧块压设于丝杆外壁。本发明提供的一种行星滚柱丝杆副，滚柱与丝杆啮合，滚柱在自转的同时，绕丝杆公转，在公转的过程中，沿丝杆的螺纹轨迹行走，从而带动螺母沿丝杆轴线行走；另外，螺母中设置定位锁紧机构，通过压紧机构推动锁紧块抱紧丝杆，达到锁紧定位的目的，提高传动精度。

Description

一种行星滚柱丝杆副

技术领域

本发明涉及机械传动部件技术领域，尤其涉及一种将旋转转换为直线传动的，并且可随时定位的一种行星滚柱丝杆副。

背景技术

丝杠是一种典型的通过螺旋副将旋转运动转化为直线运动的传动机构，目前丝杠副主要分两类：一类是采用滑动螺旋传动的滑动副丝杠，如梯形螺纹丝杠、矩形螺纹丝杠等；另一类是采用滚动螺旋传动的滚动副丝杠，如滚珠丝杠。滑动副丝杠承载能力大，主要用于传递动力，但其效率很低，响应慢，无法用于高精度、高速度的场合。滚动副丝杠精度高、传动效率高、响应快，已广泛应用于各类数控机床中，但滚动副丝杠承载能力小、刚性差，主要用于传递运动。行星滚柱丝杠是一种新型的滚动副丝杠，其相对滚珠丝杠而言，承载能力大大提高，而效率和精度与滚珠丝杠相近，寿命是滚珠丝杠的5至8倍，因此行星滚柱丝杠已经在重要的关键结构中得到应用。

如中国专利CN102562986A公开了一种行星滚柱丝杠，包括丝杆、螺母、两滚柱保持架、两弹性内挡圈以及设置于丝杆与螺母之间的若干滚柱，其特征是，所述行星滚柱丝杠还包括有两齿圈套，该两齿圈套分别固定于所述螺母的内孔的两端部，该螺母的内孔的中部设置有并列的环形牙槽，所述两滚柱保持架分别套置于两齿圈套的内孔中，并且被嵌入齿圈套的两弹性内挡圈分别挡住定位，该滚柱保持架上设有与滚柱数量一致的保持孔，所述滚柱的中部设置有同时与丝杆的螺纹和螺母的环形牙槽相嵌合的并列的环形牙，该滚柱的两端部为光轴头，该光轴头分别插入两滚柱保持架的保持孔中。本发明公开的一种行星滚柱丝杆副制造工艺简单，降低了加工成本，同时提高了传动效率，延长了使用寿命。

又如中国专利CN104179911A公开了一种长螺母反向式行星滚柱丝杠，其特征在于，包括丝杠、长螺母、行星滚柱和行星保持架，所述丝杠上设置有多头外螺纹，所述丝杠上位于所述多头外螺纹的两端均设置有第一渐开线齿轮；所述行星保持架浮动安装在所述丝杠上，所述行星保持架上沿周向开设有多个用于安装所述行星滚柱的孔；所述行星滚柱的数量为多个，所述的每个行星滚柱上均具有与所述丝杠的多头外螺纹啮合的单头螺纹，每个所述行星滚柱的两端均具有圆柱形的枢轴和第二渐开线齿轮，所述枢轴可转动安装在所述行星保持架上的孔内，所述第二渐开线齿轮同所述丝杠上的所述第一渐开线齿轮啮合。本发明公开的一种长螺母反向式行星滚柱丝杠，能够提供高于滚珠丝杠的额定动载和静载，可以使负载通过众多接触线迅速释放，从而能有更高的抗冲击能力。

但是上述公开的两种行星滚柱丝杠，均不能实现定位作用，不能自锁，具有传动，虽然具有传动的可逆性，但是使得轴向上容易发生位移，降低运动的精确度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不能自锁的问题，本发明提供了可随时定位自锁，防止轴向滑动，提高传动精度的一种行星滚柱丝杆副。

本发明提供的一种行星滚柱丝杆副，包括丝杆、螺母及至少一个滚柱，滚柱两端通过两个滚柱保持架连接于螺母内圈内，设有滚柱的螺母套设于丝杆外，丝杠上设有外螺纹，滚柱设有与外螺纹相啮合的第一环形牙，其中，螺母内还设有定位锁紧机构，定位锁紧机构包括锁紧块及与锁紧块连接的压紧机构，压紧机构推动锁紧块压设于丝杆外壁。本发明提供的一种行星滚柱丝杆副，滚柱与丝杆啮合，滚柱在自转的同时，绕丝杆公转，在公转的过程中，沿丝杆的螺纹轨迹行走，从而带动螺母沿丝杆轴线行走；另外，螺母中设置定位锁紧机构，通过压紧机构推动锁紧块抱紧丝杆，达到锁紧定位的目的。

在一些实施方式中，螺母内圈中部设有与第一环形牙啮合的内牙槽。由此，螺母内为实心结构，与滚柱线接触，提高螺母的负载能力。

在一些实施方式中，螺母内圈两端分别嵌设有齿圈套，齿圈套与螺母固定连接，齿圈套外周面成三级圆台状，其外径最小的一级为一级圆台，外径最大的一级为三级圆台，中间一级为二级圆台，一级圆台外周设有齿牙，齿牙的牙平面与齿圈套轴线平行。

在一些实施方式中，滚柱保持架嵌设于齿圈套二级圆台外周，滚柱保持架与齿圈套轴向定位、周向活动连接。由此，滚柱两端分别转动连接于滚柱保持架上，两滚柱保持架通过两齿圈套及滚柱夹持，在轴线上保持齿圈套与滚柱保持架的相对静止，提高了运动精度。

在一些实施方式中，滚柱两端设有与齿圈套啮合的第二环形牙，第二环形牙的牙平面与第一环形牙的牙平面垂直，第一环形牙及第二环形牙的外周面为同一周面。

由此，上述机构中，滚柱与齿圈套具有确定的传动比，使滚柱与螺母能按一定的速度比转动，避免了相互之间滑动所导致的摩擦损失，从而进一步提升传动效率，另外，减小了滚柱与滚柱保持架间的摩擦，减小滚柱与滚柱保持架的磨损，延长可使用寿命。

在一些实施方式中，压紧机构及锁紧块均设于齿圈套内，位于一端或两端的齿圈套内，压紧机构为驱动缸，驱动缸连接锁紧块，驱动缸通过电磁阀控制。由此，合上电磁阀，驱动缸直接推动锁紧块抱紧丝杆，以达到定位作用。

在一些实施方式中，压紧机构及锁紧块均设于齿圈套内，位于一端或两端的齿圈套内，压紧机构包括驱动缸、杠杆及弹簧，杠杆一端侧边连接锁紧块，杠杆另一端一侧设置驱动缸，另一侧设置弹簧，驱动缸位于锁紧块同侧，驱动缸与弹簧相对设置，杠杆中部通过转轴枢接，驱动缸通过电磁阀控制。由此，在需要定位时，合上电磁阀，驱动缸推动杠杆一端向弹簧方向转动，并挤压弹簧，由于杠杆中部通过转轴枢接，必然使杠杆另一端推动驱动缸同侧的锁紧块，使锁紧块压紧丝杆，从而达到锁定定位的作用，此时弹簧处于压缩状态；断开电磁阀，驱动缸不再施加压力，弹簧在弹簧回力的作用下展开，与此同时，推动杠杆一端向驱动缸方向转动，同时杠杆另一端带动锁紧块远离丝杆，从而解除锁定。

优选的，驱动缸为气缸或油缸。

优选的，锁紧块为弹性锁紧块。由此，不仅增加了锁紧块与丝杆间的摩擦系数，达到通过增加摩擦力而提高锁紧能力的效果，同时避免丝杆磨损，达到延长使用寿命的作用。

优选的，锁紧块朝向丝杆的一面设有与外螺纹相啮合的齿牙。由此，提高锁紧块的使用寿命。

与现有技术相比，本发明提供的一种行星滚柱丝杆副的有益效果在于：

1、本发明提供的一种行星滚柱丝杆副，设有定位锁紧机构，通过压紧机构推动锁紧块抱紧丝杆，达到锁紧定位的目的，在需要定位的点上防止传动的可逆性，使得螺母与丝杆在轴向上避免发生位移，提高运动的精确度。

2、本发明提供的一种行星滚柱丝杆副，齿圈套外周面成三级圆台状，其外径最小的一级为一级圆台，外径最大的一级为三级圆台，中间一级为二级圆台，一级圆台外周设有齿牙，二级圆台外侧嵌设滚柱保持架，无需使用挡块挤压保持架使保持架与螺母保持轴向上的静止，简化结构，较小加工成本，另外，齿牙设于齿圈套外周，于齿圈套外圈与滚柱啮合，减小滚柱承压，延长滚柱使用寿命。

附图说明

图1为本发明第一种实施方式提供的一种行星滚柱丝杆副的剖视图；

图2为本发明第二种实施方式提供的一种行星滚柱丝杆副的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

图1示意性地显示了根据本发明第一种实施方式提供的一种行星滚柱丝杆副。

如图1所示，本发明此实施例提供的一种行星滚柱丝杆副，包括丝杆1、套设于丝杆1外周的螺母2、位于丝杆1与螺母2内圈之间的滚柱3及定位锁紧机构201。

如图1所示，丝杆1上设有多头外螺纹101。

如图1所示，螺母2内圈通过销轴204固定连接两齿圈套203，两齿圈套203分别位于螺母2内圈两端，销轴204从螺母2外周面沿其径向穿过螺母与齿圈套203固定连接。

如图1所示，齿圈套203套设于丝杆1外周，齿圈套203外周面成三级圆台状，如图1所示，齿圈套203外径最小的一级为一级圆台2031，外径最大的一级为三级圆台2033，中间一级为二级圆台2032。如图1所示，两齿圈套203的二级圆台2032外周，即齿圈套203的三级圆台2033内侧分别套设滚柱保持架23。滚柱保持架23成环形，滚柱保持架23上沿周面开设有多个用于安装滚柱3的滚柱保持孔231，保持孔231沿滚柱保持架23轴向开设，该滚柱保持架23用于为滚柱3提供周向引导。

如图1所示，齿圈套203的一级圆台2031外周设有均匀分布有齿牙2034，齿牙2034的牙平面与齿圈套203轴线平行。

如图1所示，滚柱3通过滚柱保持架23轴线固定于螺母2内圈内，且包括至少一个滚柱3，作为优选的，在本发明的此实施方式中，包括多个滚柱3，滚柱3的数量根据强度要求及周向空间决定，最多以各滚柱3互相不干涉为限，而在本发明侧此实施方式中，包括6个规格相同的滚柱3，其沿螺母2内圈圆周均匀分布，以达到滚柱3承载受力的均匀。如图1所示，滚柱3中部设有与丝杆1上外螺纹101相啮合的第一环形牙301，两端设有与齿圈套203的齿牙2034相啮和的第二环形牙302，第二环形牙302的牙平面与第一环形牙301的牙平面垂直，两端第二环形牙302与第一环形牙301紧邻，滚柱3两端，位于第二环形牙302外侧为光轴303，如图1所示，滚柱3通过光轴303插设于两滚柱保持架23的保持孔231内，保持孔231与滚柱3个数相同，且位置对应，该光轴303与滚柱保持架23的保持孔231形成动配合，通过两个齿圈套203的夹持作用，将两滚柱保持架23及6个滚柱3约束在螺母2内圈，使两滚柱保持架23及6个滚柱3与螺母2保持轴向上的相对静止。

作为优选的，如图1所示，滚柱3上的第一环形牙301及第二环形牙302的外周面为同一周面。

作为进一步优选的，如图1所示，螺母2内圈中部设有与第一环形牙301啮合的内牙槽202。

如图1所示，6个滚柱3同步自转，由于其第一环形牙301与丝杆1的外螺纹101啮合，因此，在自转的过程中，6个滚柱3页同步绕丝杆公转，在公转同时，随着丝杆1上外螺纹101的轨迹，滚柱3在丝杆1的轴向上形成位移，因此，与滚柱3保持轴向静止的滚柱保持架23、齿圈套203及螺母随滚柱3也在丝杆1的轴向上形成位移，从而将旋转运动转换为直线运动。另外，螺母2内圈中部设有与第一环形牙301啮合的内牙槽202，使螺母2余滚柱3之间，滚柱3与丝杆之间均为线接触，提高了负载能力。而齿圈套203与滚柱3间形成齿啮合，使滚柱3与齿圈套203之间具有确定的传动比，使滚柱3与螺母2能按一定的速度比转动，避免了相互之间滑动所导致的摩擦损失，从而进一步提升传动效率，另外，减小了滚柱3与滚柱保持架23间的摩擦，减小滚柱3与滚柱保持架23的磨损，延长可使用寿命。

作为优选的，齿圈套203内还设有定位锁紧机构201。如图1所示，两端的齿圈套203内圈分别开设有朝向丝杆1的定位孔205，定位锁紧机构201分别设于两定位孔205内。如图1所示，定位锁紧机构201包括锁紧块2011及与锁紧块2011连接的压紧机构2012，在本发明的此实施方式中，压紧机构2012为驱动缸0121，作为优选的，驱动缸0121为气缸，齿圈套203内设有气流通路206连通气缸及外部气源，气缸通过电磁阀控制运动。如图1所示，锁紧块2011连接于气缸伸缩杆端部，气缸伸缩杆垂直于丝杆1轴向。作为优选的，锁紧块2011为弹性锁紧块，作为进一步优选的，锁紧块2011朝向丝杆1的一面设有与外螺纹101相啮合的齿牙0111。因此，不仅增加了锁紧块2011与丝杆1间的摩擦系数，达到通过增加摩擦力而提高锁紧能力的效果，同时避免丝杆1及锁紧块2011磨损，达到延长使用寿命的作用。在需要自锁定位的情况下，合上电磁阀，气缸充气，驱动缸0121直接推动锁紧块2011抱紧丝杆1，以达到定位自锁作用，在需要定位的点上防止传动的可逆性，使得螺母与丝杆在轴向上避免发生位移，提高运动的精确度。

实施例2：

本发明第二种实施方式提供的一种行星滚柱丝杆副，其结构与实施例1提供的一种行星滚柱丝杆副的结构基本相同，其不同之处在于定位锁紧机构201的结构。

图2示意性地显示了根据本发明第二种实施方式提供的一种行星滚柱丝杆副。

如图2所示，本发明此实施方式提供的一种行星滚柱丝杆副，定位锁紧机构201包括锁紧块2011及与锁紧块2011连接的压紧机构2012，其中一端的齿圈套203内圈开设有朝向丝杆1的定位孔205，锁紧块2011设于定位孔205内。如图2所示，在本发明的此实施方式中，压紧机构2012包括驱动缸0121、杠杆0123及弹簧0124，作为优选的，如图2所示，杠杆0123成“L”形，“L”形杠杆的短臂端部连接锁紧块2011，锁紧块2011垂直于丝杆1轴向，杠杆0123长臂自由端端部一侧设置驱动缸0121，另一侧设置弹簧0124，驱动缸0121位于锁紧块2011同侧，驱动缸0121与弹簧0124相对设置，杠杆0123长臂中部通过转轴0125枢接。齿圈套203内还设有容置“L”形杠杆0123的杠杆腔207，及容置驱动缸0121及弹簧0124的驱动腔208，驱动腔208与杠杆腔207连接并相互垂直，杠杆腔207与定位孔205连接并相互垂直。

作为优选的，驱动缸0121为油缸，齿圈套203内设有油路通路206连通油缸及外部油箱，油缸通过电磁阀控制。作为优选的，锁紧块2011为弹性锁紧块，作为进一步优选的，锁紧块2011朝向丝杆1的一面设有与外螺纹101相啮合的齿牙0111。因此，不仅增加了锁紧块2011与丝杆1间的摩擦系数，达到通过增加摩擦力而提高锁紧能力的效果，同时避免丝杆1及锁紧块2011磨损，达到延长使用寿命的作用。

在需要自锁定位的情况下，合上电磁阀，油缸推动杠杆0123长臂端向弹簧0124方向转动，并挤压弹簧0124，由于杠杆0123长臂中部通过转轴0125枢接，必然使杠杆0123另一端推动油缸同侧的锁紧块2011，使锁紧块2011压紧丝杆1，从而达到锁定定位的作用，此时弹簧0124处于压缩状态；断开电磁阀，油缸不再施加压力，弹簧0124在弹簧回力的作用下展开，与此同时，推动杠杆0123一端向油缸方向转动，同时杠杆0123断臂端带动锁紧块2011远离丝杆1，从而解除锁定。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种行星滚柱丝杆副，包括丝杆(1)、螺母(2)及至少一个滚柱(3)，所述滚柱(3)两端通过两个滚柱保持架(23)连接于所述螺母(2)内圈内，设有所述滚柱(3)的螺母(2)套设于所述丝杆(1)外，所述丝杆(1)上设有外螺纹(101)，所述滚柱(3)设有与所述外螺纹(101)相啮合的第一环形牙(301)，其特征在于，所述螺母(2)内还设有定位锁紧机构(201)，所述定位锁紧机构(201)包括锁紧块(2011)及与锁紧块(2011)连接的压紧机构(2012)，所述压紧机构(2012)推动所述锁紧块(2011)压设于所述丝杆(1)外壁，所述螺母(2)内圈中部设有与所述第一环形牙(301)啮合的内牙槽(202)，所述螺母(2)内圈两端分别嵌设有齿圈套(203)，所述齿圈套(203)与所述螺母(2)固定连接，所述齿圈套(203)外周面成三级圆台状，其外径最小的一级为一级圆台(2031)，外径最大的一级为三级圆台(2033)，中间一级为二级圆台(2032)，所述一级圆台(2031)外周设有齿牙(2034)，所述齿牙(2034)的牙平面与所述齿圈套(203)轴线平行。

2.根据权利要求1所述的一种行星滚柱丝杆副，其特征在于，所述滚柱保持架(23)嵌设于所述齿圈套(203)二级圆台(2032)外周，所述滚柱保持架(23)与所述齿圈套(203)轴向定位、周向活动连接。

3.根据权利要求2所述的一种行星滚柱丝杆副，其特征在于，所述滚柱(3)两端设有与所述齿圈套(203)啮合的第二环形牙(302)，所述第二环形牙(302)的牙平面与所述第一环形牙(301)的牙平面垂直，所述第一环形牙(301)及所述第二环形牙(302)的外周面为同一周面。

4.根据权利要求1所述的一种行星滚柱丝杆副，其特征在于，所述压紧机构(2012)及所述锁紧块(2011)均设于所述齿圈套(203)内，位于一端或两端的所述齿圈套(203)内，所述压紧机构(2012)为驱动缸(0121)，所述驱动缸(0121)连接所述锁紧块(2011)，所述驱动缸(0121)通过电磁阀控制。

5.根据权利要求1所述的一种行星滚柱丝杆副，其特征在于，所述压紧机构(2012)及所述锁紧块(2011)均设于所述齿圈套(203)内，位于一端或两端的所述齿圈套(203)内，所述压紧机构(2012)包括驱动缸(0121)、杠杆(0123)及弹簧(0124)，所述杠杆(0123)一端侧边连接所述锁紧块(2011)，所述杠杆(0123)另一端一侧设置所述驱动缸(0121)，另一侧设置所述弹簧(0124)，所述驱动缸(0121)位于所述锁紧块(2011)同侧，所述驱动缸(0121)与所述弹簧(0124)相对设置，所述杠杆(0123)中部通过转轴(0125)枢接，驱动缸通过电磁阀控制。

6.根据权利要求4或5所述的一种行星滚柱丝杆副，其特征在于，所述驱动缸(0121)为气缸或油缸。

7.根据权利要求6所述的一种行星滚柱丝杆副，其特征在于，所述锁紧块(2011)为弹性锁紧块。

8.根据权利要求7所述的一种行星滚柱丝杆副，其特征在于，所述锁紧块(2011)朝向所述丝杆(1)的一面设有与所述外螺纹(101)相啮合的齿牙(0111)。