CN105909745A - 一种滚珠丝杠副 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚珠丝杠副，包括丝杠、螺母、导管、挡珠器以及滚珠，螺母套设在丝杠外，丝杠的外周面和螺母的内周面均设有螺旋状的滚珠滚动槽，滚珠滚动槽配合形成螺旋滚道，挡珠器设置在螺旋滚道内并与螺母固定，导管内设有循环滚道，特点是：螺母内沿螺旋滚道螺旋线切线方向设有连接螺旋滚道和循环滚道的第一连接滚道、第二连接滚道，螺旋滚道内的滚珠被挡珠器沿螺旋线切线方向抄起后，通过第一连接滚道进入循环滚道，滚珠从循环滚道滚出后通过第二连接滚道进入螺旋滚道，优点是：通过挡珠器并利用滚珠运动过程中的离心力，将滚珠沿螺旋线切线方向抄起，不需改变原有运动路径，减少滚珠与螺母和抄起部的碰撞，提高耐久性。

Description

一种滚珠丝杠副

技术领域

本发明涉及机械传动装置领域，尤其涉及一种滚珠丝杠副。

背景技术

滚珠丝杠副是目前传动机械中精度最高也是最常用的传动装置，被广泛应用于电动注塑成型机等设备中。传统的滚珠丝杠副往往应用于高速轻载或低速重载的设备中，但随着注塑机行业的发展，为了满足更多类型注塑机的需要，亟需研究适用于高速重载的滚珠丝杠副。

滚珠丝杠副是一种将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动的机构。现有的滚珠丝杠副往往仅由螺旋滚道和循环滚道构成，滚珠在滚道内循环运动。滚珠丝杠副在承受外部载荷的情况下反复进行旋转运动和直线运动，同时滚珠重复进行由抄起部从螺旋滚道抄起并引导至反向循环滚道，再返回至螺旋滚道的循环动作。但是在这样的滚道结构中，滚珠往往依靠抄起部来改变其本来的运动路径，从而进入反向循环滚道，在被抄起时需要克服惯性力，如此一来滚珠会与抄起部频繁碰撞，造成抄起部易损伤、滚珠丝杠副耐用度不足的问题，不适用于高速、重载等领域的设备中。

近年来，对抄起部和滚道结构进行改进的研究也越来越多，可参考申请号为201520162761.7，名称为《滚珠丝杠》的实用新型专利（授权公告号为CN204610733U），其发明人通过设置与螺母外切的反向器代替抄起部，将滚珠抄起引导至循环通道。这样的结构提高了抄起部的强度，能够减轻滚珠与反向器的碰撞，从而一定程度上改善了抄起部易损伤的现状。但反向器的前端部仍呈现平面形状，在抄起时滚珠与反向器前端部为外切接触，且从全文内容可得滚珠沿丝杠的切线方向被抄起，虽然能减轻滚珠与反向器之间的碰撞，但依旧存在改变其本来的螺旋运动路径、需要克服惯性力的问题。在丝杠转速上升或外部载荷加大的情况下，在抄起部产生的滚珠的碰撞力会增大、碰撞频率会增加，将加速抄起部的损伤。因此现有的滚珠丝杠副在高速重载的情况下抄起部易损伤，降低了滚珠丝杠副的耐用性和机械转速，需要对滚珠丝杠副的结构做进一步的改进。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提供一种滚珠丝杠副，能够防止滚珠被抄起时与抄起部和螺母的频繁碰撞，降低机械损伤、提高滚珠丝杠副的转速和耐用性，并且结构简单、成本低。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种滚珠丝杠副，包括丝杠、螺母、导管、挡珠器以及滚珠，所述螺母套设在所述丝杠外，所述丝杠的外周面和所述螺母的内周面均设有螺旋状的滚珠滚动槽，所述滚珠滚动槽配合形成螺旋滚道，所述挡珠器固定设置在所述螺旋滚道内，所述导管内设有循环滚道，所述螺母内沿所述螺旋滚道的螺旋线切线方向设有连接所述螺旋滚道和所述循环滚道一端的第一连接滚道，所述螺母内沿所述螺旋滚道的螺旋线切线方向设有连接所述螺旋滚道和所述循环滚道另一端的第二连接滚道，所述螺旋滚道内的所述滚珠被所述挡珠器沿所述螺旋滚道的螺旋线切线方向抄起后，通过所述第一连接滚道进入所述循环滚道，所述滚珠从所述循环滚道滚出后通过所述第二连接滚道进入所述螺旋滚道。由此，利用滚珠在螺旋滚道运动过程中离心力产生的惯性，通过挡珠器将滚珠沿螺旋滚道的螺旋线切线方向被抄起，从而进入循环滚道，由此完全不需要改变滚珠本来的沿螺旋线方向的运动路径，能够很大程度上减少滚珠在被抄起时与螺母、与抄起部的碰撞，减少滚珠丝杠副的损耗。

在一些实施方式中，所述挡珠器的两端面设有沿所述螺旋滚道的螺旋线切线方向用于抄起所述滚珠的圆弧槽。由此，将端部的平面变成弧面，能够进一步减少滚珠与挡珠器端面的碰撞，大大降低挡珠器的受损程度。

在一些实施方式中，所述挡珠器包括弧形上部和弧形底部，所述弧形上部的上表面与所述螺母的滚珠滚动槽贴合，所述弧形底部的下表面与所述丝杠的滚珠滚动槽之间形成有间隙。由此，挡珠器的结构不因丝杠转动而受到磨损。

在一些实施方式中，在所述挡珠器的法向截面中，所述弧形上部和所述弧形底部的圆弧半径相同，而所述弧形底部的圆弧中心位于所述弧形上部的圆弧中心的竖直方向的正上方，使所述弧形底部与所述丝杠的外周面之间形成有间隙。由此，与现有技术相比挡珠器弧形片的圆弧半径增大，从而使得挡珠器与滚珠的接触面积增大，能够增加挡珠器的外端部在滚珠被抄起时的强度。

在一些实施方式中，所述循环滚道与所述第一连接滚道的端口之间、所述循环滚道与所述第二连接滚道的端口之间设有用于使所述滚珠的滚动路径顺畅的连接滚道延伸部。由此，用于对滚珠从第一连接滚道进入循环滚道或从循环滚道进入第二连接滚道起到缓冲作用，使滚珠的整个滚动路径更顺畅，减少碰撞和摩擦。

在一些实施方式中，所述导管的中心线与所述循环滚道的中心线不一致。由此，使导管结构变得简单，在相同材质的要求下，能够大幅度降低导管的生产成本，且便于滚珠丝杠副的加工、整体安装以及自动化生产。

在一些实施方式中，所述螺母外侧设有用于固定所述导管的压板。由此，起到更好的固定效果。

在一些实施方式中，相邻所述滚珠之间设有隔垫，所述隔垫与所述滚珠接触的端面设有与所述滚珠相匹配的圆弧面，所述隔垫的材质为塑料或橡胶。由此，能够避免滚珠直接碰撞，有效地降低了滚珠丝杠副的噪声。

在一些实施方式中，所述导管的材质为金属或塑料，所述导管通过金属粉末冶金技术或塑料注射成型技术制成。由此，满足本发明中对导管结构和功能的要求。

与现有技术相比，本发明的优点在于：设置沿螺旋滚道螺旋线切线方向的连接滚道，通过使用挡珠器并利用滚珠运动过程中离心力产生的惯性，将滚珠沿螺旋滚道的螺旋线切线方向被抄起，从而进入循环滚道，由此完全不需要改变滚珠本来的沿螺旋线方向的运动路径，能够很大程度上减少滚珠在被抄起时与螺母、与抄起部的碰撞，减少磨损，对于提高丝杠副转速和降低发热均具有积极作用，同时提升了滚珠丝杠副产品的耐久性，更适用于高速重载机械领域。

附图说明

图1为本发明一实施例的一种滚珠丝杠副的横截面示意图；

图2为本发明一实施例的一种滚珠丝杠副的纵截面示意图；

图3为本发明一实施例的一种滚珠丝杠副的部分俯视图；

图4为本发明一实施例的导管沿B-B的剖视图；

图5为本发明一实施例的挡珠器的立体结构示意图；

图6为图5的挡珠器的主视图；

图7为图5的挡珠器的俯视图；

图8为图5的挡珠器的法向截面图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

如图1-图8所示，本发明的一种滚珠丝杠副，包括丝杠1、螺母2、滚珠3、导管4、挡珠器5。螺母2套设在丝杠1外，丝杠1的外周面上设有螺旋状的滚珠滚动槽，螺母2的内周面上同样设有螺旋状的滚珠滚动槽，丝杠1和螺母2的滚珠滚动槽之间配合形成与内部滚珠3滚动路径相匹配的螺旋滚道11。通过滚珠3在螺旋滚道11内的滚动，使螺母2相对于丝杠1进行轴向相对移动。附图所示为双导程的滚珠丝杠副，仅以其中一个导程作详细说明。

螺母2外侧连接有导管4，导管4内设有容纳滚珠3通过的循环滚道41。螺母2内开设有沿螺旋滚道11的螺旋线切线方向的连接螺旋滚道11和循环滚道41一端的第一连接滚道21，螺母2内沿螺旋滚道的螺旋线切线方向设有对称的连接螺旋滚道11和循环滚道41另一端的第二连接滚道。因此，滚珠3的整个运动路径为：滚珠3在螺旋滚道11内滚动，通过挡珠器5沿螺旋滚道11的螺旋线切线方向被抄起并依次进入第一连接滚道21和循环滚道41，然后从循环滚道41的另一端滚出并进入第二连接滚道，紧接着返回螺旋滚道11，如此进行无限循环运动。其中，挡珠器5与螺母2固定连接，挡珠器5设置在螺旋滚道11内，并与螺母2螺旋状的滚珠滚动槽内切，与丝杠1之间留有一定间隙。挡珠器5的外端面位于抄起部位置。本发明的滚珠丝杠副利用滚珠3运动过程中离心力产生的惯性，将滚珠3沿螺旋线切线方向被抄起，从而进入循环滚道41，由此完全不需要改变滚珠3本来的沿螺旋线方向的运动路径，能够很大程度上减少滚珠3在被抄起时与螺母2、与抄起部（挡珠器5）的碰撞，对于提高丝杠副转速和降低发热均具有积极作用，同时提升了滚珠丝杠副产品的耐久性，特别适用于电动注塑成型机等高速重载的设备中。

由于本发明的滚珠被抄起路径为沿螺旋线的切线方向，而不是沿丝杠的切线方向或其他垂直方向，因此需要在螺母2中设置第一连接滚道21和第二连接滚道的结构，形成一种不完全导管循环式滚珠丝杠副。这样的结构下若设置成完全导管式滚珠丝杠副，即导管4两端直接与螺旋滚道11连接，则占用空间较大会影响丝杠副或其他导程的运作。而本发明中沿螺旋滚道11的螺旋线切线方向的第一连接滚道21和第二连接滚道设置在螺母2中，不需要额外占用空间，可避免上述问题，使多导程的滚珠丝杠副顺利运行。

本实施例中，导管4的中心线与循环滚道41的中心线不一致，即导管4的管壁厚度并不相同（如图4所示）。可以看到，本发明沿螺旋线切线方向抄起的滚道结构使得循环滚道41在空间中呈三维结构，而非现有的二维结构，因此将导管4设置成其外形结构与内部循环滚道41的路径不完全一致、垂直于丝杠1的平面内的二维结构，由此便于滚珠丝杠副的加工、整体安装以及自动化生产。导管4的材质为金属或塑料，导管4通过金属粉末冶金技术或塑料注射成型技术制成，能够满足本发明中对导管结构和功能的要求。上述本实施例的导管4结构变得简单，相同材质的要求下，能够大幅度降低导管4的生产成本。

本实施例中，循环滚道41与第一连接滚道21的端口之间、循环滚道41与第二连接滚道的端口之间设有用于使滚珠3的滚动路径更加顺畅的连接滚道延伸部42。连接滚道延伸部42设置在导管4的端部内，用于对滚珠3从第一连接滚道21进入循环滚道41或从循环滚道41进入第二连接滚道起到缓冲作用，使滚珠3的整个滚动路径更顺畅，减少碰撞和摩擦。

如图5-图8所示，本实施例中，挡珠器5的外端面设有沿螺旋滚道11的螺旋线切线方向的与滚珠3外形匹配的圆弧槽51，用于将滚珠3抄起。挡珠器5的外端面并非设置成平面，而是设置成圆弧面，由此在滚珠3被抄起时，滚珠3的部分进入挡珠器5的圆弧槽51内，能够减少滚珠3与挡珠器5端面的碰撞，大大降低挡珠器5的受损程度。因此，能够改善现有的滚珠丝杠副由于碰撞导致的产品耐用度不足以及不适用高速、重载领域的问题。

挡珠器5设有螺孔52，可以通过螺钉与螺母2固定连接。挡珠器5包括弧形上部53和弧形底部54，弧形上部53与螺母2的内周面（滚珠滚动槽）内切，弧形底部54与丝杠1的外周面（滚珠滚动槽）之间形成有间隙，使得挡珠器5不会因丝杠1转动的而受到磨损。本实施例中，弧形上部53和弧形底部54的圆弧半径相同，在挡珠器5的法向截面中，弧形底部54的圆弧中心在弧形上部53的圆弧中心的竖直方向的正上方，使弧形底部54与丝杠1的外周面之间形成有间隙。如图8所示为挡珠器5的法向截面图，即和螺旋线垂直方向的切面图。由图中可知，弧形上部53和弧形底部54的半径r相同，弧形底部54的圆弧中心在弧形上部53的圆弧中心的竖直方向的正上方，圆弧中心之间的间距为Δ，由此使挡珠器5与丝杠1的滚珠滚动槽之间形成相同大小的间隙。在现有的挡珠器结构中，通过减小半径r使挡珠器5与丝杠1之间形成间隙，而本发明的挡珠器5结构通过弧形底部54的中心上移，使得圆弧半径r增大，从而使得与滚珠3的接触面积增大，能够增加挡珠器5的外端部在滚珠3被抄起时的强度。在其他实施例中，也可通过将挡珠器5设置成其他合理的形状、结构或材质，来使挡珠器5与丝杠1之间形成间隙。

本实施例中，螺母2的外圆面上开设有凹槽，凹槽中设有用于固定导管4的压板7，压板7能通过螺钉与螺母2固定。相邻滚珠3之间设有隔垫6，隔垫6与滚珠3接触的端面设有与滚珠3相匹配的圆弧面，隔垫6可以选用塑料或橡胶等质地比滚珠3柔软的材料制备而成。隔垫6能够避免滚珠3直接碰撞，有效地降低了滚珠丝杠副的噪声。在螺母2两端设有防尘圈8，其内圆面上设有螺旋状的滚动槽。在螺母2内形成有向每列循环滚珠提供润滑剂的供脂孔9。

值得注意的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限定本发明的专利保护范围，本发明还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本发明的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本发明所涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种滚珠丝杠副，包括丝杠、螺母、导管、挡珠器以及滚珠，所述螺母套设在所述丝杠外，所述丝杠的外周面和所述螺母的内周面均设有螺旋状的滚珠滚动槽，所述滚珠滚动槽配合形成螺旋滚道，所述挡珠器固定设置在所述螺旋滚道内，所述导管内设有循环滚道，其特征在于，所述螺母内沿所述螺旋滚道的螺旋线切线方向设有连接所述螺旋滚道和所述循环滚道一端的第一连接滚道，所述螺母内沿所述螺旋滚道的螺旋线切线方向设有连接所述螺旋滚道和所述循环滚道另一端的第二连接滚道，所述螺旋滚道内的所述滚珠被所述挡珠器沿所述螺旋滚道的螺旋线切线方向抄起后，通过所述第一连接滚道进入所述循环滚道，所述滚珠从所述循环滚道滚出后通过所述第二连接滚道进入所述螺旋滚道。

2.如权利要求1所述的一种滚珠丝杠副，其特征在于，所述挡珠器的两端面设有沿所述螺旋滚道的螺旋线切线方向用于抄起所述滚珠的圆弧槽。

3.如权利要求2所述的一种滚珠丝杠副，其特征在于，所述挡珠器包括弧形上部和弧形底部，所述弧形上部的上表面与所述螺母的滚珠滚动槽贴合，所述弧形底部的下表面与所述丝杠的滚珠滚动槽之间形成有间隙。

4.如权利要求3所述的一种滚珠丝杠副，其特征在于，在所述挡珠器的法向截面中，所述弧形上部和所述弧形底部的圆弧半径相同，而所述弧形底部的圆弧中心位于所述弧形上部的圆弧中心的竖直方向的正上方，使所述弧形底部与所述丝杠的外周面之间形成有间隙。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种滚珠丝杠副，其特征在于，所述循环滚道与所述第一连接滚道的端口之间、所述循环滚道与所述第二连接滚道的端口之间设有用于使所述滚珠的滚动路径顺畅的连接滚道延伸部。

6.如权利要求1-4任一项所述的一种滚珠丝杠副，其特征在于，所述导管的中心线与所述循环滚道的中心线不一致。

7.如权利要求1-4任一项所述的一种滚珠丝杠副，其特征在于，所述螺母外侧设有用于固定所述导管的压板。

8.如权利要求1-4任一项所述的一种滚珠丝杠副，其特征在于，相邻所述滚珠之间设有隔垫，所述隔垫与所述滚珠接触的端面设有与所述滚珠相匹配的圆弧面，所述隔垫的材质为塑料或橡胶。

9.如权利要求1-4任一项所述的一种滚珠丝杠副，其特征在于，所述导管的材质为金属或塑料，所述导管通过金属粉末冶金技术或塑料注射成型技术制成。